Four-Thirds-Standard

Four-Thirds-Logo

Der Four-Thirds-Standard (oder kurz Four Thirds) ist ein von den Unternehmen Olympus und Kodak entwickelter, speziell auf digitale Spiegelreflexkameras abgestimmter Standard für Objektivanschlüsse. Dabei erfolgte von Anfang an keine Rücksichtnahme auf herkömmliche Objektive, Kameras oder Sensorgrößen. Dadurch konnten sowohl Kompatibilitätsprobleme mit alten Komponenten als auch Kompromisse bei der Auslegung der neuen Komponenten umgangen werden. Die erste entsprechende Kamera, die Olympus E-1, wurde im Herbst 2003 vorgestellt.

Der Standard definiert unter anderem die Sensorausmaße, das Objektivbajonett samt Kommunikationsprotokoll, den Abbildungskreis und das Auflagemaß, aber auch optische Anforderungen wie den maximalen Winkel zwischen auf den Sensor treffenden Lichtstrahlen.

Inhaltsverzeichnis

Namensherkunft

Namensgebend für den Standard ist das Außenmaß des Sensors (nicht dessen effektive Bilddiagonale), definiert nach dem traditionellen Messverfahren der Nominalgröße von Bildsensoren anhand der Größe der entsprechenden Vakuum-Bildaufzeichnungsröhre,[1] angegeben als Durchmesser der entsprechenden Röhre in Zoll.

Bei einem Four-Thirds-Bildsensor entspricht die Bildgröße demnach der Größe des Bildes, welches auf der lichtempfindlichen Fläche einer Bildaufzeichnungsröhre mit dem Außendurchmesser vier Drittel Zoll dargestellt werden kann. Typischerweise betrug bei derartigen Röhren der Durchmesser der nutzbaren Fläche etwa zwei Drittel des Außendurchmessers, woraus sich die Sensordiagonale von knapp 22 Millimetern erklärt. Mit dem Bild-Seitenverhältnis 4:3 hat die Namensgebung Four Thirds (engl. „Vier Drittel“) also nichts zu tun.

Sensorgröße

Standardisiert ist die Bilddiagonale von Four-Thirds-Sensoren. Sie beträgt mit 21,633 mm exakt die Hälfte der Diagonale des Kleinbildformates (43,266 mm), was einem Formatfaktor von 2,0 entspricht. Objektive mit Brennweiten zwischen 20 und 25 mm sind damit für dieses Format Normalobjektive.

Die meisten Kameras haben einen Sensor mit einem Seitenverhältnis von 4:3 und einem optisch wirksamen Bereich von 17,31 mm × 12,98 mm (Fläche 224,64 mm²).

Die Panasonic DMC-GH1[2] und die DMC-GH2[3] hat einen übergroßen multi-aspect Sensor mit 18,89 mm × 14,48 mm. Das ermöglicht für die Seitenverhältnisse 4:3 (4608 × 3456 Pixel, 17,31 mm × 12,98 mm), 3:2 (4752 × 3168 Pixel, 17,85 mm × 11,90 mm) und 16:9 (4976 × 2800 Pixel, 18,69 mm × 10,52 mm) die Nutzung der größtmöglichen Diagonale (Angaben für die DMC-GH2).

Lizenznehmer

Aufgrund einer offenen Lizenzpolitik steht es jedem Hersteller frei, dem Standard entsprechendes Zubehör für das System auf den Markt zu bringen. Kompatible Komponenten verschiedener Hersteller sollen so miteinander kombiniert werden können. Die folgenden Hersteller unterstützen den Standard offiziell: Cosina, Eastman Kodak Company, Fuji Photo Film, Leica Camera, Matsushita Electric Industrial (Panasonic), Olympus Imaging, Sanyo Electric, Carl Zeiss, Schneider-Kreuznach und Sigma.

