Lichtstarke Vollformat-Kamera Sony A7S für Naturbeobachtung abends und nachts

Die 2014 von Sony begonnene Alpha 7 S - Reihe (I - III) hat mit 12 Megapixeln für eine Vollformatkamera nur wenig Bildpunkte, aber eine hohe Lichtempfindlichkeit. Ein nachträglicher Ausbau des Infrarotfilters erhöht die Helligkeit nachts noch einmal um etwa das Dreifache. Wenn etwas Restlicht von Mond oder Lichtreflektion der Wolkendecke (Großstadtnähe) vorhanden sind liegt die Auflösung der A7S schnell über der eines Nachtsichtgeräts Gen. II (Röhrengerät). Bei YouTube ist dazu ein interessanter Vergleich zu finden: https://fstoppers.com/gear/can-sony-a7s-ii-compete-against-military-grade-night-vision-297099

Vollformatkamera Sony A7S mit offenem Bildsensor. Bild rechts: Ausgebauter Infrarotfilter

Bei Nutzung der Sony als Restlichtverstärker sind einige Besonderheiten zu berücksichtigen.
Zunächst ist der vor dem Bildsensor angebrachte IR-Filter von einem Fachmann auszubauen. Es handelt sich um keinen 'Astroumbau'. Nach Demontage des Filters wird nur eine reflexmindernde Glasscheibe als Schutz des Sensors und zum Erhalt des Abstandsmaßes für das Objektiv eingesetzt. Qualifizierter Umbau wird u.a. von http://www.astro-modifikationen.de ausgeführt. Danach kann die Kamera mit einem einsetzbaren Filter-Clip (UV, IR) wieder als normaler Fotoapparat genutzt werden. Mit Einsatzfilter in einem Teleskop-Okular kann sie auch als Astrokamera verwendet werden.

Video-Standbild bei Nacht: Feldrand mit Straße. Objektiv: Schneider Kreuznach, Xenon 2/120 adaptiert auf c-mount mit c-mount-Adapter auf Sony E-Mount Anschluss (kreisförmiger Bildausschnitt)

Im Low Light Bereich entscheiden schon geringe Unterschiede bei Kameraeinstellung und Objektiv über Verwendbarkeit oder Unbrauchbarkeit. Hier einige Vorschläge zur Kamera-abstimmung.

Die Videofunktion bietet das beste Sucherbild und eine gute Möglichkeit das Gesehene bei wenig Licht auch aufzunehmen. Für Low Light ist das leistungsfähigste Videoformat wohl XAVCS mit 50P, 50M (SD-Karte 64 GB, Class 10 erforderlich). Sinnvolle Video-Belichtungseinstellungen für wenig Licht sind 1/30 bis 1/10 Sek. und ISO 20000 bis 128000.

Sony A7S mit Objektiv Cyclop 85 mm, f1.5, mit Adapter M42 auf Sony E-Mount. Das lichtstarke Nachtsicht-Objektiv hat keine Blende und ist relativ schwer

Weitere wichtige Funktionen sind Weißabgleich und Fotoprofil (PP1 - PP7). Optimale Einstellung hängen von Lichtverhältnissen und Objektiv ab. Es empfiehlt sich die Einstellungen einfach durchzuprobieren. Hilfreich zur Kontrolle des Bildrauschens der Weißabgleich-Stufen und Fotoprofile ist die Zoomfunktion bzw. Fokusvergrößerung (bis 4-fach). Der Zoom hilft auch beim Scharfstellen. Ein Weißabgleich auf ein farbneutrales Bild ist zwar annähernd möglich, verursacht aber erhöhtes Bildrauschen und Verluste bei Kontrast und Helligkeit. D.h. die Bilder bleiben wegen des fehlenden IR-Filters und erhöhtem Infraroteintrags leicht rötlich.

Foto bei Vollmond mit Objektiv 7artisan 50mm (APS-C), f0.95 - bis ca. 2.0, 1/20 Sek., Rand beschnitten

Foto bei Vollmond mit Objektiv 7artisan 50mm (APS-C), f0.95 - bis ca. 2.0, 1/20 Sek., Rand beschnitten.

Sinnvoll ist die Anzeige von 'Auto' oder 'Monitor' auf 'Sucher' zu stellen, alle überflüssigen Suchereinblendungen auszuschalten und für den Sucher hohe Auflösung und höchste Helligkeit zu wählen. Alternativ kann auch ein Sucher-Aufsatz mit 2 - 3-facher Vergrößerung für den Monitor verwendet werden. Das ergibt ein etwas größeres, helleres, aber auch 'pixeligeres' Bild.

