Die Geschichte der Digitalkamera und der digitalen Bildaufzeichnung

 

Die Geschichte der digitalen Bildaufzeichnung sowie die Erfindung und der Aufmarsch der ersten Digitalkameras ist in Büchern, Zeitschriften und Websites oft ungenau und schlecht beschrieben. Das hat mich immer schon gestört also fing ich an selber zu recherchieren und nachzuforschen und möchte Ihnen einen präziseren und akkurateren Einblick gewähren. Ich habe Tonnen an Webseiten besucht, Zeitschriften, Zeitungen und Bücher durchforscht und sogar mit einigen Ingenieuren gesprochen die tatsächlich an der Entstehung der ersten Digitalkameras und der digitalen Bilderzeugung mitgewirkt haben. Ohne ihre Hilfe wäre diese Webseite wohl nie zustande gekommen. Dieser Einblick ist die mit Abstand akkurateste und historisch korrekteste die Sie je gelesen haben. Sollten Sie der Meinung sein dass ich mich irre, so würde ich das liebend gern mit Ihnen ausdiskutieren. Übrigens, sollten Sie Informationen haben die hier fehlen oder gar meinen dass etwas fehlt, bitte zögern Sie nicht, mich anzuschreiben, ich wäre Ihnen sehr dankbar. Ich bin davon überzeugt dass in naher Zukunft dieses Webportal die beste und beliebteste Webseite über die Entstehung der Digitalkameras und der digitalen Bilderzeugung im Internet werden könnte!

Ich möchte mich persönlich bei den nachfolgenden Personen für ihre Zeit, ihr Wissen und ihre Geduld bedanken, selbst dann als meine Unmengen an Fragen schier nervig wurden. Ich bin ausserdem sehr dankbar dafür dass diese bedeutenden Persönlichkeiten sich die Zeit genommen haben meine Geschichte zu sichten und zur Veröffentlichung freizugeben:

- Eugene F. Lally (Space Age Pionier, Wissenschaftler, Designer von Weltraummissionen, Fotograf und Erfinder. Ohne seine ständige Ermutigung hätte ich schon aufgegeben!)
- Steven J. Sasson (Ingenieur, Erfinder der ersten tragbaren, digitalen Standbildkamera der Welt)
- James McGarvey (Produktarchitekt, leitender Ingenieur der Kodak DCS Serien, Erschaffer der ersten DSLR Kamera der Welt)
- Kenneth Parulski (Ingenieur, leitender Forscher der ersten Megapixel Prototyp Farb-Digitalkamera der Welt und Erfinder)
- James R. Janesick (Wissenschaftler, Ingenieur, Forscher und vermutlich der weltweit führendste Experte auf dem Gebiet der CCD/CMOS Technologie)
- Stephen K. Babey (Wissenschaftler, Erfinder, Experte auf dem Gebiet der fortgeschrittenen Bilderzeugungsgeräte, besonders hyperspektrale Bilderzeugung)
- Motokazu Ohkawa (Vorsitzender des DSC Kommitees in JEIDA, Expert in ISO TC42, Miterfinder der Fujix DS-1P)
- Dr. Roger N. Clark (Experte auf dem Gebiet der Bilderzeugungsspektrometer, co-Erforscher des Mars Reconnaissance Orbiters, Mitglied des Wissenschaftteams der Cassini Mission zum Saturn)
- Ken Boydston (Geschäftsführer und Gründer von MegaVision, Pionier auf dem Gebiet der digitalen Bilderzeugung)
- Paul Laughton (ex-Logitech Projektmanager der Logitech Fotoman, Fotoman Pixtura und Kodak DC40, original Apple DOS Programmierer)
- Eric Anderson (Ingenieur, Master in Elektrotechnik vom MIT, Chefarchitekt und Kamera Software Manager bei Apple, Chief Technology Officer bei FlashPoint, Inhaber von über 140 Patente)
- Dr. K. Bradley Paxton (ehem. VP und General Manager von Kodak's Electronic Photography Abteilung)
- Todd Gustavson (Autor und technischer Kurator des George Eastman Museums)

Die folgende Geschichte ist nicht als abgeschlossen zu betrachten da es in der Entstehung der digitalen Bildtechnik viele Einzelschritte und Entwicklungen gab die entweder schlecht oder gar nicht dokumentiert wurden oder schlichtweg unzugänglich sind für die Öffentlichkeit. Zum Beispiel wäre diese Seite um einiges detaillierter (und wissenschaftlicher) wenn ich uneingeschränkten Zugriff hätte auf sämtliche IEEE und SPIE Dokumente. Auch ist das Konzept der digitalen Bilderstellung sowie die Rolle der Bildsensoren in ihren Einzelanwendungen so unglaublich vielseitig dass man aberdutzende Bücher damit füllen könnte. Besonders die detaillierten Informationen zu Zeilenscannern, machine vision Digitalkameras und die Verwendungen von CCD und CMOS Sensoren in der Wissenschaft und der Astronomie würden diese Seite aus allen Nähten platzen lassen. Sämtliche hier aufgeführte Sachverhalte, Textbeiträge und Darstellungen dienen ausschliesslich der Information und der Unterhaltung. Fotos, Zeichnungen und Bilder sind, sofern sie nicht dem Allgemeingut zugeordnet sind, immer Eigentum der Urheber. Sollte eine Firma, Verein, Institution oder Einzelperson das Gefühl haben dass ihre Rechte verletzt worden sind, so informieren Sie mich bitte und ich werden den Inhalt abändern oder gar entfernen. SOLLTEN Sie in Erwägung ziehen Teile dieser Geschicht für nicht monetäre, private Zwecke weiterverwenden zu wollen, so Verweisen Sie bitte auf meine Seite. Eine kommerzielle Weiterverwendung dieser Webseite (in Teilen oder im Ganzen) ist untersagt. Weitere Details entnehmen Sie bitte dem Disclaimer am Fußende einer Seite.

 

1760 - Übertragungsphantasien


mirror
Miraculous Mirror (© Public Domain)
Häh? Warum 1760? Damals gab es ja noch nicht einmal Elektrizität! (Okay, es gab elektrostatische Generatoren und Leidener Flaschen aber keine elektronischen Geräte). Lange vor der Erfindung der Photographie gab es einen Franzosen namens Charles-Francois Tiphaigne de la Roche der eine Novelle schrieb. Er nannte sie Giphantie (ein Anagramm des mittleren Namens des Autors). Man geht mittlerweile davon aus dass dies das einzige Werk vor dem Jahre 1800 ist welches eine mögliche Erwartungshaltung an die bevorstehende Fotografietechnik, Fernsehübertragungen und sogar Webcams schürt. Der Protagonist gerät in einen Taifun und landet in Giphantie, einem Land tief im Herzen Afrikas, wo eine geheime Rasse von Supermännern lebt die ihm wunderbare Dinge zeigen, z. B. wie man Bilder erzeugt. Der Prozess wird wie folgt beschrieben:

"Sie wissen, dass Lichtstrahlen die von Gegenständen reflektiert werden Bilder erzeugen, sie malen das reflektierte Bild auf alle polierten Oberflächen,wie zum Beispiel, der Retina eines Menschen, auf Wasser, und auf Glas. Die Geister suchten nach einem Weg diese flüchtigen Bilder festzuhalten; sie haben eine subtile Materie erschaffen mit dessen Hilfe ein Bild im Handumdrehen erzeugt werden kann. Sie beschichten ein Stück Leinwand mit dieser Materie, und platzieren es vor dem Objekt welches abgebildet werden soll. Die erste Funktion dieses Tuches ist gleich dem eines Spiegels, aber durch ihre zähflüssige Struktur behält die beschichtete Leinwand, im Gegensatz zum Spiegel, eine dauerhafte Reproduktion des Bildes. Der Spiegel reflektiert die Bilder naturgetreu, aber behält (speichert) sie nicht; unsere Leinwand reflektiert sie zwar genauso naturgetreu, aber behält sie auch alle. Der Abdruck des Bildes entsteht sofort. Die Leinwand wird anschliessend entfernt und an einem dunklen Ort gelagert. Eine Stunde später ist der Abdruck trocken, und Sie haben ein Bild (Foto) welches wertvoller ist als jede Form der Kunst sie jemals glaubwürdiger darstellen könnte."[0]

Es beschreibt im wesentlichen das Belichten eines speziell beschichteten Tuches (Negativfilm) welches danach an einem dunklen Ort (Dunkelkammer) gelagert wird damit das Bild entwickelt werden kann. Das Resultat ist eine Reproduktion des Bildes (Foto). Man kann nur spekulieren was der Autor mit "Materie" meinte. Da er Arzt und Protowissenschaftler war und verschiedene Bücher über Alchemie und Wissenschaften schrieb, mag manch einer denken dass er die Fotografie vorhersah und so seiner Zeit weit voraus war. Auf einer anderen Seite erwähnt der Autor die Bildübertragung von verschiedenen Punkten der Erde auf einen Spiegel mit der Hilfe von "Luftmengen in der Erdatmosphäre die extra für diese Aufgabe von den Geistern bereit gestellt wurden". Dies könnte eine Vorahnung auf Fernsehübertragungen und Webcams sein. Okay, immer noch weit entfernt von der Digitalfotografie aber ich fand diese Geschichte amüsant genug das sie mir als Einleitung diente für die Geschichte der Digitalfotografie.

 

 

1839 - Erfindung der Fotografie


announcement
Announcement of the Daguerréotype
(© unknown artist)
LeGras
View from the windows at Le Gras (© Joseph Niépce)
1839 ist ein historisches Datum weil es das offizielle Geburtsjahr der Fotografie markiert. In 2014 war die Fotografie daher 175 Jahre alt. Die Experimente die zu diesem Jahr führten wurden von Joseph Nicéphore Niépce und Louis Jacques Mandé Daguerre durchgeführt. Niépce war die erste Person der es gelang ein flüchtiges Bild dauerhaft auf einer Zinnplatte mit lichtempfindlichem Asphalt. Sein Ziel war es die damals flüchtigen Bilder der beliebten camera obscura dauerhaft zu fixieren. Das Bild zeigte den Innenhof seines Anwesens, aufgenommen vom Fenster aus. Es ist heute das älteste, erhaltene Foto der Welt und wurde mit der besagten camera obscura aufgenommen. Die Belichtungszeit betrug mehrere Tage und nicht wie generell angenommen acht Stunden. Es ist wohl überflüssig zu erwähnen dass das Bild auf der Platte heutzutage kaum noch zu erkennen ist und alle Bilder davon, die Sie im Internet finden, manuell bearbeitete Abbildungen sind.

