Képérzékelő (cmos) beállítása (hu)

How to adjust the position of the sensor in a DSLR camera (shortly in english too)

A digitális kamerákban a legfontosabb alapbeállítás valószínűleg a képérzékelő geometriai helyzetének beállítása az optika foglalatjához, a bajonetthez képest. A cmos egy hordozó lemezre van erősítve, előtte pedig egy szűrő található.

cmos complete 600

A bajonett helyzete adja meg a rá merőleges optikai tengelyt (ami jó esetben egybeesik az objektív optikai tengelyével),  illetve szintén hozzá, vagyis az objektív felfekvési síkjához viszonyítjuk az optika belsejének axiális pozícióját is. Ha a váz és az objektív egyenként jól vannak beállítva, akkor együtt is jól fognak működni.
Ha viszont az egyik is el van állítva egy kissé, meg a másik is…
Na ezért kell  az optikával együtt lehetőleg a vázat is bevinni a szervizbe.

Az optika (adott zoom-állásban akár egy zoom is) elvileg helyettesíthető egyetlen vékonylencsével, vagyis ha pl van egy 50 mm-es fix optikánk, akkor végtelenben lévő tárgyak képe akkor lesz fókuszban, ha ez a virtuális vékonylencse pontosan 50 mm-re található a képérzékelőtől. A Canon esetében a cmos pontosan 44 mm-re található a bajonettől. Vagyis ez a virtuális lencse ebben az esetben a vázon kívül található. Széles látószögű optika esetén meg értelemszerűen valahol benne, mivel annak gyújtótávolsága kevesebb, mint 44 mm.

tukorakna cmos tavolsag

(A valóságban a képérzékelő nem a levegőben lebeg)

Itt kezd a dolog érdekes lenni: a technikában az a szó, hogy pontosan, nem értelmezhető. Meg kell adnunk, hogy mennyi a névleges érték, és mekkora a tűréstartomány. Ez esetben 44.00 +/- 0.03 mm. Figyelem: a képérzékelő felületétől számítva, nem az előtte lévő szűrőtől.  Ami ugye azt jelenti, hogy közvetlenül nem lehet megmérni, de erről pár sorral lentebb.

Az optika / váz távolságra tehát igencsak vigyáznunk kell, elég ha kicsit lóg az optika a bajonettben, máris fókuszhibás a rendszerünk. Ezt nagyban elősegíti, amikor valaki a majd 2 kg tömegű optikát a vázon lógatva egyensúlyozza. Ettől ugyanis szépen kigyengül a bajonettben lévő lemezrugó… 

A bajonett a tükörakna elülső oldalára van csavarozva, a képérzékelő (tulajdonképpen a hordozólemez) pedig a másik homlokfelületére van rögzítve, mégpedig úgy, hogy a pontos távolság utólag beállítható legyen (gyártási tűrések miatt). A tényleges felületek közötti távolság azonban nem a 44.00 mm, hanem 43.10 mm, mert ebbe már bele van kalkulálva a hordozólemez stb. Ez az a távolság, aminek a bajonett felülete és a képérzékelő hordozólemezének felfekvési felülete között kell lennie.

Ez tehát már mérhető. A mérőeszközről majd lentebb.

Mivel nem csak a képérzékelő távolsága számít, de annak dőlésszöge is, ezért a felfogatás 3 ponton van kialakítva – amelyek ugyebár meghatároznak egy síkot.
A cmos sem feltétlenül áll pontosan párhuzamosan a hordozólemez síkjához viszonyítva, meg a tüköraknán lévő kis tuskók sem azonos magasságúak. Így viszont a három ponton a szögeltérést és távolságot egyaránt ki tudunk majd hézagolni.

