Tijden meten bij Nikon D90
.
   
   
   
.
 
 

Wat ?

Het meten van tijdsintervallen (vb flitstijden, sluitertijden,...) in de fotografie is niet eenvoudig.
Wanneer de ontspanknop wordt ingedrukt, is er naast het feit dat de sluiter open gaat, geen enkel fysiek gebeuren dat kan dienen als trigger voor het starten van een meettoestel.
Als we dergelijke metingen willen doen dan zullen we via een omweg moeten werken.

We gebruiken een kabel afstandbediening MC-DC2 in combinatie met een D90 camera.
In plaats van de knoppen van de afstandsbediening in te drukken, sluiten we de klemmen kort via 2 reedrelais.
Het bekrachtingingssignaal voor de reedrelais kunnen we gebruiken om het meettoestel te triggeren.
Als meettoestel gebruiken we een oscilloscoop.
De electronenstraal van de oscilloscoop beweegt over het scherm met een vooraf ingestelde snelheid.
Wanneer we het fototoestel op het oscilloscoopscherm richten, wordt hiervan een foto genomen, de electronenstraal zal op de foto
zichtbaar zijn gedurende de tijd dat de sluiter open is.
In de periode voor en na de tijd dat de "sluiter open" is zal de electronenstraal enkel kunnen waargenomen worden als de nalichtingstijd van de electronenstraalbuis van de oscilloscoop voldoende lang is.

 

ML-DC2 kabel afstandbediening met modificatie

De MC-DC2 afstandsbediening werkt als volgt:
Drukt men de knop in, dan maken de bovenste 2 veren eerst kontact. Het apparaat stelt nu scherp (= half indrukken van de ontspanknop)
Drukt men verder, dan worden de 3 veren kortgesloten, er wordt een foto genomen (= ontspanknop volledig indrukken)
Om een foto te kunnen maken moeten de 3 veren met elkaar kontact maken, zelfs al staat het toestel op "manueel scherpstellen"

Aangebrachte modificatie: De contacten heb ik met miniatuur verbindingsbusjes naar buiten gebracht zodat de verbinding tussen de verende kontacten ook extern kan gemaakt worden.

Het stuurgedeelte

De schakeling wordt gevoed met een 9V batterij.
Bij het indrukken van SK1 ontstaat een positieve puls op J1 triggeruitgang, deze wordt als triggersignaal voor de oscilloscoop gebruikt.
Beide reedrelais worden geactiveerd en de contacten J2 met elkaar verbonden.
Druk je enkel op SK2 dan komt de camera uit standby en stelt de camera scherp (indien de focus op aut. staat).
De contacten J3 zijn bedoeld om vanop grotere afstand de camera te bedienen. Sluit je de contacten J3 kort (eventueel via een lange kabel) dan stelt de camera scherp en wordt meteen een foto genomen.
De condensator tussen SK1 en massa is bedoeld om bounce verschijnselen te elimineren.

De contacten J2 zijn galvanisch gescheiden van de rest van de schakeling, toch dient enige voorzichtigheid i.v.m. ESD aan de dag gelegd te worden. De contacten J2 worden immers rechtstreeks met het inwendige van de camera verbonden.
Indien je de schakeling wilt nabouwen is dit hoe dan ook op eigen risico.

De opstelling

Het triggersignaal (J1) gaat naar de verticale A ingang van de oscilloscoop, trigger op de pos. puls flank, de tijdbasis staat op "single", 20ms/div
De D90 camera wordt met de ML-DC2 afstandsbediening verbonden.
De camera op een statief gemonteerd en op het scherm van de oscilloscoop gericht.
Camera: Manueel (M), stel manueel scherp op het scherm, stel het diafragma in voor een goede belichting.
Sluitertijd:1/25 (=40ms), lensstabilisatie staat uit

Wat kunnen we met een dergelijke opstelling meten?