Louis Daguerre, der damals auch versuchte Bilder dauerhaft zu fixieren, kaufte seine Kameras und Objektive von einem pariser Optiker namens Charles Chevalier. Chevalier erzählte Daguerre von Niépce's Experimente und Daguerre und Niépce gingen daraufhin eine Partnerschaft ein welches zur ersten fotografischen Gesellschaft der Welt führte. Nach Niépce's Tot in 1833, experimentierte Daguerre alleine mit lichtsensitive Substanzen weiter und erfand einen neuen Prozess Bilder dauerhaft zu fixieren, er nannte es daguerréotype. 1835 demonstrierte Daguerre diese Erfindung in seinem eigenen Theater, dem Diorama, ein Bericht über jenen Abend verkündete dass Daguerre einen Weg gefunden habe, ein Bild der Camera Obscura festzuhalten auf eine durch ihm präparierte Platte, auf einer Art und Weise dass ein Porträt, eine Landschaft oder irgendein Bild, welches durch eine ordinäre Camera Obscura auf seine Platten fällt, ein Abdruck von Licht und Schatten hinterlässt und dadurch die perfekteste aller Abbildungen darstellt..

daguerrotype
Daguerréotype of L. Daguerre (© J.B. Sabatier-Blot)
oldest
Oldest Daguerréotype from 1837 (© L. Daguerre)
Am 19. August 1839 verkündete François Arago den Daguerreotype Prozess auf einer gemeinsamen Versammlung der Französischen Akademie der Wissenschaften und der Akademie der schönen Künste am Französischen Institut. Daguerre war zwar auch anwesen, weigerte sich aber zu reden wegen seiner Heiserkeit. Isodore Niépce, Sohn des verstorbenen Joseph Niépce, war anwesend um die Arbeit seines Vaters zu repräsentieren. Er saß auch schweigend daneben als Arago den Prozess einem breit gefächerten Publikum erklärte. Im Saal war es totenstill weil keiner ein wichtiges Detail überhören wollte von dieser neuen Technik. Am Ende der Demonstration machte Arago eine erstaunliche Erklärung. Er kündigte an dass die Französische Regierung am 30. Juli 1839 ein Gesetz verabschiedet hatte den Daguerreotypie Prozess zu kaufen und der Welt zum Geschenk zu machen. Dies bedeutete dass ein Jeder Fotograf werden konnte ohne Lizenzen zahlen zu müssen. Kurz darauf stürmten die Bürger die Geschäfte mit chemischen Materialien und Optikerläden um das Material zu kaufen welches man für ein Foto benötigte. Daguerre erhielt bis an sein Lebensende eine jährliche Abfindung von 6,000 Francs von der Französischen Regierung und das Anwesen von Niépce 4,000 Francs auf jährlich. Später im selben Jahr kündigte William Fox Talbot seine photogenen Prozess an in dem er lichtempfindliches Papier mit Silberchlorid beschichtete. Zusammen mit der Daguerréotypie markierten diese Ankündigungen von 1839 als das Jahr in dem die Fotografie geboren wurde.

 

 

 

1880 - Selen Fotozellen


bidwell
Bidwell's picture transmitter and receiver
(© National Museum of Science and Industry)
selenium camera
Carey's selenium photocell camera (© Library of Congress)
Um das Jahr 1880 herum, lange nach der Erfindung der Fotografie, versuchten diverese Erfinder Bilde mit der Hilfe von selen Fotozellen, Elektrizität, Kabeln und Licht zu repoduzieren. Die Erfindungen basierten quasi alle auf selen Fotozellen, führten aber zu unterschiedlichen Ergebnissen. Eine bestimmte Erfindung beschrieb wie Licht, welches auf einer selen Fotozelle fällt, einen elektromagnetisch angetriebenen Bleistift bewegt um ein Bild zu reproduzieren. Eine weitere Erfindung von John Perry stellt eine elektronische Kamera vor die eine Anordnung von Selendetektoren enthält um eine Bildintensität in eine Reihe von elektrische Impulse umzuwandeln. Die Kamera benutzte kein Abtastmechanismus wie es bei vielen frühen elektronischen Standbildkameras üblich war. Man bezeichnete die Kamera auch als focal plane camera und sie wies eine auffallende Ähnlichkeit auf zu modernen CCD Kameras.

Manche Erfindungen drehten sich nicht nur um elektronische Reproduktionsgeräte sondern auch um Empfänger die ein Bild darstellen sollten. George Carey zum Beispiel war die erste Person die ein Videobildsensor "Kamera" nannte und Maurice LeBlanc wurde die erste Person die vorschlug ein Bild auf einer einzelnen Fotozelle abzutasten in dem er zwei Spiegel nutzte die das Licht auf besagte Photozelle lenkten. Der induzierte Strom würde dann zu einem synchronisierten Lichtventil fließen um dann mit einem anderen Spiegelpaar die emittierte Lichtmenge zu modulieren oder zu ändern und auf dem Empfänger darzustellen. 1881 war es dann eindeutig bewiesen dass Selen für ein einzelnes Bild verwendet werden konnte. Shelford Bidwell scannte, übertrug und reproduzierte Bilder mit einfachem Inhalt in schwarz und weiß, z.B. ein Schmetterling oder eine simple Zeichnung eines menschlichen Gesichts. Die Bilder waren etwa 5x5cm groß und der gesamte Reproduktionsprozess dauerte etwa 20 Minuten. Fehlendes Wissen und Geld verhinderten dass diese Ideen und Erfindungen jemals auf den Markt kamen. Es blieben Experimente und es dauerte noch bis 1884 bis Paul Nipkow anfing über Bildübertragungen zu phantasieren nachdem er mit seinem Bell Telefon und einem selbstgebauten Mikrofon experimentierte. Die daraus resultierenden Nipkow Scheiben wurden zum Fundament des heutigen Fernsehens.

 

 

1920 - elektrophotographie


Einige frühe Experimente im Bereich der Elektrophotographie wurden vom niederländischen Wissenschaftler P.S. Hana in 1920 durchgeführt, sein Patent beschrieb ein "elektrographischen Prozess" und ein vergleichbarer Versuch wurde auch von Otto von Bronk in 1922 durchgeführt. Er nutzte ein photostromfluss auf elektrosensiblem Papier. Er legte das elektrosensible Papier zwischen einer photoleitenden Schicht und einer leitenden Platte. Dann wurde eine Spannung durch den Aufbau gejagt, während die photoleitende Schicht mit dem Bild belichtet wird. Die beleuchteten Bereiche wurde daher leitend und der Strom, der in den Bereichen fließt, verursacht eine Verfärbung. Ähnliche Erfindungen in diesem Bereich wurden später von Dr. Fritz Klutke und Dr. Ulrich Schmieschek durchgeführt, wie sie in ihrem Patent "lichtempfindliches System zur elektrolytischen Herstellung von photographischen Bildern mittels Widerstandsphotozellen" in 1937/1938 beschrieben. Diese frühen Experimente sind jetzt fast schon vergessen und Informationen darüber können nur noch in alten Patenten gefunden werden.

Im Jahr 1932 meldete ein belgischer Ingenieur mit dem Namen De Meulenaere ein Patent an, in dem er ein Verfahren beschrieb um Bilder unter Verwendung von Leidener Flaschen und Selenplatten zu erstellen. Er nutzte dieses um ein Bild als Pulvermuster auf einer anderen Platte zu erzeugen, welches sich in der Nähe der Selenoberfläche befand. Seine Methoden wurden leider nie zu einem praktischen Verfahren weiterentwickelt, aber es ebnete den Weg für die photoelektrische Bildung von latenten, elektrostatischen Bildern.[57]

 

 

 

1938 - erstes elektrostatisches foto


Die ersten seriöseren und kommerziellen Versuche in diesem Bereich begannen mit den Erfindungen von Chester Carlson und seine patentierte "Elektron Fotografie". Carlson schlug ein Verfahren vor für die Verwendung einer photoleitenden und isolierenden Oberfläche, um elektrostatische, latente Bilder zu erzeugen. Seine Erfindungen wurden die Grundlage für die ersten praktischen, elektrophotographischen Systeme. Im Jahr 1938, zusammen mit Otto Kornei, produzierten sie das erste elektrostatische Bild auf einer photoleitenden Oberfläche. Die lichtempfindliche Platte bestand aus einer Schicht von Schwefel auf einer Zinkplatte, die durch Reiben der Oberfläche mit einem Tuch aufgeladen wurde. Das elektrostatische Bild wurde durch Kontaktbelichtung mit einem vorbereiteten Negativ hergestellt. Dann mit Pulver entwickelt und auf ein Papierblatt übertragen.[57]

 

 

 

1957 - scanner arbeiten


First digital picture (© NIST)
First digital picture
(© NIST)
Die ersten Versuche Bilder auf Magnetband zu speichern wurden in den Bing Crosby Laboratorien in 1951 durchgeführt. Bing Crosby erkannte das Potential und lies die ersten Videorekorder bauen, die Bilder in elektrische Signale umwandeln und auf Magnetbänder speichern konnten.Einige Jahre später arbeitete Russell A. Kirsch, während seiner Zeit beim National Bureau for standards, an dem ersten mechanischen Trommelscanner. Sie wurde verwendet, um die Schwankungen der Lichtstärke auf der Oberfläche eines Fotos zu messen. Für den Erfassungs- und Digitalisierungsprozess wurde der Standard Eastern Automatic Computer benutzt der so groß war wie ein ganzes Zimmer und der einzige programmierbare Computer in ganz Amerika. Durch die erhaltenen Photovervielfacher Signale in Anordnungen von 176 x 176 Binärziffern zu konvertieren, der Einspeisung dieser Daten in den oben genannten SEAC 1500 Wort binär Computer und Programmierung dieses Computers Strichzeichnungen zu extrahieren, Objekte zu zählen, Zeichentypen zu erkennen und Oszilloskopanzeigen darzustellen, erzeugten sie das weltweit erste digitale Bild, ein Bild von Kirsch' Sohn, Walden.[1a]

Die Bildgröße von 176x176 wurde schlichtweg durch die Speicherkapazität des SEAC begrenzt. Rückblickend sagte Kirsch folgendes über seine bahnbrechende Arbeit:

"Quadrate waren die logischte Entscheidung, natürlich ist das Logischte nicht immer der einzige Weg ... aber wir nutzen Quadrate. Es war etwas sehr dummes worunter jeder Mensch auf der Welt bis heute leidet".

