Welchen Motor zur Steuerung für Kamera Focus Ring verwenden? [Anfänger]

Hallo zusammen,

ich stehe derzeit am Anfang, das heißt noch bei der Planung meines ersten Arduino Projektes und hätte da ein zwei Fragen zur Umsetzung/Realisierung und Machbarkeit und ich hoffe ihr könnt mir hier weiter helfen.

Es geht im speziellen um die richtige Wahl des Motors und das zerbricht mir schon langsam dem Kopf.
Zur besseren Veranschaulichung worum es geht siehe Anhang - bsp.jpg

Die Anforderungen sind (bzw. das gewünschten Ergebnisse sollten sein):

  • Ein Motor, angetrieben von einem Arduino (bei mir derzeit Nano) dreht am Focus Ring eines Kamera-Objektives.
  • Der Motor muss sich und somit den Focus Ring in beide Richtungen drehen können.
  • Der Motor sollte möglichst leise funktionieren, da sich oft sensible Mikrofone in der Nähe befinden.
  • Der Motor sollte feine Einstellungen, das heißt geringe Umdrehungen/Veränderungen am Focus Ring durchführen können.
  • Der Motor sollte für eine ganze Umdrehung des Focus Ringes (variabler Durchmesser - max. ~85cm) nicht länger als 1 Sekunde benötigen.
  • Der Motor soll programmatisch eine bestimmte “Fahrt” druchführen können, das heißt den Focus Ring auf eine bestimme Position mit einer bestimmten Geschwindigkeit bringen können.

Ich hab schon einige Projekte im Netz gefunden, welche die einfache Steuerung des Focus Ringes bereits realisiert haben, jedoch fande ich bis jetzt noch keinen der sich im Detail mit folgenden Problemen beschäftigte:

Ein Focus Ring steuert den Brennpunkt/die Brennebene innerhalb der Brennweite des Objektives, diese Brennweite (und somit der Focus Ring) hat einen Start- und Endpunkt.

  • Das heißt der Motor sollte den Ring nicht weiter als Start- und Endpunkt drehen, da sonst Schäden am Objektiv entstehen könnten und dies einzuhalten hat für mich oberste Priorität.

Start- und Endpunkt sind je nach Objektiv unterschiedlich. Es kann auch durchaus vorkommen das zwischen Start- und Endpunkt mehrere Umdrehungen des Focues Ringes liegen.

  • Das System soll für verschiedene Objektive funktionieren.

  • Der Motor (oder das System) soll Start- und Endpunkt erkennen und einhalten, je nach Möglichkeit:

  • Automatisch: per Knopfdruck werden Start- und Endpunkt “ausgeforscht” (angefahren und erkannt)

  • Manuell: der Benutzer dreht manuell am Focus Ring und markiert die aktuelle Position als Start- oder Endpunkt

Mir ist durchaus bewusst, dass sich einige Punkte weniger auf den Motor, sondern mehr auf die Programmierung und Funktionalität beziehen, jedoch wollte ich diese dinge auch erwähnt haben um einen besseren Gesamteindruck der Problematik zu übermitteln. Ich bin mir sicher, dass diese Probleme auch bei anderen Projekten oft vorkommen und bestimmt auch schon (irgendwie) gelöst wurden, daher hoffe ich hier auf Rat :slight_smile:

Erstes “lernen” und “lesen” führten mich zu folgenden Überlegungen/Fragen:

#Schrittmotor? - Klingt ersteinmal ziemlich gut, hat aber anscheinend kein “Feedback”. Kann auch passieren das “Schritte” verloren gehen und ist sehr laut. Braucht ein zusätzlichen Treiber / H-Brücke. Bekommt nicht mit dass ein Schritt nicht ausgeführt wurde. Klingt doch nicht mehr so gut.

#Servomotor? - Funktionieren meist nur zwischen 0° und 180° (what why?). Gibt anscheinend immer die tatsächliche Position zurück, auch wenn ich manuell daran dreh? Gehen auch mehrere Umdrehungen?

#Gleichstrom Motor? - Danach bin ich auf etwas Interessantes gekommen und zwar hatte ich überlegt die Lichtschranke eines Mausrades als Schrittzähler zu missbrauchen und bin dann auf Gleichstrom-Motoren mit “Encodern” gestoßen, die anscheinend soetwas ähnliches tun. Wäre das eine Möglichkeit? Sind die überhaupt so genau Steuerbar bzgl. Position und Geschwindigkeit?

