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Anti-Shake-System der Minolta Dimage A1
Digital :
Anbieter :
Minolta : Dimage : A1
: Anti-Shake-System
30-Jun-2004/11-Jan-07
Übersicht
 Im
Sommer 2003 stellte Konica Minolta mit der Dimage
A1 nicht nur die vierte Generation der
Dimage 7-Serie vor, sondern führte auch eine völlig neues System der
Bildstabilisation ein.
Generell gibt es zwei verschiedenen Ansätze zur Bildstabiliesierung:
- Eine Bildstabilisierung kann entweder optisch im Objektiv oder
- elektro-mechanisch im Kamera-Gehäuse erreicht werden.
Im Gegensatz zu den bekannten optischen Systemen wird beim
Anti-Shake-System die Bewegung der Kamera nicht mit beweglichen
optischen Elementen ausgeglichen, sondern durch die Bewegung des CCDs.
Die elektronische Bildstabilisierung, wie sie bei Camcordern viel
verwendet wird, da sie relativ einfach zu implementieren ist, ist bei
Kameras nicht möglich.
Das liegt daran, daß bei diesem Prinzip mehrere Bilder miteinander
verglichen werden, und anhand von prominenten Objekten errechnet wird,
wie man den Bildausschnitt verschieben muss um immer grob das gleiche
Bildfeld zu zeigen. Dies wird durch einen CCD ermöglicht, der größer ist
als er es für das normale Bildfeld sein müsste.
Bei Kameras müssen, da es sich nur um Einzelaufnahmen handelt, andere
Mechanismen angewandt werden, die dementsprechend sehr viel aufwendiger
sind.
Optische Bildstabilisierung
Bei diesem Ansatz befinden sich die stabilisierenden Elemente
(entweder Prismen oder Glasscheiben) im Objektiv der Kamera; ein oder
mehrere optische Elemente sind hierbei beweglich in das Objektiv
eingebettet und können durch drei Sensoren horizontal und vertikal
gesteuert werden. Dabei bestimmt einer der Sensoren die horizontale, der
andere die vertikale Bewegung und der dritte die Position des
Ausgleichselements.
Vor- und Nachteile der objektivbasierten Bildstabilisierung
Vorteile:
- Im Objektiv besteht etwas mehr Platz-Spielraum als in der Kamera
Nachteile:
- Die Objektive müssen relativ groß sein, um den
Bildstabilisierungsmechanismen Platz bieten zu können. Dies führt zu
einem höheren Gesamtgewicht der Kamera.
- Bildstabilisierung ist nur mit einem Objektiv möglich; wird das
Objektiv gewechselt, muss wieder eins mit
Bildstabilisierungsmechanismen verwendet werden. Dadurch sind die
Objektive teurer.
Elektro-mechanische Bildstabilisierung
Auch das in die Kamera eingebaute Anti-Shake funktioniert nach diesem
Prinzip.
Jedoch wird bei diesem Verfahren anders als bei den objektivbasierten
Methoden keine Ausgleichselemente bewegt, sondern direkt der CCD –
dieses Verfahren wird als CCD-Shift bezeichnet.
Nach der alten Fotografenregel, ist die längste Belichtungszeit die
wackelungsfrei ohne Stativ aufgenommen werden kann, der Kehrwert der
Brennweite (in Kleinbildbrennweite). Bei der
Dimage A1, die über eine maximale Brennweite von 200 mm verfügt, ist
dies bei 200 mm also eine 1/200 Sekunde. Bei längeren Verschlusszeiten
wird das Bild verwackelt und damit unscharf.
Beim Konica Minolta Anti-Shake System ist die Kamera in der Lage, die
Bewegung der Kamera zu erkennen und den CCD so zu bewegen, dass die
Bewegung der Kamera während der Aufnahme ausgeglichen wird. Die
Belichtungszeit kann bis zu 8-mal länger (drei Zeitstufen) sein, als bei
einer Aufnahme ohne Anti-Shake.
