تثبیت‌کننده اپتیکال لنز و سیستم‌های جابجایی سنسور: چگونه تصحیح لرزش دوربین عملکرد در نور کم را تعیین می‌کند

در ژانویه ۲۰۱۹، تکنسین‌های لنزرنتالز (Lensrentals) یک لنز دوربین تثبیت‌شده را باز کردند و یک گروه اپتیکال شناور را مشاهده کردند که توسط آهنرباهای الکتریکی معلق بود—مکانیزمی که برای جابجایی فیزیکی عناصر شیشه‌ای برای مقابله با لرزش دست طراحی شده است. این مداخله فیزیکی تعیین می‌کند که آیا یک عکس گرفته شده در نور کم واضح است یا با تاری حرکت خراب می‌شود، و یکی از مهم‌ترین تقسیم‌بندی‌های سخت‌افزاری در عکاسی مدرن را نشان می‌دهد.[2]

برای خریدارانی که یک سیستم دوربین جدید را ارزیابی می‌کنند، سؤال اصلی کاربردی این است که این سخت‌افزار تثبیت‌کننده کجا قرار دارد. صنعت دو رویکرد متمایز ارائه می‌دهد: تثبیت‌کننده تصویر اپتیکال (OIS)، که مکانیزم تصحیح را درون لنز قرار می‌دهد، و تثبیت‌کننده تصویر درون بدنه (IBIS)، که خود سنسور تصویر دوربین را حرکت می‌دهد.[5][7]

OIS با استفاده از حسگرهای ژیروسکوپی برای تشخیص حرکت کار می‌کند، سپس آهنرباهای الکتریکی را هدایت می‌کند تا یک عنصر لنز داخلی خاص را در جهت مخالف جابجا کنند. از آنجایی که گروه تثبیت‌کننده برای یک فرمول اپتیکال خاص مهندسی شده است، برای آن فاصله کانونی دقیقاً بهینه شده است.[2][4]

مزیت عملی OIS در فواصل کانونی تله‌فوتوی شدید پدیدار می‌شود. کانن (Canon) اشاره می‌کند که تصحیح میدان دید باریک یک لنز ۴۰۰ میلی‌متری یا ۶۰۰ میلی‌متری نیاز به حرکت فیزیکی قابل توجهی برای جبران یک لرزش کوچک دست دارد. جابجایی یک عنصر شیشه‌ای کوچک در داخل بدنه لنز از تلاش برای حرکت دادن کل سنسور دوربین، سریع‌تر و کارآمدتر است.[4][6]

با این حال، رویکرد OIS مصرف‌کنندگان را مجبور می‌کند که هر بار که یک لنز جدید می‌خرند، هزینه سخت‌افزار تثبیت‌کننده را بپردازند. این امر وزن، پیچیدگی و هزینه را به طراحی اپتیکال اضافه می‌کند و لنزهای قدیمی‌تر یا ارزان‌تر را کاملاً بدون تثبیت‌کننده رها می‌کند.[6][7]

IBIS این معماری را با قرار دادن مکانیزم تثبیت‌کننده در داخل بدنه دوربین معکوس می‌کند. فوجی‌فیلم (Fujifilm) توضیح می‌دهد که فناوری جابجایی سنسور از یک میدان مغناطیسی برای شناور کردن کل سنسور تصویر استفاده می‌کند و آن را در پنج محور متمایز—پیچ (Pitch)، یاو (Yaw)، رول (Roll)، افقی (X) و عمودی (Y)—برای جبران حرکت جابجا می‌کند.[3]

مزیت فوری IBIS برای مصرف‌کننده، تثبیت جهانی است. هر لنزی که به بدنه مجهز به IBIS متصل شود، تثبیت می‌شود، از جمله لنزهای دستی قدیمی، لنزهای پرایم ارزان و اپتیک‌های تخصصی که فاقد OIS داخلی هستند. دیجییتال ترندز (Digital Trends) این را به عنوان یک عامل مهم صرفه‌جویی در هزینه برای عکاسانی که مجموعه‌ای جامع از لنزها را می‌سازند، برجسته می‌کند.[5]

محدودیت فیزیکی IBIS هنگام استفاده از لنزهای تله‌فوتوی بلند ظاهر می‌شود. در ۵۰۰ میلی‌متر، سنسور باید از نظر فیزیکی مسافت نسبتاً زیادی را در صفحه تصویر طی کند تا لرزش زاویه‌ای جزئی را تصحیح کند. در نهایت، سنسور به مرزهای فیزیکی مانت دوربین برخورد می‌کند و نمی‌تواند بیشتر حرکت کند.[4][6]

از لحاظ تاریخی، صنعت عکاسی در مورد برتری کدام سیستم بحث می‌کرد، اما بلوغ فناوری IBIS خط پایه را تغییر داده است. ویراستاران دی‌پی‌ریویو (DPReview) تغییر موضع خود را در مقاله‌ای با عنوان «چرا ما در مورد تثبیت درون بدنه در مقابل OIS موضع نگرفته‌ایم—و چرا این تغییر کرده است» توضیح دادند و خاطرنشان کردند که IBIS به یک نیاز اساسی برای دوربین‌های بدون آینه مدرن تبدیل شده است.[1]

تولیدکنندگان دوربین مدرن تا حد زیادی از برخورد با این دو سیستم به عنوان متقابلاً انحصاری دست کشیده‌اند. در عوض، شرکت‌هایی مانند کانن و فوجی‌فیلم سیستم‌های هیبریدی را توسعه داده‌اند که در آن OIS لنز و IBIS دوربین به طور مداوم با هم ارتباط برقرار می‌کنند و بار کاری تصحیح لرزش را به اشتراک می‌گذارند.[3][4]

در یک تنظیمات هیبریدی، وظایف تثبیت بر اساس کارایی فیزیکی تقسیم می‌شوند. OIS لنز معمولاً تصحیحات پیچ و یاو را که بهترین مدیریت را در آن دارد، انجام می‌دهد، در حالی که سیستم IBIS تصحیح رول و جابجایی‌های X/Y را انجام می‌دهد، که تا هشت استاپ تثبیت کلی را به همراه دارد—سطحی که هیچ یک از سیستم‌ها نمی‌توانستند به طور مستقل به آن دست یابند.[4][7]

نکته عملی برای خریداران تجهیزات واضح است: برای عکاسی با زاویه باز، پرتره استاندارد و عکاسی روزمره، یک بدنه دوربین مجهز به IBIS بهترین ارزش و تطبیق‌پذیری را فراهم می‌کند. برای عکاسان حیات وحش و ورزشی که به لنزهای تله‌فوتوی عظیم متکی هستند، پرداخت هزینه اضافی برای لنزهای مجهز به OIS همچنان یک ضرورت فیزیکی است.[5][6][7]