Schmutzpartikel auf dem Sensor

Die Auswirkung im Bild

Wer eine digitale Spiegelreflexkamera kauft, entscheidet sich bewusst dafür, weil er höchstmögliche Bildqualität verlangt. Die hat bei Kameras und Objektiven ihren Preis. Da ist es umso ärgerlicher, wenn die ansonsten technisch perfekten Fotos durch dunkle Flecken beeinträchtigt werden. Diese werden durch Staubpartikel verursacht, die sich auf dem Bildsensor absetzen.

Das ist selbst bei den besten Kameras mit Wechselobjektiven unvermeidlich. Die Gefahr besteht generell bei jedem Objektivwechsel, nicht nur in staubiger Umgebung. Bei abgenommenem Objektiv kann durch die Bajonettöffnung Staub und Schmutz in die Kamera gelangen. Zudem können durch die mechanischen Abläufe etwa von Verschluss und Rückschwingspiegel in der Kamera kleinste Partikel freigesetzt werden und am Sensor haften bleiben. Selbst mikroskopisch kleine Partikel, nicht größer als 0,1 mm, machen sich schon im Bild störend bemerkbar. Wegen der empfindlichen Sensor-Oberfläche sind eigene Reinigungsversuche aber immer problematisch, im Ernstfall muss die Kamera extra zum Service.

Die Lösung
Olympus hat dieses Problem von Anfang an erkannt und stattete schon 2003 als erster Hersteller seine E-1 mit einem effektiven Staubschutzsystem aus. Seitdem leistet der Ultraschallwellen-Filter (kurz: SSWF = Super Sonic Wave Filter) als zentrales Element des Staubschutzsystems in allen digitalen Spiegelreflexkameras von Olympus seine wertvollen Dienste im unvermeidlichen Kampf gegen Staub auf dem Sensor. Die Kameras der jüngsten Generation mit 10 Megapixeln und größerer Pixeldichte stellen erhöhte Anforderungen an das Staubschutzsystem. Deswegen hat Olympus sein System weiter verbessert. Die zweite SSWF-Generation arbeitet jetzt mit einer noch höheren Schwingungsfrequenz und weist einen verstärkten Chassisrahmen auf. Zugleich konnte die Baugröße der gesamten Einheit verringert werden, was eine kompaktere Bauweise des Spiegelkastens samt Objektivträger und damit der Kameras insgesamt erlaubt. Wenn andere Hersteller sich dem Staubproblem inzwischen ebenfalls stellen und bei einigen Modellen Staubschutzsysteme einführen, so bleibt doch der technologische Vorsprung und die Überlegenheit des Olympus Ultraschall-Staubschutzsystems, die inzwischen auch in unabhängigen Tests bestätigt wurden.

Bildstörungen durch Staub

Ultraschallwellen-Filter

Störungsfreies Bild

Zwei Ursachen des Staubproblems
Störende Staubpartikel können aus zwei Gründen auf dem Sensor haften: durch statische, elektrische Aufladung und durch die Anziehungskräfte zwischen Molekülen.

(1) Staubablagerung durch elektrostatische Aufladung Verschmutzungen auf dem Bildsensor bestehen größtenteils aus Partikeln von etwa 1/1000 mm (1 µm) Größe, die durch statische Aufladung anhaften. Untersuchungen von Staub und Oberfläche des SSWF ergaben, dass sich die positiv geladenen Partikel und die negativ geladene Oberfläche anziehen, wie man es vom Staub auf TV- oder Computer-Bildschirmen kennt. Der SSWF entfernt diesen Staub problemlos vom Sensor.

(2) Staubablagerung durch molekulare Anziehungskräfte Auch Moleküle ziehen einander an. Die Anziehungskräfte zwischen Molekülen sind aber nicht so stark wie die elektrostatischen. Doch schon minimale Kräfte reichen, um mikroskopisch kleine Partikel festzuhalten. Anders als bei statischer Aufladung hilft dagegen keine Erdung. Dieses Staubproblem lösen die Ultraschall-Vibrationen des SSWF ebenfalls. Durch Molekularkräfte wird auch Feuchtigkeit angezogen. Deren Moleküle sitzen durch ihre flexible Anpassung an Oberflächen besonders fest und erschweren so eine gründliche Reinigung. Normalerweise tritt dieses Problem jedoch kaum auf.

Wie der Super-Sonic-Wave-Filter (SSWF) funktioniert Bei jedem Einschalten der Kamera wird der SSWF automatisch aktiviert und erzeugt mehr als 35.000 Ultraschallschwingungen pro Sekunde, die den Staub von der Oberfläche losrütteln. Bei Bedarf kann dieser Reinigungsprozess auch über das Kameramenü aktiviert werden. Der abgeschüttelte Staub fällt von der Oberfläche nach unten und wird dort von einem Klebestreifen aufgefangen. Eine blinkende blaue LED auf der Kamera zeigt den ablaufenden Reinigungsvorgang an. In jede Spiegelreflex kann Staub eindringen. Der SSWF schüttelt ihn ab.  Ergebnis ist ein sauberes Bild.

(1) Staubentfernung mit Ultraschall
Durch die Ultraschallvibrationen werden auf der Oberfläche des SSWF anhaftende Partikel sofort losgerüttelt und anschließend von dem Klebestreifen am unteren Rand des Filters aufgefangen. Hauptbestandteile des SSWF sind eine Glasplatte und ein piezoelektrisches Element. Die beim Filter verwendeten Materialien sind absolut reflektionsfrei.

(2) Schutz des Sensors vor Staub
Die hermetische Abdichtung des Raums zwischen SSWF und Bildsensor verhindert, dass Staub die eigentliche Sensoroberfläche erreicht. Dazu sind spezielle Gummidichtungen sowohl zwischen Bildsensor und Tiefpassfilter als auch zwischen Tiefpassfilter und SSWF angebracht.

(3) Staubfreie Aufnahmen
Durch den Abstand zwischen Sensoroberfläche und SSWF wird vermieden, dass Staubpartikel den Lichteinfall auf den Sensor blockieren und dadurch als Schatten abgebildet werden.

Darüber hinaus ist das Gehäuse des SSWF rundum Gummi-gelagert, so dass keine Vibrationen auf andere Kamerateile übertragen werden. Die Vibrationen des SSWF werden durch Resonanz hervorgerufenen, die nach dem Anlegen einer Wechselspannung mit einer Frequenz von über 35 kHz an das piezoelektrische Element auftreten. So entstehen Biegevibrationen, die den Staub von der Oberfläche des Filters schleudern. Dieses in den Kameras des Olympus E-Systems zum Einsatz kommende Verfahren ist die effektivste Art, Ultraschallschwingungen in einer für die Entfernung von Staubpartikeln ausreichenden Stärke zu erzeugen.

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