Spiegelreflexkamera: Aufbau eines klassischen Systems
Eine Spiegelreflexkamera lenkt das Licht vor der Aufnahme über einen beweglichen Spiegel in einen optischen Sucher, sodass das Auge direkt durch das Objektiv blickt. Das 3D-Modell weiter unten zeigt eine solche Kamera nach den Maßen der Nikon D850 in ihren Einzelteilen. Ein Klick auf ein Bauteil holt es nah heran und blendet seine Details ein.
Vorgestellt wurde die D850 im Jahr 2017. Sie gilt als eine der letzten Spiegelreflexkameras der Oberklasse, denn ihr Nachfolger im Programm des Herstellers ist die spiegellose Z8. Das Gehäuse misst 146 × 124 × 78,5 Millimeter und wiegt 915 Gramm, mit Akku sind es 1005 Gramm. Ein guter Teil dieser Masse steckt im Spiegelkasten.
Die Spiegelreflexkamera in siebzehn Teilen
Alle siebzehn Baugruppen mit ihren Details als Text lesen
- Das Objektiv
Eine Festbrennweite 50 mm f/1,8 sitzt am F-Bajonett. Sie bündelt das Licht, das erst den Spiegel und bei der Aufnahme den Sensor erreicht. Bei älteren F-Objektiven überträgt ein Mitnehmer an der Rückseite die Blende mechanisch, neuere Objektive steuern sie elektronisch über die Kontakte.
Brennweite: 50 mm · Lichtstärke: f/1,8 · Bajonett: Nikon F
- Frontlinse: Die gewölbte erste Linse ist vergütet, damit Reflexe und Streulicht gering bleiben.
- Fokusring: Geriffelter Gummiring für die manuelle Scharfstellung.
- Objektivbajonett: Der Metallring rastet mit einer Drehung im Kamerabajonett ein.
- Blendenmitnehmer: Ein Hebel, über den die Kamera die Blende kurz vor der Aufnahme schließt.
- Das F-Bajonett
Nikon nutzt das F-Bajonett seit 1959. Zwischen seiner Anlagefläche und dem Sensor liegen 46,5 Millimeter, genug Platz für den Schwingspiegel. Neben den Klauen sitzen Kontakte für die Datenübertragung, ein Blendenhebel und bei dieser Kamera noch eine Kupplung für Objektive mit Fokusantrieb über das Gehäuse.
Auflagemaß: 46,5 mm · Innendurchmesser: 44 mm · Einführung: 1959
- Bajonettklauen: Drei Klauen halten das Objektiv fest am Gehäuse.
- Kontakte: Goldkontakte übertragen Daten wie Brennweite und Blende.
- Blendenhebel: Schließt bei Objektiven mit mechanischer Blende die Öffnung auf den eingestellten Wert.
- AF-Kupplung: Ein kleiner Schlitzantrieb treibt den Fokus älterer AF-Objektive an.
- Ansetzmarke: Der weiße Punkt zeigt die Stellung zum Ansetzen.
- Der Schwingspiegel
Der Hauptspiegel steht im 45-Grad-Winkel hinter dem Bajonett und lenkt das Licht nach oben in den Sucher. Er ist in der Mitte teildurchlässig: Ein Teil des Lichts fällt auf einen kleinen Hilfsspiegel dahinter, der es nach unten ins AF-Modul schickt. Bei der Aufnahme klappen beide Spiegel hoch, der Sucher wird dunkel.
Winkel: 45 Grad · Hauptspiegel: teildurchlässig · Bei Aufnahme: klappt hoch
- Hauptspiegel: Lenkt das Bild nach oben auf die Einstellscheibe; in der Mitte lässt er Licht durch.
- Hilfsspiegel: Der kleine Spiegel hinter dem Hauptspiegel leitet Licht nach unten zum Autofokus.
- Drehachse: Um diese Achse klappt der Spiegel vor jeder Aufnahme nach oben.
- Spiegelkasten: Der Rahmen hält die Spiegel und dämpft ihren Anschlag.