 

1958 - Texas Instruments und der Integrierte sChaltkreis


original IC
Kilby's original IC (Photo Texas Instruments)
Geoffrey William Arnold Dummer, war ein britischer Elektroingenieur der als erster Mensch den Prototypen eines integrierten Schaltkreises konzipierte und baute. Im Mai 1952, nachdem er ein Dokument beim US Electronic Components Symposium las, machte er die folgende Aussage: "mit dem Aufkommen des Transistors und der Arbeit an Halbleitern im allgemeinen, scheint es jetzt möglich zu sein sich elektronische Geräte vorzustellen aus einem festen Block ohne Anschlusskabeln. Der Block kann aus Schichten von isolierenden, leitenden, gleichrichtenden und verstärkenden Materialien bestehen, wobei die elektronischen Funktionen verbunden werden durch das Ausschneiden von Bereichen in den verschiedenen Schichten". Dies wird heutzutage im allgemeinen als die erste, öffentliche Beschreibung eines integrierten Schaltkreises anerkannt. Seine Fähigkeit, seine Idee einer integrierten Schaltung in die praktische Tat umzusetzen, wurde durch seinen Mangel an Verantwortung für aktive Geräte und das Fehlen geeigneter Herstellungstechniken beschränkt. Er behauptete nie der Erfinder von integrierten Schaltungen zu sein.[1b]

Jack St. Clair Kilby trat Texas Instruments in Dallas in 1958 bei. Da er ein neuer Mitarbeiter war und keinen Anspruch auf Urlaub hatte, arbeitete er mit geliehenen und improvisierten Geräten als er die erste elektronische Schaltung konzipierte und baute. Eine Schaltung in der alle Komponenten, aktive und passive, in einem Stück Halbleitermaterial gebaut wurden, die die Hälfte der Größe einer Büroklammer hatte. Es war eine relativ einfache Vorrichtung die Jack einer handvoll Mitarbeiter in TI's Halbleiterlabor zeigte die sich dort versammelt hatten. Es war nur ein Transistor und einige andere Komponenten auf einer Scheibe Germanium. Diese Gruppe von Schaulustigen hatte nur wenig Ahnung davon dass Kilby's Erfindung die Elektronikindustrie revolutionieren sollte. Seine Erfindung der monolithisch integrierten Schaltung - dem Mikrochip - legte die konzeptionellen und technischen Grundlagen für den gesamten Bereich der modernen Mikroelektronik, von Taschenrechnern bis hin zur Digitalkamera.[1c]

 

 

1960 - NASA's bildverbesserungsexperimente


Ranger 7 Spacecraft (Photo courtesy NASA)
Ranger 7 Spacecraft
(Photo courtesy NASA)
Die Evolution der digitalen Photographie und viele Innovation auf diesem Gebiet entstammen direkt dem U.S. Raumfahrtprogramm und dem Spionageprogramm während des kalten Krieges welches von dem National Reconnaissance Office (NRO) geleitet wurde. Sie verlangten dass Kameras konstruiert wurden die ins All transportiert und von dort Bilder zurück auf die Erde senden konnten. Also wurde der erste Schritt in Richtung digitaler Bilderzeugung in den frühen 1960'er Jahren gemacht als die NASA sich für das Apollo Lunar Exploration Programm ausrüstete. Als Vorläufer auf die bevorstehende Mondlandung entsandte die NASA eine Reihe von Sonden um die Mondoberfläche zu kartografieren. Die Ranger Missionen verliessen sich dabei auf Videokameras die mit Sendern ausgestattet waren, die analoge Signale übertrugen. Diese schwachen Übertragungen wurden von Interferenzen aus natürlichen Störquellen wie die Sonne geplagt. Herkömmliche Fernsehempfänger konnten sie nicht in klare, zusammenhängende Bilder umwandeln. 1964 stürzte die Ranger 7 auf dem Mond ab, konnte aber zuvor noch das erste, jemals aufgezeichnete Bild der Mondoberfläche mit Hilfe von Fernsehsignalen übertragen.

Forscher der Jet Propulsion Labore (JPL) entwickelten Möglichkeiten diese analogen Signale zu "säubern" und zu verstärken, in dem sie sie durch Computer jagten. Die Signale wurden von einem Computer ausgewertet und in numerische oder digitale Informationen umgewandelt. Auf diese weise konnte man ungewollte Interferenzen entfernen und kritische Daten verstärken. Während der Ranger 7 Mission, produzierte JPL kristallklare Bilder von der Mondoberfläche. Die Raumfahrtsonde war mit sechs Vidikon Fernsehkameras, 2 Vollformatskameras (F-Kanal, ein Weitwinkel-, ein Teleobjektiv) und 4 Teil-scan-Kameras (P-Kanal, zwei Weitwinkel-, zwei Teleobjektive) ausgestattet um die Anforderungen zu erfüllen. Die Kameras wurden in zwei separate Ketten oder Kanäle angeordnet, die jeweils in sich geschlossene Einheiten waren, mit separater Stromversorgung, Timer und Sender, um die höchste Zuverlässigkeit zu gewährleisten und der Wahrscheinlichkeit qualitativ hochwertige Videobilder zu liefern, gerecht zu werden. Keine weiteren Experimente wurden auf der Raumfahrtsonde durchgeführt. Das Zeitalter der digitalen Bilderzeugung war angebrochen.

 

 

1961 - erstes konzept der digitalen Fotografie


Mosaic view example (Picture courtesy E.F. Lally)
Mosaic view example
(Picture courtesy E.F. Lally)
Elektroingenieur, Wissenschaftler, Erfinder und Space Age Pionier Eugene F. Lally (während seiner Zeit bei JPL im Auftrag der NASA) veröffentlichte ein Dokument im Februar 1961 mit der Bezeichnung "Mosaische Navigation für interplanetare Reisen". [2]. Es schlug für die bemannte Marsmissionen die Gestaltung von Sensoren vor, die mit einer mosaischen Anordnung von Fotodetektoren bestückt waren, um auf der Brennebene von Kameras das analoge Ergebnis in den Digitalbereich umzuwandeln um dann an Bord, in Echtzeit, Navigation und Steuerung zu bieten. Standorte der Sterne, Asteroiden und Planeten wurden in ihrer Lage und Position für eine spätere Referenzierung fotografiert. Dies war die erste Präsentation eines Konzeptes der digitalen Fotografie und das erste Digitalkamera Design welches auf Raumfahrzeugen und für allgemeine Aufnahmen einsetzbar war. Es ist ein Konzept welches seiner Zeit weit voraus war und die Technik war noch nicht einmal verfügbar um so etwas zu bauen. Die autonome Fähigkeiten seines Echtzeit-Onboard optischen Navigationskonzeptes wurde von dem Jet Propulsion Labor adoptiert und AutoNav genannt. Seit 1990 ist dies die zentrale Navigations- und Steuerungstechnologie bei Weltraummissionen zur Weltallforschung. Das Kepler Weltraumteleskop benutzt eine fortgeschrittenere Version dieser digitalen Bildebenenmatrix um Sterne, die Exoplaneten umkreisen, zu entdecken[3]

 

Example of a subdetector (Picture courtesy E.F. Lally)
Example of a subdetector
(Picture courtesy E.F. Lally)
Vor Lally's Dokumente gab es nichts schriftliches oder gar Gebautes welches auch nur annähernd auf digitale Photographie hindeutete. Er war der erste der die beiden Wörter "digitale Fotografie" zusammenfügte und mit Designvorschlägen daher kam. Als die Dokumente rauskamen gab es keine Technik mit der man den Bau eins seiner Designvorschläge hätte bewerkstelligen können aber er wusste das dies in absehbarer Zeit möglich sein würde. Lally wusste welche Technologien man dafür benötigte und wie man so etwas entwickeln konnte. Die Dokumente die er dem American Rocket Society 1961 vorstellte wurden auch von den Bell Laboratorien gesichtet. Bell Labs kontaktierte ihn und startete ein selbstfinanziertes Projekt um einen lichtsensiblen Sensor zu entwickeln, ein mosaisches Element wie er es nannte. Einige Jahre später, nachdem Bell Labs Erfolg hatte, wurde er von Fairchild Semiconductors kontaktiert als diese gerade anfingen die Arbeit der Bell Laboratorieren zu adoptieren. Man hatte bereits begonnen einen mosaischen, multil-elementaren Brennebenensensor herzustellen. Am Ende kam ein 100 x 100 Element (Pixel) Sensor heraus und man fragte ihn ob er es haben wolle um eine Kamera zu bauen die seinen ursprünglichen Designvorstellungen entsprach.

Aber zu der Zeit war Lally zu beschäftigt mit verschiedenen Projekten und Raumfahrtmissionen die seine gesamte Zeit in Anspruch nahmen, also musste er ablehnen. Er bedankte sich bei Fairchild Semiconductors für das Angebot und schlug ihnen vor man möge doch Kodak kontaktieren, weil er sich sicher war, dass die in der Lage wären den ersten Prototypen einer Digitalkamera zu bauen.[4]

 

 

1963 - video disc Kamera und CMOS


David Paul Gregg
David Paul Gregg
David Paul Gregg, in seinen eigenen Worten ein "eklektischer Ingenieur" der Stanford University, behauptete dass er seine erste Idee einer Video Disc hatte, während seiner Beschäftigung bei Westrex Corporation in den späten 1950'ern. Es war während seiner Zeit bei Westrex als Gregg behauptete das ihm eine Möglichkeit einfiel Video und Audio Informationen auf einen Discrohling zu brennen. Er besaß nicht nur ein Patent für eine optische Disc die er 1958 erfand, sondern er erfand auch eine Videodisk Kamera die wenige Minuten Bildmaterial speichern konnte.[5a] Diese Technologie kann man getrost als Vorläufer der digitalen Photographie betrachten. Es gibt viele Webseiten und Bücher die auf diese Kamera Bezug nehmen und sie als erste Digitalkamera referenzieren. Dies ist natürlich völlig falsch da es ein analoges Gerät war dass vermutlich eine Bildaufnahmeröhre verwendete. Leider gibt es zu dieser Kamera absolut nichts, keine Daten und keine Patente. Die Bedeutung seiner Erfindung führte später zur Entwicklung der CD, der Laserdisc, der DVD und letztendlich zur Blu-ray Disc. Ironischerweise baute Sony eine ähnliche Kamera wie die Videodisk Kamera in den späten 1990'ern und nannte sie Mavica CD Digitalkamera, sie verwendete einen 3-Zoll optischen Datenträger zur Bildspeicherung.

S. R. Morrison vom Honeywell Research Center entwickelte eine neue Art von photosensitiver Übergangseinrichtung, welches ein Photopoti, einen Scanner und ein x-y Lichtpunkt-Positionsanzeiger beinhaltete. Diese Verbindungen wurden mit herkömmlicher Halbleitertechnologie hergestellt, in diesem Fall benutzte er Dioden die in Silikon diffundiert wurden.[5b]

 

Patent drawing
Patent drawing
Dr. Frank Wanlass, erfand und patentierte die erste CMOS logische Schaltung oder auch Complementary-symmetry Metal-Oxide-Semiconductor in 1963 während er für Fairchild Semiconductors arbeitete. RCA Corporation folgte dem Beispiel etwas später im selben Jahr. Diese neue Technologie war bahnbrechend für ihre Verwendung in der Computerlogik, in Kommunikationsgeräten und natürlich Bildsensoren für digitale Bilderzeugung. Obwohl die meisten Digitalkameras keine CMOS Technologie verwenden, war es dennoch ein Riesenschritt in Richtung Digitalkameras und digitaler Bilderstellung. Er bekam 1967 das U.S. patent #3,356,858 für den "Low Stand-By Power Complementary Field Effect Circuitry".[6a]

Wanlass' ursprüngliche Demo-Schaltung, ein zwei Transistor-Wechselrichter, verbrauchte nur ein paar Nanowatt Strom im Standby, verglichen zu den Milliwatts an Standby Strom für gleichwertige bipolare- und PMOS Gates. Interessanterweise verwendet Wanlass Fred Heiman's Back-Bias-Methode, um einen n-Kanal Anreicherungstyp zu erreichen (bedingt durch die Schwierigkeit der unkontrollierten Oberflächenladungen in diesem Stadium der Technik bei der Herstellung eines n-Kanal-Anreicherungs-MOS-Transistors), die in Verbindung mit dem herkömmlichen PMOS-Anreicherungstyp Transistor arbeitet. CMOS wurde schließlich die ultimative MOSFET-Technologie (MOSFET =Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor) .