Wie würdet ihr die Probleme lösen? Welchen Motor verwenden? Eine Art Lichtschranke zusätzlich bauen? Ein Getriebe zusätzlich?
Also wie ihr lesen könnt, hab ich von vieles keine Ahnung (noch), daher bin ich für alle Tipps und Ratschläge sehr dankbar!

Da die Fragen eher mit der Mechanik zu tun haben, bist Du damit in einer Foto-Gruppe sicher besser aufgehoben.

Schrittmotoren sind relativ laut, Servos drehen nicht weit genug, bleiben also iMO nur DC Motoren mit Encoder. Zusätzlich eine Lichtschranke für die Referenzmarke(n).

DrDiettrich:
Da die Fragen eher mit der Mechanik zu tun haben, bist Du damit in einer Foto-Gruppe sicher besser aufgehoben.

Schrittmotoren sind relativ laut, Servos drehen nicht weit genug, bleiben also iMO nur DC Motoren mit Encoder. Zusätzlich eine Lichtschranke für die Referenzmarke(n).

Ok danke für die Information, dann werd ich mal in diese Richtung weiter forschen.

Ist es nicht einfacher ein Autofokus-Objektiv zu kaufen?

Falls Du eines hast könnte eine PTP Steuerung der Kammera auch den Fokusmotor steuern (hängt aber von Kammera und Objektiv ab). PTP funktioniert über USB mit einem USB-Host Shield.

Mit Canon Kammeras ist PTP Steuerung möglich zB für Focusstacking.

Grüße Uwe

hanmotions:

  • Das heißt der Motor sollte den Ring nicht weiter als Start- und Endpunkt drehen, da sonst Schäden am Objektiv entstehen könnten und dies einzuhalten hat für mich oberste Priorität.

  • Automatisch: per Knopfdruck werden Start- und Endpunkt "ausgeforscht" (angefahren und erkannt)

Das scheint sich zu widersprechen, da Du die Punkte überfahren mußt, um sie zu "erforschen". Außer Du meinst, langsames Fahren wäre ok?

hanmotions:
#Servomotor? - Funktionieren meist nur zwischen 0° und 180° (what why?).

Da ist ein Poti als Istwertgeber für die Position drin, was die Bewegung begrenzt.

Es gibt auch 360° oder Seilenwindenservos, denen das Poti fehlt, damit aber auch die Positionsrückmeldung. Das sind dann praktisch DC-Motoren mit eigener Leistungselektronik.

Auch beim Gleichstrommotor brauchst Du eine Leistungselektronik, also eine H-Brücke. Beim Schrittmotor ist es eine doppelte H-Brücke.

Keine Aussage machst Du über das notwendige Drehmoment. Ist der Focusring gedämpft, braucht er ein höheres Drehmoment.

Auch wenn es in diesem Forum Fotographen gibt, so schließe ich mich dem Vorschlag aus #1 an, die Mechanik in einer Fotogruppe zu klären. Bei Steuerelektronik und Programm bist Du dann wieder hier richtig, auch wenn bislang nur Slider gebaut wurden.

uwefed:
Ist es nicht einfacher ein Autofokus-Objektiv zu kaufen?

Ja das stimmt schon, viele Kameras haben bereits auch Apps welche die Fernsteuerung des Focus zulassen, jedoch bezieht sich das eben immer nur auf Autofokus Obektive und ich wollte eben auch Manuellen Objektive ansteuern. Grund: es gibt mehr davon, sie sind günstiger und meist leichter.

agmue:
Das scheint sich zu widersprechen, da Du die Punkte überfahren mußt, um sie zu "erforschen". Außer Du meinst, langsames Fahren wäre ok?

Ja genau, beim initialen Start (setup) langsam Anfahren und erkennen das die Drehung ab einem gewissen Punkt A. nicht mehr passiert oder B. der Widerstand sich erhöht hat, je nach Objektivbauart.

agmue:
Auch beim Gleichstrommotor brauchst Du eine Leistungselektronik, also eine H-Brücke. Beim Schrittmotor ist es eine doppelte H-Brücke.

Keine Aussage machst Du über das notwendige Drehmoment. Ist der Focusring gedämpft, braucht er ein höheres Drehmoment.

