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Dez. 2016 - Die 38x Zoom Optik - ein eigenständiges Modul

Dieses Zoom - mit 38 fach Variation - ist schon ein optisches Wunderwerk. Als in den 1950er Jahren die ersten (irrsinnig teuren Zoom-Objektive für die (damals) großen Fernsehkameras angeboten wurden, die Engländer von der RANK- Corporation hatten die Firma Taylor-Hobson aufgekauft, da war ein 10-fach Zoom (Varotal II) noch eine Wucht und kostet über 100.000.- DM. Die ganze (moderne) Digital-Kamera samt eingebautem deutlich besserem Zoom-Objektiv kostet in 2016 gerade mal 229.- Euro.
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Das Herz der Kamera

bitte mal drauf klicken

Der Kamera-Chip von vorne

Diese Chips sind schon Wunderwerke an sich. Dieser hier hat zwar "nur" 16 Megapixel, doch die Entwicklung geht unaufhaltsam weiter. Und bei 24 Megapixel ist noch lange nicht Schluß, denn die Industrie muß ja irgendetwas verkaufen. Ob wir das wirklich brauchen, sei mal dahingestellt. Ich jedenfalls war mit meiner 6 Megapixel Pentax K100 rundrum glücklich. Die ganzen Bilde rechne ich (in Corel Foto-Paint 10) ja sowieso wieder auf 1024 x 800 Pixel (jpg-Format) runter.

Die Optik öffnen = das Klebeband entfernen

Der vordere Plastik-Ring der Optik soll die maximale "Ausfahrt" des Tubus begrenzen blockiert damit den Tubus. Weiter raus als raus darf es nicht gehen, es sei denn, wir wollen die Optik wirklich mit Gewalt "zerlegen".

Und das will ich, denn es klappert da drinnen ganz schön und es klingt irreparabel, auch, weil ich schon so viele Drähte am Motherboard einfach abgeschnitten hatte.
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Die äußere Röhre = Außengehäuse

Das ist also die äußere Röhre der Optik, in der der eigentliche Tubus ganz rein bis ganz raus bewegt/geführt wird.

Der ausfahrbare Tubus (Röhre Nr. 2)

Das ist der ausfahrbare Tubus mit der großen Frontlinse - von hinten vom Chip her gesehen. Dieser Tubus fährt linear - mit dem großen Motor im Gehäuse angetrieben - von der kürzesten Länge bis zu Maximal-Länge aus der äußeren Röhre heraus. Man erkennt innen die drei kleinen Metallstifte, die die damit dritte Röhre "führen".

Die 3. Röhre mit den Führungsnuten

Was Sie hier auf dem Foto rechts sehen, das ist das eigentliche große Geheimnis (oder Know-How) der Physiker und Entwickler bei Nikon. - Von den großen Fernsehkameras der 1980er und 1990er Jahre hatte ich gelernt, das Konstruieren von Zoomoptiken ist überhaupt nicht trivial. Die technischen Anforderungen sind mit dem Rechenschieber oder Taschenrechner schon seit vielen Jahrzehnten nicht mehr zu bewältigen.
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Eine Menge Forderungen an eine "perfekte" Zoom Optik

Die Forderungen gab es sicher schon vor 100 Jahren, aber es waren eben nur Anforderungen, die die Physiker mathematisch aufstellten und die man erst mit Hilfe von großen Computern bzw. von "Rechenmaschinen" überhaupt umsetzen konnte.
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  • 1. eine möglichst große Brennweiten-Variation
  • 2. eine möglichst große Lichtstärke
  • 3. eine durchgängig gleichbleibende Schärfe bei allen Zoom-Einstellungen
  • 4. ein möglichst geringes Gewicht und damit eine möglichst geringe Größe
  • 5. eine möglichst hohe optische Auflösung (bzw. optische Qualität)
  • 6. eine möglichst perfekte Farbneutralität
  • 7. und lautlos sollten die Servo-Motoren auch noch sein

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Das kann man heute (sogar mit dem PC) präzise berechnnen und so kommen diese "urkomisch" wie Schlangenlinien geformten bzw. gefästen Rillen zustande. Und da waren uns die Japaner einen riesen Schritt voraus, als sie im Jahr 1970 mit den ersten hochwertigen (analogen) 35mm Film SLR Kameras auf den europäischen Markt kamen.
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Innen wird es noch komplizierter

Da fährt ja noch ein Schlitten mit weiteren Linsen und kleinen Motörchen durch die Röhre Nummer 3.

Man sieht, es ist hochkomplex

Motörchen mit Präzisions-Spindeln

Die "Anti-Verwacklungslinse", der Bildstabilisator

Diese Technik kennen wir EDVler und auch die Musikliebhaber aus den CD/DVD Laufwerken. Dort wird mit solch einer Konstruktion die Verschiebung der zu lesenden Digital-Spur bei "eierigen" Silber-Scheiben ausgeglichen und (nahezu) trägheitslos nachgeführt. Absolut trägheitslos geht es physikalisch nicht, weil auch die leichteste Kunststoff-Linse immer noch "etwas" wiegt. In einer weiteren Ebene wird bei den CD- und DVD-Laufwerken sogar ein möglicher Höhenschlag der CD/DVD nahezu trägheitslos nachgeregelt.
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Der Trick ist ein Linearmotor

In den CD-laufwerken hatten wir es also zuerst, diesen in 2 Dimensionen beweglichen Linearmotor. In den ersten schnellen Festplatten gab es nämlich nur eine Dimension, der Kopfträger drehte sich um eine mechanische Achse, heute noch. Man sprach von der sogenannten "Moving Coil" Technologie, der "bewegten Spule".

Dann noch eine hauchdünne "Blende"

Vermutlich wird beim Einschalten der Kamera die Lichtöffnung zum Chip mit dieser Blende (oder nennt man das Verschluß ?) freigegeben. Die (meisten) Chips vertragen kein pralles, durch die Optik noch weiter konzentriertes Sonnenlicht. Wenn diese Blende nicht mehr auf geht, bleibt das Bild einfach dunkel, wie in unserem traurigen Fall hier.

Leichtgängige Präzisionsmechanik

Wie sie das machen, damit die offen gehaltene Blende so gut wie keinen Strom verbraucht, das habe ich noch nicht herausgefunden. Jedenfalls muß da etwas gebrochen sein, die Blende geht nicht mehr auf.

Hochpräzise polierte Führungsstangen

Die einzelnen Linsenpakete in ihren jeweiligen Röhren und/oder Schlitten müssen super leichtgängig und dennoch hochpräzise geführt werden. Sind die Führungen zu schwergängig, verbrauchen die Motörchen zu viel Strom. Ist das alles zu wackelig, läßt sich kein vernünftiges Bild erzeugen.

Kleinste Bauelemente

In solch einer kleinen Präzisions-Optik ist natürlich nie Platz vorhanden. Der Konstrukteur muß mit kleinsten Bauteilen die Funktionen überwachen, zum Beispiel die Anfangs- und Endstellung von Tuben oder Schlitten.

Jetzt weiß ich, was alles in solch einer Optik drinnen ist.

Und ich werde sie nicht mehr zusammenbauen.

Meine Kamera funktioniert (noch)

Sie macht Bilder auch ohne den vorderen ALU-Ring. Auch zur Funktion des Zoom-Objektives ist der ALU-Ring nicht notwendig. Etwas irritiert hatte mich aber schon, daß ein verbogener, leicht ovaler ALU-Ring zum Klemmen der Optik führt. Sie mag dann nicht mehr raus fahren und dann geht die Kamera auf Störung.
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Dieser Artikel ist vom Dezember 2016.
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