- Die Einstellscheibe
Oberhalb des Spiegels liegt die Einstellscheibe. Auf ihr entsteht das Sucherbild, das der Spiegel nach oben wirft, so wie auf der Mattscheibe einer Großformatkamera. Feine Fresnelringe verteilen die Helligkeit gleichmäßig bis in die Ecken. Die Scheibe zeigt das Bild noch seitenverkehrt, erst das Prisma darüber richtet es auf.
Funktion: Bildebene des Suchers · Hilfe: Fresnelringe
- Mattierte Fläche: Hier wird das Sucherbild sichtbar, scharf oder unscharf wie später auf dem Foto.
- Fresnelring: Konzentrische Ringe lenken das Licht zum Okular und hellen die Ecken auf.
- Halterahmen: Hält die Scheibe exakt im gleichen Abstand wie der Sensor zum Objektiv.
- Das Pentaprisma
Das fünfseitige Glasprisma spiegelt das Bild der Einstellscheibe mehrfach, bis es aufrecht und seitenrichtig im Okular ankommt. Bei dieser Kamera vergrößert der Sucher 0,75-fach und zeigt 100 Prozent des späteren Bildes. Hinter der Augenmuschel sitzt eine Okularlinse, deren Dioptrienausgleich sich an die Sehstärke anpassen lässt.
Vergrößerung: 0,75× · Bildfeld: 100 % · Bauart: Pentaprisma aus Glas
- Prismenkörper: Verspiegelte Flächen drehen das Bild in beiden Richtungen um.
- Okulartubus: Führt das Licht vom Prisma zum Auge.
- Okularlinse: Vergrößert das Bild auf der Einstellscheibe für das Auge.
- Augenmuschel: Gummi schirmt Streulicht ab, damit das Sucherbild kontrastreich bleibt.
- Das AF-Modul
Am Boden des Spiegelkastens arbeitet das Phasen-Autofokusmodul Multi-CAM 20K. Separatorlinsen teilen das Licht vom Hilfsspiegel in Bildpaare, Sensorzeilen messen deren Abstand. Daraus berechnet die Kamera Richtung und Weg der Scharfstellung, schon bevor der Spiegel hochklappt. Das Modul bietet 153 Messfelder, 99 davon als Kreuzsensoren.
Messfelder: 153 · Kreuzsensoren: 99 · Prinzip: Phasenvergleich
- Separatorlinsen: Kleine Linsen teilen das Licht in zwei Bilder für den Phasenvergleich.
- Sensorzeilen: Messen, wie weit die beiden Bilder auseinanderliegen.
- Modulgehäuse: Hält Linsen und Sensoren lichtdicht unter dem Spiegelkasten.
- Der Belichtungsmesssensor
Neben dem Okular schaut ein eigener RGB-Sensor auf die Einstellscheibe. Er misst Helligkeit und Farben der Szene, erkennt Gesichter und hilft so Belichtung, Blitz und Weißabgleich zu bestimmen. Weil er das Sucherbild nutzt, arbeitet er auch, während der Bildsensor hinter dem geschlossenen Verschluss im Dunkeln liegt.
Art: RGB-Messsensor · Blickt auf: Einstellscheibe
- Messoptik: Eine kleine Linse bildet die Einstellscheibe auf den Messsensor ab.
- RGB-Sensor: Wertet Helligkeit und Farbverteilung der Szene aus.
- Der Schlitzverschluss
Direkt vor dem Sensor sitzt der Schlitzverschluss mit zwei Lamellenvorhängen. Erst wenn der Spiegel oben ist, öffnet der erste Vorhang, der zweite folgt nach der eingestellten Zeit. Zwischen 30 Sekunden und 1/8000 Sekunde ist alles möglich. Spiegel und Verschluss zusammen erzeugen das typische Klacken einer Spiegelreflexkamera.
Kürzeste Zeit: 1/8000 s · Längste Zeit: 30 s
- Lamellen: Überlappende Lamellen bilden die beiden Vorhänge.
- Bildfenster: Der Rahmen gibt genau das Kleinbildformat frei.
- Antrieb: Motor und Federn spannen die Vorhänge für die nächste Aufnahme.