Micro Four Thirds

Micro-Four-Third-Kamera Olympus PEN E-P2 und zum Vergleich die Kompaktkamera Panasonic Lumix DMC-LX3

Anfang August 2008 wurde von Panasonic und Olympus als Weiterentwicklung des Four-Thirds-System-Standards der sogenannte Micro-Four-Thirds-System-Standard vorgestellt.[4] Mit diesem sind kompakte Kamerasysteme mit Wechselobjektiven möglich. Der neue Standard verwendet ein etwa halb so großes Auflagemaß von nur 21 mm, was einen Einsatz bei Spiegelreflexkameras praktisch unmöglich macht. Der Bajonettanschluss ist bei unverändertem Sensorformat um 6 mm enger. Der Wegfall des Schwingspiegels ermöglicht eine größere Freiheit bei der Objektivkonstruktion; vor allem im Weitwinkelbereich kann die Hinterlinse des Objektivs ähnlich wie bei Sucherkameras näher an den Sensor rücken.

Mit einem Adapter und durch die elektrische Kompatibilität ist zudem die Verwendung von Objektiven des Four-Thirds-Standards möglich, obwohl Micro Four Thirds mit elf Kontakten zwei mehr als der normale Four-Thirds-Standard aufweist. Die zusätzlichen Kontakte sind für Videoanwendungen vorgesehen.

Die erste Kamera, die für Micro Four Thirds vorgestellt wurde, war die Panasonic LUMIX DMC-G1. Diese noch stark an konventionelle Spiegelreflexkameras angelehnte Kamera verfügt über Live-View und einen elektronischen Sucher. Diese Art Kamera rechnet man inzwischen zu einer neuen Klasse, für die zwei Bezeichnungen üblich sind: zum einen „EVIL“ (= Electronic Viewfinder, Interchangeable Lens = Elektronischer Sucher, Wechselobjektiv), zum anderen „CSC“ (=Compact System Camera). Eine andere Bauweise, die eher an klassische Kompaktkameras erinnert, wird mit der PEN-Serie von Olympus verwirklicht. Panasonic bietet inzwischen ähnliche Modelle mit der GF-Serie an.

Wichtige Merkmale

Olympus E-1

Anforderungen an die Objektive

Objektive des Four-Thirds-Standards besitzen grundsätzlich das Bajonett des Systems. Weiterhin gibt es Grenzwerte für die Auffächerung des aus dem Objektiv austretenden Lichtstrahls. Dieser soll möglichst parallel sein, da digitale Bildsensoren (im Gegensatz zu chemischem Film) ihre volle Empfindlichkeit nur bei senkrecht auftreffendem Licht entfalten (siehe auch Telezentrik). Der im Standard geforderte Bildkreis ist im Verhältnis zur Sensorgröße verhältnismäßig groß, um eine gleichmäßige Ausleuchtung des Sensors zu erreichen. Diese Vorgaben wirken insbesondere bei weitwinkligen Objektiven und bei Offenblende einer Vignettierung des Bildes entgegen.

Wie bei fast allen Digitalkameras weicht die Sensorgröße von den Ausmaßen des 35-mm-Kleinbildfilms ab, der wegen seiner einst enormen Verbreitung als Referenz dient. Durch seine geringere Größe ergibt sich bezüglich des Bildausschnitts eine scheinbare Verdoppelung der Brennweite.

Durch die geforderte kleinere Abbildungsfläche haben auch lichtstarke Objektive kleinere Ausmaße, was sich durch ein geringeres Gewicht bemerkbar macht.

Schärfentiefe

Die Schärfentiefe eines Four-Thirds-Objektiv an einem Four-Thirds-Sensor ist bei gleicher Blendenzahl und gleicher Perspektive und gleichem Bildausschnitt etwa doppelt so groß wie bei Sensoren mit Kleinbildgröße.

Genauer gesagt entspricht ein Four-Thirds-Objektiv mit f=150 mm und einer Blendenzahl f/d=2,8 genau einem Kleinbildobjektiv an einem Kleinbildsensor mit f=300 mm und f/d=5,6.

Das ist nachteilig, wenn man eine geringe Schärfentiefe haben will, da man dafür Four-Thirds-Objektive benötigen würde, die zwei Blendenstufen lichtstärker als ihre Kleinbildpendants sind (oder anders ausgedrückt: gleiche Eintrittpupille bei halber Brennweite). Allerdings gibt es solche in der Praxis (noch) nicht, im günstigen Fall findet man Objektive, die eine Blendenstufe lichtstärker sind. Zudem haben in Bezug auf die Schärfentiefe gleichwertige Objektive dann auch annähernd die gleiche Größe und das gleiche Gewicht wie die des Kleinbildformats.