  • Tussen het moment dat de knop van de afstandbediening ingedrukt wordt en de camera een foto neemt, zit een tijdsvertraging, de foto wordt niet onmiddellijk genomen maar een korte tijd erna. Deze tijdsvertraging kunnen we meten.
    Deze tijdvertraging is heel belangrijk want ze bepaald hoe snel na het indrukken van de ontspanknop de foto genomen wordt.
  • Ter controle is het ook mogelijk om de verschillende sluitertijden van de camera te meten
  • Wanneer we een flitslicht met een fotocel omzetten in een elektrisch signaal, kunnen we niet alleen de intensiteit, maar ook het moment van flitsen (op 1ste of 2de gordijn), de duur en het verloop van de flitsintensiteit meten.
  • Verder kunnen we ook de voorflitsen meten.
    Omdat de electronenstraal op de foto, normaal enkel zichtbaar is gedurende de tijd dat de sluiter open is, zal voor deze toepassing een geheugenscoop nodig zijn.

 

Meten van de vertragingstijd van het stuurgedeelte

Aangezien in plaats van de knop in te drukken, het contact gemaakt wordt via een relais, treed door de stuurschakeling een zekere vertraging op. De reactietijd van de gebruikte reedrelais is zeer kort, daarbij worden ze op bijna dubbele werkspanning (9V i.p.v. 5V) geactiveerd.
De gemeten vertraging van de schakeling (reedrelais) is 0.12ms, wat te verwaarlozen is t.o.v. de reactietijd van de camera.

 

Meten van de reactietijd (shutterlag) van de camera aangestuurd door de afstandsbediening ML-DC2

Vanuit stand-by

D90 Camera setting: M-mode, man. focus (op de body en de lens), geen flits, lensstabilisatie "off".

Om de camera vanuit de "stand-by" stand een foto te laten maken, duurt het 184ms na het volledig indrukken van de ontspanknop.
Dit wordt met de "remote trigger" gesimuleerd door beide klemmen J2 op hetzelfde ogenblik te sluiten (beide reedrelais worden op hetzelfde ogenblik geactiveerd).
In deze tijd wordt eerst de initialisatie procedure afgewerkt ( ISO status, focus controle, sluitersnelheid instelling,diafragma setting...),
daarna wordt de foto genomen: spiegel opklappen, diafragma juistzetten, sluiter open.
Wanneer ook gefocusseerd moet worden zal de delay groter zijn.

Vanuit " focuseren actief"

D90 Camera setting: M-mode, man. focus (op de body en de lens), geen flits, lensstabilisatie "off".
Camera: "focuseren actief" : uit stand-by gehaald door SK2 kort in te drukken

Net voor het indrukken van SK1, wordt Sk 2 (focuseren) even ingedrukt.
Door het indrukken van SK2 (= half indrukken ontspanknop), komt de camera uit stand-by, gaat de camera initialiseren, controleert de focus settings en maakt zich klaar om een foto te nemen.
Wanneer nu de ontspanknop SK1 ingedrukt wordt, gaat de sluiter na 64ms open.
Dit is de tijd die nodig is om het diafragma op de gekozen waarde in te stellen, de spiegel op te klappen en de sluiter te openen.
De vertraging tussen het indrukken van Sk1 en het begin van de foto is 64ms.
Herhaalde metingen tonen aan dat deze tijd heel stabiel is.

De reactietijd van de schakeling is te verwaarlozen t.o.v. de reactietijd van de camera.
We kunnen er dus van uit gaan dat 64ms (=0.064sec) na het indrukken van de ML-DC2 knop een foto genomen wordt.
Hoogst waarschijnlijk geld dit ook voor de ontspanknop van de camera.

De reaktietijd is onafhankelijk van de ingestelde opnametijd.

Uit vorige meting blijkt dat de volledige procedure: uit stand-by komen, focusinstelling kontroleren en de sluiter openen in totaal 184 ms nodig te hebben, terwijl na de initialisatie slechts 64ms nodig zijn om de foto te nemen.
De tijd die nodig is voor de initialisatie en focuseringscontrole is dus ongeveer 124ms (184-64ms)

Door het feit dat de focus manueel staat,de lensstabilisatie uit en geen flits, hebben we ook geen supplementaire vertraging
door deze activiteiten.

Wanneer een korte reaktietijd belangrijk is, is het dus aanbevolen om eerst de ontspanknop half in te drukken,
zodat het toestel uit de stand-by mode komt en initialiseert, zelfs wanneer de focus op manueel staat.

