Čištění snímačů digitálních zrcadlovek

Jestliže fotografujeme digitální zrcadlovkou s výměnnými objektivy, prakticky nemůžeme zabránit znečištění senzoru: prach a nečistoty vnikají do nitra fotoaparátu při každé výměně objektivu.
Na rozdíl od kinofilmové zrcadlovky, kde se po exponování snímku odvine z cívky přes protiprachové plošky nové, čisté filmové políčko, je CCD a CMOS snímač jen jeden a stále na jednom místě. Jestliže na něm ulpí nečistota, projeví se na snímku lehce rozpitým „stínem".

Ke znečištění nedochází jen při výměně objektivů. Zrcadlovky mají pohyblivé komponenty - sklopné zrcátko, štěrbinovou závěrku a další. Při jejich pohybu dochází dříve či později k odštěpování mikroskopických úlomků, které se mohou usadit právě na snímači a působit stejnou neplechu jako prach zvenku. Digitální zrcadlovky, stejně jako všechna elektronická zařízení, vyvíjejí elektrostatický náboj, který všechny jemné částice přitahuje. Jak ukázala studie firmy Olympus, většina nečistot na povrchu obrazového senzoru, které jsou zachyceny statickou elektřinou, jsou prachové částice o velikosti jednoho mikronu (0,001 mm). Ty jsou elektricky nabité a nesou kladný náboj, zatímco obrazový senzor má náboj záporný. To způsobuje vzájemné přitahování. Prachové částice ulpívají na povrchu snímače i vlivem mezimolekulárních sil, lidově řečeno mají velkou přilnavost. Tyto síly jsou sice slabší než síla elektrostatických nábojů, ale přesto na obrazový senzor mikroskopický prach přitahují a hlavně jej na něm poměrně sveřepě drží.

Ukázka vad obrazu, které způsobily nečistoty na snímači. Tvary skvrn způsobených nečistotami jsou různé. V tomto případě jde o prach a vlas. Někdy můžeme tyto kazy snadno vyretušovat pomocí vhodného editačního programu, například jsou-li na modré ploše nebe jako v tomto případě. Horší je, zničí-li nám záběr těžko napravitelným způsobem. Nepříjemné také je, že nejsou vidět při snímání a někdy ani při prohlížení na LCD monitoru fotoaparátu. Přitom i mikroskopické prachové částice usazené na povrchu senzoru, respektive na jeho předsunutém nízkofrekvenčním filtru, nám mohou snímek pěkně nepříjemně zkazit. Jednotlivé pixely obrazového senzoru jsou tak miniaturní, že i nejmenší částečky mohou zakrýt několik obrazových bodů, což časem vede ke znatelnému snížení kvality obrazu. A na to, že máme zničené záběry, přijdeme až při prohlížení na monitoru počítače, nebo notebooku, tedy často po návratu z fotografické výpravy a tudíž bez možnosti nápravy - nasnímání záběrů ještě jednou.

Aby nebezpečí znečištění čipu a jím způsobené znehodnocení snímků eliminoval, začal Olympus jako první už v roce 2003 své digitální zrcadlovky vybavovat protiprachovým systémem. Protiprachovou technologii poprvé použil u modelu E-1 a využívaly ji i všechny modely následující s tím, že ji Olympus postupně zdokonaluje. A lze říci, že jeho ultrazvukový protiprachový filtr (SSWF - Supersonic Wave Filter) chrání snímač Live MOS před prachem a dalšími znečišťujícími částicemi velmi účinně. Navíc představuje „pouze" hlavní součást systému pro redukci prachu (Dust Reduction System), který udržuje senzor v čistotě. A samotný filtr funguje automaticky, při každé aktivaci přístroje, případně je uživatelsky velmi snadno použitelný - stačí stisknout vyhrazené tlačítko, pokud je přístroj má, anebo je možno SSWF aktivovat pomocí menu fotoaparátu.

Schema vnitřní struktury s protipracovým filtrem u DSLR Olympus E-500. SSWF je umístěný těsně před nízkofrekvenční filtr snímacího senzoru, před ním je už jen závěrka. Na pravém obrázku je pohled na složitou vnitřní strukturu zrcadlovky Olympus E-3, která jako první použila účinnější Supersonic Wave Filter druhé generace.

Jak SSWF funguje?

Protiprachový ultrazvukový filtr generuje ultrazvukové vibrace s frekvencí přes 35 000 kmitů za sekundu po dobu přibližně půl sekundy, kterými setřásá prach z povrchu senzoru. Odstraněný prach je zachycen na adhezní pásce pod filtrem. Ve většině případů je činnost filtru indikována blikáním modré LED kontrolky. Materiály filtru výrobce velmi pečlivě volí, protože na filtru nesmí docházet k žádným odrazům a chybným lomům světla - vždyť filtr je de facto „prodlouženou částí" optického systému. SSWF sestává z kruhové obruče s čirou membránou a piezoelektrického prvku.

Obvod s oscilátorem řídí činnost vibračního filtru. Ten je aktivován automaticky při každém zapnutí fotografického přístroje, anebo kdykoli uživatelsky. Zobrazovací elektronika pracuje pod napětím 9 V, to se ale při aktivování vibrací filtru se zvedá na 50-100 V.

