Aufbau einer Kamera: was im Inneren einer Systemkamera steckt
Eine moderne Systemkamera wirkt von außen schlicht, beim Aufbau einer Kamera arbeiten jedoch Optik, Feinmechanik und Elektronik auf engstem Raum zusammen. Das Modell weiter unten zeigt eine spiegellose Vollformatkamera nach den veröffentlichten Maßen der Nikon Z6III, zerlegt in vierzehn Baugruppen. Jede lässt sich anklicken, drehen und einzeln betrachten, vom Bajonett bis zum Bildsensor ganz innen.
Die Reihenfolge der Schritte folgt einer dokumentierten Zerlegung dieser Systemkamera, nur rückwärts: Das Modell baut die Kamera Schicht für Schicht wieder auf. Zuerst kommt der Rahmen, dann folgen Bajonett, Verschluss und Sensor, danach Platine, Akku, Sucher und Rückwand. Am Ende rastet das Objektiv ein, und die Kamera ist danach wieder vollständig betriebsbereit.
Die Kamera in vierzehn Teilen
Alle vierzehn Baugruppen mit ihren Details als Text lesen
- Das Objektiv
Das Objektiv rastet mit einer kurzen Drehung im Bajonett ein. Ein Standardzoom wie hier hat Zoom- und Fokusring und eine vergütete Frontlinse. Autofokus, Blende und Stabilisierung werden über die elf Kontakte gesteuert. Mit Adaptern passen auch Objektive anderer Bajonette, solange ihr Auflagemaß größer ist als die 16 Millimeter des Z-Bajonetts.
Klasse: Standardzoom 24–70 mm f/4 · Durchmesser: 77,5 mm · Länge: 88,5 mm · Kontakte: 11
- Frontlinse: Gewölbte erste Linse mit Vergütung gegen Reflexe; der grüne und violette Schimmer stammt davon.
- Zoomring: Geriffelter Gummiring, der die Brennweite zwischen 24 und 70 mm verstellt.
- Einstellring: Steuert Fokus oder eine frei wählbare Funktion wie Blende oder Belichtungskorrektur.
- Objektivbajonett: Metallring, der in die Klauen des Kamerabajonetts greift.
- Ansetzmarke: Gegenstück zum weißen Punkt am Kamerabajonett.
- Blendenbajonett: Nasen zum Aufsetzen der Gegenlichtblende.
- Das Z-Bajonett
Das Z-Bajonett hat einen Innendurchmesser von 55 Millimetern und ist aus Edelstahl gefertigt. Drei Klauen halten das Objektiv, elf vergoldete Kontakte übertragen Strom und Daten für Autofokus und Blende. Entscheidend für Adapter ist das Auflagemaß von nur 16 Millimetern: Fast jedes ältere Objektiv lässt sich deshalb mit einem passenden Zwischenring verwenden.
Innendurchmesser: 55 mm · Auflagemaß: 16 mm · Kontakte: 11, vergoldet
- Bajonettklauen: Drei Klauen greifen hinter die Gegenstücke am Objektiv und halten es fest.
- Elf Kontakte: Vergoldete Federkontakte für Strom und Daten zwischen Kamera und Objektiv.
- Befestigungsschrauben: Vier Schrauben halten den Edelstahlring am Gehäuserahmen.
- Dichtung: Ein Gummiring dichtet den Spalt zum Objektiv gegen Staub und Spritzwasser ab.
- Ansetzmarke: Der weiße Punkt zeigt, in welcher Stellung das Objektiv angesetzt wird.
- Der Schlitzverschluss
Direkt hinter dem Bajonett sitzt der mechanische Schlitzverschluss. Seine Lamellen bilden zwei Vorhänge, die bei kurzen Zeiten nur einen schmalen Spalt über den Sensor ziehen. Mechanisch sind bis zu 1/8000 Sekunde möglich, elektronisch bis 1/16000. Der Motor daneben spannt die Vorhänge für die nächste Aufnahme.
Mechanisch: bis 1/8000 s · Elektronisch: bis 1/16000 s · Längste Zeit: 900 s
- Lamellen: Dünne, überlappende Lamellen bilden die beiden Vorhänge vor dem Sensor.
- Bildfenster: Der Rahmen gibt genau das Bildformat frei und hält die Führungen der Lamellen.
