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Ratgeber SLR-Bajonette von Canon, Nikon, Olympus, Pentax und Sony

Das Bajonett ist mehr als ein mechanisches Verbindungsstück zwischen Kamera und Objektiv. Es sorgt auch für den Datenfluss und begrenzt die Möglichkeiten der Objektivkonstrukteure.
Aufmacher Canon

Als offensichtlich wichtigste Funktion muss das Bajonett eine mechanische Verbindung von Objektiv und Kamera herstellen, so dass das Objektiv sicher befestigt ist. Zum Wechseln des Objektivs sollte sich diese Verbindung auf der anderen Seite aber auch schnell und unkompliziert lösen lassen. Hierzu haben sich seit den 70ern Bajonettverschlüsse durchgesetzt und die älteren Schraubverschlüsse abgelöst.

Grundsätzlich muss das Objektiv in einem sehr engen Toleranzbereich von hundertstel Millimetern gegenüber dem Film oder Sensor positioniert sein, um Unschärfen zu vermeiden. Sitzt die optische Achse des Objektivs nicht senkrecht auf dem Sensor, das Objektiv also schräg auf der Kamera, werden die Bildecken unscharf.

Bei allen Abbildungen markiert die rote Linie den Innendurchmesser  des Nikon-Bajonetts zum Vergleich. Sony/Minolta hat die Kontakte am oberen Ende angebracht und recht klein gehalten. Am Objektiv erkennt man den mechanischen Blendenmitnehmer und im kameraseitigen Bajonett den Sicherheitspin und die Kupplung für den Autofokusmotor.
Bei allen Abbildungen markiert die rote Linie den Innendurchmesser des Nikon-Bajonetts zum Vergleich. Sony/Minolta hat die Kontakte am oberen Ende angebracht und recht klein gehalten. Am Objektiv erkennt man den mechanischen Blendenmitnehmer und im kameraseitigen Bajonett den Sicherheitspin und die Kupplung für den Autofokusmotor.

Auflagenmaß Eine wesentliche Größe in der Konstruktion eines Objektivanschlusses ist der Abstand zwischen Bajonett und Film-/Sensorebene, der als Auflagenmaß bezeichnet wird. Einerseits muss zwischen Bajonett und Sensor genügend Platz für den Spiegelkasten bleiben, andererseits verhindert ein großes Auflagenmaß symmetrische Konstruktionen bei kurzen Brennweiten.

Das Auflagenmaß eines Systems ist auch dann von Interesse, wenn man Objektive aus anderen Systemen verwenden will. Ein Adapter stellt in diesem Fall eine mechanische Verbindung her und muss wiederum das korrekte Auf­lagenmaß für das Objektiv haben. Dabei muss der Adapter auch noch zwischen Kamera und Objektiv passen. Der M42-Anschluss hat zum Beispiel ein Auflagenmaß von 45,5 mm, beim Sigma-System sind es 44 mm. Somit bleiben hier 1,5 mm Platz für den Adapter. Wird der Abstand zwischen Objektiv und Kamera zu groß, lässt sich nicht mehr auf unendlich scharf stellen. Es gibt Adapter, die dies durch eine weitere Linse ausgleichen, was die Abbildungsqualität nicht gerade verbessert.

MaterialienEin weiteres Problem sind Verschleißerscheinungen, die eine spielfreie Befestigung des Objektivs innerhalb der Toleranzen nicht mehr ermöglichen würden. Durch entsprechende Werkstoffwahl lässt sich dies aber weitestgehend ausschließen, hier gibt es im Wesentlichen zwei Einflussfaktoren: erstens – Reibung zwischen den Teilen des Bajonetts beim Wechseln des Objektivs, die zu Abrieb oder Beschädigung der Oberfläche führen könnten; zweitens – bei angeschlossenem Objektiv, Kräfte, die am Bajonett ziehen oder drücken und es verformen können. Als Werkstoffe finden vor allem Messing und Edelstahl Verwendung, die Oberflächen werden dann z. B. mit Nickel-Chrom überzogen. Ober­flächen lassen sich zudem gegen Abrieb schützen, beispielsweise durch Nitrierhärten. Bei einem Bajonett aus Aluminium lässt sich ebenfalls eine härtere Beschichtung aufbringen. Bei Objektiven ist im unteren Preissegment hin und wieder auch Kunststoff anzutreffen, sogar bei einigen KB-Kameras wie Canon EOS 300V fand sich kameraseitig ein Kunststoffbajonett.