Ok danke für die Info, das mit der H-Brücke für DC Motor war mir vorher nicht bewusst aber ist irgendwie auch logisch, wenn ich Richtungswechsel haben möchte.

Bzgl. Leistung oder höhe des Drehmoments des Motors hab ich mir bis jetzt ehrlich gesagt noch keine Gedanken gemacht, außer eben das erkennt werden muss das sich der Widerstand ändert (beim Setup für Start und Endpunkt Ermittlung).
Allgemein sind solche Focus Ringe mit der Hand (bzw. einem Finger) sehr leicht zu drehen, daher denke ist ein hoher Drehmoment nicht nötig. Je nach Bauart kann es sein, dass der Ring als "Feedback" bei Start- und Endpunkt entwerder komplett blockiert oder der Widerstand sich erhöht.

Danke für all die Antworten, ich denke es wäre am geschicktesten nun herauszufinden wie ich einen DC Motor mit Encoder ansteuern kann. Bestimme Position einnehmen und auslesen kann. Mit bestimmer Geschwindigkeit fahren kann und Sachen wie Blockade bzw. Widerstandsänderung erkennen kann. Ich vermute mal mit zusätzlichen Lichtschranken.

Die Frage ist nur, das klingt nach so einem Simplen (Allgemeinen) Problem, gibt es da nicht schon fertige Lösungen?
Runtergebrochen geht es nämlich nur darum.

hanmotions:
Die Frage ist nur, das klingt nach so einem Simplen (Allgemeinen) Problem, gibt es da nicht schon fertige Lösungen?
Runtergebrochen geht es nämlich nur darum.

So lange ich hier im Forum aktiv bin, kann ich mich nicht daran erinnern, nur eben an Slider. Also in die Hände gespuckt und selbst gemacht :slight_smile:

hanmotions:
Ja das stimmt schon, viele Kameras haben bereits auch Apps welche die Fernsteuerung des Focus zulassen, jedoch bezieht sich das eben immer nur auf Autofokus Obektive und ich wollte eben auch Manuellen Objektive ansteuern. Grund: es gibt mehr davon, sie sind günstiger und meist leichter.

Welche Kammera willst Du benutzten.

Grüße Uwe

hanmotions:
viele Kameras haben bereits auch Apps welche die Fernsteuerung des Focus zulassen, jedoch bezieht sich das eben immer nur auf Autofokus Obektive und ich wollte eben auch Manuellen Objektive ansteuern. Grund: es gibt mehr davon, sie sind günstiger und meist leichter.

Bleiben die auch noch leichter, wenn Du einen Motor und Encoder angebaut hast?

Zur Erkennung der mechanischen Anschläge: Motortreiber (H-Brücken) können einen Stromfühler eingebaut haben, mit dem sich der erhöhte Strom eines blockierten Motors feststellen läßt, und/oder der Strom sich direkt auf ungefährliche Werte begrenzen läßt.

Hier eine Anregung zu einer möglichen Umsetzung: wireless-lens-control-systems/1-lenzhound-base-kit.html

Eine Arduino-Umsetzung: http://www.soundsindie.at/eyesoflenses/projekte/follow-focus-diy-mit-arduino-und-schrittmotoren/

Der Vorteil bei der Verwendung echter Autofokus-Objektive ist auch, dass man den Autofokus der Kamera benutzen kann.

agmue:
So lange ich hier im Forum aktiv bin, kann ich mich nicht daran erinnern, nur eben an Slider. Also in die Hände gespuckt und selbst gemacht :slight_smile:

:slight_smile: ok alles klar, dann les mich mal ein würd ich sagen, danke.

uwefed:
Welche Kammera willst Du benutzten.

Jetzt die Panasonic GH5, aber das System "wäre" ja dann Kamera und Objektiv unabhängig.

DrDiettrich:
Bleiben die auch noch leichter, wenn Du einen Motor und Encoder angebaut hast?

Also das kommt echt drauf an, das müsste man dann glaub ich nachmessen kann ich nicht allgemein sagen. Das etwas Gewicht dazu kommt ist klar.

DrDiettrich:
Zur Erkennung der mechanischen Anschläge: Motortreiber (H-Brücken) können einen Stromfühler eingebaut haben, mit dem sich der erhöhte Strom eines blockierten Motors feststellen läßt, und/oder der Strom sich direkt auf ungefährliche Werte begrenzen läßt.