- Der Bildsensor
Der rückwärtig belichtete Vollformatsensor misst 35,9 mal 23,9 Millimeter und löst 45,7 Megapixel auf. Die Verdrahtung liegt hinter den lichtempfindlichen Schichten, dadurch erreicht mehr Licht jede Fotodiode. Vor dem Sensor liegt ein Filterglas. Einen beweglichen Bildstabilisator im Gehäuse hat diese Kamera nicht.
Format: 35,9 × 23,9 mm · Auflösung: 45,7 Megapixel · Bauart: rückwärtig belichtet
- Sensorfläche: 45,7 Millionen Fotodioden messen das Licht.
- Filterglas: Sperrt Infrarot und schützt die empfindliche Oberfläche.
- Anschluss: Überträgt die Bilddaten zur Hauptplatine.
- Trägerplatine: Hält den Sensor starr in der Bildebene.
- Die Hauptplatine
Hinter dem Sensor liegt die Hauptplatine mit Bildprozessor und Speicher. Sie steuert Spiegel, Verschluss und Autofokus, verarbeitet die Sensordaten und schreibt die Bilder auf die Karten. Ein Abschirmblech schützt empfindliche Schaltkreise. Steckverbinder führen Flachbandkabel zu Display, Tasten und Sensoren.
Aufgabe: Steuerung und Bildverarbeitung
- Bildprozessor: Wandelt die Rohdaten in fertige Bilder und Videos um.
- Abschirmblech: Hält elektromagnetische Störungen fern.
- Steckverbinder: Anschlüsse für die Flachbandkabel.
- Speicherbausteine: Puffern Serienbilder, bevor sie auf die Karte geschrieben werden.
- Die Deckkappe
Die Deckkappe umschließt das Prisma mit dem typischen Sucherbuckel und trägt den Zubehörschuh. Rechts liegt ein großes Schulterdisplay, daneben der Auslöser mit Hauptschalter. Links sitzt das Wahlrad für die Aufnahmebetriebsart mit Tasten für Bildqualität, Weißabgleich und Belichtungsmessung.
Anzeige: Schulterdisplay · Zubehör: Zubehörschuh
- Zubehörschuh: Für Blitzgeräte, Mikrofone und Funkauslöser.
- Schulterdisplay: Zeigt Zeit, Blende, ISO und Akkustand.
- Betriebsartenwahlrad: Wählt Einzelbild, Serie, Selbstauslöser oder leise Auslösung.
- Auslöser: Halb gedrückt fokussiert er, ganz gedrückt löst er aus.
- Hauptschalter: Der Hebel schaltet die Kamera ein und aus.
- Videotaste: Startet und stoppt die Videoaufnahme.
- Die Rückwand
Auf der Rückwand liegen AF-ON-Taste, Sub-Wähler, Multifunktionswähler und das hintere Einstellrad, alle für den rechten Daumen erreichbar. Eine Tastenreihe links bedient Menü, Wiedergabe und Bildschutz. Oben bleibt ein Ausschnitt für das Okular des Suchers frei.
Daumenbedienung: AF-ON, Sub-Wähler, Einstellrad
- AF-ON-Taste: Startet den Autofokus unabhängig vom Auslöser.
- Sub-Wähler: Kleiner Joystick zum Verschieben des Messfelds.
- Multifunktionswähler: Navigiert durch Menüs und Bilder.
- Hinteres Einstellrad: Stellt meist die Belichtungszeit ein.
- Tastenreihe: Menü, Wiedergabe, Schutz und Lupe.
- Okularausschnitt: Hier schaut das Auge durch das Pentaprisma.
- Der Klappmonitor
Der 3,2-Zoll-Monitor lässt sich nach oben und unten kippen und reagiert auf Berührung. Er zeigt Menüs, Wiedergabe und das Livebild. Im Livebild klappt der Spiegel dauerhaft hoch, und die Kamera arbeitet ähnlich wie eine spiegellose Kamera.
Diagonale: 3,2 Zoll · Bauart: kippbar, Touch
- Touchscreen: Fingertipp setzt den Fokus und steuert Menüs.