Das ist auf den ersten Blick vorteilhaft, wenn man eine große Schärfentiefe benötigt (z.B. Makroaufnahmen). Auf den ersten Blick, weil

  • die Beugungslimitierung auch zwei Blendenstufen eher einsetzt,
  • Four-Thirds-Sensoren auch physikalisch zwei Empfindlichkeitstufen benachteiligt sind,
  • das geringere Abblenden das Fokussieren erschwert. Kleinbild wird z.B. auf f/16 abgeblendet (das sind bei 100 mm/2,8 fünf Blendenstufen), Four-Thirds für eine äquivalente Aufnahme auf f/8 (das sind bei 50 mm/2,0 vier Blendenstufen).

Grundrauschen und Dynamikauflösung

Da der Signalpegel eines (idealen) Sensorelements proportional zur Menge des einfallenden Lichts und damit (bei gleichbleibender Lichtdichte) auch proportional zur Fläche des Sensors ist, ist bei einem kleineren Sensor die Dynamikauflösung geringer. Bei der notwendigen Verstärkung wird unter anderem unerwünschtes thermisches Rauschen mitverstärkt, was dazu führt, dass kleinere Sensoren tendenziell ein schlechteres Signal-Rauschverhältnis zeigen.

Unter den Spiegelreflexkameras ist der Four-Thirds-Sensor zur Zeit der kleinste. Die konkurrierenden Spiegelreflexkameras mit APS-C-Sensoren besitzen Sensoren mit etwa 56 Prozent (Canon EF-S) bzw. 78 Prozent (Nikon DX, Pentax, Sony DT) mehr Fläche. Sensoren im 35-mm-Kleinbildformat haben gar die etwa 4-fache Größe. Verglichen mit den Sensoren der meisten Kompaktkameras weist ein Four-Thirds-Chip allerdings immer noch eine etwa 5x (1/1,7"-Sensoren) bis 16x (1/3"-Sensoren) so große Fläche auf.

Vergleich der Sensorgrößen zwischen 35-mm-Kleinbildformat / digitales Vollformat, APS-C / DX und Four Thirds

Wird ein Motiv einer bestimmten Helligkeit unter einem vorgegebenen Winkel abgebildet, ist hierzu bei Four Thirds eine um etwa 20 Prozent geringere Objektivbrennweite notwendig als zum Beispiel bei einer Kamera mit APS-C-Sensor. Vergleicht man entsprechende Objektive mit gleicher Blendenzahl, ist die tatsächliche Apertur also im Fall von Four Thirds um 20 Prozent kleiner, was einer Verringerung der einfallenden Lichtmenge um etwa ein Drittel entspricht. Dies hat eine um etwa 30 Prozent reduzierte Dynamikauflösung zur Folge, verbunden mit einer Erhöhung des Grundrauschens um etwa 50 Prozent. Es ist zu beachten, dass bei dieser Abschätzung Unterschiede in der Sensortechnologie zwischen den Kamerasystemen außer acht gelassen wurden (die tatsächlichen Leistungsunterschiede zwischen zwei konkreten Kameramodellen können also merklich geringer oder auch mitunter deutlich größer ausfallen).

In der Praxis spielt die reduzierte Dynamikauflösung meist eine eher untergeordnete Rolle, da die erzielten Werte weiterhin außerhalb dessen liegen, was ein Ausdruck oder ein JPEG-Bild wiedergeben können. Das erhöhte Grundrauschen stört jedoch, wenn bei dunkler Umgebung kein Blitz eingesetzt werden soll und stattdessen mit einer hohen ISO-Einstellung, also einer hohen Verstärkung, gearbeitet werden muss. Zudem kann es in Aufnahmesituationen von Bedeutung sein, bei denen in Motiven mit sehr großer Bilddynamik (eigentlich unterbelichtete) Bereiche nachbearbeitet und aufgehellt werden sollen.

Kompensieren kann man das – genauso wie die vergrößerte Schärfentiefe – durch Objektive mit einer um zwei Blendenstufen besseren Blendenzahl als beim Kleinbildformat.

Kommunikation zwischen Kamera und Zubehör

Ein zentrales Merkmal des Systems sind intelligente Komponenten, welche über elektrische Kontakte untereinander über ein im Standard ebenfalls definiertes Protokoll kommunizieren.