Ok, danke für die Info.

Theseus:
Hier eine Anregung zu einer möglichen Umsetzung: wireless-lens-control-systems/1-lenzhound-base-kit.html

Eine Arduino-Umsetzung: http://www.soundsindie.at/eyesoflenses/projekte/follow-focus-diy-mit-arduino-und-schrittmotoren/

Der Vorteil bei der Verwendung echter Autofokus-Objektive ist auch, dass man den Autofokus der Kamera benutzen kann.

Danke für die Links ich werds mir dann zuhause anschauen, Firewall der Firma blockt das leider.
Die Vorteile des AutoFocus sind mir durchaus bewusst. Als Cinematograph/Filme-macher verwendet man den jedoch eher selten bis nie, da er nicht so zuverlässig ist wie man sich das erhofft.

Du kannst nur Obektive an den Fotoapparat anschließen die mechanisch und elektrisch an den Fotoapparat passen. In den Objektiven ist (falls vorhanden) der Fokusmotor und die Blende.
Wenn Du ein Objektiv mittels Adapter anschließt wird die Belichtung bzw Belichtungsmessung nicht funktionieren weil die kammera nicht weiß welche Blende eingestellt ist bzw diese nicht automatisch während des Fotos schließt.

Bitte informiere dich al ob es technich möglich ist ein Fremdobjektiv anzuschließen bevor Du dir die Arbeit mit der motorisierung des Autofokus machst.
Grüße Uwe

uwefed:
Wenn Du ein Objektiv mittels Adapter anschließt wird die Belichtung bzw Belichtungsmessung nicht funktionieren weil die kammera nicht weiß welche Blende eingestellt ist bzw diese nicht automatisch während des Fotos schließt.

Man wird einfach in die fotografische Steinzeit zurückversetzt, wo man selber manuell die Blende vor der Aufnahme schließen musste. Zumindest Zeitautomatik und voll manuell sollte bei Arbeitsblende funktionieren.

Wenn ich den Fotoapparat voll manuell bediehne dann montiere ich mir aber keine Fokusfernsteuerung dazu. Auch weil ich nicht weiß wie ich den Fokus einstellen muß damit das Bild scharf ist.

Wieso Zeitautomatik? Mir ist nicht bekannt daß die heutigen Fotoapparate die Lichtstärke während der Belichtung messen bzw funktionieren wenn sie kein Objektiv angeschlossen haben.

Grüße Uwe

uwefed:
Wieso Zeitautomatik? Mir ist nicht bekannt daß die heutigen Fotoapparate die Lichtstärke während der Belichtung messen bzw funktionieren wenn sie kein Objektiv angeschlossen haben.

Die Belichtung wird unmittelbar vor der Belichtung gemessen und die Belichtungszeit passend zur Lichtmenge eingestellt. Das ist die Zeitautomatik. Das geht auch ohne zur Kamera passende Objektive. Allerdings kann es sein, dass man einen Objektiv-Adapter mit Chip braucht, der der Kamera ein ganz primitives Systemobjektiv vorgaukelt. Das war bei älteren Sony DSLR so.

uwefed:
Wenn ich den Fotoapparat voll manuell bediehne dann montiere ich mir aber keine Fokusfernsteuerung dazu. Auch weil ich nicht weiß wie ich den Fokus einstellen muß damit das Bild scharf ist.

Der TO will mit der Kamera wohl filmen. Da braucht man während der Szenen Fokusverlagerungen z.B. von einer Person zur anderen um die Aufmerksamkeit des Zuschauers zu lenken.

Theseus:
Der TO will mit der Kamera wohl filmen. Da braucht man während der Szenen Fokusverlagerungen z.B. von einer Person zur anderen um die Aufmerksamkeit des Zuschauers zu lenken.

Aber braucht man nicht genau dafür eine Automatik, der man nicht die neue Entfernung vorgibt, sondern den Bildausschnitt, der fokusiert werden soll?

Ich fände es jedenfalls wenig hilfreich, wenn bei so einer Änderung der Kameramann sich an die neue Entfernung herantasten muß. Bei direkter manueller Bedienung kann das noch ohne Ruckeln und Überschwingen funktionieren, aber wenn erst noch ein Motor mit einem eigenen Regler dazwischen hängt, kommen mir einige Zweifel.