 

 

 

1964 - IBM's Scanistor


In 1963 erfanden J. W. Horton und Robert J. Lynch, von IBM's Advanced Systems Development Division (ASDD), den "Scanistor". Sie patentierten es (US3,317,733) unter dem Namen "Strahlenscanner der Gleichrichtereinrichtungen und Fotoleiter einsetzt". Ihr Ziel war es Scanner anzubieten die, im Vergleich zu den vorhandenen sperrigen Kathodenstrahlen- und Röhrenscanner, einfacher, kompakter und preiswerter waren. Im November 1964 kündigte IBM die Entwicklung einer experimentellen optischen solid-state Abtastvorrichtung an, um Bilder in elektrische Signale umzuwandeln. Der Scanistor hatte dier Größe eines Centstücks und kombinierte dennoch hohe Auflösung und schnelle Reaktion mit anderen Attributen der solid-state Elektronik. Aus Silizium gefertigt, sowie licht- und Infratorstrahlungsempfindlich, wurden die Scanistor Testeinheiten für z.B. Dokument- und Filmabtastung und zur Zeichenerkennung eingesetzt.

Im Dezember 1964 veröffentlichten sie ihre Resultate im "Proceedings of the IEEE, Vol. 52, Issue 12, p. 1513-1528" Dokument und schlugen vor dass Scanistor eine neue Klasse von Halbleitervorrichtungen bilden sollten, die Bildabtastung oder Dissektionen aufgrund eines neuartigen elektronischen Verfahrens durchführen konnten indem sie einen einzigen Ausgangsanschluß umwandelten (kommutierten) an irgendeinem vorgewählten beleuchteten Teil der Vorrichtung. Die Auswahl wird durch eine, über beide Anschlüsse der Vorrichtung angelegte Spannung, bestimmt. Die vorliegende Untersuchung beschäftigt sich mit einer streifenförmigen Einheit namens Multi-verbindungs-Scanistor, die aus einer linearen Anordnung von Photodioden in einem integrierten Schaltkreis besteht. Diese Vorrichtung liefert eine Ausgabe entweder als eine Folge von Impulsen, die eine räumliche Abtastung eines Linienbildes an einer diskreten Anzahl von Punkten darstellt, oder als analoge Wellenform, die eine lineare Transformation des Linienbildes ist. Die Einheiten zeigten dass es zu guten Ergebnissen führte, wenn man sie verwendet, um maschinengeschriebene Dokumente zu scannen und als Faksimilie auf einem Oszilloskop darzustellen.[6b]

 

 

 

1965 - Pixels


Pixelated
Pixelated Saturn image (© NASA/JPL-Caltech)
non pixelated
Non pixelated Saturn image (© NASA/JPL-Caltech)
Das Wort Pixel wurde zuerst von JPL's Frederic C. Billingsley publiziert, um ein einzelnes Bildelement von Videobildern zu beschreiben die durch Weltraumsonden vom Mars und Mond aufgenommen worden waren. Billingsley war ein amerikanischer Ingenieur, der den Großteil seiner Karriere damit verbrachte, Techniken zu entwickeln für die digitale Bildverarbeitung zur Unterstützung der amerikanischen Raumsonden die zum Mond, zum Mars und zu anderen Planeten geschickt wurden. Der Ursprung des Wortes geht weit zurück in die 1930'er Jahren, als Zworykins Fernsehforschungsgruppe der Firma RCA den Begriff "Picture Element" popularisierte. In den 1960'er Jahren nannten die Bell Labs es "Image Element". Wie auch immer hat Billingsley den Begriff nicht selber erfunden. Im Gegenteil, er leihte sich den Begriff "Pixel" von Keith E. McFarland, vom Link Division of General Precision aus Palo Alto, der den eigentlichen Ursprung des Wortes nicht mehr wusste. McFarland behauptete einfach nur dass es "damals in Gebrauch war" (etwa 1963). Während der gleichen Zeit favorisierten die Bell Labs das Wort "pel". Aber seit den frühen 1970'er Jahren war das Wort "Pixel" in aller Munde dank der Bildverarbeitungspublikationen der NASA, USC, IBM u.a. Links sehen Sie ein Bild vom Planeten Saturn mit Pixel die 1/16 Zoll groß sind, man erkennt eindeutig die rechteckige Form eines jeden Pixels. Rechts sehen Sie ein Bild mit einer Pixelgröße von nur 1/300 Zoll. Das Bild ist sehr weich und selbst wenn man es vergrößert erkennt man keine Pixel. Heute steht Pixel nicht nur für die Anzahl der Bildpunkte eines Fotos sondern bringt auch die Anzahl der Bildelemente eines Bildsensors zum Ausdruck wie sie z.B. in Digitalkameras verbaut wird oder die Anzahl der Bildpunkte in einem Display.[7a]

 

 

 

 

1966 - (Photo)dielektrische Bandkameras


Pixelated
NASA dielectric tape camera (© RCA)
non pixelated
Airforce dielectric tape camera (© RCA)
RCA kündigte ein sog. dielectric tape Kamerasystem für Raumsonden an. Es nahm Bilder elektrostatisch auf einem speziellen Magnetband auf. Bilder konnten gelöscht oder dauerhaft gespeichert werden ohne Qualitätsverlust. Die Kamera konnte auch einen Farbfilter benutzen um entfernte Planeten in Farbe aufzunehmen. Für die NASA wurde eine solche Kamera gebaut. Die Früchte dieses Erfolges wurden in einem 1968'er Dokument von James D'Arcy, ein EE von RCA's Astro-Electronics Abteilung, beschrieben. Es stellte eine Fernsehkamera vor welche die Funktionen eines Bildsensors und eines elektrostatischen Bandrecorder in einem Paket kombiniert. Eine sogenannte Photo-dielektrische Bandkamera. Die optischen Bilder, die von der Kamera erfasst wurden, wurden direkt auf dielektrisches Band in Form von Ladungsmuster gespeichert. Die gespeicherten Informationen können sofort abgerufen oder mehrere Monate lang aufbewahrt werden. Dielektrisches Band war eine Art wiederverwendbarer elektronischer Film, erhältlich in 35 und 70mm. Zum Zeitpunkt des Dokuments waren zwei derartige Kameras bereits gebaut worden. Eine für die US Airforce und eine für die NASA. Die Kamera wurde auf drei Arten betrieben, Vorbereitung, Aufzeichnung und Wiedergabe. Zuerst musste das Band durch Aufladen vorbereitet werden, bereits enthaltene Ladungsmuster wurden dabei gelöscht und das Band für die Aufnahme vorbereitet. Das Aufnahmeverfahren erforderte eine ausreichende Menge Licht und einen Elektronenflutlichtstrahl. Das Licht erzeugte ein Kurzschluss des Fotoleiterwiderstands, während der Flutlichtstrahl die Oberfläche des Bandes statisch auflud. Der Aufzeichnungsprozess platzierte dann ein fokussiertes optisches Bild auf dem Band in Form eines Ladungsmusters. Die Wiedergabefunktion würde dann das Ladungsmuster in ein elektrisches Signal umwandeln welches an die Bodenstation übertragen wurde.

Im Falle der NASA Kamera bestand sie aus einer "Gun", die einer 1-Zoll-Vidicon Röhre ähnelte. Das Auslesen des Signals wurde durch dass "Beschiessen" des Bandes mit 350V und somit durch Erzeugung von Sekundärelektronen erreicht. Eine Sekundärstruktur in der Nähe des Bandes würde diese Elektronen trennen und das Ausgangssignal bereitstellen. Die Airforce Kamera verwendete eine 4,5-Zoll-Orthicon Röhre. Die NASA Band Kamera wurde für die Raumfahrt zugelassen und für den Einsatz in dem Nimbus Satelliten entwickelt. Es diente dazu hochauflösende Bilder der Wolkendecke der Erde zu liefern. Das Band wurde auf Walzen (Reels) gewickelt. Eine Rolle bestand aus 90 Meter Band, genug für etwa 120 Bilder. Die Kamera hatte eine Auflösung von 1400 Fernsehzeilen. Das Erfassen eines Bildes dauerte 26 Sekunden. Wiedergabe und Übertragung einer gesamten Rolle zur Erde dauerte etwa 8 Minuten. Die Kamera und die Elektronik wogen gut 40kg. Leistungsaufnahme war 25 Watt bei der Aufzeichnung und 30 Watt im Wiedergabemodus. [56]

 

 

1967 - TFT und röhrenlose kamera


Pixelated
Dr. Paul Weimer (© NAS/NAE)
Pixelated
First tubeless camera (© RCA)
Gene P. Weckler von Fairchild schlug P-N-Übergänge vor, die in einem Photonenfluss-Integrationsmodus arbeiteten. Der Photonenstrom der Verbindung ist an einer in Sperrichtung vorgespannten P-N-Übergangskapazität integriert. Das Auslesen der integrierten Ladung mittels einer PMOS (p-Kanal-Metall-Oxid-Halbleiter) Schalters wurde empfohlen. Die Signalladung, die als Stromimpuls vorliegt, könnte mittels Serienwiderstand zu einem Spannungsimpuls umgerechnet werden. Ein Feld mit einer Anordnung von 100 x 100 Photodioden wurde 1968 berichtet. Weckler nannte das Gerät später ein Reticon und gründete die Firma Reticon um seinen Sensor zu vermarkten.[7b]

Inzwischen, berichtete P. K. Weimer von den RCA Laboratories, einen thin-film transistor (TFT) solid-state Bildsensor der Cadmiumselenid TFTs und Fotoleiter benutzt. Das 180x180 Element beinhaltet selbstabtastende komplementäre Logikschaltungen zur sequentiellen Adressierung von Pixeln. Eine experimentelle Fernsehkamera in der ein vollständig integrierter, selbstscannender solid-state Bildsensor verbaut worden war existierte bereits 1966. Der integrierte Sensor enthielt ein lichtempfindliches Element mit 32.400 Bildelemente, zwei 180-Stufen-Schieberegister-Scan-Generatoren und zugehörige Videokoppeltransistoren. Diese großflächige Integration von mehr als 100.000 Komponenten erfolgte im Labor mittels vollständig verdampfter Dünnschichttechniken. Jedes Element des lichtempfindlichen Feldes beinhaltete ein oder zwei Photoleiter aus Cadmiumselenid oder einer Cadmiumselenid-Calciumsulfid-Mischung in Reihe geschaltet mit einer Diodet. Das Feld, das mit herkömmlichen Fernsehabtastraten abgetastet wurde ermöglichte es ein Bild auf einem kommerziellen Fernsehempfänger anzuzeigen. Die Kamera konnte entweder direkt per Kabel mit dem Fernsehempfänger angeschlossen werden oder mittels einer UHF Verbindung zwischen Sender und Kamera an dem eine Batterie angeschlossen war. Kameraschaltungen, im Gegensatz zu integrierte Sensoren, verwendeten herkömmlichen Transistoren und integrierte Komponenten. Dr. Weimer gehörte zu den Pionieren, die die "Orthikon Bildröhre", eine Fernsehkameraröhre entwickelten, die damals schon seit über 20 Jahren in den USA im Einsatz war. Danach hat er Pionierarbeiten in der TFT-Technologie und deren Verwendung in integrierten Schaltkreisen geleistet.[7c]