Nachtfoto bei Vollmond, 50mm, f1.7, Iso 64000, 1/30 Sek., RAW-Datei

Für den E-Mount Anschluss der Sony gibt es eine Vielzahl preiswerter Adapter mit denen auch viele ältere Objektive unterschiedlicher Hersteller angeschlossen werden können, bis hin zu C-Mount-Optik. Die Low Light Eignung liegt meist im Bereich Öffnungsverhältnis f 0.95 bis f 2.00 und Brennweite 50 mm (1-fache) bis 200 mm (4-fache Vergrößerung). Bei Aufnahmen mit Stativ sind natürlich auch andere Optiken verwendbar.

Der Schlüssel zur vollen Ausnutzung der Kameraleistung nachts liegt bei lichtstarken Objektiven bis ca. f 1:1.5. So fällt bei einem Objektiv mit max. Blendenöffnung 1: 2.8 nur ca. 1/16 der Lichtmenge auf den Fotosensor wie bei Blende 1 : 0.7. Nachfolgende Tabellen zeigt die Bedeutung niedriger Blendenzahlen.

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Video-Standbild, nachts im Wald mit IR-Strahler Laser 850 Nm (kreisförmiger Strahl)

Natürlich werden so lichtstarke Objektive und niedrige Blendenwerte normalerweise nicht verwendet und sind mit hohen Anschaffungskosten verbunden. Neben Objektiven für Nachtsichtgeräte sind Reduzierlinsen (reducer lens / speed booster) eine gute Möglichkeit zur Verkürzung des Öffnungsverhältnisses und Erhöhung der Lichtstärke. Preiswerte Zwischenringe x 0,71 aus Chinesischer Fertigung (Ebay) machen theoretisch aus einem Objektiv 85 mm, f 1.4 ein Objektiv 60 mm, f 0.98. Die geringe Tiefenschärfe fällt nachts weniger ins Gewicht. Für Natur- und Tierbeobachtung ist jedoch eine Mindestvergrößerung von 1,5 -fach bis 4-fach empfehlenswert.

Video-Standbild, nachts in Ortsnähe. Die Auswahl von manuellen Einstellungen zu Empfindlichkeit (Iso), Weißabgleich, etc. geben einen Anhaltspunkt für den gewünschten Arbeitsbereich der Kamera. Tatsächlich führt die Kamera ein 'Eigenleben' und regelt vielfach selbstständig nach, auch mit Änderungen in Empfindlichkeit und Auflösung des Bildes

Es besteht ein wesentlicher Unterschied zwischen Objektiven für Kameras und für Nachtsichtgeräte. Kameraobjektive benötigen einen gewissen technischen Aufwand für optimale Abbildungen bei allen Lichtverhältnissen. Nachtsichtobjektive sind auf Helligkeit und Kontrast in der Dunkelheit (IR-Bereich) ausgelegt und haben oft kleinere, weniger genormte Geräteanschlüsse. In Kameraobjektiven sind mehr Linsen, meist 5 - 10 Gruppen (10 - 20 Luft-Glasübergänge) verbaut. In Nachtsichtobjektiven sind meist nur 2 - 4 Gruppen (4 - 8 Luft-Glasübergänge) ohne Blende vorhanden. Nachtsichtobjektive haben den Vorteil, dass sie bei vergleichbarem Öffnungsverhältnis und Brennweite meist heller und leichter sind. Die Qualitätsunterschiede bei diesen Objektiven sind jedoch groß. Die Angaben der Objektivhersteller sind hier nur eingeschränkt aussagekräftig.

Nachtfoto bei Vollmond, 120mm, f2.0, Iso 32000, 1/40 Sek.

Auch bei normalen Foto-Objektiven kann es bei gleichem Öffnungsverhältnis und Brennweite große Differenzen in Konstruktion, Vergütung, Glasqualität und Lichttransmission geben. Es empfiehlt sich Objektive bei wenig Licht und gleich niedriger Belichtungszeit / ISO miteinander zu vergleichen. Dabei zeigen sich schnell Unterschiede.