Auf diese Weise werden Fokusdaten, Blendenwahl und Brennweite wie bei konkurrierenden Systemen elektronisch zwischen Kamera und Objektiv übermittelt. Das Four-Thirds-System kann darüber hinaus Eigenheiten des Objektivs wie beispielsweise Kennlinien der Verzeichnung oder Vignettierung an die Kamera übertragen, was eine digitale Kompensation von Abbildungsfehlern ermöglicht.

Abwärtskompatibilität

Da es sich bei Four Thirds um eine Neuentwicklung handelt, existiert zunächst keinerlei vollständige Abwärtskompatibilität zu anderen Systemen. Hinzu kommt, dass das vorherige OM-System des Herstellers Olympus ein rein mechanisches Bajonett ohne automatische Fokussierung oder Blendensteuerung verwendete, hier also keine Rücksicht auf Kompatibilität genommen werden musste. OM-Objektive können per Adapter-Ring am Four-Thirds-Bajonett betrieben werden. Das gilt ebenso für eine Reihe weiterer systemfremder Objektive.

Kameragehäuse

Four Thirds

Bisher vorgestellte Modelle des Four-Thirds-Standards in der Reihenfolge ihrer Vorstellung in der Öffentlichkeit sind:

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010
E-11 E-300 E-500 E-3302,5 E-4102 E-4202 E-6202,3,6 E-51,2,3,6
Panasonic Lumix DMC-L12,4 E-5102,3 E-5202,3 E-4502
Leica Digilux 32,4 Panasonic Lumix DMC-L102,4,6 E-302,3,6
E-400 E-31,2,3,6

1: Staub- und Spritzwasserschutz
2: mit LiveView
3: im Gehäuse integrierter Bildstabilisator
4: vollständige Unterstützung des optischen Bildstabilisators O.I.S. von Panasonic
5: Display um die horizontale Achse klappbar
6: Display um die vertikale Achse schwenkbar und die horizontale Achse drehbar

Eine vollständige Übersicht aller aktuell angebotenen Kameragehäuse findet man auf den Produktseiten des Four-Thirds-Konsortiums.[5]

Micro Four Thirds

Modelle nach dem Micro-Four-Thirds-Standard in der Reihenfolge ihrer Vorstellung in der Öffentlichkeit sind:

2008 2009 2010 2011
Panasonic LUMIX DMC-G1 Panasonic Lumix DMC-GH1 Olympus E-PL1 Olympus E-PL2
Olympus E-P1 Panasonic Lumix DMC-G2 Panasonic Lumix DMC-G3
Panasonic Lumix GF1 Panasonic Lumix DMC-G10 Panasonic Lumix GF3
Olympus E-P2 Panasonic Lumix DMC-GH2 Olympus E-P3
Panasonic Lumix GF2 Olympus E-PL3
Olympus E-PM1

Eine vollständige Übersicht aller aktuell angebotenen Kameragehäuse findet man auf den Produktseiten des Four-Thirds-Konsortiums.[6]

Objektive

Four Thirds

Weitwinkel-Zoom Standard-Zoom Tele-Zoom Makro Festbrennweite Telekonverter und Adapter
Olympus 7-14mm f/4,0 Olympus 12-60mm f/2,8-4,0 SWD Olympus 35-100mm f/2,0 Olympus 35mm Makro f/3,5 Olympus 8mm f/3,5 Fisheye Olympus EC-14 1,4x Telekonverter
Olympus 9-18mm f/4,0-5,6 Olympus 14-35mm f/2,0 SWD Olympus 40-150mm f/4,0-5,6 Olympus 50mm Makro f/2,0 Sigma 24mm f/1,8 Makro Olympus EC-20 2,0x Telekonverter
Sigma 10-20mm f/4,0-5,6 HSM Olympus 14-42mm f/3,5-5,6 Olympus 50-200mm f/2,8-3,5 SWD Sigma 105mm f/2,8 Makro Leica 25mm f/1,4 Olympus EX-25 Extension Tube
Olympus 11-22mm f/2,8-3,5 Leica 14-50mm f/2,8-3,5 O.I.S. Sigma 50-500mm f/4,0-6,3 HSM Sigma 150mm f/2,8 HSM Olympus 25mm f/2,8 Pancake Olympus MF-1 OM-System-Adapter
Leica 14-50mm f/3,8-5,6 O.I.S. Sigma 55-200mm f/4,0-5,6 Sigma 30mm f/1,4 HSM
Olympus 14-54mm f/2,8-3,5 Sigma 70-200mm f/2,8 HSM ?? Sigma 50mm F1,4 EX DG HSM
Leica 14-150mm f/3,5-5,6 O.I.S. Olympus 70-300mm f/4,0-5,6 Olympus 150mm f/2,0
Sigma 18-50mm f/2,8 Makro Olympus 90-250mm f/2,8 Olympus 300mm f/2,8
Sigma 18-50mm f/3,5-5,6 Sigma 300-800mm f/5,6 HSM
Olympus 18-180mm f/3,5-6,3