Invloed van de beeldstabilisatie.

De initialisering van de beeldstabilisatie gebeurt bij het "uit stand-by" komen van de camera. Ik heb geen supplementaire vertraging kunnen vaststellen bij het inschakelen van de beeldstabilisatie.

Invloed van het lenstype

D90 Camera setting: M-mode, man. focus (op de body en de lens), pop-up flits uitgeklapt, lensstabilisatie "off".
Camera:" focuseren actief": uit stand-by gehaald door SK2 kort in te drukken

Op de camera werden verschillende lenzen geplaatst : Nikon 18-105mm VR, Nikon 50mm 1.8, Sigma 105mm 1:1 macro.
De 2 laatste lenzen hebben geen inwendige scherpstelmotor.

Er blijkt geen meetbaar verschil in reaktietijd te zijn tussen de verschillende lenzen (focus manueel)

 

Invloed van de pop-up flits

D90 Camera setting: M-mode, man. focus (op de body en de lens), pop-up flits uitgeklapt, lensstabilisatie "off".
Camera:" focuseren actief": uit stand-by gehaald door SK2 kort in te drukken

Om de flitsen om te zetten in een elektrisch meetbaar signaal wordt een fotocel BPX42 gebruikt, die wordt onder de pop-up flits in het flitsschoentje geschoven. (zie" externe flitsen")

Indien de pop-up flits is ingeschakeld heeft de camera tijd nodig om eerst nog voorflitsen uit te sturen voor de lichtmeting.
Na het indrukken van de ontspanknop SK2 wordt een foto genomen en ontsteekt de flits.
De vertragingstijd varieert afhankelijk van de flitssettings (voorflitsen) en bedraagt 85-124ms.

Flits op vol vermogen

D90 Camera setting: M-mode, man. focus (op de body en de lens), pop-up flits uitgeklapt, lensstabilisatie "off".
Camera:" focuseren actief": uit stand-by gehaald door SK2 kort in te drukken

De flits werd afgedekt waardoor het toestel op vol vermogen flitst.
De hoeveelheid licht afgegeven door de flits wordt bepaald door de duur van de flits, de intensiteit van het licht blijft gelijk.
De gemeten delay is 85ms, de max. flitstijd is ongeveer 10ms.
Indien we de flitstijden nauwkeuriger willen bepalen kan dat door de flitspuls uit te vergroten met de 2de tijdbasis van de oscilloscoop.

Meten van de pop-up flits op het "2de gordijn"

D90 Camera setting: M-mode, man. focus (op de body en de lens), pop-up flits uitgeklapt - rear-flits , lensstabilisatie "off".
Camera:" focuseren actief": uit stand-by gehaald door SK2 kort in te drukken

Hier is de camera ingesteld op " flitsen op het 2de gordijn". Zie ook "flitsen op het 2de gordijn"
De flits komt op het einde van de periode "sluiter open", net voor de sluiter dicht gaat.

Meten van de voorflitsen

Commander mode

D90 Camera setting: M-mode, man. focus (op de body en de lens), pop-up flits uitgeklapt,Commander mode, lensstabilisatie "off".
Camera:" focuseren actief": uit stand-by gehaald door SK2 kort in te drukken
D70: bulb mode manuele focus.

Eén van de steeds terugkomende vragen was : hoeveel voorflitsen worden er afgevuurd.
Om de voorflitsen te fotograferen heb ik dezelfde opstelling als hierboven gebruikt, doch niet de D90 camera op het oscilloscoop scherm gericht maar een ander (D70) toestel waarvan de sluiter (in Bulb) mode gedurende het volledige traject open blijft staan.
Zoals op de foto te zien is er niet één maar meerdere voorflitsen, waarvan de eerste en de laatste voorflits uit een pakket van korte flitsen bestaat. De intensiteit van de hoofdflits en de voorflitsen is dezelfde, de voorflitsen zijn wel veel korter in tijd.
Afhankelijk van de instelling van de camera zullen in het "pakket voorflitsen" bepaalde voorflitsen bij de ene instelling wel en bij de andere niet aanwezig zijn.
De delay time voor de sluiter open gaat bedraagt hier 124ms (Commander mode)

TTL-DDL mode

D90 Camera setting: M-mode, man. focus (op de body en de lens), pop-up flits uitgeklapt,TTL-DDL mode, lensstabilisatie "off".
Camera:" focuseren actief": uit stand-by gehaald door SK2 kort in te drukken
D70: bulb mode manuele focus.