 

 

1968 - eimerkettenspeicher


Patent drawing
Patent drawing
Etwa ein Jahr vor Boyle und Smith mit der CCD um die Ecke kamen, haben drei Mitarbeiter der New Yorker Philips Labs. ein Patent beantragt namens "All Solid State Radiation Imagers". Edward H. Stupp, Pieter Cath und Zsolt Szilagyi erstellten ein Konzept zur Digitalisierung von Bildern mit Scannern und ein Konzept zur Digitalisierung von Videosignalen, noch vor dem Konzept der Herstellung von Standbildern durch das Digitalisieren von Signalen eines diskreten Sensorelements. Sie konstruierten einen Flachbildschirm zum Empfangen und Speichern eines Bildes auf einer Photodioden-Matrix die mit einem Kondensator verbunden war. Sie sollte eine Anordnung bilden von zwei Endgeräten, die in Reihen und Spalten verbunden waren. Das Patent wurde 1970 erteilt und gemäß des Konzepts wurde eine Steckplatine gebaut. Es war das erste solid-state Bildwandler Patent überhaupt. Philips erfand und patentierte daher den Eimerkettenspeicher (BBD), den Vorläufer aller ladungs-transportierenden Bauteile wie etwa die CCD. Aus verschiedenen Gründen wurde die BBD niemals ernsthaft in Erwägung gezogen um als Bildwandler zu fungieren. Bell Labs und Philips arbeiteten unabhängig voneinander an solchen Bauteilen und wussten nichts von ihren gegenseitigen Erfindungen bis beide Firmen ihre Arbeiten 1970 publizierten.[8][9]

Auf diesem Gebiet war auch Plessey Semiconductors aus England aktiv. In einem bedeutenden Dokument von 1968 beschrieb P. Noble verschiedene Arten von selbst-scannende Silizium Bilddetektorfeldern. Sowohl Oberflächenphotodioden als auch versenkte Photodioden (um Dunkelstrom zu reduzieren) wurden beschrieben. Noble erörterte auch die Möglichkeit eines Ladungsintegrationsverstärkers zum Auslesen der Ströme, ähnlich dem Verstärker der später von anderen verwendet werden sollte. Darüber hinaus ist dies der erste Bericht über die Verwendung eines MOS Stromfluss folgenden Transistors zur Pufferung des ausgelesenen Stroms.[7b]

 

 

1969 - der erste CCD sensor


Boyle and Smith (Photo Alcatel-Lucent/Bell Labs)
Boyle and Smith (Photo Alcatel-Lucent/Bell Labs)
First CCD (Photo Alcatel-Lucent/Bell Labs)
First CCD
(Photo Alcatel-Lucent/Bell Labs)
Die CCD (charge-coupled-device = ladungsgekoppeltes Bauteil) wurde in den AT&T Bell Labs durch die Nobelpreisträger George E. Smith und Willard S. Boyle am 18. Oktober 1969 erfunden. Die Geschichte hinter der Erfindung besagt, dass Jack Morton, stellv. Geschäftsführer der Bell Labs Electronics Technology, ein starker Befürworter von Magnetblasenspeicher war und er wollte die Entwicklung des Speichers beschleunigen, weil er darin ein großes Potenzial erkannte. Zu dieser Zeit war auch die Rede davon dass man Personal in die Magnetblasenabteilung versetzen wollte und damit das nicht geschehe, ermutigte er Boyle mit etwas um die Ecke zu kommen, welches mit dem Magnetblasenspeicher konkurrieren konnte. Dies war zufällig auch der Zeitraum wo die ersten Bildtelefone mit Diodenmatrixanzeigen aus Silizium produziert wurden. Schnell zeigte sich, dass es recht schwierig war, auf einzelne Dioden eine Ladung zu speichern und neue Erkenntnisse mussten her. Auf der Grundlage der drei damaligen Technologien (Magnetblasenspeicher, Silizium-Dioden-Matrix und MOS-Technologie) wurde die CCD erfunden. In einem einstündigen Meeting brauchten sie nur etwa 30 Minuten um die Grundstruktur der CCD zu skizzieren, das Arbeitskonzept zu entwerfen und einen Überblick über mögliche Anwendungen aufzuzeigen, für die sie am besten geeignet war. Nur ein paar Wochen später wurde ein Drei-Phasen-Bauteil entwickelt, hergestellt und getestet, um die ihre Aufzeichnungen zu verifizieren. Die sogenannte Ladungsverschiebungsineffizienz (die Unfähigkeit die gesamte Ladung von einem Element zum nächsten zu transportieren) führte sie dazu die buried channel CCD (unterhalb der Halbleiterschicht) zu erfinden, wofür sie auch das Patent anmeldeten. Die Erfindung wurde im April 1970 publik gemacht.[10]

 

 

First integrated device (Photo Alcatel-Lucent/Bell Labs)
First integrated device
(Photo Alcatel-Lucent/Bell Labs)
Oscilloscope output of the 8-bit imager device (Photo Alcatel-Lucent/Bell Labs)
Oscilloscope output of the 8-bit imager device
(Photo Alcatel-Lucent/Bell Labs)
Die CCD verarbeitet Lichtsignale welche direkt auf einer Pixelmatrix fallen bzw. zählt die CCD Lichtphotone die auf Bildelemente (Pixel) treffen und eine serielle, numerische Elektronenzahl erzeugen. Belichtungszeit des Chips kann variiert werden (welches zu höherem Rauschen führen könnte) und damit parallel zum Film. Die Elektronenzahl wird von einem Analog-Digital-Wandler (ADC) in Maschinencode konvertiert. Die erste CCD war ziemlich grob und ein Nachfolger war die erste integrierte Struktur. Die Vorrichtung hatte sowohl eine Drei-Phasen Metallegierung als auch einen diffundierte Ein- und Ausgang um zu beweisen, dass sie als serieller Speicher betrieben werden konnte, welches die ursprüngliche Idee hinter der Erfindung war.

Obwohl sie die CCD erfanden, war die Erfindung nicht frei von Kontroversitäten. Das lag daran, weil die ursprüngliche Idee hinter der Erfindung ein neuartiger Computerspeicher sein sollte für das Bildtelefon. Es dauerte noch bis zum Frühling 1970 bis man entdeckte, dass der Halbleiter auch photosensitiv war und daher zur Bilderzeugung verwendet werden konnte. Letztendlich wurde die 8-bit CCD als lineares Zeilenscannerbauteil verwendet und das eher grobe Resultat waren die Buchstaben "CCD" auf einem Oszilloskop.

Bis heute behaupten die Bell Ingenieure Eugene Gordon und Michael Tompsett verantwortlich dafür gewesen zu sein, das wahre Potential der CCD für alle Arten der Bilderzeugung erkannt zu haben. Ausserdem war Tompsett's Name auf dem Patent des Bilderzeugers. Desweiteren behauptet Gordon dass Tompsett's Patent für die CCD war und Smith und Boyle lediglich ein CCD-Schieberegister patentiert hatten, welches nicht im geringsten etwas mit Bilderzeugung zu tun hatte.[11] Der einzig wahre Erfinder des CCD Bildsensors ist also Dr. Michael Tompsett und kein anderer. Aber weil es Bell Labs durch die US Regierung untersagt war Geräte auf dem offenen Markt anzubieten, starb das Interesse an Bilderzeugungsgeräte zusammen mit dem Bildtelefon.[12] Hier ist ein interessantes, zeitgenössisches Video von Alcatel Lucent wo Smith & Boyle über ihre CCD Erfindung sprechen. Das gesamte Interview wurde mit einer frühen CCD Kamera aufgezeichnet! https://www.youtube.com/watch?v=51Za3FY1axI

Randnotiz: zwischen 1971 und 1975 entwickelte dutzende Unternehmen und Institute CCD's für Bildanwendungen oder zu Speicherzwecken. Allen voran General Electric, IBM, Hughes Aircraft, Matsushita, Texas Instruments, RCA, Fairchild, Philips, Hitachi, NEC, Bell Labs, Thompson, Intel und viele mehr.

 

1970 / 1971 - die ersten CCD Kameras


CCD Picturephone imaging chip and self-contained camera. (Photo Alcatel-Lucent/Bell Labs)
CCD Picturephone imaging chip
and self-contained camera
(Photo Alcatel-Lucent/Bell Labs)
Bell Labs CCD TV of 1975 (Photo Alcatel-Lucent/Bell Labs)
Bell Labs CCD TV of 1975
(Photo Alcatel-Lucent/Bell Labs)
1971 war es den Bell Wissenschaftlern gelungen Bilder mit einfachen Lineargeräten zu erfassen. Schon schnell folgten andere Unternehmen wie Texas Instruments, Sony und RCA dieser Erfindung und starteten eigene Entwicklungsprogramme. Sanyo kündigte 1971 in 1972 eine solid-state Kamera für Live-Aufnahmen, unter der Modellbezeichnung VC-100, zu vermarkten. Letztendlich wurde 1972 daraus das Modell VCS-3000 welches das Bild auf Videokassetten aufnahm und als Bildwandler eine 2/3" Siliziumdiodenmatrix in Verbindung mit einer Vidikon Elektronenoptik verwendete. Die solid-state Kamera verwendete eine spezielle 25mm Iris Linse für schwierige Lichtverhältnisse und konnte problemlos 24 Stunden am Stück laufen.

