Wie funktioniert die Digitalkamera?

Wie funktioniert die Digitalkamera?

Mithilfe der Animation lernen wir den Aufbau und die Funktion der Digitalkamera kennen.

Technik

Schlagwörter

Kamera, Digital, Bild, Foto, Objektiv, Blitzlicht, Speicherkarte, Bildschirm, LCD, Auflösung, Pixel, Fokussierlinse, Blende, lichtempfindliche Oberfläche, elektronischer Sensor, Farbfilter, Licht, fotoelektrischer Effekt, Technik, Informatik

Verwandte Extras

3D-Modelle

Digitalkamera

  • Objektiv
  • Akkumulator
  • Tasten für Einstellungen
  • Blitzschuh - Eine Vorrichtung, an die externe Blitzgeräte aufgesteckt werden können.
  • Programmwahlrad
  • Speicherkarte
  • Sucher
  • LCD-Display
  • Ein-/Ausschalter
  • Gehäuse
  • Auslöser

Der Aufbau von Digitalkameras ist sehr ähnlich wie der von analogen Kameras. Ihre wichtigsten Teile sind das Gehäuse, das Objektiv, die Blende, der Verschluss und die lichtempfindliche Oberfläche. Der Unterschied besteht darin, dass Digitalkameras das Bild in elektrische Signale umwandeln und auch in dieser Form speichern. Bei analogen Kameras bewirkt das Licht im lichtempfindlichen Film eine chemische Veränderung.

Digitalkameras können in verschiedene Kategorien eingeteilt werden. Die bekanntesten sind die Spiegelreflexkameras mit Wechselobjektiven, die auch als DSLR bezeichnet werden. Auch spiegellose Wechselobjektivkameras, die sogenannten MILC, sind auf dem Vormarsch.

Kompaktkameras haben keine Wechselobjektive. Bridgekameras dieser Kategorie verfügen über einen weiten Zoombereich. Sie bilden den Übergang zwischen den einfachen und den hochwertigeren DSLR Kameras. Die meisten Kameras können auch Videos aufnehmen.

Weg des Lichts

  • Objektiv - Ein Linsensystem, das die Lichtstrahlen sammelt. Bei DSLR und DLSM Kameras können sie gewechselt werden.
  • Schlitzverschluss - Wenn der Auslöser gedrückt wird, öffnet er sich und lässt Licht in die Kamera eindringen. Durch Einstellen der Verschlusszeit kann auch die Helligkeit des Bildes angepasst werden.
  • Pentaprisma - Ein fünfseitiges optisches Prisma, das das Bild so ausrichtet, dass es im Sucher seitenrichtig erscheint.
  • Spiegel - Eine teildurchlässige Vorrichtung, die das Bild zum Sucher reflektiert und nach oben klappt, wenn der Auslöser gedrückt wird.
  • Fokussier- linse - Sie sammelt das Licht für die Autofokus-Sensoren.
  • Sucher - Dadurch sieht der Fotograf das vom Objektiv erzeugte Bild.
  • Hilfsspiegel - Sie führt das Licht zum Autofokussystem.
  • Bildsensor - Er besteht aus Millionen von Fotodioden und wandelt die Lichtsignale in elektrische Signale um.
  • Blende - Eine Vorrichtung, die geöffnet oder geschlossen werden kann und die in die Kamera eintreffende Lichtmenge reguliert.
  • eintreffendes Licht
  • Blendenöffnung

Beim Fotografieren werden die Lichtstrahlen vom Objektiv gebündelt. Das Objektiv ist ein Linsensystem, in dem die Position der Linsen verändert werden kann. Auf diese Weise kann die Vergrößerung geändert werden, d. h., dass man an ein Motiv heranzoomen kann. Auch die Brennweite kann geändert werden, mit der eingestellt werden kann, wo das Objektiv die Lichtstrahlen bündeln soll. Dadurch kann man genauer auf das Motiv fokussieren. Das Objektiv besteht aus verschiedenen Linsen, damit die Abbildungsfehler der einzelnen Linsen korrigiert werden können.

Das Licht durchquert dann die Blendenöffnung. Die Blende reguliert den Lichteinfall in die Kamera. Wenn zu viel Licht vorhanden ist, wird die Breite der Öffnung reduziert, und wenn das Licht zu gering ist, erweitert sich die Öffnung. Auch die Schärfentiefe kann mit der Blende eingestellt werden. Je geringer die Blendenöffnung, umso größer ist die Schärfentiefe, d. h., dass sowohl das Motiv als auch der Hintergrund scharf sind. Eine weit geöffnete Blende sorgt für eine geringe Schärfentiefe, d. h., dass nur das Motiv scharf ist.