Hézagolás

A vázak nagy többségében (300d, 10d, 20d, 30d, 40d, 350d, 450d …) a hézagolást egyszerűen alátétekkel oldották meg. Az akna hátoldalán tuskók vannak, azokra jön az alátét, arra a hordozólemez, fölülről meg csavarok szorítják le. Ha tehát ismert a bajonett és a tuskó felületének távolsága, meg a cmos rögzítési pontjainak eltérése az elméletitől (ez a cmos gyári adata), akkor kiszámítható a szükséges alátét, amivel megkapom a szükséges  43,10 mm-t. Vagyis itt a beállítás során ki kell mérni a tüköraknát, majd berakni a megfelelő alátétet és kész.

teljes tukorakna alátéttel 600

Van azonban olyan váz (pl. az 500d ilyen), ahol a tükörakna és a cmos-hordozó közé rugókat tesznek, majd az egészet csavarokkal szorítják le a megfelelő távolságra – a hordozólemez azonban nem éri el az aknát, csak a rugók tartják. Itt semmit sem tudunk mérni (illetve majd meglátjuk, hogy mégis…).

A gyárban nincs is szükség mérésre, hiszen a megfelelő értéket a liveview funkciót használva lehet beállítani, folyamatosan követve a fókuszolási pontosság alakulását. A dolog szépséghibája, hogy a csavarokhoz csak akkor férünk hozzá (legalábbis az 500d esetében), ha ki van szerelve a főpanel…

 teljes tukorakna rugo 600

A jó hír, hogy ha csak az eredeti állapotot akarjuk helyreállítani, akkor persze előtte meg lehet mérni a cmos-hordozón lévő beállítási pontok távolságát, majd visszaszerelés után vissza lehet állítani ugyanazt – de mi van, ha eredetileg sem volt tökéletes?

Egy ellenőrzéshez ugyanis a fél gépet újra vissza kell szerelnünk. Majd szét, majd össze, majd…

Mi a legjobb motiváció egy probléma megoldásához? Ha muszáj megoldanod. Ott álltam egy szétszedett 500d fölött, előtte nem mértem meg semmit, viszont össze kellett volna raknom.

Egy kis gyakorlat

A vázban 3 optikai rendszert kell összehangolni. Az objektívet és a cmos-t, az objektívet és az AF rendszert, valamint az objektívet és a mattüveget.

object cmos matte

Gyárilag feltételezem előbb a cmos-t állítják be a névleges 44 mm-re, illetve halálpontosan a bajonettel párhuzamosra (vagyis az optikai tengelyre merőlegesre).

Amikor egy kép a cmos felületén pontosan a fókuszban van, akkor a váz és az optika azonos állása mellett:
– A leeresztett tükrön keresztül vetített kép a mattüvegen is fókuszban lesz (ehhez a mattüveg alátétekkel hézagolható)
– A főtükrön keresztül, és a segédtükrön eltérített fénysugarak az AF szenzoron szintén a megfelelő értéket adják (ez ugyan szintén hézagolható is lehet, de a pontos értéket szerintem a szoftverben állítják be).

Az AF szenzor egyébként másként néz ki és másként is működik, mint az ábrán látható, de a működése szempontjából olyan, mintha egy második, a váz által kiértékelt mattüveg lenne. 

A következőkben nagy fényerejű és pontosan beállított “mesterobjektív” használatát feltételezzük. Esetemben ez egy EF 50 F1,4 USM volt. A nagy fényerő fontos – ekkor ugyanis kicsi a mélységélességi tartomány, tehát szemmel jól látható lesz, ha a váz nincs fókuszban.

Az egész mérést egy olyan állványon kell végeznünk, amivel a vázat a tárgyasztal síkjára merőlegesen tudjuk mozgatni. Esetemben ez egy néhai orosz nagyítógép állványa volt. Tárgytávolságként 500 mm-t használtam, mert ekkor jól kihasználható lett a képmező, illetve mert az optika közelpontja ennél kevesebb, tehát megengedi ezt a távolságot. Az 50 mm-es optika esetében 500 mm tárgytávolságnál a képtávolság 55,55 mm, vagyis a tárgyasztalhoz viszonyítva 555 mm-re állítottam be a vázon lévő cmos-jelet (ami egy vonallal áthúzott kör), ez lesz az ábrán a total distance.