Auffällig sind vor allem die nach oben umgeklappten Kontakte für die elektronische Kommunikation, die in der kleinen Bajonettöffnung Platz sparen. Zudem erkennt man die im Bajonett eingelassene mechanische Verbindung für den Autofokusmotor unten rechts, Sicherheitspin (links) und den Blendenmitnehmer am Objektiv.
Auffällig sind vor allem die nach oben umgeklappten Kontakte für die elektronische Kommunikation, die in der kleinen Bajonettöffnung Platz sparen. Zudem erkennt man die im Bajonett eingelassene mechanische Verbindung für den Autofokusmotor unten rechts, Sicherheitspin (links) und den Blendenmitnehmer am Objektiv.

OptischesBei digitalen Bildsensoren sollten die Lichtstrahlen möglichst parallel auf den Sensor fallen, um den Lichtabfall in den Ecken zu begrenzen. Zugleich schränkt der Spiegelkasten die Konstrukteure ein, da die hinterste Linse außerhalb des Schwenkbereichs des Spiegels bleiben muss.

Bei Messsuchern ohne Spiegelkas­ten können nahezu „symmetri­sche" Objektive zum Einsatz kom­men, die sehr kompakt sind und eine sehr gute Abbildungsqualität erreichen können. Für den Einsatz an Spiegelreflexkameras sind solche symmetrischen Konstruktionen allerdings bei Brennweiten unter 40 mm nicht verwendbar, da sie mit dem Spiegel kollidieren würden. Also sind SLR-Objektive „asymmetrisch" ausgelegt, um das Licht über den größeren Abstand auf den Sensor zu fokussieren. Hierzu zerstreut die vordere Linsengruppe das Licht, und der hintere Teil wirkt wie eine Sammellinse, um es wieder auf den Sensor zu bündeln. Diese so genannte Retrofokus-Konstruktion verlängert das Objektiv sowie den Abstand zwischen Objektiv und Sensor und schafft so mehr Raum für den Spiegel.

Ein weiterer Vorteil ist, dass die Austrittspupille vom Sensor weg verschoben wird, und die Strahlen somit nicht so schräg auf den Sensor fallen. Bei symmetrischen Objektiven liegt die Austritts­pupille sehr nah am Objektiv­mittelpunkt. Leica gleicht dieses Problem bei der M8 durch verschobene Mikrolinsen vor den Pixeln aus: Die Mikrolinsen in den Sensorecken sind leicht zur Mitte verschoben und bündeln so schräge Strahlen besser auf das jeweilige Pixel. Bei neueren Weitwinkelobjektiven für DSLRs liegt die Austrittspupille dagegen oftmals 8  bis 10 cm vom Sensor entfernt.

Trotz asymmetrischer Konstruktion und nach vorn verlagerter Austrittspupille versuchen die Objektivrechner Spielräume auszunutzen, um mit der hinteren Linse möglichst nah an den Sensor zu kommen. Dies hilft zum Beispiel dabei, das Objektiv zu verkleinern oder eine bessere Korrektur von Abbildungsfehlern zu erreichen.

Die Spannungsversorgung des Objektivs erfolgt über die hinter dem Bajonett eingebauten Kontakte, die Kommunikation über die im Bajonett eingelassenen. Diese Lösung erscheint recht raffiniert, hat dafür einige Nachteile beim Schutz der Kontakte.
Die Spannungsversorgung des Objektivs erfolgt über die hinter dem Bajonett eingebauten Kontakte, die Kommunikation über die im Bajonett eingelassenen. Diese Lösung erscheint recht raffiniert, hat dafür einige Nachteile beim Schutz der Kontakte.

Canon macht sich bei seinem EF-S-Anschluss den mit den klei­neren Sensoren einhergehenden kleine­ren Spiegel zunutze. Ein anderes Beispiel ist die Sony R1, bei der das Objektiv bis kurz vor den Sensor gebaut wurde, während die Austrittspupille natürlich weiterhin weiter vorne liegt.

Relevant ist bei Weitwinkelzooms die kürzeste Brennweite. Um sie zu erreichen, wird unter anderem die hintere Linsengruppe weit nach hinten bewegt. Kann man sie nun noch weiter nach hinten verschieben, erhält man eine noch kürzerer Brennweite, oder kann das Objektiv insgesamt verkleinern. Der dadurch ebenfalls verkleinerter Bildkreis ist bei DSLRs mit ihren meist kleineren Sensoren unproblematisch.

Autofokus/BlendeViele ältere Systeme benutzen für den Autofokus und die Blendenansteuerung eine mechanische Verbindung mit den Motoren in der Kamera. Canon und Sigma haben sehr früh auf die moderne Variante mit Elektromotoren im Objektiv umgestellt. Bei Nikon und Pentax sind nach wie vor viele Objektive gebräuchlich, die einen Motor in der Kamera benötigen. Nikon baut diesen aber seit kurzem in seinen neuen Kameras zum Teil nicht mehr ein (D40/D40X/D60).

