Warum haben spiegellose Systemkameras immer noch einen Verschluss?

Spiegellose Systemkameras haben zwar keinen Rückschwingspiegel mehr, sodass der laute Spiegelschlag beim Auslösen wegfällt; dafür machen sich die Geräusche des Schlitzverschlusses immer noch störend bemerkbar. Warum verzichten die Kamerahersteller nicht ganz auf bewegliche Teile und regeln die Belichtung mit einem lautlosen elektronischen Verschluss?

Ein typischer Schlitzverschluss, wie man ihn in DSLRs, aber auch in spiegellosen Systemkameras findet (Quelle: Canon)

Ein Zentralverschluss, der in das Objektiv eingebaut wird (Quelle: Hasselblad)

Die Hersteller spiegelloser Systemkameras arbeiten zwar an Modellen mit einem rein elektronischen Verschluss, aber noch ist es nicht so weit. Auch Kompaktkameras, die die Belichtung ja durchweg mit einem elektronischen Verschluss regeln, haben zusätzlich einen mechanischen Zentralverschluss, der sich kurz vor und kurz nach der Aufnahme schließt, damit vor der Aufnahme alle Sensorpixel auf Null zurückgesetzt werden können und nach der Aufnahme ohne störenden Lichteinfall ausgelesen werden können. Dieser mechanische Zentralverschluss muss allerdings nicht sehr schnell sein und ist daher leise. Auch die spiegellosen Systemkameras haben einen mechanischen Verschluss, der sich vor und nach der Aufnahme kurz schließt, nur ist es ein lauterer Schlitzverschluss. Einen Zentralverschluss müsste man in jedes Wechselobjektiv einbauen, womit es größer und schwerer würde; außerdem würde man die Fähigkeit verlieren, alle möglichen Fremdobjektive ohne einen solchen Verschluss zu adaptieren, wie es jetzt aufgrund des kurzen Auflagemaßes der Systemkameras möglich ist.

Bei Aufnahmen bewegter Motive kann ein CMOS-Sensor mit „rolling shutter“ groteske Verzerrungen erzeugen (Quelle: Wikimedia Commons)

Die Lösung dieses Problems wäre ein rein elektronischer Verschluss. Die Systemkameras verwenden CMOS-Sensoren, deren Pixel man einzeln ansprechen und auslesen kann. Ein elektronischer Verschluss eines CMOS-Sensors ist normalerweise ein „rolling shutter“, der nacheinander alle Pixel auf Null setzt und sie dann nach Ende der Belichtungszeit in derselben Reihenfolge ausliest. Die Pixel werden also nicht exakt gleichzeitig belichtet, sondern etwas zeitversetzt, was bei bewegten Motiven zu Verzerrungen führt. Bei der Live-View und im Moviemodus, die beide allein mit dem elektronischen Verschluss arbeiten, nimmt das der Hersteller in Kauf, aber bei Standbildaufnahmen strebt er die maximale Qualität an und steuert die Belichtung daher mit dem Schlitzverschluss.

Ein Interline-Transfer-CCD hat zwei Ladungsspeicher pro Pixel, mit denen sich ein elektronischer Verschluss realisieren lässt

Lichtquellen im Bild führen bei Interline-Transfer-CCDs mit elektronischem Verschluss zum typischen „Smearing“

Kompaktkameras nutzen meist CCD-Sensoren des Interline-Transfer-Typs. Diese CCDs haben pro Pixel zwei Speicher für elektrische Ladungen, von denen jeweils eines dem Licht ausgesetzt, das andere aber vor Licht geschützt ist. Zum Beginn einer Belichtung werden nun alle Ladungsspeicher gleichzeitig auf Null gesetzt; zum Ende der Belichtung werden die gesammelten Ladungen ebenfalls für alle Pixel gleichzeitig in den dazugehörigen lichtgeschützten Ladungsspeicher verschoben. Während der dem Licht ausgesetzte Speicher nun wieder neue Ladungen sammeln kann, wird der lichtgeschützte Speicher langsam ausgelesen. CCD-Pixel können allerdings nicht direkt ausgelesen werden; stattdessen müssen die Ladungen nach dem Vorbild einer Eimerkette schrittweise herausgeschoben werden. Da der Sensor bei diesem Ladungstransport dem Licht ausgesetzt bleibt, können bei starkem Lichteinfall zusätzliche Ladungen entstehen, die das Ergebnis des Auslesens einer Pixelspalte verfälschen. Das ist das sogenannte „smearing“, das sich in hell violetten senkrechten Streifen im Sucherbild bemerkbar macht, wenn sich helle Lichtquellen im Bildfeld befinden. Auch bei Videoaufnahmen mit Kompaktkameras kann man dieses Smearing sehen, nicht aber in den Standbildern – bei Standbildaufnahmen wird der Sensor bei geschlossenem mechanischem Verschluss ausgelesen.

Ein Sensor für eine Kamera ohne mechanischen Verschluss müsste einerseits einen globalen Verschluss haben, wie man ihn mit einem CCD realisieren kann, also einen Verschluss, der alle Pixel gleichzeitig belichtet und damit Verzerrungen vermeidet. Der Sensor müsste aber gleichzeitig erlauben, die einzelnen Pixel wie bei einem CMOS-Sensor direkt auszulesen, sodass während des Auslesens einfallendes Licht das Ergebnis nicht verfälschen kann. Theoretisch wäre das einfach: Man müsste einen CMOS-Sensor ähnlich einem Interline-Transfer-CCD aufbauen, also mit zwei Ladungsspeichern pro Pixel. Solche CMOS-Sensoren mit globalem Verschluss gibt es bereits, nur sind sie bislang nicht für den Einsatz in der bildmäßigen Fotografie geeignet. CMOS-Sensoren haben gegenüber CCDs den Nachteil, dass sie komplexer aufgebaut sind; ihre Infrastruktur benötigt viel Platz, sodass entsprechend weniger Platz bleibt, um Licht in Elektronen umzuwandeln und die Elektronen zu sammeln. Wenn sich nun noch zwei Ladungsspeicher den Platz auf einem Pixel teilen müssen, wäre die Menge pro Pixel speicherbarer Ladungen nochmals reduziert. Das Ergebnis wäre ein Sensor mit starkem Rauschen und geringem Dynamikumfang. Die Sensorhersteller arbeiten daran, dieses Problem zu umgehen, aber bis auf weiteres müssen wir mit mechanischen Verschlüssen leben.


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