Interessant ist auch die Adaptierung von sehr lichtstarken Röntgen-, Militär- und Projektionsobjektiven. Oft sind hier keine Blenden und auch keine Fokussierschnecken vorhanden. Mit etwas Geschick können solche Objektive relativ kostengünstig mittels System-Adaptern, Zwischenringen, Klemmschrauben und Helicoid (Fokussierschnecke) adaptiert werden (Teile über Ebay aus China erhältlich).

Video-Standbild mit Cyclop 85mm, f1.5, nachts mit Gegenlicht von Großstadt im Hintergrund

Ein kostengünstiger Kompromiss zum Einstieg ist das russisches Cyclop f 1.5, 85 mm (M42 Anschluss) Nachtsichtobjektiv mit guten Low Light Eigenschaften und auch für Fotografen akzeptabler Abbildungsleistung. Neue lichtstarke Objektive haben den Vorteil, dass die Sony A7S einen noch besseren Kontrast und etwas bessere Auflösung liefert, bzw. besser auf neuere Objektive und deren hochwertige Vergütungen adaptiert ist.

Nachtfoto bei Vollmond, 50mm, f1.7, Iso 51200, 1/30 Sek., RAW-Datei

Vielleicht lässt sich sagen, dass die Sony A7S auch als Restlichtverstärker / Nachtsichtgerät verwendbar ist, sobald etwas Licht von Mond, Wolkenreflektionen oder Zivilisation da ist. Das Hauptproblem der Kamera ist, dass sie ohne IR-Filter so empfindlich und leistungsfähig ist, dass tatsächlich Beobachtung, Videos und Fotos bei Nacht möglich sind, aber in dunkleren Nächten oder bei größeren Entfernungen dann doch noch etwas Lichtempfindlichkeit und Auflösung fehlen.

In hellen Nächten sind ausnahmsweise auch Teleobjektive 200 - 400 mm, bis f2.8 und guter Lichttransmission noch nutzbar, ggf. auch mit Reducer Lens / Speed Booster.

Nachtfoto mit 120 mm, f 2, Iso 40000, 1/20 Sek., RAW-Datei, mit Lichtkegel von Fahrzeugen

Eine Besonderheit der Sony A7S ist: Relativ unabhängig vom eingestellten ISO-Wert regelt die Kamera ihre Auflösung nach der tatsächlich auf dem Bildsensor ankommenden Lichtmenge. Mit sehr lichtstarken kleinen Objektiven verbessert sich die Auflösung nachts teils soweit, dass mit kamerainterner Zoomfunktion oft bessere Bildleistungen erzielt werden als mit großen (lichtschwächeren) Brennweiten.

Überraschend, wie Nachtfotos die normale Umgebung verfremden

Die Kamera hat einen aktiven HD-Ausgang mit dem das Sucherbild mittels Video-Card auf Smartphone (USB-Camera-App) oder auf einem Tablet angezeigt werden kann.

Sony A7S mit externem 5'' HD-Monitor, Sucher-Aufsatz und Zenit 100 mm, f1.5 Objektiv + Reduzierlinse x 0.71. Der 4K hochauflösende Monitor ist gegenüber verkleinerndem Sucher und geringer auflösendem Kameramonitor (3'') eine enorme Verbesserung. Zusammen mit einer Abdeckblende der Monitorränder und fokussierbarer Monitorlupe entsteht ein erstaunlich scharfes und helles Bild mit dem die Kameraleistung ausgenutzt werden kann. Der Bildschirm ist einregulierbar (Helligkeit, Kontrast, Sättigung) und wird an den HD-Ausgang der Kamera angeschlossen. Mit handwerklichem Geschick lässt sich mittels Käfigen und Gelenk eine stabilere Verbindung zwischen Kamera und Monitor herstellen.

Sony A7S mit aufgesetzter Reduzierlinse x 0,71 und daneben Objektiv Zenit 100 mm, f 1.5. Helligkeit und Auflösung des Zenit verbessern sich mit Reduzierlinse deutlich.

Die 2014 erschienene Sony A7S ist inzwischen gebraucht für einen mittleren dreistelligen Betrag erhältlich. Das Nachfolgemodell, die A7S II ist etwas größer, schwerer und mit Bildstabilisator ausgerüstet. Das aktuelle Modell der Reihe, die A7S III hat einen neuen Exmor R CMOS Backlight-Sensor mit etwas höherer Empfindlichkeit und reduziertem Bildrauschen. Auch Auflösung von Monitor und Sucher wurden verbessert.