Insbesondere schnelle und leise Ultraschallmotoren bei Canon, Nikon, Sigma, Sony/Minolta und inzwischen auch Pentax sowie Tamron spielen die Stärken einer elektronischen Ansteuerung des Motors im Objektiv voll aus. Um dies zu ermöglichen, benötigt man eine Kommunikationsschnitt­stelle zwischen Kamera und Objektiv, über die die Kamera den Autofokusmotor im Objektiv ansprechen kann oder dem Objektiv die gewünschte Blende mitteilt. Zu diesem Zweck wurden die heute am Markt befindlichen Sys­teme entweder von Grund auf neu entworfen (Canon EOS, Sigma SA) oder die alten Systeme im Laufe der Zeit modernisiert (Pentax K, Nikon F).

Aufgrund der ausschließlich digitalen Kommunikation ist der Aufbau ähnlich wie bei Canon, allerdings ist wegen der kleineren Sensoren eine kleinere Öffnung möglich.
Aufgrund der ausschließlich digitalen Kommunikation ist der Aufbau ähnlich wie bei Canon, allerdings ist wegen der kleineren Sensoren eine kleinere Öffnung möglich.

KommunikationsprotokolleSo hat Pentax sein Bajonett seit Mitte der 70er immer wieder modernisiert. Ende der 80er Jahre wurde in einem ersten Schritt die digitale Kommunikation zwischen Objektiv und Kamera eingeführt, d. h. die Übermittlung diverser Daten, wie die Objektivbrennweite, Fokus­distanz, Blende oder auch die Länge des Objektivs. In einem weiteren Schritt wurde mit dem KAF2-Protokoll in den 90ern die Möglichkeit geschaffen, weitere Informationen wie die MTF-Daten des Objektivs zu übertragen.

Vorübergehend wurden hier auch weniger sinnvolle Funktionen realisiert wie das „Powerzoom“, bei dem das Zoomen von einem Elektromotor übernommen wird, der aus der Kamera gesteuert und mit Strom versorgt wird.

Das Modernisieren eines bestehenden Systems führt oft zu Problemen, wenn es um das Zusammenspiel alter und neuer Komponenten geht. Pentax ist gut mit diesem Problem fertig geworden. Bei Nikon ist die Situation komplizierter, da einige Kameras nicht für die alten Objektive ausgelegt sind. Wer mit wem zusammenarbeitet, entnimmt man am besten dem Handbuch der jeweiligen Kamera. So arbei­ten alte Objektive ohne Prozessorsteuerung nur mit teureren Kameras wie der D300 und D3 zusammen. Bei der D40x und der D80 funktioniert die Belichtungsmessung nicht. Bei der D40, D40x und D60 wurde zudem der Autofokusmotor eingespart. Autofokus funktioniert hier also nur mit AF- S- und AF-I-Objektiven. Bei der D80 arbeitet der Autofokus da­gegen auch mit alten AF-Objektiven.

Einen anderen Ansatz verfolgten z. B. Canon und Sigma, die Ende der 80er durch den Einsatz digitaler Kommunikation den Autofokus gleich auf ein komplett neues System umgestellt haben. Beim Canon-EOS-System findet für die Kommunikation ein serielles 8-Bit-Protokoll Verwendung. Erweiterungen sind zudem einfach möglich, wenn die Protokolle entsprechend flexibel entworfen wurden. Kompatibilitätsprobleme sollten nur bei Objektiven entstehen, in denen die Kommunikationsprotokolle nur durch Reverse Engineering implementiert wurden. So haben sich einige Fremdhersteller eine Zeit lang ein Katz- und Mausspiel mit Canon um Veränderungen des Protokolls geliefert.

Canon verwendet ein Bajonett mit sehr großer Öffnung. Die Kommunikation erfolgt rein elektronisch, über innerhalb der Kamera liegende Kontakte.
Canon verwendet ein Bajonett mit sehr großer Öffnung. Die Kommunikation erfolgt rein elektronisch, über innerhalb der Kamera liegende Kontakte.

Solche Kommunikationsprotokolle ermöglichen es der Kamera, nicht nur den Autofokusmotor vorwärts oder rückwärts laufen zu lassen und zu stoppen, sondern auch dem Objektiv eine relative Fokusänderung vorzugeben.

Wer einmal einen Blick in die EXIF-Daten wirft, wird dort Daten zum verwendeten Objektiv, Motivabstand, Brennweite und vieles mehr finden. Diese Daten sind sehr nützlich für die Berechnungen des Blitzsystems.

