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Wie groß ist der Sensor wirklich?

Bei digitalen Spiegelreflexkameras ist es üblich, die Größe des Sensors – oder genauer gesagt dessen lichtempfindliche Fläche – in Millimetern anzugeben. Ein typischer APS-C-Sensor misst dann beispielsweise 23,5 x 15,7 Millimeter und ein Kleinbildsensor 35,8 x 23,9 Millimeter. In den Datenblättern der Kompaktkameras findet man hingegen unanschaulichere Angaben wie „1/1.8 Zoll“ oder „2/3 Zoll“ – zöllige Maße, wie man sie sonst nur noch aus dem Baumarkt kennt, noch dazu durch die Kombination von Brüchen und Dezimalbrüchen unnötig umständlich geschrieben. Nachdem man dann zum Beispiel 1/1,8 Zoll ausgerechnet hat und auf rund 0,56 Zoll oder 14,1 Millimeter gekommen ist, stellt man sich die Frage, was für eine Größe hier überhaupt angegeben ist: Was genau an diesem Sensor ist 14,1 Millimeter lang? Die Antwort muss dann vollends verwirren: Gar nichts.

Von der Bildaufnahmeröhre zum Halbleitersensor

Die zölligen Formfaktoren der Sensoren sind nur historisch zu verstehen, und diese Geschichte geht auf die Bildaufnahmeröhren der Fernsehkameras zurück, wie sie von der Anfangszeit des Fernsehens bis in die 80er Jahre des vergangenen Jahrhunderts üblich waren (weiterführende Informationen findet man in Jogis Röhrenbude). Der eigentliche Bildwandler der Kameras befand sich in einer gläsernen Vakuumröhre, und die verschiedenen Bildaufnahmeröhren wurden unter anderem nach ihrem Außendurchmesser klassifiziert – es gab beispielsweise Röhren mit einem Durchmesser von 1, 2/3, 1/2 oder 1/4 Zoll. Die Diagonale der lichtempfindlichen Fläche war naturgemäß kleiner; typischerweise maß sie zwei Drittel des Röhrendurchmessers.

Als die Kathodenstrahlröhren dann zunehmend durch CCD-Sensoren abgelöst wurden, wollten deren Hersteller die Vergleichbarkeit mit den Röhren bewahren, die sie ersetzen sollten. Ein CCD, dessen lichtempfindliche Fläche jener einer 1/2-Zoll-Röhre entsprach, bezeichneten die Hersteller daher als 1/2-Zoll-Sensor, auch wenn nichts an diesem Sensor wirklich 1/2 Zoll maß – das CCD brauchte ja keine umhüllende Vakuumröhre mehr. Und selbst nachdem die vollständige Ablösung der Röhren durch Halbleitersensoren vollzogen war, blieb es dabei, dass man eine Größe in Zoll angab, die rund 50 Prozent größer als die Sensordiagonale war, denn schließlich waren diese Maße längst etabliert und wurden zur Erhaltung der Vergleichbarkeit der neuen Sensoren mit den alten beibehalten.

Die ganz andere Praxis der DSLR-Hersteller ist ebenfalls durch den Wunsch motiviert, die Vergleichbarkeit mit älteren Produkten zu bewahren. Der etablierte Vergleichsmaßstab war hier aber die Bildgröße der verschiedenen Filmformate, die schon immer in Millimetern oder Zentimetern angeben wurde, also beispielsweise die 36 x 24 Millimeter des Kleinbildfilms oder die 6 x 6, 6 x 7 oder 6 x 4,5 Zentimeter des Rollfilms. So behielt man diese Konvention bei und gab die Breite und Höhe des Sensors in Millimetern an. Die Ausnahme bildet FourThirds, das einzige DSLR-System, das nicht aus einem ursprünglich für den Kleinbildfilm entwickelten Kamerasystem abgeleitet ist. Die 4/3-Zoll-Sensoren, deren Formfaktor das System seinen Namen verdankt, messen 17,3 x 13,0 Millimeter.

Rechenwege

Wenn man als Anhaltspunkt nur einen zölligen Formfaktor wie „1/1.8 Zoll“ hat, kann man den Zähler durch den Nenner teilen und das Ergebnis mit 25,4 multiplizieren, um Zoll in Millimeter umzurechnen. 2/3 davon entsprechen dann ungefähr der Sensordiagonalen. Diese Berechnung ist allerdings nicht sehr genau und kann auch in die Irre führen: Zwei Sensoren mit demselben Formfaktor können in ihrer Größe leicht voneinander abweichen, und umgekehrt können zwei Sensoren mit geringfügig unterschiedlichem Formfaktor dieselbe Größe haben.

Glücklicherweise gibt es einen alternativen Berechnungsweg, der zu verlässlicheren Ergebnissen führt. Fast immer geben die Hersteller von Kompaktkameras sowohl den realen Brennweitenbereich des Zoom-Objektivs wie auch die auf das Kleinbildformat umgerechneten Brennweiten an (siehe Was ist eine „kleinbildäquivalente Brennweite“?). Aus dem Verhältnis der realen zur umgerechneten Brennweite, also dem Umrechnungsfaktor, und der bekannten Diagonalen des Kleinbildformats kann man die Sensordiagonale berechnen. Wenn man das Seitenverhältnis des Sensors kennt, das sich aus der Bildgröße in Pixeln ergibt, kann man auch die Breite und Höhe des Sensors ermitteln. Auch der Abstand der Pixel lässt sich so berechnen. Das nebenstehende Javascript-Rechenblatt reduziert all diese Rechenschritte auf einen Mausklick. Als reale und umgerechnete Brennweite trägt man zweckmäßigerweise die jeweils längste Brennweite des Zooms ein, da sich damit die größte Genauigkeit ergibt. Unter „Bildbreite“ und „Bildhöhe“ gibt man die höchste Auflösung an, die sich im Menü der Kamera einstellen lässt. Nach einem Klick auf „Berechnen“ erhält man dann die Abmessungen der lichtempfindlichen Sensorfläche und den Abstand der Pixel.