Die zuvor erwähnte CCD wurde verwendet um die erste solid-state Videokamera der Bell Labs zu bauen. Eigentlich wollte man eine einfache Kamera bauen um sie in den Bildtelefonen zu verwenden (siehe Bild links), aber schon schnell baute man um 1975 eine Kamera, die gut genug für Fernsehübertragungen war. Die Auflösung für das Privatfernsehen in Amerika zu der Zeit waren etwa 525 Zeilen verglichen mit Europa's PAL Standard von 625 Zeilen. Die experimentielle Kamera hatte eine Abmessung von nur 6 x 15cm. Die Oberfläche der CCD war durch ein neues Elektronenstrahlbelichtungssystem mit 496 vertikal verschachtelte Abtastungszeilen und 475 horizontale Bildelemente eingraviert. Sie war jedoch längst nicht perfekt. Flecke traten auf dem Bildschirm auf, was wiederum auf eine fehlerhafte Auslesung des Sensors zurückzuführen war.[13]

Die Kamera kann man übrigens auch in dem populären Smith & Boyle Video auf Youtube sehen: https://www.youtube.com/watch?v=51Za3FY1axI

 

 

1971 - erstes patent einer digitalen kamera


firstpatent
First digital camera patent (© public domain)
Louis A. Lopes Jr. und Owen F. Thomas reichten am 24. Juni 1971 das allererste Patent einer digitalen Kamera ein. Laut Patent war die Erfindung ein Geschenk an die amerikanische Regierung. Die Erfinder wollten dafür weder bezahlt nocht entlohnt werden. Das Einzigartige an der Erfindung ist, das hier kein Bildsensor verwendet wird, sondern ein akustischer Sensor. Die Erfindung zeigt eine Methode um abgetauchte U-Boote zu fotografieren. Anstelle eines Bildsensors verwendet die Erfindung die Ausgangssignale einer Matrix von ungerichteten Hydrofonen (ohne Verwendung einer physischen Linse), die dann digitalisiert, zwischengespeichert, verarbeitet und entwedern auf einem digitalen Computer oder einem Drucker ausgegeben wurden. Es beschreibt den Prozess der akustischen Bildaufzeichnung. Erste Tests wurden mit einem UNIVAC 1108 Computer simuliert. Um ein Bild zu erzeugen musste das Objekt die richtigen Frequenzen abstrahlen, wenn nicht, benötigte man einen Oszillator und einen Verstärker um die Sinusspannungen zu erzeugen.

Im Grunde genommen reflektiert oder strahlt das Objekt Energie an einer Anordnung von Empfangswandlern aus, mit einem Computer durch Verstärker und Analog-zu-Digital-Wandlern verbunden. Der Computer führte eine Analyse der Phase und Amplitude eines jeden Elementes durch, speichert die Werte in einem Feld, digitalisiert sie in ein neues Feld welches dann in einer komplexen Notation das Bild darstellt. Der digitale Computer fängt dann an ein neues Bild zu erzeugen, durch das durchführen einer Spektralanalyse der Zeitproben des A/D-Wandlers, wie oben beschrieben, und wiederholt die Berechnungen die für ein Bild notwendig sind.

 

 

1971 - McCord & Westphal camera


Ich muß hier an dieser Stelle mal einen Sprung nach vorne machen denn Dr. Roger N. Clark hat uns neue Ansichten auf dem Gebiet der frühen Digitalfotografie mitgeteilt. Laut seiner Webseite haben Thomas B. McCord vom MIT und James A. Westphal von CalTech bereits eine Digitalkamera gebaut und ihre Ergebnisse im Journal Applied Optics Magazin veröffentlicht (McCord, Thomas B. and Westphal, James A. (1972) Two-Dimensional Silicon Vidicon Astronomical Photometer. Applied Optics, 11 (3). pp. 522-526. ISSN 0003-6935). Ihre Kamera verwendete eine Vidicon Röhre aus Silizium, mit einer 256 x 256 Pixel Matrix (0.065 Megapixel) und schrieb in ungefähr 4 Sekunden die 8-bit Bilddaten auf einer magnetischen 9-Spur Digitalkassette. Sie veröffentlichten isophote Bilder vom Jupiter und dem Kugelsternhaufen 47 Tucanae, aufgenommen am Cerro Tololo Interamerican Observatorium in Chile in 1971. Ihr Bericht wurde bei Applied Optics am 12. Oktober 1971 eingereicht und im März 1972 publiziert.

Schematics of McCord & Westphal camera
Schematics of McCord & Westphal camera
Die McCord und Westphal "Digitalkamera" wog 10kg und hatte ungefähre Abmessungen von 20 x 20 x 40cm. Die Elektronik und der Kassettenrekorder waren in einem 53cm Geräteschrank eingebaut und durch ein Kabel mit der Kamera verbunden. Somit ein stationäres, schnurgebundenes System. McCord und Westphal reichten am 7. August 1972 für ihre "Digitalkamera" ein Patent (US3951552) ein. Es wurde am 20. April 1976 bewilligt. Das Patent enthielt folgendes Zitat: "Nach einem vorbestimmten Vidicon Beleuchtungsintervall wird das Bild, welches elektronisch im Ausgangspunkt gespeichert ist, durch einen scannenden Elektronenstrahl abgetastet, digitalisiert und aufgenommen um sofort eine digitale Reproduktion des Objektes vorzeigen zu können".

Die "Digitalkamera" wurde zum ersten Mal ende August 1971 öffentlich, auf einer Konferenz in Santa Cruz, Kalifornien, demonstriert (siehe Westphal and McCord, 1972). McCord's Labor beim MIT arbeitete weiterhin an verbesserte Versionen der Digitalkamera. J. Kunin, beschrieb in seiner 1972'er MIT These die zweite Generation der McCord Digitalkamera. Diese verwendete eine RCA 4532A vidicon Röhre, ein 10-bit analog-zu-digital Konverter, wovon nur die oberen 8-Bit verwendet wurden, und den bereits erwähnten 9-Spur Digitalkassettenrekorder. Das System speicherte 256 x 256 Pixel Bilder in nur 3,3 Sekunden auf der Kassette und die Bilder wurden auf einen 9-Zoll Monitor dargestellt.

Sowohl die McCord und Westphal als auch die von Kunin beschriebene Systeme hatten eine Spitzenquanteneffizienz im sichtbaren Spektralbereich von mehr als 80%, etwa 2x mehr als moderen Konsumentendigitalkameras haben. Beide Systeme wurden auch für astronomische Anwendungen verwendet, man kühlte dabei die Vidicon Röhre auf Trockeneistemperatur runter um den Dunkelstrom zu reduzieren, was wiederum eine Belichtung von mehrere Minuten erlaubte. Das Datensystem, welches Kunin in seiner These beschrieb, lies Belichtungszeiten zwischen 0,01 Sekunden und 99,9 Minuten zu!

 

Das von Kunin beschriebene System enthielt gegenüber der original McCord und Westphal Kamera einige Verbesserungen. Diese Verbesserungen beinhalteten einen Monitor, um Bilder einige Sekunden nach deren Aufnahme darstellen zu können, sowie einen verbesserten Kühlkörper für die Vidicon Röhre. Kunin's These zeigte schwarz-weiß Aufnahmen vom System, Dunkelbilder sowie Bilder vom Mond. Kunin beschrieb auch die Entwicklung von computergestützten Digitalbilderverarbeitungsprogrammen um die neuen Daten verarbeiten zu können. Die Programme beinhalteten Addition, Subtraktion und Seitenverhältnisanpassung von Digitalbildern. Ferner arbeitete die MIT-Gruppe 1972 an der Entwicklung von computergestützte digitale Bildverarbeitungsroutinen um die Bilder ihrer Digitalkamerasysteme zu analysieren.[14]

Diese Erkenntnisse setzen sicherlich neue Maßstäbe in der Diskussion um den Ursprung der Digitalkameratechnik. Persönlich finde ich es wichtiger zu wissen für welche Zwecke diese Kameras erfunden wurden. Welches Ziel verfolgte der Erfinder bei der Entwicklung seiner Kamera? Die führendsten Universitäten und dutzende Firmen forschten und arbeiteten mit Bildröhren, Siliziummatrizen, Bildwandlern, Bildsensoren und weiß der Geier was noch in den 1970'ern. Es gibt zahllose Dokumente und Patente die dies belegen. Die Hauptanwendungen dieser Erfindungen und Forschungen waren jedoch Fernsehübertragungen, Labortechnik und Astronomie.

 

 

1972 - adcock und bell labs


Possible invention embodiment
Possible invention embodiment
In 1972 reichte der Elektroingenieur Willis Alfred Adcock (damals noch bei Texas Instruments) ein Patent über ein elektronisches Photographie System bzw. filmlose Kamera ein (ein Teil von Dr. Adcock's Arbeit bei Texas Instruments beinhaltete das Heranzüchten von Ingots (Siliziumblöcke), was für die Produktion von Siliziumtransistoren benötigt wurde und Texas Instruments zum Weltmarktführer in Halbleitern machte).[15]

Das Thema war "Ein vollelektronisches System zur Erfassung und anschließenden Wiedergabe von Standbildern welches einen optisch-elektronischen Wandler enthält zur Erzeugung von elektronischen Signalen die einem optischen Bild gleichen. Die Signale werden gespeichert und anschließend auf einem Display optisch dargestellt. Es sind Mittel vorgesehen welche die Signale mit der gleichen Abtastrate wie die Abtastrate des Displays scannen, um ein Standbild des Objektes darzustellen. Ein herkömmliches Fernsehgerät wird zur Bildausgabe bevorzugt".

Die Kamera wurde jedoch nie gebaut. Es blieb beim Patent. Interessanterweise wurde Willis Adcock die Verbindungsperson zwischen Texas Instruments und den Bell Laboratorien. Auch hatte Texas Instruments eine Patentlizenz der Bell Laboratorien. In einem Interview, welches 2000 von David Morton durchgeführt wurde, behauptete Willis Adcock sogar das Texas Instruments den CCD Bildsensor für elektronische Kameras erfand, jedoch nie ins Geschäft einstieg.[16]

 

RCA prototype CCD TV (Photo RCA)
RCA prototype CCD TV
(Photo RCA)
In 1972 präsentierte RCA den Prototypen einer CCD TV Kamera in der eine Bell Labs CCD verbaut war. Die CCD hatte eine Auflösung von 32 x 44 Pixel (1.408 Pixel) und das dadurch produzierte Bild war sehr grobkörnig (eine herkömmliche Vidicon Fernsehkamera erreichte immerhin mühelos 400.000 Pixel). Die Begeisterung rührte eher von der Gehäusegröße als von der Kameraleistung. Die Maße der Kamera betrugen lediglich 50 x 50 x 75mm,  sie wog nur etwa 450 Gramm und wurde netterweise "Eimerketten-Ladungsverschiebungs-Kamera" getauft (wegen der Arbeitsweise des Bildsensors).

RCA jedoch dachte oder ahnte dass solche Kameras letztendlich höhere Auflösungen erreichen würden und viel kleiner gefertigt werden konnten, z.B. in der Größe einer Armbanduhr. Im November 1972 testeten die Bell Labs eine CCD Farbfernsehkamera. Obwohl sie von der Marktreife weit entfernt war, wog die Kamera nur wenige Pfund und hatte die Maße 200 x 230 x 127mml. Die Kamera verwendete drei CCD's und einen Strahlenteiler.[17a]

 

 

 

1973 - Fairchild CCD


Fairchild CCD201ADC (Photo Fairchild)
Fairchild CCD201ADC (Photo Fairchild)
Fairchild Semiconductor war die erste Firma die CCD's kommerziell herstellte. Zuerst die CCD101ADC, eine monolithische, selbstscannende, lineare 500 Pixel Matrixanzeige, gefertigt für Schmalbandfernsehen, Dokumentenerkennung und andere hochempfindliche Bildanwendungen. Nachdem eine Marktforschung bezüglich besserer CCD Sensoren durchgeführt worden war, die auch eine höhere Auflösung ermöglichten, veröffentlichte man im gleichen Jahr dann die stark verbreitete, populäre CCD201ADC, ein zwei-dimensionaler 100 x 100 Pixel Sensor (100 Reihen, 100 Zeilen). Der Grundstein für viele innovative Möglichkeiten und Anwendungen. 1974 waren dann die folgenden CCD's entweder entworfen oder in der Entwicklungsphase: die CCD110ADC, eine lineare 256 Pixel Matrixanzeige, die CCAID-244A und CCAID-244B mit einer Sensorgröße von 244x190 Pixel, die CCAID-488A und CCAID-488B mit einer Sensorgröße von 480x390 Pixel.