Einen interessanten Weg geht Leica mit der M8: Da hier keine großen Veränderungen an den Objektiven möglich sind und es nur um wenige Informationen geht, werden Objektive mit einer Art Barcode aus sechs schwarzen beziehungsweise weißen Strichen versehen. Dagegen verfügt das hauptsächlich von Olympus entwickelte Fourthirds-System über die wohl modernste Kommunikationsschnittstelle zwischen Kamera und Objektiv.

Hier ist bis hin zum Firmware-Update eines Objektivs jede Menge an Informationen vor­gesehen. Diese Möglichkeiten werden aber nicht immer genutzt. So sind Korrekturdaten für Verzeichnung, Vignettierung und andere Fehler im Objektiv abgelegt, damit die Kamera oder ein RAW-Konverter sie verwenden kann. Bisher nutzen die Kameras aber anscheinend nur die Korrekturdaten für Vignettierung.

Plastik (Polykarbonat) Alumium Aluminium- legierung Messing Nickel-Chrom
Zugfestigkeit [N/mm2] 55 ... 98 65 ... 135 240 ... 320 330 ... 500 500 ... 550
Streckgrenze [N/mm2] 78 35 ... 115 110 ... 240 240 ... 390 185 ... 195
Härte (Brinell) 90 ... 100 15 70 ... 105 70 ... 160 185 ... 195
Wärmeausdehnungs- koeffizient [10-6 pro °C] 65 ... 70 24 26 18 ... 20 10
Scherfestigkeit [N/mm2] 41 45 ... 75 130 ... 185 280 ... 310 -
Bruchdehnung [%] 150 ... 80 25 ... 3 17 ... 4 40 ... 19 35 ... 30
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Zugfestigkeit: Widerstand gegen Zug (pro Querschnittsfläche). Streckgrenze: Grenze bis zu der der Werkstoff gedehnt werden, kann ohne sich dau­erhaft zu verformen. Scherfestigkeit: Widerstand tangentialer Scherkräfte (pro Querschnittsfläche). Scherung: Verschiebung der Seitenflächen zueinander.  Wärmeausdehnungskoeffizient: Veränderung der Abmessung bei Temperaturveränderung von 1 °C.  Bruchdehnung: Längenänderung des Werkstoffs, die zum Bruch führt.

Theoretisch würde die vergleichsweise kleine Sensorgröße beim E-System kleinere Gehäuse ermöglichen. Diese Möglichkeit kann aber nicht voll ausgeschöpft werden, da die Tiefe der Kamera maßgeblich durch den großen Abstand zwischen Bajonett und Sensor festgelegt ist, um einen parallelen Strahlengang zu erzwingen.

Des Weiteren fällt auf, dass es trotz des herstellerübergreifenden Standards und der Möglichkeit für den Nutzer, die Firmware im Objektiv auf den neusten Stand zu bringen, zu Unstimmigkeiten kommen kann. So arbeitet zum Beispiel der Autofokus der Panasonic L10 beim Live-View nur mit dem Leica 3,8–5,6/14–50 mm-Objektiv und dem neuen Leica 3,8–5,6/14–150 mm zusammen.

An einer weiteren Integration von klassischer Objektivkonstruktion und Elektronik geht kein Weg vorbei, denn die Anforderungen an die Abbildungsleistung der Objektive und die Fokussiergenauigkeit steigen durch die höhere Sensorauflösung immer weiter. Das Hinterlegen von Korrekturdaten im Objektiv, die dann die Bildverarbeitung in der Kamera nutzt, ist ein sinnvoller Ansatz. Andere Systeme erkennen den Objektivtyp und haben die Korrekturdaten in der Kamera hinterlegt. Dies hat den Vorteil dass die Korrekturdaten eventuell von Kamera zu Kamera unterschiedlich ausfallen können.

Darstellung 1: Strahlengang und Bajonett Die Schemazeichnung zeigt den Strahlengang eines Doppel-Gauß-Objektivs mit großer Blendenöffnung und großer Bajonettöffnung. Die wirksame Öffnung D bestimmt die Lichtstärke.
Darstellung 2: Strahlengang und Bajonett Verkleinert man nun die Bajonettöffnung, erkennt man, dass dies bei gleich bleibender großer Blendenöffnung zu Vignettierung am Bildrand führt.
Darstellung 3: Strahlengang und Bajonett Als Gegenmaßnahme kann man die Blende weiter schließen, hiermit verkleinert sich auch die wirksame Öffnung D und somit die Lichtstärke.
Darstellung 4: Strahlengang und Bajonett Eine weitere Gegenmaßnahme wäre, Linsen mit höherem Bre­chungsindex zu verwenden. Dies würde auch bei kleiner Bajonettöffnung eine vergleichbare wirksame Öffnung ermöglichen.
 
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