Na samotný povrch snímače nemůže prach proniknout, neboť prostor mezi ním a SSWF je hermeticky utěsněn pomocí speciálního gumového těsnění mezi obrazovým senzorem a nízkopásmovým filtrem (dolní propustí) a také mezi nízkopásmovým filtrem a SSWF. Díky vzdálenosti mezi povrchem senzoru a SSWF případný prach ulpívající na filtru neblokuje světlo přímo a v obraze se tedy neobjeví. SSWF je navíc gumovým těsněním hermeticky odstíněn, takže ultrazvukové vibrace neovlivňují ostatní komponenty. Napětí o frekvenci více než 35 kHz přivedené na piezoelektrický člen vyvolá rezonanční vibrace SSWF a prohýbání povrchu SSWF umožní efektivní odstranění prachu.

Jak filtr pracuje názorně. Je zřejmé, že protiprachový ultrazvukový filtr představuje řešení účinné a elegantní a výrazně zvyšuje uživatelský komfort. Pásku s přilnavým povrchem lze nechat vyměnit v servisu, avšak - i při profesionálním nasazení fotoaparátu páska bez potíží vydrží více než dva roky; při běžném domácím fotografování ji není prakticky třeba měnit.

Protiprachový Supersonic Wave Filter druhé generace, použitý poprvé u modelu E-3, je ještě účinnější. Výrobce potřeboval vyřešit vyšší požadavky na odstranění prachu plynoucí z větší hustoty pixelů u obrazových senzorů s vyšším rozlišením. Zvýšil tedy kmitočet vibrací ultrazvukového filtru a zesílil hlavní rámeček filtru. K dalším úpravám patřilo zmenšení systému samotného i prostoru, který je potřebný pro součástky filtru, což výrobce potřeboval kvůli dalšímu zmenšování těl fotoaparátů.

Protiprachové systémy dalších výrobců digitálních zrcadlovek

Postupem času pochopili i další výrobci digitálních zrcadlovek, že musí problémy s prachem řešit. Nejprve nabízeli čištění v odborných servisech, ale téměř současně nabídli řešení softwarová, jako třeba Nikon systém Image Dust-off Data Acquisition, tedy získávání dat pro následné softwarové odstranění stop prachu pomocí programu Capture NX a Canon Dust Delete Data, který také „zmapuje" prach na senzoru a snímky automaticky vyretušuje program Canon Digital Photo Professional. A tato řešení se stala podpůrnou součástí komplexního „protiprachového systému", neboť Canon, Nikon a také další výrobci vybavili své digitální zrcadlovky jednotkami automatického čištění obrazového snímače, které pomocí vysokofrekvenčních vibrací odstraňují prach z plochy nízkoprůchodového filtru obrazového snímače.
Z dalších výrobců jmenujme ještě alespoň Sony, neboť už od modelu Alfa 100 používá vibrační protiprachový systém s antistatickou vrstvou na nízkofrekvenčním filtru snímacího prvku; tento antistatický film byl z oxidu india a záhy se jeho použití všeobecně rozšířilo, byť chemické složení vrstvy je různé. Protiprachový systém α100 byl aktivován při vypnutí přístroje, nebo uživatelsky z menu, a nabídl měnitelnou intenzitu. Sony všechny své zrcadlovky vybavuje tímto postupně vylepšovaným systémem.

Jak funguje protiprachový systém Canon?

Svůj kompletní protiprachový systém Canon poprvé použil u modelu EOS 400D. Fotoaparát má segment obrazového snímače s upravenou strukturou a s účinnou ochranou proti prachu a nečistotě obecně - EOS Integrated Cleaning System - s vestavěným čistícím systémem. Ten jednak maximálně omezuje možnost proniknutí nečistot do nitra přístroje. Nízkopásmový filtr před senzorem je potažen antistatickou vrstvou a využívá technologie, které prachové částice odpuzují. A když i přes tato opatření na něm ulpí nějaké smítko, postará se o jeho odstranění samočistící jednotka senzoru (Self-Cleaning Sensor Unit). Ta z nízkopásmového filtru setřese nečistoty pomocí vysokofrekvenčních vibrací, které jsou aktivovány přibližně jednu sekundu po zapnutí a také vypnutí fotoaparátu. Chceme-li fotit hned po zapnutí přístroje, zrušíme funkci čistění stiskem spoušti.

Schema funkce ultrazvukové protiprachové jednotky DSLR Canon EOS 400D:

1. piezoelektrický člen
2. ultrazvukové vibrace
3. prach, který přeci jen ulpí
4. prach,
5. podpůrný segment se sběrnicí prachu
6. nízkopásmový filtr 1,
7. nízkopásmový filtr 2 s IR sklem a ochrannou vrstvou,
8. obrazový snímač CMOS (22,2 × 14,8 mm; 10,1 Mpx ef.).