- Antrieb: Hier sitzen Motor und Spannmechanik, die die Vorhänge nach jeder Aufnahme neu spannen.
- Spannrad: Das Getrieberad überträgt die Motorkraft auf die Vorhangmechanik.
- Bildsensor und Stabilisator
Der Sensor misst 35,9 mal 23,9 Millimeter und ist teilweise gestapelt, damit er schneller ausgelesen wird. Er sitzt auf einem beweglichen Träger, den Magnete und Kupferspulen verschieben: der Bildstabilisator im Gehäuse. Bei der Zerlegung ist er das letzte Teil, gehalten von drei Schrauben, deren Lage die Sensorebene exakt ausrichtet.
Format: 35,9 × 23,9 mm · Auflösung: 24,5 Megapixel · Bauart: teilweise gestapelt · Stabilisierung: bis 8 Stufen (CIPA)
- Sensorfläche: Die lichtempfindliche Fläche misst 35,9 × 23,9 mm und trägt 24,5 Millionen Pixel.
- Filterglas: Ein dünner Glasstapel vor dem Sensor sperrt Infrarot und schützt die Oberfläche vor Staub.
- Spulen des Stabilisators: Strom durch diese Kupferspulen erzeugt die Kraft, die den Sensor verschiebt und kippt.
- Magnethalter: Gegenstücke zu den Spulen: Zusammen bilden sie die Antriebe für fünf Achsen.
- Anschluss: Über diesen Kontaktstreifen gehen die Bilddaten per Flachbandkabel zur Hauptplatine.
- Die Hauptplatine
Hinter dem Sensor liegt die Hauptplatine mit dem Bildprozessor, Arbeitsspeicher und den Steuerchips. Ein Abschirmblech dämpft Störungen durch Funk und Hochfrequenz. Beim Ausbau werden acht Flachbandkabel gelöst, die Sensor, Sucher, Monitor und Anschlüsse verbinden. Hier entstehen aus den Rohdaten des Sensors die Bilddateien und das Sucherbild.
Prozessor: EXPEED 7 · Flachbandkabel: 8 · Abschirmblech: 5 Schrauben
- Bildprozessor: Der EXPEED-7-Prozessor wandelt die Sensordaten in Bilder, Videos und das Sucherbild um.
- Abschirmblech: Deckt empfindliche Schaltungen gegen elektromagnetische Störungen ab.
- Speicherbausteine: Arbeitsspeicher puffert Serienbilder, bevor sie auf die Karte geschrieben werden.
- Steckverbinder: Acht Anschlüsse für die Flachbandkabel zu Sensor, Sucher, Monitor und Buchsen.
- Kleinbauteile: Kondensatoren und Widerstände versorgen die Chips mit stabiler Spannung.
- Das Gehäuse mit Griff
Die Grundlage ist ein Rahmen aus Magnesiumlegierung, an dem fast alles verschraubt wird. Vorn trägt er die Öffnung für das Bajonett, an der rechten Hand den tiefen Griff, in dem später Akku und Speicherkarten sitzen. Die Belederung am Griff sorgt für Halt. Ein solcher Rahmen ist leicht, steif und leitet Wärme der Elektronik nach außen ab.
Maße: 138,5 × 101,5 × 74 mm · Gewicht: rund 670 g (Gehäuse) · Rahmen: Magnesiumlegierung
- Griff: Belederter, tief geformter Griff mit Mulde für die Finger unter dem Auslöser.
- Bajonettöffnung: Durch diese Öffnung fällt das Licht vom Objektiv auf Verschluss und Sensor.
- AF-Hilfslicht: Leuchtet bei Dunkelheit kurz auf, damit der Autofokus Kontrast findet.
- Objektiventriegelung: Gedrückt halten und das Objektiv drehen, um es abzunehmen.
- Fn-Tasten: Zwei frei belegbare Funktionstasten, mit dem Mittelfinger erreichbar.
- Vorderes Einstellrad: Stellt meist die Blende ein, bedient mit dem Zeigefinger.
- Trageriemenöse: Edelstahlöse für den Kameragurt, je eine auf jeder Seite.