Ha most az adott vázon az AF rendszer tökéletes, viszont a cmos rossz helyre van beállítva, akkor az AF fókuszolással a megfelelő helyre beállított objektív rossz helyre képezi le az éles képet. (hozzáteszem, a keresőben az optikai kép ekkor is éles – ha azt nem piszkáltuk el).

Ebben a gépállásban végzünk tehát egy AF-es élességállítást, majd az objektívet akár át is lehet tenni manuálfókusz-módba.

focus testbench 600

Ami még fontos: pontosan kell tudnunk mérni a tárgysík és a képérzékelő közötti távolságot. Ez nem túl bonyolult, mert a vázon jelölik a helyét, ráadásul a későbbiek során elég, ha két beállítás közötti különbséget mérjük.
Vagyis először megteszi egy mérőszalag, másodjára meg egy tolómérő. Célszerű egy digitális subler, ami azért jó, mert azon közvetlenül a relatív elmozdulás is mérhető.

Nézzük meg tehát, mi van akkor, ha a cmos közelebb van a bajonetthez, mint szükséges, ráadásul nem is párhuzamos vele.

focal plane with lens 600

Az eredmény siralmas lesz: egyetlen képpont sincs fókuszban (illetve ez így nem igaz, mert ha a két sík a képmezőben metszi egymást, akkor egy egyenes szakasz mentén tulajdonképpen egészen sok éles pontot kapunk…).

Ha felírjuk a lencsék leképezési törvényét: 1/f = 1/k + 1/t (ahol f a lencse fókusztávolsága, k a képtávolság, t a tárgytávolság), abból látszik, hogy a képtávolság akkor a legkisebb, konkrétan azonos a fókusztávolsággal, amikor a tárgy a végtelenben van, egyébként mindig nagyobb annál.

Vagyis ha ilyen módon rosszul van beállítva a cmos távolsága a bajonettől, akkor (egyelőre egyetlen képpontban, mondjuk középen), úgy tudnánk éles képet létrehozni, ha
1.  változatlanul hagyjuk a váz / tárgy távolságot és a szükséges mértékben elállítjuk a lencse / váz távolságot (távolítjuk)
2.   változatlanul hagyjuk a lencse / váz távolságot, viszont a váz / tárgy távolságot állítjuk el (távolítjuk a vázat a tárgyhoz viszonyítva)

A mi esetünkben a megoldás a 2. lesz, mivel a lencse / váz távolságot a helyesen működő AF rendszer már beállította. (Feltételeztük, hogy az AF rendszer jól mér. Csak megjegyzem, az AF-rendszer is adott tűréstartományt betartva mondható pontosnak. Ezen pl. úgy lehet kifogni, ha előbb túl közelről indítom az AF-rendszert, utána meg túl távolról, majd a két optikaállást átlagolom. Ehhez a tesztobjektíven jól látható távolságskálának kell lennie.) 

A továbbiakban foglalkozzunk csak a képmező középső pontjával.

Hogy mennyit kell állítanunk rajta? Nos, átkapcsolunk liveview-ra (az 500d esetében van ilyen), és addig változtatunk a váz magasságán, néhányszor föl-le mozgatva, amíg megtaláljuk a legélesebb pontot. Erre a célra én (szegény ember vízzel főz) egy jó minőségű névjegykártyát használtam, valami pontos beállítóábra természetesen jobb lett volna.

Utána a sublerral meg tudjuk mérni (pl. az állvány rudazatán), mennyi volt az “elállítás” mértéke – egyelőre csak tárgytávolságban.

Ha most a mérést megismételnénk a liveview által megengedett legtávolabbi pontokban (a sarkokban, de a szoftver sajnos nem engedi a képmező legszélét), akkor természetesen látni fogjuk, hogy ferde cmos esetén az elállítódás mértéke még különböző is.