Systém Canon Dust Delete Data „zmapuje" prach na senzoru a snímky automaticky vyretušuje aplikace v programu Canon Digital Photo Professional. Ten je dodáván spolu s fotoaparátem v kompletní sadě software, tedy spolu s RAW převodníkem, EOS Capture, Image/Zoom Browser a PhotoStitch pro sestavování panoramat z dílčích snímků. Všechny programy jsou propojeny s funkcemi fotoaparátu včetně Dust Delete Data a Picture Style.

Další možnosti, jak čistit obrazový snímač

Řešení, jak se zbavit prachu, je samozřejmě více. Základní poskytují samotní výrobci digitálních zrcadlovek. Kromě výše jmenovaných opatření a komplexních systémů to jsou také ochranná skla, prachotěsně kryjící prostor před samotným snímacím senzorem. Většinou jsou opatřená antireflexními vrstvami a můžeme je vyčistit ofukovacím balonkem. Stejně lze opatrně očistit i samotný senzor, ovšem není-li povrch nízkofrekvenčního filtru opatřen antistatickou vrstvou, může se stát, že nečistoty jen na jeho povrchu přemístíme, ale nezbavíme se jich. Problémy jsou také s částečkami, které mají velkou přilnavost. A konečně - tento způsob čištění je velice „háklivý" na případné poškrábání sklíčka, případně samotného nízkofrekvenčního filtru a výsledná škoda by byla mnohem větší než původní. Jistotou je proto odborný servis.
Nicméně při opatrném, citlivém přístupu a s využitím vhodných prostředků si můžeme povrch snímače a celý prostor před ním (a za sklopným zrcadlem) vyčistit. Speciální čisticí systém použijeme v případě, kdy je to nezbytně nutné, přirozeně. Může se to přirozeně stát, i když o běžné a průběžné čištění se stará zabudovaný protiprachový systém fotoaparátu. Typickým příkladem je fotografování v extrémně znečištěném prostředí, nebo nečistoty se specifickými vlastnostmi, které zabudovanému protiprachovému systému odolávají. V takovém případě nám přijde vhod speciální čisticí set. Ten má navíc univerzální použití - lze jím čistit i LCD panely, elektronické obvody, nejrůznější přístroje a také třeba diarámečky.

Čistíme snímač - první kroky

Znovu zdůrazňuji, že postupovat musíme opatrně, jemně a s citem. A hlavně podle návodů výrobců - fotoaparátu i čisticího setu. Senzor je velmi citlivá součástka, musíme dbát na to, abychom nepoškrábali ochranné sklíčko s antireflexními vrstvami nebo samotný vnější filtr senzoru.
Jako příklad poslouží kit na čištění senzorů Green Clean, respektive Dörr. Fotoaparát musí být při čištění zapnutý, pamatujme tedy na dobře nabitou baterii, anebo použijme síťový napájecí adaptér. Před čištěním sejmeme objektiv, zapneme fotoaparát a v menu vybereme položku Čištění snímače (Sensor clean). Ovladač zablokuje zrcadlo a otevře závěrku. Na LCD panelu bliká oznámení "clean". Nyní můžeme buďto jen ofouknout povrch obrazového snímače, anebo jej pečlivě vyčistit pomocí nástrojů, které nabízí speciální čistící set.

1 - nasazování. Základem setu je nádoba se stlačeným technickým plynem*. V nabídce je několik verzí, já jsem použil Hi-Tech Power o objemu 400 ml. Na nádobu přišroubujeme speciální hlavici s trubicí, na kterou můžeme nasadit měkkou hadičku z polyetylenu (PE) pro ofukování, anebo ještě lépe - odsávání.

2 - čištění odsáváním. Použití odsávacího systému je účinnější než ofukování - nečistoty jsou odváděny zcela mimo prostor, v němž je usazen snímač. Jen musíme postupovat opatrně, nedotýkat se povrchu filtru čipu (nebo ochranného sklíčka). Vzdálenost od čištěné plochy má být cca 1 mm.

3 -- čištění smetáčkem. Set obsahuje také další šikovné čistící nástroje: jemnou vlhkou pěnu a suchý "smetáček" s hebkou mikrotextilií. S jejich pomocí je možno takřka dokonale vyčistit i rohy snímače, případně i další citlivé segmenty. Opět je na místě velmi opatrný a jemný postup.

Po ukončení čištění fotoaparát vypneme hlavním vypínačem. Tím pádem se také zavře závěrka a sklopí zrcadlo. Po následném zapnutí fotoaparátu můžeme začít fotografovat - s čistým obrazovým senzorem.

* Podrobnosti o druhu náplně stlačeného plynu: výrobek Hi-Tech Air Power/Hi-Tech Air + Vacuum Power obsahuje směs mezi osmdesáti až sty objemovými procenty tetrafluoretanu plus od jednoho do deseti procent dimetyléteru. Novinka na trhu, G2044 Air Power Eco Booster, respektive Air Power/Air + Vacuum Power, obsahuje mezi 40-60 objemovými procenty tetrafluoretanu, 1-20 % dimetyléteru a 20-50 % propan-butanu -- tato nápň je tedy mimořádně hořlavá a při použití je třeba postupovat velmi opatrně.