Bei Spiegelreflexkameras gelangt das Licht nach dem Durchgang durch die Blende zu einem schräg gestellten Spiegel, der das Licht durch ein Pentaprisma zum Sucher reflektiert. Im Sucher wird das Bild sichtbar. Das Pentaprisma sorgt dafür, dass das Bild, das wir im Sucher sehen, nicht auf dem Kopf steht. Einige Kameras haben einen teildurchlässigen Spiegel mit einem Hilfsspiegel, der senkrecht dazu steht. Dieser Hilfsspiegel leitet zum Betrieb des Autofokussystems einen Teil des Lichts auf ein Fokussierlinsensystem und von dort auf die Liniensensoren.

Während des Fotografierens klappt der Spiegel nach oben und das Licht geht durch den Schlitzverschluss, der sich gleichzeitig öffnet, und erreicht die lichtempfindliche Oberfläche. Der Schlitzverschluss bleibt bei starkem Licht kurzzeitig und bei schlechten Lichtverhältnissen länger geöffnet. Eine kurze Belichtungszeit und eine große Blende sind ideal für die Aufnahme von bewegten Objekten, damit das Bild nicht unscharf wird. Eine lange Belichtungszeit und ein Stativ sind notwendig, um die Sterne bei Nacht zu fotografieren.

Durch den Schlitzverschluss gelangt das Licht auf die lichtempfindliche Oberfläche, die aus Millionen von Fotodioden besteht und die Lichtsignale in elektrische Signale umwandelt, die vom Kameraprozessor verarbeitet werden. Diese werden dann pro Pixel in Form von elektrischer Ladung auf der Speicherkarte gespeichert.

Die ISO-Empfindlichkeit steht für die Lichtempfindlichkeit des Bildsensors und bewegt sich zwischen breiten Grenzen. Wenn wir jedoch den ISO-Wert erhöhen, steigt auch das Rauschen im Bild. Moderne Kameras passen den Fokus, die Blendenöffnung, die Belichtungszeit und die Lichtempfindlichkeit automatisch an, aber es können auch verschiedene automatische, halb automatische und manuelle Modi gewählt werden.

Farbfotos entstehen wegen der winzigen roten, grünen oder blauen Punkte, die als Farbfilter über jeder Fotodiode angebracht sind. Auf diese Weise „kennt” die Kameraelektronik die Farbe des Lichts, das von den verschiedenen Fotodioden aufgenommen wird.

Bei spiegellosen Kameras erreicht das Licht die lichtempfindliche Oberfläche kontinuierlich, sodass das vom Objektiv wahrgenommene Bild immer auf dem LCD-Display auf der Kamerarückseite sichtbar ist, der so gleichzeitig als Sucher dient.

Erstellen der Aufnahme

  • Blendenöffnung
  • eintreffendes Licht
  • Objektiv
  • Blende
  • Linsen
  • Spiegel
  • Pentaprisma
  • Sucher
  • Schlitzverschluss
  • Bildsensor (CCD, CMOS)
  • Farbfilter
  • Pixel
  • Fotodiode
  • fotoelektrischer Effekt
  • geladenes Elektron

Zubehör

  • Kamera
  • Blitz
  • Stativ

Um qualitativ hochwertige Bilder zu machen, wird neben der Kamera auch oft Zubehör benötigt, weil es zum Beispiel schwierig ist, bei schlechten Lichtverhältnissen zu fotografieren. Wenn nicht genügend Licht vorhanden ist, muss der Verschluss der Kamera länger geöffnet bleiben, wodurch die Kamera verwackeln und das Motiv sich bewegen kann, was zu einem unscharfen Bild führt. Der Blitz dient als künstliche Lichtquelle und das Stativ verhindert ein Verwackeln der Kamera während der Aufnahme.

Animation

  • Objektiv
  • Akkumulator
  • Tasten für Einstellungen
  • Blitzschuh - Eine Vorrichtung, an die externe Blitzgeräte aufgesteckt werden können.
  • Programmwahlrad
  • Speicherkarte
  • Sucher
  • LCD-Display
  • Ein-/Ausschalter
  • Gehäuse
  • Auslöser
  • Kamera
  • Blitz
  • Stativ
  • Blendenöffnung
  • eintreffendes Licht
  • Objektiv
  • Blende
  • Linsen
  • Spiegel
  • Pentaprisma
  • Sucher
  • Schlitzverschluss
  • Bildsensor (CCD, CMOS)
  • Farbfilter
  • Pixel
  • Fotodiode
  • fotoelektrischer Effekt
  • geladenes Elektron

Narration

Der Aufbau von Digitalkameras ähnelt sehr dem analoger Kameras. Ihre wichtigsten Komponenten sind das Gehäuse, das Objektiv, die Blende, der Verschluss und eine lichtempfindliche Oberfläche. Der Unterschied besteht darin, dass Digitalkameras das Bild in elektrische Signale umwandeln und auch in dieser Form speichern. Bei analogen Kameras bewirkt das Licht im lichtempfindlichen Film eine chemische Veränderung.