A tárgytávolságok hibájából megint csak az optikai képletekkel meghatározhatjuk, mennyivel volt elállítva a cmos síkja az adott pontokban az elméleti síkhoz képest. Ez természetesen már századmilliméterekben lesz kifejezhető.

Ha ezt át tudjuk kalkulálni a beállítási pontokra, vagyis meg tudjuk határozni, hogy a mérhető, illetve állítható pontokon (a csavarok mellett) mennyi az eltérés, akkor már csak pontosan annyival kell visszaállítanunk a csavarokat!

Egy kis elmélet

A matematikában egy síkot 3 pont határoz meg.
Viszont tetszőleges 3 (nem egy egyenesen lévő) pontot választhatok.
A sík egyenlete: Ax + By + Cz + D = 0, amit minden rajta lévő pont kielégít.
Ha már megvannak az A, B, C, D számok, akkor tetszőleges újabb pont, például a beállítópontok x, y koordinátáival meghatározható annak z koordinátája is.
Ez lesz a mi esetünkben a magasságeltérés. 

Ha tehát a liveview-ban végzett mérésekkel meg tudom határozni a négy sarokpont, plusz a középpont eltérését, akkor már túl sok pontom is van a sík meghatározásához…

Erre találták ki a regressziót. Ezzel a számítási módszerrel egy olyan sík egyenletét tudjuk felírni, ami a nyilvánvalóan pontatlanul meghatározott mérési pontokhoz a legkisebb hibával illeszthető. A mi esetünk ráadásul partikuláris eset, mert a liveviewban használt mérési pontok a középpontra szimmetrikusan helyezkednek el.

Mivel a fotózás során általában mégiscsak a középső ponttól várjuk el, hogy a legpontosabb fókuszt adja, úgy döntöttem, hogy a cmos dőlését a 4 sarokpont alapján fogom kiszámítani (és korrigálni), a bajonettől való távolságeltérést viszont a középső pont eltérése alapján.

Először is a cmos-on felvettem egy koordinátarendszert, aminek az origója a cmos középpontja lett, mert az a legegyszerűbb. (Ez azért van, mert a mérési pontok ehhez képest szimmetrikusak.)

cmos complete numbers

A  0/1/2/3/4 pontok a mérési pontok, ezek helyzetét a középponthoz viszonyítva kell megadni (H ill V a távolságuk, ez az adott gépen működő liveview-tól függ, mármint hogy mi a legtávolabb megjeleníthető 4 pont.

Az A/B/C pontok önkényesen felvett mérési pontok a beállítócsavarok mellett. Ezek helyét egy filccel be kell jelölni, hogy a mérőeszközzel mindig pontosan ugyanoda mérjünk (ha már a Canon nem tette oda…) Ezek koordinátáját kell tehát megmérnünk a sublerral.

A mérőeszköz

meroallvany

Ha valaki nem ismerné föl, a készülék részei: féktárcsa (mint nehéz és merev gépágy), egy mágnestalpas indikátoróra-állvány rúdjai, valamint egy DFP1-es delphi common rail szivattyú belső tápszivattyújának fedőlapja (ez volt a legsíkabb polírozott acéllap, ami a kezembe került). Na meg egy 0,001 felbontású, 0,003 pontosságú MIB gyártmányú derék kínai indikátoróra.
Egyszer biztosan lesz jobb kép is róla, majd megkérek valakit, fotózza le Smile

A legfontosabb, hogy a vázat a bajonettel egy olyan acéllapra fektetem fel, ami kemény, tökéletesen sík és tükörsima, tehát az lesz a mérés bázisfelülete.

Az egyes mérési pontokhoz eléréséhez tehát a vázat a bajonetten csúsztatni kell, míg a gyári műszeren, amennyire tudom, egy fémtömbre erősített bajonettre fogják fel a vázat, és azt a tömböt mozgatják a mérőműszer lapján. Az én megoldásomat egyszerűbb volt elkészíteni, másrészt kisebb a hibalehetőség. Az óraállvány rudazatának nagyon merevnek kell lennie – ezen még finomítanom kell, egyelőre ez a rendszer gyenge pontja. 