- Klappgelenk: Erlaubt Aufnahmen aus Bodennähe oder über Kopf.
- Der Akku
Der Lithium-Ionen-Akku EN-EL15a steckt im Griff. Weil der Sucher optisch arbeitet und kaum Strom braucht, reicht eine Ladung bei Spiegelreflexkameras für sehr viele Aufnahmen. Mit Akku wiegt das Gehäuse rund 1005 Gramm.
Typ: EN-EL15a · Gewicht mit Akku: 1005 g
- Kontakte: Liefern Strom und melden den Ladezustand.
- Typenschild: Kennzeichnet Typ und Kapazität.
- Die Kartenfächer
Hinter einer Klappe am Griff liegen zwei Fächer: eines für XQD-Karten, eines für SD-Karten nach UHS-II. Bilder lassen sich parallel auf beide schreiben oder nach Fotos und Videos trennen.
Fach 1: XQD · Fach 2: SD UHS-II
- XQD-Karte: Schnelle Karte für lange Serien mit 45 Megapixeln.
- SD-Karte: Zweites Fach für Sicherungskopien.
- Kartenschacht: Hält beide Karten und ihre Kontakte.
- Das Gehäuse
Das Gehäuse aus Magnesiumlegierung misst 146 × 124 × 78,5 Millimeter und wiegt ohne Akku 915 Gramm. Der Griff ist tief und beledert, vorn sitzen AF-Hilfslicht, Objektiventriegelung, Abblendtaste und das vordere Einstellrad. Die große Öffnung zeigt den Spiegelkasten.
Maße: 146 × 124 × 78,5 mm · Gewicht: 915 g ohne Akku · Material: Magnesiumlegierung
- Griff: Tiefer, belederter Griff mit Mulde für die Finger.
- Spiegelkastenöffnung: Durch sie fällt das Licht auf den Schwingspiegel.
- AF-Hilfslicht: Leuchtet bei Dunkelheit für den Autofokus.
- Objektiventriegelung: Gedrückt halten und das Objektiv drehen.
- Abblendtaste: Schließt die Blende, um die Schärfentiefe im Sucher zu prüfen.
- Vorderes Einstellrad: Stellt meist die Blende ein.
- Trageriemenöse: Für den Kameragurt.
- Die Bodenplatte
Die Bodenplatte schließt das Gehäuse und trägt das Stativgewinde sowie die Akkufachklappe. Unter einer Abdeckung lassen sich zusätzlich Batteriegriffe anschließen.
Stativgewinde: 1/4 Zoll
- Stativgewinde: Metallgewinde für Stativ und Schnellwechselplatte.
- Akkufachklappe: Öffnet das Fach im Griff.
- Verriegelung: Hält die Klappe geschlossen.
Der Spiegelkasten als Herz der Funktion
Direkt hinter dem Bajonett liegt der Spiegelkasten. In ihm steht der Hauptspiegel schräg im Winkel von 45 Grad und wirft das Bild des Objektivs nach oben. In der Mitte ist dieser Spiegel teildurchlässig: Ein kleiner Teil des Lichts passiert ihn und trifft auf einen zweiten, dahinter angebrachten Hilfsspiegel, der es nach unten umlenkt.
Unten im Boden des Spiegelkastens wartet das Autofokusmodul Multi-CAM 20K. Es arbeitet mit 153 Messfeldern, von denen 99 als Kreuzsensoren ausgelegt sind und Kontraste in zwei Richtungen erkennen. Weil das Modul eigene Sensoren besitzt, misst es die Entfernung per Phasenvergleich, während der Fotograf noch durch den Sucher schaut und den Ausschnitt wählt.
Mattscheibe, Pentaprisma und Okular
Das vom Hauptspiegel reflektierte Licht erzeugt ein Bild auf der Einstellscheibe, einer fein mattierten Fläche oben im Spiegelkasten. Sie liegt optisch im selben Abstand zum Objektiv wie der Sensor, deshalb zeigt sie die Schärfe genau so, wie sie später im Bild erscheint. Eingeblendete Markierungen helfen zusätzlich beim Ausrichten des Motivs.