- Zwei Kartenfächer
Im Griff liegen zwei Kartenfächer übereinander. Das obere nimmt eine CFexpress Typ B auf, die über PCIe sehr hohe Schreibraten erreicht, das untere eine SD-Karte nach UHS-II. So lassen sich Bilder parallel auf beide Karten sichern oder Fotos und Videos getrennt ablegen. Das Kartenfach selbst ist mit drei Schrauben am Rahmen befestigt.
Fach 1: CFexpress Typ B / XQD · Fach 2: SD UHS-II · Befestigung: 3 Schrauben
- CFexpress Typ B: Schnelle Karte mit PCIe-Anbindung für Serienbilder und hochauflösendes Video.
- SD-Karte: Zweites Fach nach UHS-II, für Sicherungskopien oder getrennte Ablage.
- Kartenkontakte: Die Kontaktreihe der SD-Karte, über die gelesen und geschrieben wird.
- Kartenschacht: Der Schacht hält beide Karten und ist mit drei Schrauben am Rahmen verschraubt.
- Der Akku im Griff
Der Lithium-Ionen-Akku vom Typ EN-EL15c steckt senkrecht im Griff und wird von unten eingesetzt. Er lässt sich über USB-C direkt in der Kamera laden. Ältere Akkus der EN-EL15-Reihe passen ebenfalls, liefern aber weniger Aufnahmen pro Ladung. Die Lage im Griff hält den Schwerpunkt nah an der Hand.
Typ: EN-EL15c · Laden: über USB-C · Lage: im Griff, von unten
- Kontakte: Vier Kontakte liefern Strom und melden Ladezustand und Temperatur.
- Typenschild: Kennzeichnet Typ und Kapazität des Lithium-Ionen-Akkus.
- Gehäuse: Das Kunststoffgehäuse passt formschlüssig in den Griff und wird von unten eingesetzt.
- Deckkappe mit Einstellrädern
Die Deckkappe trägt das Moduswahlrad mit Verriegelung, den Auslöser mit Hauptschalter, das kleine Schulterdisplay und den Zubehörschuh für Blitz und Mikrofon. Darunter liegt der Buckel, der den Sucher aufnimmt. Bei der Zerlegung wird die Deckkappe erst spät gelöst, mit einer Schraube oberhalb der Gummierung am Griff.
Bedienung: Moduswahlrad mit Sperre · Anzeige: Schulterdisplay · Zubehör: Zubehörschuh
- Moduswahlrad: Wählt Programme wie A, S, M oder eigene Einstellungen; die Taste in der Mitte sperrt es.
- Zubehörschuh: Schienen und Kontakte für Blitz, Mikrofon oder Funkauslöser.
- Auslöser: Halb gedrückt fokussiert er, ganz gedrückt löst er aus.
- Hauptschalter: Der Hebel um den Auslöser schaltet die Kamera ein und aus.
- Videotaste: Rote Taste zum Starten und Stoppen von Videoaufnahmen.
- Schulterdisplay: Zeigt Zeit, Blende, ISO und Akkustand auch bei ausgeschaltetem Monitor.
- Der elektronische Sucher
Der EVF besteht aus einem OLED-Display mit 5,76 Millionen Bildpunkten und einer Lupenoptik, die es vergrößert. Seine Helligkeit reicht bis 4000 Candela pro Quadratmeter, damit er auch in der Sonne ablesbar bleibt. Vier Schrauben unter der Augenmuschel und zwei Flachbandkabel halten und versorgen ihn.
Auflösung: 5,76 Mio. Bildpunkte · Helligkeit: bis 4000 cd/m² · Befestigung: 4 Schrauben
- OLED-Mikrodisplay: Das winzige Display im Inneren zeigt 5,76 Millionen Bildpunkte.
- Okularlinse: Vergrößert das Mikrodisplay, sodass es wie ein großes Bild wirkt.
- Augenmuschel: Gummi schirmt Streulicht ab und schützt Brillengläser.
- Die Rückwand
Die Rückwand trägt Tasten, Joystick, Multifunktionswähler und das hintere Einstellrad. Sie ist über ein langes Flachbandkabel mit der Platine verbunden. Beim Zerlegen kommt sie früh ab, sobald Bodenplatte, Augenmuschel und die Schrauben an Kartenfach und Anschlussseite gelöst sind. Dichtungen an den Fugen schützen gegen Staub und Spritzwasser.