DrDiettrich:
Aber braucht man nicht genau dafür eine Automatik, der man nicht die neue Entfernung vorgibt, sondern den Bildausschnitt, der fokusiert werden soll?

Da ist nichts mit spontanem Filmen. Man muss vorher den Fokusweg festlegen und vorgeben. Also praktisch einen Übungslauf machen. Die Personen dürfen dann natürlich nicht plötzlich einen Meter näher oder weiter entfernt stehen. Manuell sind solche weichen Fokusverlagerungen ohne Überschwingen schon eine Kunst und erfordern auch am besten einen Probelauf. Das kann so kaum ein normales Autofokussystem leisten.

Der TO sagt es zwar nirgends eindeutig, aber ich bin mir ziemlich sicher, dass es hier um Videoaufnahmen geht - mit sogenannten "Fotokameras" (wird ja auch in #10 erwähnt: Panasonic GH5).
Der Autofocus funktioniert dabei meist nicht allzu gut, ausserdem will man das meist auch gar nicht. Im eher professionelleren Bereich wird da auch gerne mit Fremdobjektiven gearbeitet und dabei auch oft mit Festbrennweiten (hauptsächlich wegen der größeren Blendenöffnung).

Der "Drehweg" des Schärfenrings ist oft eher klein, sodass oft mit einem "Follow Focus" mit starker Untersetzung gearbeitet wird.
Das schaut dann zum Beispiel so aus (das ist noch eine Version ohne Funk):

Geschärft wird selten anhand des Sucher/Monitorbildes sondern es wird vorher ausgemessen oder ausprobiert. Am großen weißen Ring (Bild oben) kann man sich Markierungen machen.

Man kann prinzipiell jedes manuell bedienbare Objektiv dafür verwenden, wenn man es irgendwie auf die Kamera bekommt - automatische Belichtung ist oft völlig uninteressant, weil man ohnehin alles manuell einstellen möchte.
Auch werden Objektive nachträglich oft mit Zahnkränzen versehen, damit sie zum Follow Focus passen.

Es gibt Situationen, wo man die Kamera während des Drehs der Aufnahme nicht berühren kann (oder darf), etwa wenn sie sich an einer Art "Schwebestativ" befindet oder auf einem Schwenkarm, einem Kran, an einem Fluggerät etc.
In diesen Fällen kann man eine "Funkschäfe" verwenden (siehe Links von Theseus in #9).
Und darum geht es hier, denke ich.

Ich glaube die größte Herausforderung ist die Mechanik.
Deshalb würde ich einen "normalen" Follow Focus besorgen, also ohne Funk - so etwas gibt es z.B. bei Amazon, Ebay etc. ab ca. 50 € - und diesen um Motor, Steuerung und Funkübertragung ergänzen.

uxomm:
Der TO sagt es zwar nirgends eindeutig, aber ich bin mir ziemlich sicher, dass es hier um Videoaufnahmen geht …

Ich glaube die größte Herausforderung ist die Mechanik.
Deshalb würde ich einen “normalen” Follow Focus besorgen, also ohne Funk - so etwas gibt es z.B. bei Amazon, Ebay etc. ab ca. 50 € - und diesen um Motor, Steuerung und Funkübertragung ergänzen.

Vollkommen richtig. Es tut mir leid das ich so spät jetzt wieder dazu gestiegen bin, die Arbeit fesselte mich zu sehr. Ich vergaß vielleicht ein wenig über mich zu erzählen. Ich bin schon seit einigen Jahren als Filmemacher tätig und habe mit Fotografie wenig zu tun. Ich habe Filmtechnik ein Jahr studiert, abgebrochen und danach Softwareentwicklung studiert und bin jetzt seit ca 7 Jahren Softwareentwickler und nebenbei Hobby/Amateur Cinematograph.

Vielleicht mach ich das mit dem Follow Focus, das kann ich ja dann noch tun zuerst muss ich mal die simple Motorsteuerung hinbekommen und da hab ich jetzt eh von euch die Info bekommen und auch schon in die Richtung eingelesen, also scheint zu passen. DC Motor mit Encoder und einem Incremental Rotary Encoder ich schau mal wie weit ich komm :slight_smile:

Danke an alle!