Um qualitativ hochwertige Bilder zu machen, wird neben der Kamera auch oft Zubehör benötigt, weil es zum Beispiel schwierig ist, bei schlechten Lichtverhältnissen zu fotografieren. Wenn nicht genügend Licht vorhanden ist, muss der Verschluss der Kamera länger geöffnet bleiben, wodurch die Kamera verwackeln und das Motiv sich bewegen kann, was zu einem unscharfen Bild führt. Der Blitz dient als künstliche Lichtquelle und das Stativ verhindert ein Verwackeln der Kamera während der Aufnahme.

Beim Fotografieren werden die Lichtstrahlen vom Objektiv gebündelt. Das Objektiv ist ein Linsensystem, in dem die Position der Linsen verändert werden kann. Auf diese Weise kann die Vergrößerung verändert werden, man kann also an ein Motiv heranzoomen. Auch die Brennweite kann geändert werden, mit der eingestellt wird, wo das Objektiv die Lichtstrahlen bündeln soll. Dadurch kann man genauer auf das Motiv fokussieren. Das Objektiv besteht aus verschiedenen Linsen, damit die Abbildungsfehler der einzelnen Linsen korrigiert werden können.

Das Licht durchquert dann die Blendenöffnung. Die Blende reguliert den Lichteinfall in die Kamera. Wenn zu viel Licht vorhanden ist, wird die Breite der Öffnung reduziert, und wenn das Licht zu gering ist, wird die Öffnung erweitert. Auch die Schärfentiefe kann mit der Blende eingestellt werden. Je geringer die Blendenöffnung, umso größer ist die Schärfentiefe, d. h., dass sowohl das Motiv als auch der Hintergrund scharf sind. Eine weit geöffnete Blende sorgt für eine geringe Schärfentiefe, d. h., dass nur das Motiv scharf ist.

Bei Spiegelreflexkameras gelangt das Licht nach dem Durchgang durch die Blende zu einem schräg gestellten Spiegel, der das Licht durch ein Pentaprisma zum Sucher reflektiert. Im Sucher wird das Bild sichtbar. Das Pentaprisma sorgt dafür, dass das Bild, das wir im Sucher sehen, nicht auf dem Kopf steht. Einige Kameras haben einen teildurchlässigen Spiegel mit einem Hilfsspiegel, der senkrecht dazu steht. Dieser Hilfsspiegel leitet zum Betrieb des Autofokussystems einen Teil des Lichts auf ein Fokussierlinsensystem und von dort auf die Liniensensoren.

Während des Fotografierens klappt der Spiegel nach oben und das Licht geht durch den Schlitzverschluss, der sich gleichzeitig öffnet, und erreicht den Bildsensor. Der Schlitzverschluss bleibt bei starkem Licht kurzzeitig und bei schlechten Lichtverhältnissen länger geöffnet. Eine kurze Belichtungszeit und eine große Blende sind ideal für die Aufnahme von bewegten Objekten, damit das Bild nicht unscharf wird. Eine lange Belichtungszeit und ein Stativ sind notwendig, um bei Nacht die Sterne zu fotografieren.

Durch den Schlitzverschluss gelangt das Licht auf den Bildsensor, der aus Millionen von Fotodioden besteht und die Lichtsignale in elektrische Signale umwandelt, die vom Kameraprozessor verarbeitet werden. Diese werden dann pro Pixel in Form von elektrischer Ladung auf der Speicherkarte gespeichert.

Die ISO-Empfindlichkeit, die Lichtempfindlichkeit des Bildsensors, hat einen sehr großen Bereich, aber wenn wir die ISO-Zahl erhöhen, steigt auch das Bildrauschen. Moderne Kameras passen Fokus, Blende, Verschlusszeit und ISO-Einstellungen automatisch an, aber auch viele andere automatische, halbautomatische und manuelle Modi können gewählt werden.

Kameras können Farbfotos machen, da winzige rote, grüne oder blaue Farbfilter jeden Pixel-Sensor abdecken. Auf diese Weise kennt die Kameraelektronik die Farbe des Lichts, das von den verschiedenen Pixeln aufgenommen wird.

Bei spiegellosen Kameras erreicht das Licht die lichtempfindliche Oberfläche kontinuierlich, sodass das vom Objektiv wahrgenommene Bild immer auf dem LCD-Display auf der Kamerarückseite sichtbar ist, der so gleichzeitig als Sucher dient.

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