Bedienung: Joystick, Wähler, Einstellrad · Verbindung: 1 Flachbandkabel · Schutz: Dichtungen an den Fugen
- Joystick: Verschiebt das Fokusfeld direkt im Sucherbild.
- AF-ON-Taste: Startet den Autofokus mit dem Daumen, unabhängig vom Auslöser.
- Multifunktionswähler: Navigiert durch Menüs und Bilder, die Mitte bestätigt.
- Hinteres Einstellrad: Stellt meist die Belichtungszeit ein, bedient mit dem Daumen.
- Tastenreihe: Tasten für Wiedergabe, Menü, Info und Löschen.
- Daumenauflage: Belederte Fläche, die den Griff nach hinten ergänzt.
- Der Monitor
Der 3,2-Zoll-Monitor lässt sich seitlich ausklappen und drehen, praktisch für Aufnahmen über Kopf, in Bodennähe und für Videos. Er ist berührungsempfindlich und zeigt Menüs, Wiedergabe und das Livebild. Ein Gelenk an der Oberkante führt die Kabel, damit sie beim Schwenken nicht geknickt werden.
Diagonale: 3,2 Zoll · Bauart: dreh- und schwenkbar · Bedienung: Touchscreen
- Touchscreen: Der 3,2-Zoll-Bildschirm reagiert auf Fingertipp für Fokus, Auslösen und Menüs.
- Gelenk: Das Scharnier führt die Kabel und erlaubt Klappen, Drehen und Schwenken.
- Rahmen: Der Kunststoffrahmen schützt die Displaykante beim Ausklappen.
- Die Anschlüsse
Unter der Seitenklappe liegen die Buchsen für USB-C, HDMI, Mikrofon und Kopfhörer. Gummiklappen halten Staub fern. Bei der Zerlegung sitzen hier vier Schrauben, drei davon unter den Abdeckungen. Über USB-C lädt die Kamera, überträgt Bilder und arbeitet als Webcam, über HDMI gibt sie Video an einen externen Rekorder aus.
Buchsen: USB-C, HDMI, Mikrofon, Kopfhörer · Befestigung: 4 Schrauben
- Obere Klappe: Gummiklappe über einem Teil der Buchsen, schützt vor Staub und Feuchtigkeit.
- Untere Klappe: Zweite Klappe über den übrigen Anschlüssen.
- Griffnase: Kleine Kante, an der sich die Klappe mit dem Fingernagel öffnen lässt.
- Bodenplatte und Stativgewinde
Die Bodenplatte schließt das Gehäuse und trägt das Stativgewinde aus Metall sowie die Klappe des Akkufachs. Acht Schrauben halten sie, dazu zwei neben der Akkuklappe und drei am Rand. Bei der Zerlegung ist sie das erste Teil, das abkommt, denn erst danach werden die Schrauben der übrigen Baugruppen zugänglich.
Schrauben: 8 + 2 + 3 · Stativgewinde: 1/4 Zoll · Zerlegung: als Erstes ab
- Stativgewinde: Ein 1/4-Zoll-Gewinde aus Metall für Stativ, Schnellwechselplatte oder Griff.
- Akkufachklappe: Öffnet das Fach, in das der Akku von unten geschoben wird.
- Verriegelung: Der Schieber hält die Klappe sicher geschlossen.
- Gummiauflagen: Rutschfeste Füße, damit die Kamera stabil auf Tischen steht.
Der Rahmen als Fundament beim Aufbau einer Kamera
Grundlage für den Aufbau einer Kamera dieser Klasse ist ein Rahmen aus Magnesiumlegierung. Er trägt Bajonett, Sensor und Platine und hält sie in exakt festgelegten Abständen zueinander. Magnesium ist leicht, sehr steif und leitet die Wärme der Elektronik gut nach außen ab. Am Griff ist der Rahmen besonders tief, denn dort liegen später der Akku und beide Speicherkarten.
Bajonett und Auflagemaß
Das Bajonett ist die Schnittstelle zwischen Kamera und Objektiv. Beim Z-Bajonett beträgt der Innendurchmesser 55 Millimeter, das Auflagemaß nur 16 Millimeter. Diese kurze Strecke trennt die Anlagefläche des Bajonetts von der Sensorebene. Elf vergoldete Kontakte versorgen das Objektiv mit Strom und übertragen Befehle für Autofokus, Blende und Stabilisierung in Echtzeit und ohne Verzögerung.