Bei einer Brennweite von 200 mm kann also mit einer 1/60 Sekunde
fotografiert werden, ohne dass das Bild an Schärfe verliert. Das
bedeutet aber auch, dass der Anti-Shake in einer 1/60 Sekunde (0,017
Sekunden) die Bewegung der Kamera erkennen, die richtige
Ausgleichsbewegung berechnen und den CCD exakt um den berechneten Wert
verschieben muss.
Aufbau des Anti-Shake Systems
Die Bewegung der Kamera wird über zwei Gyroskop-Sensoren ermittelt.
Dabei muss nicht nur der Winkel der Bewegung, sondern auch die
Geschwindigkeit mit der Bewegung erfolgt gemessen wird. Das Signal der
Winkel-Sensoren wird an einen Mikroprozessor weitergeben. Dieser
Mikroprozessor erhält zusätzlich Informationen über die Position des
CCD-Trägers von einem Positionssensor. Diese Daten werden an den
eigentlichen Anti-Shake Prozessor weitergeben, der die exakte Bewegung
berechnet, die nötig ist um die Bewegung der Kamera auszugleichen.
Dieser gesamte Vorgang findet bei einer Belichtungszeit von 1/60 Sekunde
mehrere Male statt.
Der CCD-Träger wird über Piezo-Motoren bewegt, die speziell für das
Anti-Shake System entwickelt wurden.
Der Antrieb
Der CCD-Träger muss äußerst schnell und genau bewegt werden um die
Bewegung der Kamera auszugleichen. Normale Elektromotoren wären für
diesen Zweck deutlich zu langsam, zu ungenau und auch viel zu groß. Aus
diesen Gründen wurde für das Anti-Shake System der SIDM (Smooth Impact
Drive Mechanism) entwickelt. Der SIDM nutzt ein Piezoelement um, trotz
extrem kompakter Absmessungen, den CCD-träger schnell und exakt bewegen
zu können.
Das Prinzip eines Piezoelements ist aus elektrischen Feuerzeugen
bekannt. Wird auf ein Piezoelement Druck ausgeübt, entsteht eine
Spannung. In elektrischen Feuerzeugen wird diese Spannung genutzt, um
den Zündfunken zu erzeugen. Dieser Effekt lässt sich aber auch umkehren.
Wird eine Spannung an ein Piezoelement angelegt dehnt es sich aus. Wird
die Spannung abgeschaltet, zieht es sich wieder auf die ursprüngliche
Position Größe zusammen. Der CCD-Träger wird vom sich ausdehnenden
Piezoelement verschoben. Zieht sich das Piezoelement wieder zusammen,
bleibt der CCD-Träger stehen. Um den CCD-Träger in die entgegengesetzte
Richtung zu verschieben, wird ein zweites Piezoelement benötigt. Durch
dieses System ist es möglich, den CCD-Träger sehr schnell und sehr
exakt, in die gewünschte Position zu verschieben.
Der Arbeitsbereich herkömmlicher Bildstabilisierungssysteme liegt
etwa bei einer Frequenz zwischen 1 bis 15 Hz (Schwingungen pro Sekunde).
Dieser Arbeitsbereich ist vor allem auf große Brennweiten ausgelegt, da
hierbei relativ kleine Bewegungen ausgeglichen werden müssen. Bei
langsamen und größeren Bewegungen, mit 1 bis 2 Hz, ist die Reaktionszeit
dieser Systeme relativ lang.
Das Anti-Shake System arbeitet auch schon ab einer Frequenz von ca. 0,5
Hz schnell und effektiv, da der CCD auch um relativ große Strecken
verschoben werden kann. Deshalb ist das Konica Minolta Anti-Shake System
auch für die Verwendung mit kurzen Brennweiten geeignet.
Vorteile von Anti-Shake:
- Durch das CCD-Shift-Verfahren kann die Bildstabilisierung extrem
platzsparend umgesetzt werden.
- Bildstabilisierung ist nicht vom Objektiv abhängig.
- Durch die kompakte Implementierung wird das Gesamtgewicht der
Kamera nur unwesentlich erhöht.
Beispielfotos
Links: Kein Anti-Shake - Rechts: Mit Anti-Shake
Links: Anti-Shake deaktiviert - Rechts: Anti-Shake aktiviert
Siehe auch
Quelle
Konica Minolta
Anmerkungen
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