Hier is slechts 1 voorflits te zien.
De reaktietijd is korter dan in Commander mode nl: 84ms

Manuele mode

D90 Camera setting: M-mode, man. focus (op de body en de lens), pop-up flits uitgeklapt, Manueel 1:1 mode, lensstabilisatie "off".
Camera:" focuseren actief": uit stand-by gehaald door SK2 kort in te drukken
D70: bulb mode manuele focus.

Bij "manuele flits mode" zijn er geen voorflitsen.
De reaktietijd 64ms is dezelfde alsof er niet zou geflitst worden, de reaktietijd wordt dus niet beïnvloed door manueel flitsen.
De flits (manueel vol vermogen1:1 ) heeft zijn max. breedte.

 

Invloed van een opgeklapte spiegel op de reaktietijd

Om trillingen te vermijden kan je tussen het opklappen van de spiegel en de sluiter openen een wachttijd introduceren.
Hierdoor verlengt de reaktietijd drastisch.

 

Doel van de metingen

Highspeed fotografie

Voor diegenen die actief bezig zijn met "high speed fotogratie" kunnen bovenstaande gemeten tijden belangrijk zijn.
High speed fotografie gebeurt in het donker. De camera wordt in "Burst mode " open gezet.
Een flits wordt na een ingestelde vertraging (vb 800µs) getriggerd door het gebeuren (vb het geluid van het barsten van een ballon) .
Nadien wordt manueel de camera dichtgezet. (zie ook de rubriek: "High speed fotografie")

Nu we de vertragingstijden kennen opent dit mogelijkheden op de camera automatisch te openen en te sluiten.

Met een startknop kan via de ML-DC2 de camera focusering gestart worden.
125ms later is de camera klaar om de "sluiter open" procedure te starten.
Nog 65ms later gaat de sluiter van de camera open.(donkere omgeving)
Met een elektromagneet kunnen we nu een bepaalde actie laten gebeuren (ballon klapt, knikker valt in water,...)
Met een microfoon , of bv onderbreken van een laserstraal, detecteren we het gebeuren.

Met dit signaal wordt na een ingestelde vertraging (vb 800µs), een flits aangestuurd. De flits verlicht het gebeuren, net op het ogenblik dat we dit willen.
De camera legt het gebeuren vast en sluit automatisch na een ingestelde sluitertijd.
Doordat de sluiter automatisch opent en sluit, is de sluitertijd veel korter, dus minder gevoelig voor omgevingslicht en ruis.

Opspattend water

Voor minder snelle toepassingen, vb automatisch fotograferen van vogels, insecten, vallende druppels kan in plaats van een flits ook rechtstreeks de sluiter getriggerd worden

Flitsen meten.

Vroeger heb ik met mijn D70, reeds een aantal metingen gedaan op flitstijden, in relatie tot flitssterkte en ISO instellingen .
Met de D90 en de gemodificeerde ML-DC2 afstandsbediening zouden deze metingen nu een stuk eenvoudiger zijn.

Conclusies

  • De kortste reaktietijd die ik heb kunnen meten bij het indrukken van de ontspanner via een ML-DC2 afstandbediening is 64ms
    Hiervoor moet het toestel eerst uit stand-by gehaald worden door de ontspanner half in te drukken.
  • De tijd die ik voor een volledige cyclus vanuit stand-by heb gemeten is 124ms.
  • Manueel flitsen beïnvloed de reaktietijd niet.
  • Bij TTL mode heb ik 1 voorflits gemeten.
  • TTL mode verlengt de reaktietijd met 20ms
  • Bij Commander mode wordt een pakket voorflitsen gebruikt.
  • Commander mode verlengt de reaktietijd met 60ms
  • Lenzen (bij man. focus) hebben geen invloed op de reaktietijd.
  • De beeldstabilisatie heeft geen invloed op de reaktietijd.

 

 

 

 

© Beertje
13/1/2010