Gerade das kurze Auflagemaß ist der Grund, warum spiegellose Kameras so beliebt für alte Objektive sind. Ein Objektiv mit längerem Auflagemaß lässt sich mit einem Adapterring ansetzen, der genau die fehlende Differenz ausgleicht. Ein M42-Objektiv mit 45,46 Millimetern braucht an einer Z-Kamera also einen Ring von gut 29 Millimetern Dicke für volle Unendlichschärfe.
Verschluss und Bildsensor
Direkt hinter dem Bajonett sitzt der Schlitzverschluss mit zwei Vorhängen aus dünnen Lamellen. Bei kurzen Zeiten läuft nur ein schmaler Spalt über den Sensor, mechanisch bis 1/8000 Sekunde. Der elektronische Verschluss liest den Sensor dagegen zeilenweise aus und erreicht sogar 1/16000 Sekunde. Ein kleiner Motor spannt die Vorhänge nach jeder Aufnahme sofort wieder.
Der Bildsensor misst 35,9 mal 23,9 Millimeter und löst 24,5 Millionen Pixel auf. Weil er teilweise gestapelt ist, liegt ein Teil der Ausleseelektronik direkt unter den lichtempfindlichen Schichten und arbeitet schneller als bei herkömmlichen Sensoren. Getragen wird er von einem frei beweglichen Rahmen mit Magneten und Kupferspulen, dem eigentlichen Bildstabilisator im Gehäuse.
Dieser Stabilisator verschiebt und kippt den Sensor in fünf Achsen, um kleine Bewegungen der Hand auszugleichen. Nikon gibt dafür bis zu acht Belichtungsstufen Gewinn an, gemessen nach dem CIPA-Standard. Weil er im Gehäuse sitzt, wirkt er mit jedem angesetzten Objektiv, auch mit adaptierten Altgläsern, sobald deren Brennweite im Menü von Hand eingetragen ist.
Platine, Speicher und Energie
Beim Aufbau einer Kamera folgt hinter dem Sensor die Hauptplatine mit Bildprozessor, Arbeitsspeicher und zahlreichen Steuerchips. Ein Abschirmblech hält elektromagnetische Störungen fern. Über acht Flachbandkabel sind Sensor, Sucher, Monitor und Anschlüsse mit ihr verbunden. Hier entstehen aus den Rohdaten des Sensors das Sucherbild, die fertigen Bilddateien und Videos, und zwar viele Male in jeder einzelnen Sekunde.
Im Griff stecken zwei Kartenfächer für CFexpress Typ B und SD sowie der Lithium-Ionen-Akku. Die Anordnung hat einen praktischen Grund: Gewicht in der Hand stabilisiert die Haltung, und die rechte Hand kann Karten und Akku wechseln, ohne die Kamera abzusetzen. Geladen wird der Akku bei Bedarf über die USB-C-Buchse direkt im Gerät.
Sucher, Monitor und Bedienelemente
Der elektronische Sucher besteht aus einem OLED-Display mit 5,76 Millionen Bildpunkten und einer Lupenoptik davor. Er zeigt genau das Bild, das der Sensor sieht, inklusive Belichtung und Weißabgleich, und bleibt mit bis zu 4000 Candela pro Quadratmeter auch in praller Sonne gut ablesbar. Vier kleine Schrauben unter der Augenmuschel halten ihn fest.
Auf der Rückseite misst der Monitor 3,2 Zoll, lässt sich seitlich ausklappen, drehen und schwenken und reagiert auf Berührungen. Damit gelingen Aufnahmen über Kopf, knapp über dem Boden und Videos mit sich selbst im Bild. Ein Gelenk an der Oberkante führt die Kabel so, dass sie beim Schwenken nicht geknickt oder gequetscht werden.
Deckkappe, Rückwand und Bodenplatte tragen die Bedienelemente und schließen das Gehäuse gegen Staub und Spritzwasser ab. Dichtungen sitzen an jeder Fuge, unter jeder Klappe und rund um das Bajonett. Wer die Explosionsansicht dreht, sieht beim Aufbau einer Kamera, wie wenig Luft zwischen den Baugruppen bleibt: Das ganze Gehäuse ist nur 74 Millimeter tief und damit erstaunlich kompakt gebaut.