Das Datenblatt der CCD201 enthielt die folgende, allgemeine Beschreibung "Die CCD201 ist ein 2-Phasen, selbstscannender Bildsensor mit 10.000 Pixel. Sie verwendet Ladungskopplungstechnologie und der lichtempfindliche Bereich besteht aus einer 100x100 Pixel Matrix von Photoelementen die ein Bildseitenverhältnis von 4:3 ermöglichen. Die CCD arbeitet unter 20V. Zusätzlich zu der Bildmatrix beinhaltet der CCD201 Chip 100, 2-Phasen-Analogschieberegister Reihen, zusammengesteckt in der Photosensormatrix sowie ein 102 Pixel, 2-Phasen Analogausgangsschieberegister, ein Ausgangsdetektor / Vorverstärker sowie ein Kompensationsausgangsverstärker". Fairchild demonstrierte den CCD201 Bildsensor, am 21. August 1973, in einer miniatur Fernsehkamera. Der Preis für eine solche CCD betrug 1973 gut $965, welches einer heutigen Kaufkraft von 5.000€ entspräche.

Ein Jahr später wurde mit einer elektronischen Kamera und dieser Fairchild CCD das erste astronomische Foto aufgenommen. Es war ein Foto des Mondes, aufgenommen mit einem 200mm Teleskop. Die Effizienz der Ladungsverschiebung der CCD war jedoch so gering , dass die gesamte, prozentuale Ausbeute nur 0.5% betrug. Das war erheblich geringer als die damals verwendeten, beliebteren Fotoplatten. Die Astronomen waren wenig begeistert und haderten mit der Entscheidung, ihre Fotoplatten gegen digitale Technik zu tauschen.

RCA, die jetzt ihre eigenen CCD's fabrizierten, kündigten schon bald darauf an, einen noch größeren Bildsensor als den von Fairchild anzubieten. Er sollte 120.000 Pixel enthalten. Das Vorhaben wurde angekündigt als "Meilenstein in der Erschaffung einer neuen Generation von röhrenlosen Kameras". Bitte bedenken Sie dabei dass die Hälfte der 120.000 Pixel für den lichtsensiblen Bereich war und die andere Hälfte für die Speicherung und Ausgabe. Das Tauziehen um den größten Bildsensor hatte begonnen.[17b]

 

 

1973-1975 - Erste kommerziell erhältliche CCD Kameras


Die wahre Geschichte hinter der ominösen Fairchild MV-101 und dessen Äquivalente.

Fairchild MV-100 (Photo Fairchild Corp.)
Fairchild MV-100
(Photo Fairchild Corp.)
Obwohl Fairchild Camera and Instruments Corporation die erste kommerziell erhältliche CCD Kamera produzierte, war es jedoch nicht die Fairchild MV-101. Im August 1973 wurde zuerst die Fairchild MV-100 angekündigt, die erste kommerzielle CCD Kamera (Quelle: Electrical Design News, vol. 18, 1973), bereits mit einer 100x100 Pixel CCD ausgestattet. Eine miniatur CCD Fernsehkamera, in der Größe einer Zigarettenschachtel und einem Gewicht von nur 170 Gramm. Obwohl sie für den hohen Fernsehübertragungsstandard ungeeignet war, fand die MV-100 dennoch Anwendung als Überwachungskamera, im Medizinbereich oder bei Produktqualitätskontrollen. Diese Kameras waren weder für Privatpersonen gedacht noch waren es Digitalkameras. Es handelte sich rein um Fernsehkameras bzw. um elektronische Kameras für Industrie, Forschung und Wissenschaft. Selbst wer genug Geld gehabt hätte eine erwerben zu können, hätte sie mangels technischer Ausrüstung nicht nutzen können.

Das direkte Nachfolgemodell, die beliebtere MV-101, wog etwa 360 Gramm, war 76 mm im Durchschnitt, nur 47,5 mm lang und hatte eine Auflösung von 0,01 MP (100 x 100 Pixel), sie wurde mit einem Preis von etwa $4.000 angekündigt (heute wären das etwa 17.000€). Sie wurde als "solid-state Kamera im Taschenformat" bezeichnet. Die horizontale Auflösung betrug etwa 75 Zeilen mit neun Graustufen. Eine schwarz-weiß Kamera. Die Lichtempfindlichkeit im Nahinfrarotbereich war optimal, also konnte sie mit unsichtbaren Infrarot-Lichtquellen verwendet werden. Fairchild war gut ein Jahrzehnt lang technologischer Spitzenreiter im CCD Bildsensoren Bereich. Daher wurden ihre CCD Kameras natürlich auch für Produktkontrollen und vielen anderen Anwendungen verwendet. Die Kamera wurde aber auch verwendet um eine druckresistente Fernsehkamera für Meerestechnik zu bauen. [18a]

Auch erwähnen fast alle Webseiten dass die Kamera erst 1976 rauskam, jedoch wurde die MV-101 bereits 1973 hergestellt weil sie Anfang Februar 1975 der Öffentlichkeit auf einer Veranstaltung im Lincoln Center, NY vorgestellt wurde. Dort startete ein 18 Monate dauerndes Versuchsprogramm 'wie neue Fernsehtechnologien in darstellende Künste verwendet werden konnten'. Gezeigt wurde eine beeindruckende Vielfalt an Videokassettenrekordern, Videodisks, Bildprojektoren und elektronische Kameras im Taschenformat. Entgegen der weit verbreiteten Meinung war dies keine Digitalkamera oder Fotokamera sondern schlichtweg eine solid-state Fernsehkamera mit einem frühen CCD Bildsensor.[18b]

 

 

 

Fairchild Boresight Camera (Photo Fairchild Corp.)
Fairchild Boresight Camera
(Photo Fairchild Corp.)
Fairchild MV-201 (Photo Fairchild Corp.)
Fairchild MV-201 (Photo Fairchild Corp.
Anfang 1976 wurde die MV-101 von der Fairchild MV-201 abgelöst. Dieses Modell hatte eine 244 Zeilen Auflösung und verwendete einen 244 x 190 Pixel Bildsensor, die Fairchild CCD211. Die Abmessungen waren etwa 5cm hoch, 5,5cm breit und 8,5cm lang, sie wog 340 Gramm. Die MV-201 war seinerzeit ein herausragendes Stück Technik und wurde fast ausschliesslich vom Militär und der Industrie verwendet. Sie war auch die erste von drei MV Kameras die man direkt an ein herkömmliches Fernsehgerät anschliessen konnte. Sie arbeitete mit einer Stromaufnahme von 4 Watt und konnte mit einem 12V Akku betrieben werden. Der Marktpreis betrug $4.000. Eins müssen Sie an dieser Stelle noch über diese Technologien wissen. In den 1970'er Jahren fanden sämtliche Veröffentlichungen über Bildsensoren und solid-state Kameras ausschliesslich in spezieller Fachliteratur statt! Bestand Interesse an ein Bildsensor oder Kamera so war es in der Regel üblich dass man sich eine Preisliste oder Broschüre vom Hersteller zukommen lies und dann telefonisch oder schriftlich direkt beim Hersteller bestellte. Die Kameras landeten weder im Laden noch wurde mit ihnen groß geworben. Drei verschiedene Ausführungen der MV-201 waren entweder in der Entwicklung oder geplant. Eine Version für den Handel, eine gehärtete Ausführung für die "Hülsen Experimente der US Army" und eine Ausführung für Bohrlochanwendungen. Letzteres bestand aus zwei MV-201 Kameras die mittels einer MCU (Multiplex Kontrolleinheit) miteinander verbunden waren. Diese Set wurde unter dem Namen Boresight-244 System bekannt. Jede Kamera konnte eigenständig betrieben werden, beide arbeiteten synchron in einer Master/Slave Beziehung.[19a]


 

1974 - Bayer Mosaik und CCD TV kameras


Early Bayer Color Filter Array image
Early Bayer Color Filter Matrix image
Autochrome grain plate
Autochrome grain plate
Kodak Ingenieur Bryce E. Bayer erfand und entwickelte eins der wichtigsten Bauteile einer Digitalkamera, die Bayer Matrix, für die Zusammenstellung von RGB Farbfiltern auf dem quadratischen Raster eines Bildsensors. Diese besondere Anordnung der Farbfilter wird in den meisten Einzelchip Bildsensoren verwendet, die man in Digitalkameras, Camcorder und Scanner findet, um ein Farbfoto bzw. Farbkopie zu erstellen. Das Filtermuster enthält 50% grün, 25% rot und 25% blau. Ein ziemlich ähnliches Prinzip wie bei dem Autochromverfahren der Lumiere Brüder von 1906. Sie trugen dabei Millionen Kartoffelstärkekörnchen auf Glasplatten auf, die vorher rot, grün und lila eingefärbt wurden. Es funktionierte wie ein Mosaikfilter. Glas wurde mit einer hauchdünnen Schicht Kleber und einem geringen Anteil Bienenwachs bestrichen und dann mit den Farbkörnchen überzogen. Um die Lücken zwischen den unförmigen Körnchen zu schliessen verwendete man schlicht Ruß. Damals war das dass Standardverfahren für Farbfotografie so wie es heute der Bayer Filter für moderne Digitalkameras ist. Es gab damals sogar eine Anleitung wo der komplexe Prozess des Autochromverfahrens detailliert beschrieben wurde.[19b]
 
 
Der Bayer Filter ermöglicht es Farbaufnahmen mit einzelne CCD oder CMOS Bildsensoren zu machen, wofür man sonst drei einzelne Bildsensoren und einen Strahlenteiler benötigen würde. Eine Lösung die damals aufwendig und teuer war. Die roten, grünen und blauen Farben des Bayer Filters werden im Fertigungsprozess oben auf die lichtempfindlichen Pixel eines Bildsensors angebracht, ein Prozess der von Kodak entwickelt wurde. In seinem Patent nannte er die grünen Photosensoren Leuchtdichte-empfindliche und die roten und blauen chrominanzempfindliche Elemente. Er verwendete doppelt soviele grüne Anteile wie rote und blaue weil grün im menschlichen Auge den größten Beitrag zur Helligkeitswahrnehmung leistet. Diese Elemente werden Proben genannt und werden nach der Interpolation zu Pixel.