Az indikátoróra sajnos csak 12,5 mm összlöketű, ezért előbb egy 40 mm-es acélhasábot tettem az állványra, azon nulláztam az órát, utána már mérhető a pontos távolság a bajonett síkjától.

cmos complete numbers dupla 1024

Az ábrán látható a “valódi” cmos helyzetet az “elméleti” cmos-hoz viszonyítva.

A számítás

Magát a számítást excelben végeztem, illetve a regressziós síkot először egy internetes matematikai oldalon számítottam ki, mivel azonban partikuláris eset, van hozzá egy egyszerűbb képletem is, amit egy matematikus volt osztálytársamnak köszönhetek.

(Ide később lehet, hogy bekerül a számítás)

A mérés menete

0. Összerakom a vázat, cmos kb. a megfelelő állásban, mérési pontok bejelölve, helyzetük megmérve.

1. A tárgyasztalra felteszem az 5 beállítóábrát.

2. A vázat beállítom az 500 + 55 = 555 mm-re.
     A váz nagyon pontosan merőlegesen álljon a tárgyasztalhoz viszonyítva!

3. AF-fel a középső pontra fókuszolok, utána az optikát manuális módba teszem.

4. Nullázom a sublert a váz / állvány jelenlegi állásában

5. Liveview-ba kapcsolok

6. Liveviewban mind az 5 mérési pontban többszörös próbálgatással megkeresem a legélesebb képet (blende F=1,4-en!!!), feljegyzem az egyes távolságeltéréseket az alaphelyzethez képest.

7. Ez utóbbit megismétlem néhányszor (elég hamar megy)

8. A mérési eredményekből átlagértéket számítok.

9. Az Excel-táblával meghatározom a beállítási pontok “z” eltéréseit

10. Szétszedem a vázat.

11. Mérőpadon átállítom a cmos-t, majd összerakom a vázat

12. Vissza a 2.-es ponthoz. Ha a mérés alapján nincs mérhető eltérés, akkor jólesően hátradőlök. 

A legelső éles teszt egyébként elég jól sikerült, mert a vázat csupán egyszer kellett szétszednem hozzá!

 

(minden ábra, szöveg, következtetés saját szellemi termék, ha valaki felhasználja, tüntesse fel a forrást)
© canonrepair

Advertisements

About canonrepair

Ruzsa János. Amatőr fotós, Canon DSLR váz. Amateur photographer. Canon DSLR user.
This entry was posted in General topics. Bookmark the permalink.

3 Responses to Képérzékelő (cmos) beállítása (hu)

  1. Power says:

    Gratulálok az 500-as sikeres javításához!

    Gépész vagyok, és őszintén mondom, lenyűgözött az indikátoróra ilyetén felhasználása a finomelektronikában. Ez egy hatalmas szerelési, mérnöki munka volt, talán az eddigi munkáid közül a legnagyobb, legösszetettebb. Sejtettem, hogy nagyon küzdesz valamivel, mert még a CAD tervezőprogi használatát is kérted a fórumozóktól az Indexen.
    Még egyszer gratulálok és várom a következő írásodat e tárgyban. [Remélem, hogy a Camera Kft. (hivatalos mo-i Canon szerviz) munkatársai is olvassák írásaidat.]

    Tisztelettel: Power a TMK-s

    • canonrepair says:

      Szia, köszönöm az elismerő szavakat!
      Most ott tartok, hogy eldöntöttem, muszáj megtanulnom autocad-ben dolgozni, annyira felidegesített, hogy béna vagyok ebben. A google sketchup legfőbb előnye, hogy ingyenes – meg végülis vázlatra tényleg jó, de aztán ennyi.

    • Anonymus says:

      Olvassák. Megfelelő műszerezettséggel a fenti olvasmány úgy 3-5 perces művelet, 1/1000!!! (Ezredmilliméter) pontossággal.

Opinion, question?

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s