GFX-Technologien – Folge 4

Die GFX 50S ist eine spiegellose Kamera mit einer Auflösung von 51,4 MP, und die dazugehörigen GF-Objektive können sogar Auflösungen bis 100 MP bedienen. Die spiegellose Bauweise hilft ihnen dabei in dreifacher Weise: größere Flexibilität beim Objektiv-Design, präziser Autofokus auf der Sensoroberfläche und keine Erschütterungen durch Spiegelschlag.
Der Spiegelschlag ist ein wichtiger Faktor für die Bildqualität. Besäße die Kamera einen Spiegel, so brächte dies geschätzte Auflösungseinbußen von bis zu 30 Prozent mit sich – so groß ist der Einfluss des Spiegelschlags bei einer Mittelformatkamera.

Der Spiegelschlag ist ein wichtiger Faktor für die Bildqualität. Besäße die Kamera einen Spiegel, so brächte dies geschätzte Auflösungseinbußen von bis zu 30 Prozent mit sich – so groß ist der Einfluss des Spiegelschlags bei einer Mittelformatkamera.
Es gibt neben dem Spiegelschlag jedoch noch einen anderen Einflussfaktor: die Erschütterungen durch den Schlitzverschluss. Glücklicherweise wurden die schädlichen Auswirkungen dieser Erschütterungen auf die Bildqualität von uns so weit wie möglich minimiert.
Die Verschlusskonstruktion ist durch und durch auf die Absorption von Erschütterungen ausgelegt, schließlich kennen wir die negativen Auswirkungen selbst kleinster Erschütterungen auf die Bildqualität. Weiterhin stand die Robustheit des Verschlusses im Mittelpunkt unserer Bemühungen, und wie wir bereits im Zusammenhang mit der X-Pro2 erwähnten, spielt auch das Verschlussgeräusch selbst eine Rolle: der Verschluss soll sich beim Auslösen gut anhören und anfühlen. Nicht alle Erschütterungen sind gleichartig – die konkrete Verschlusszeit ist dabei ein wichtiger Faktor: Bildqualität, Langlebigkeit und das Verschlussgeräusch sind von ihr abhängig. Beim Design des Verschlusses mussten deshalb alle erdenklichen Einstellungskombinationen berücksichtigt und getestet werden. Viele Fotografen interessieren sich für Fortschritte bei Sensoren und Prozessoren, über verbesserte Kameraverschlüsse redet man dagegen selten. Dabei wenden wir für die Konstruktion der Verschlusseinheit genauso viel Arbeit und Kosten auf wie für andere Kernkomponenten.
Während der Entwicklungsphase stammen die Bestandteile des Verschlusses nicht aus der Massenproduktion, sondern werden vielfach einzeln von Hand hergestellt. Dadurch sind die Kosten für einen Verschluss etwa 30 Mal so hoch wie später für das fertige Produkt. Wir testen sämtliche Verschlussvarianten so lange, bis sie versagen – unter allen erdenklichen Bedingungen. Auf diese Weise erhalten wir wertvolles Feedback über ihre Leistungsfähigkeit und Schwachpunkte.
„Wir haben bis zu 30 Verschlusseinheiten zerstört, bis wir bei der finalen Verschlusskonstruktion angekommen waren“, berichtet einer der Ingenieure. „Um Garantien wie 150.000 Auslösungen oder Wetterbeständigkeit bis –10°C geben zu können, mussten wir das Ganze auch entsprechend testen und bestätigen.“
Für die kleineren APS-C-Kameras der X Serie gibt es bereits zwei Generationen von Verschlüssen. Die Verschlusslamellen für die GFX sind nun viermal so groß, und sie müssen kurze Belichtungszeiten von bis zu 1/4000 Sekunde realisieren. Federspannung und Erschütterungen sind dabei zehnmal so hoch wie bei den Kameras mit X-Bajonett.

Die Konstruktion des Verschlusses für die GFX 50S war eine Herausforderung, der wir uns in dreifacher Hinsicht gestellt haben. Erstens mit den richtigen Materialien: robuste, langlebige Metalle. Um das Gehäusegewicht möglichst niedrig zu halten, wurde auch über Teile aus Kunststoff oder Karbonfaser nachgedacht. Doch wir lernten schnell, dass diese nicht optimal für die Verschlusseinheit geeignet waren. Kunststoff ist fürs Mittelformt nicht robust genug, Karbonfaser reagiert empfindlich auf Erschütterungen und kann leicht brechen. Wir suchten nach dem besten Kompromiss aus Robustheit und Gewicht, und die 30 dafür geopferten Verschlüsse halfen uns dabei.
An zweiter Stelle stand ein wirksamer Mechanismus, um Erschütterungen aufzufangen. Die Verschlusslamellen erzeugen ihre größte Kraft, wenn sich der erste Verschlussvorhang bewegt. Wenn der bewegliche Arm am unteren Ende des Bildrahmens ankommt, wird diese Kraft als Erschütterung ans Innere der Kamera weitergegeben. Deshalb enthält der Verschluss spezielles Dämpfungsmaterial, damit diese Erschütterungen nicht weitergegeben werden.
Es ist leider unmöglich, die Verschlusserschütterung vollständig innerhalb der Verschlusseinheit zu absorbieren. Deshalb wurde eine Methode ersonnen, um die Verschlusseinheit über Dämpfungsmaterialien mit dem Gehäuse zu verbinden – ungefähr so, als würde die Verschlusseinheit im Kameragehäuse aufgehängt. Auf diese Weise übertragen sich Erschütterungen nicht auf das optische System.
Der dritte Ansatz zielt auf den Verzicht von mechanischen Komponenten ab. Warum verwendet Fujifilm also nicht – wie andere Kameras auch – grundsätzlich den elektronischen ersten Verschlussvorgang?

Der elektronische erste Verschlussvorhang (Electronic First Curtain Shutter oder EFCS) minimiert zweifellos den unerwünschten Shutter-Shock und ist vor allem bei Verschlusszeiten zwischen 1/15 s und 1/60 s nützlich. Der elektronische Verschluss startet die Belichtung als erster, und der mechanische Verschluss beendet sie als zweiter Verschlussvorhang. Weil der erste mechanische Verschlussvorgang für die meisten Erschütterungen verantwortlich ist, werden diese durch sein Weglassen minimiert. Das ist sehr wirkungsvoll und effizient.
Bei kürzeren Verschlusszeiten zeichnet sich jedoch ein anderes Bild: Ab Verschlusszeiten von ca. 1/125 s und kürzer bewegen sich der erste und zweite Verschlussvorhang simultan mit gleichbleibendem Abstand zueinander. Dies trifft auch auf den elektronischen ersten Verschlussvorhang zu: Der elektronische Verschluss auf dem Sensor wird vom mechanischen Verschluss gefolgt.
Der entscheidende Unterschied ist jedoch, dass elektronischer und mechanischer Verschluss dabei nicht auf derselben Ebene liegen. Die beiden mechanischen Verschlussvorhänge befinden sich naturgemäß auf einer Ebene, sodass dadurch keine optischen Probleme auftreten. Der unvermeidliche Spalt zwischen dem ersten (elektronischen) Verschlussvorhang auf dem Sensor und zweiten (mechanischen) Verschlussvorhang vor dem Sensor kann jedoch in Verbindung mit kurzen Verschlusszeiten zu unerwünschter Vignettierung und unklaren Bildergebnissen führen. Deshalb verwendet die GFX 50S bei Verschlusszeiten von 1/640 s und kürzer stets den mechanischen Verschluss – selbst wenn der EFCS eingeschaltet ist.