Erläuterung: SWD/HSM = Objektiv mit Ultraschallantrieb, O.I.S. = Objektiv mit optischem Bildstabilisator

Micro Four Thirds

Marke Weitwinkel-Zoom Standard-Zoom Tele-Zoom Super-Zoom Makro Festbrennweite Telekonverter und Adapter
Cosina/
Voigtländer
NOKTON
25 mm f/0,95
Leica DG Makro-Elmarit
45 mm f/2,8 ASPH O.I.S.
DG Summilux
25 mm f/1,4 ASPH
Olympus M.Zuiko Digital ED
9-18 mm f/4,0-5,6
M.Zuiko Digital ED
14-42 mm f/3,5-5,6

M.Zuiko Digital
14-42 mm f/3,5-5,6 II
M.Zuiko Digital
ED 40-150 mm f/4.0-5.6
M.Zuiko Digital
ED 75-300 mm f/4.8-6.7
M.Zuiko Digital ED
14-150 mm f/4-5,6 AF
M.Zuiko Digital
17 mm f/2,8

M.Zuiko Digital ED
12 mm f/2.0

M.Zuiko Digital
45 mm f/1.8
Adapter2 für Olympus OM,
Leica M, Leica R, Canon FD,
Pentax K, Minolta MD/MC,
Nikon, Sony/Minolta AF,
Contax/Yashica, Tamron Adaptall,
M42 und T2
Panasonic Lumix G Vario
7-14 mm f/4,0
Lumix G Vario
14-45 mm f/3,5-5,6 O.I.S.

Lumix G
14-42 mm f/3.5-5.6 ASPH. O.I.S.

Lumix G X Vario PZ
14-42 mm f/3.5-5.6 Asph. Power O.I.S.
Lumix G Vario
45-200 mm f/4,0-5,6 O.I.S.

Lumix G HD
100-300 mm f/4,0-5,6 O.I.S.

Lumix G X Vario PZ
45-175 mm f/4,0-5,6 Asph. Power O.I.S.
Lumix G Vario HD
14-140 mm f/4,0-5,8 O.I.S.
Lumix G
20 mm f/1,7 ASPH

Lumix G
8 mm Fisheye f/3,5

Lumix G
14 mm f/2,5 Asph
DMW-MA11

1 Adapter für die Verwendung von Four-Thirds-Objektiven an Micro-Four-Thirds-Kameragehäusen
2 ohne Programmautomatik und Autofokus, mit Belichtungsmessung (Arbeitsblendenmessung/Zeitautomatik)

Im Februar 2011 haben Schneider-Kreuznach, Carl Zeiss und Sigma angekündigt, für Micro Four Thirds Objektive zu entwickeln.

Literatur

Einzelnachweise

  1. Eine Eigenart bei der Größenangabe einer Videoröhre bestimmt noch heute die Größen bei CCD-Sensoren von Digitalkameras: Siehe Vidicon#Größenangabe
  2. Testbericht über die Panasonic LUMIX DMC-GH1 bei dpreview.com (in englischer Sprache), abgerufen am 13. August 2009
  3. Testbericht über die Panasonic LUMIX DMC-GH1 bei dpreview.com (in englischer Sprache)
  4. Olympus Imaging and Panasonic announce new Micro Four Thirds System standard
  5. Übersicht über alle aktuell angebotenen Kameras des Four-Thirds-Systems
  6. Übersicht über aktuell angebotene Kameras nach Micro-Four-Thirds-Standard-Bauart

Weblinks


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