Über der Einstellscheibe sitzt das Pentaprisma, ein massiver Glaskörper mit verspiegelten Flächen. Es dreht das seitenverkehrte und auf dem Kopf stehende Bild wieder richtig herum und leitet es nach hinten zum Okular. Der Sucher der D850 vergrößert 0,75-fach und zeigt 100 Prozent des späteren Bildfelds, also exakt den Ausschnitt, den der Sensor erfasst.
Neben dem Prisma ist der Belichtungsmesser untergebracht. Er wertet das Licht aus, das durch die Einstellscheibe fällt, und berechnet daraus Zeit und Blende, bevor der Auslöser ganz gedrückt wird. Am hinteren Ende besitzt das Okular eine Dioptrienkorrektur, damit auch Fehlsichtige das Sucherbild ohne Brille scharf sehen und die Schärfe sicher beurteilen.
Funktion beim Auslösen: der Spiegelschlag
Beim Druck auf den Auslöser beginnt eine präzise Abfolge. Zuerst klappen Haupt- und Hilfsspiegel nach oben und geben den Weg zum Sensor frei, gleichzeitig schließt sich die Blende auf den eingestellten Wert. Erst danach öffnet der Schlitzverschluss, und nach der Belichtung fällt der Spiegel zurück. Diese gesamte Funktion dauert nur Sekundenbruchteile.
Während der Spiegel oben ist, bleibt der Sucher dunkel. Diese kurze Dunkelphase gehört zu jeder Spiegelreflexkamera und ist bei Serienbildern deutlich als Flackern wahrnehmbar. Der Schlag des Spiegels erzeugt zudem eine kleine Erschütterung, weshalb viele Modelle eine Spiegelvorauslösung bieten, die den Spiegel einige Augenblicke vor der eigentlichen Belichtung hochklappt und so ausschwingen lässt.
Verschluss, Sensor und Bajonett der Spiegelreflexkamera
Hinter dem Spiegelkasten folgt der Schlitzverschluss, dessen Zeiten von 30 Sekunden bis 1/8000 Sekunde reichen. Dahinter liegt der rückwärtig belichtete Vollformatsensor mit 35,9 × 23,9 Millimetern und 45,7 Megapixeln. Bei dieser Bauart liegen die Leiterbahnen hinter den lichtempfindlichen Fotodioden, sodass mehr Licht in jedes einzelne Pixel gelangt und das Rauschen bei hohen Empfindlichkeiten sinkt.
Vorne trägt die Spiegelreflexkamera das F-Bajonett mit einem Auflagemaß von 46,5 Millimetern. Diese große Strecke ist kein Zufall: Der Spiegel braucht Platz, um nach oben zu schwenken, ohne die Hinterlinse des Objektivs zu berühren. Spiegellose Systeme wie das Z-Bajonett kommen ohne diesen Platzbedarf mit nur 16 Millimetern Abstand zur Sensorebene aus und erlauben einen anderen Aufbau der Objektive.
Aufbau von Gehäuse, Monitor und Energieversorgung
Den hinteren Abschluss bildet ein neigbarer Monitor mit 3,2 Zoll Diagonale, der auf Berührungen reagiert. Er dient zur Bildkontrolle, zur Menübedienung und zum Fotografieren im Live-View, bei dem der Spiegel dauerhaft hochgeklappt bleibt. In diesem Modus übernimmt der Sensor die Scharfstellung, eine zweite Funktion neben der eigentlichen Bildaufnahme, und das Sucherbild bleibt schwarz.
Im Griff liegen der Akku vom Typ EN-EL15a und zwei Kartenfächer, eines für XQD und eines für SD mit UHS-II. Ein abgedichtetes Gehäuse umschließt den gesamten Aufbau und schützt ihn gegen Staub und Feuchtigkeit. In der Explosionsansicht wird sichtbar, wie viel Raum der Spiegelkasten in einer Spiegelreflexkamera zwischen Bajonett und Sensor beansprucht.