 

Artillery TV pack (Picture WSTIAC)
Artillery TV pack (Picture WSTIAC)
Die Weiterentwicklung der CCD war im vollen Gange. Der Nachfolger der CCD201ADC war bereits in einem sog. White Paper beschrieben und befand sich in der Entwicklung. Die Fairchild Camera and Instrument Corporation hatte eine eigene, spezielle Space and Defense Systems Abteilung, die zusammen mit der US Army an neue Einsatzmöglichkeiten von CCD Kameras, speziell Fernsehkameras, für Aufklärungszwecke arbeitete. In einem 1974'er Dokument wurde ein Konzept für "artilleriegestütztes Fernsehen" vorgestellt. Ziel der Bemühungen war es, einige der Fähigkeiten und Einschränkungen einer CCD Fernsehkamera zu demonstrieren, wenn sie in einem Luftaufklärungssystem zum Einsatz käme. Die Idee war es eine CCD Fernsehkamera zu nehmen, einen Sender, eine Antenne, ein Akkupack und das ganze in einer 155mm Granathülse zu verpacken. Das Projektil würde über feindliches Gebiet abgefeuert werden. An einem gewissen Punkt würde sich an der Hülse ein Fallschirm öffnen und während des freien Falls Bodenaufnahmen machen. Die von der Basisstation empfangenen Signale würden in Echtzeit auf einen Monitor überwacht und auf einem Videorekorder, für spätere Wiedergabe, zur Analyse oder zum Abfotografieren, aufgezeichnet werden. Seinerzeit war so etwas ziemlich aussergewöhnlich weil CCD Fernsehkameras kommerziell kaum erhältlich waren. Es gab kaum Modelle am Markt. Es war immerhin eine brandneue Technologie.

Die Technik, die man für dieses Konzept verwendete, bestand aus einer Fairchild MV-100 Fernsehkamera. Sie arbeitete mit 24V (4x 6V Akkuzellen). Die Kamera besaß ein 10mm Objektiv mit Blendeneinstellung. Ein Prototyp wurde gebaut und das Gesamtpaket wog gut 8,5 kg, Kostenpunkt gut 5.000€. Verschiedene Tests wurden mit dem System durchgeführt. So wurde es etwa in Styropor eingepackt und mit eingebautem Fallschirm aus einen Helikopter geworfen oder ein Fallschirmjäger schnallte es sich um. Die CCD Fernsehkamera "überlebte" 4 Sprünge mit einem Fallschirmjäger und 9 Stürze wobei es mit eigenem Fallschirm zu Boden fiel. Die übermittelten Bilder waren von ausgezeichnert Qualität und vom Kamerasystem wurden, mit einem Fotoapparat, Bilder gemacht. Die Experimente wurden fortgeführt und später wurde gar eine Variante der MV-201 verwendet[20a].

 

Fairchild CCD TV camera (Picture Fairchild Imaging systems)
Fairchild CCD TV camera
(Picture Fairchild Imaging systems)
Auch wurde zwischen 1973 und 1974 eine Fernsehkamera mit einem CCAID-100BD Bildsensor gebaut und an das Naval Electronics Systems Command ausgeliefert. Das System bestand aus einer selbstversorgenden Kameraeinheit und einem modifizierten 8" Monitor. Der CCD Sockel war ein sog. Nullkraftsockel und ermöglichte einen schnellen Bauelementetausch ohne Belastung des Substrats oder der Stiftverbindungen. Die Kamera war mit einer Menge von Funktionen ausgestattet wie Gammakorrektur, Schwarzwertstabilisierung, C- und D Objektiv-Kompatibilität, Taktspannungsanpassung durch Potis, EIA kompatible Ausgänge für Videorekorder und horizontale Blendenkorrektur.[20b]
RCA CCD TV camera (Photo RCA Corp.)
RCA CCD TV camera
(Photo RCA Corp.)
RCA kündigte eine, durch flüssigem Stickstoff gekühlte, CCD an mit 512x320 Pixel, SID51232 genannt, die in zwei bald erscheinende Kameras verbaut werden würde. Eine mit eingebautem Objektiv für damals $3.000 (Modell TC1150) und eine mit Wechselobjektive für $3.800 (Modell TC1155). Eine schwarz-weiß Kamera mit dieser CCD wurde im April 1974 demonstriert. Man kündigte an, dass mit einem solid-state Gerät endlich die volle Fernsehauflösung erreicht worden war. Die gleiche CCD wurde 1979 auch in der Astronomie verwendet und für viele andere high-end Anwendungen in den 1970'ern und frühen 1980'ern. Der Sensor erhielt, wegen seiner hohen Auflösung, den Spitznamen "Big Sid". SID stand für Silicon Imaging Device (Silizium-Bildaufnahme-Bauteil).




1974/75 - Kodak Prototypen


Fairchild 201CCD
Fairchild 201CCD (© Eastman Museum)
Kodak CCD Kamera
Kodak's erste CCD Kamera (© Eastman Museum)
Neue Informationen sind ans Tageslicht gekommen wovon ich (und der Rest der Welt) nichts wussten. Bis heute glaubt die Menschheit dass Steven Sasson der erste Ingenieur bei Kodak war der eine CCD Kamera baute, die letztendlich zur ersten Digitalkamera wurde. Bis heute wusste aber keiner dass er nicht der erste war. Bereits 1974 bastelte Kodak's Ingenieur David Lewis (vom Apparatus Research Lab) bereits an einer Kamera und verwendete dafür haargenau die gleiche Fairchild 201CCD mit 100x100 Pixel wie Steven Sasson ein Jahr später. Er baute damit Kodak's erste CCD Kamera. Sie bestand aus einem selbstgebauten Kameragehäuse mit einem Pistolengriff, vermutlich von einer Super8 Kamera. Auf einer Seite war ein C-Mount Objektiv montiert und unten am Gehäuse sind die Anschlüsse für Strom und vermutlich ein Datenausgang. Es war nichts ungewöhnliches dass Kodak an elektronische Kameras bastelte, immerhin waren sie ein wichtiger Partner für die NASA und in viele Projekte verwickelt wie z.B. der Lunar Orbiter (die Sonde die damals die Mondoberfläche kartografierte, hierfür entwickelte und baute Kodak die Kameras). Auch waren sie technisch an einige der amerikanischen Spionagesatelliten beteiligt und hatten somit schon ein großes Interesse an der elektronischen Bilderzeugung. Links und rechts können Sie weltexklusive Bilder von Kodak's erster CCD Kamera von 1974 sehen, sowie eine Nahaufnahme der verwendeten CCD die sich direkt hinter dem Objektiv befand.[60]

Experimente mit CCD's führen mich auch zu Steven Sasson, damals Elektroingenieur bei der Eastman Kodak Company. Sasson wurde 1973 durch Kodak eingestellt. Kodak's Personal bestand damals hauptsächlich aus Chemie- und Maschinenbauingenieuren, also fing man an Elektroingenieure, für die Entwicklung elektronischer Kamerasteuerungen, einzustellen. 1974 wurde der 24 Jahre alte Sasson von seinem Vorgesetzten, Gareth A. Lloyd, der ihm zwei Projekte zur Auswahl gab, angesprochen. Entweder prüfe er die Belichtungssteuerung einer Filmkamera oder er untersuche den neuen CCD Bildsensor. Sasson stürzte sich auf die CCD. Die genaue Aufgabe lautete "könnte eine Kamera mit Festkörperelektronik und Halbleiterbildsensoren gebaut werden?" Oder salopp gesagt "zieh dir mal die neue 100 x 100 Pixel CCD von Fairchild Semiconductor rein und schau mal ob sie für Kodak nützlich sein könnte". Also kontaktierte Sasson Fairchild Semiconductors und kaufte gleich zwei CCD's. Eine als Ersatz, falls die andere während der Tests kaputt gehen sollte.

Steven Sasson (Photo courtesy S. Sasson)
Steven Sasson (Photo courtesy S. Sasson)
Mit einem spärlichen Budget und ein wenig Platz in einem nicht genutzten Labor, fingen Sasson und ein paar Kollegen mit der Aufgabe an. Er kaufte sich also zwei CCD's von Fairchild und klaubte sich aus dem Müllbehälter des Videokameralabors dass zusammen, was er auftreiben konnte. Da der Apparat, während der Zeit in der sie an ihr arbeiteten, noch keine Bilder produzierte, war ihr einziges Feedback die flimmernden Wellen eines Oszilloskops und die Angaben auf einem Voltmeter die ihnen sagte, daß die Schaltungen funktionierten. Nur wenn Kamera und Abspieleinheit zusammenarbeiteten war das System in der Lage ein Bild zu erzeugen. Sasson wurde bei dieser Aufgabe von seinen Kollegen Rick Osiecki, Bob Deyager und Jim Schueckler unterstützt. Innerhalb eines Jahres war die Mission erfüllt und am 12. Dezember 1975 wurde das erste Bild produziert und aufgenommen. Hinweis: das mittlerweile berühmte Foto vom "Jungen und der Beagle" war nicht das erste Bild, welches mit der Kamera aufgenommen wurde, sondern ein willkürliches da es sich als gutes Testbild erwies. Das erste Bild welches aufgenommen wurde war das einer weiblichen Laborantin (Joy Marshall) und zwar nachdem die Spannungsvariationstests abgeschlossen waren. Das Bild das herauskam war im Gesichtsbereich ein wenig verwaschen und unscharf. Nach der Umverkabelung einiger Drähte kam das Bild dann richtig heraus. Sasson erinnert sich an den Augenblick "Man konnte den Kopf und die Haare sehen, sie hatte lange Haare vor einem weißen Hintergrund. Aber ihr Gesicht war ganz verzerrt. Es war statisch". "Nun, Joy, die hinter uns stand, war wenig beeindruckt. Sie sagte, dass benötigt noch mehr Arbeit und ging raus"
 
Image example of the Kodak Prototype (Photo Kodak)
Image example of the Kodak Prototype
(Photo Kodak)
Nachdem das Bild aufgenommen war brauchte die Kamera etwa 50ms um das Bild zu digitalisieren und es in den internen, digitalen Speicher abzulegen. Für eine dauerhafte Speicherung wurde das Bild auf einer Digitalkassette gespeichert, die in einem digitalen Kassettenrekorder steckte, der an der Seite der Kamera angebracht und abnehmbar war. Der Speichervorgang dauerte etwa 23 Sekunden. Das Bild konnte man sich ansehen indem man die Kassette aus der Kamera nahm und es in ein herkömmliches Abspielgerät steckte. Das lesen und darstellen des Bildes dauerte erneut 23 Sekunden. Diese Wiedergabeeinheit beinhaltete ein Kassettenlesegerät und ein extra angefertigten Bildspeicher. Der Bildspeicher empfing die Daten der Kassette, interpolierte die 100 aufgenommene Zeilen auf 400 Zeilen und und generierte daraus ein standard NTSC Videosignal welches an ein Fernsehgerät übermittelt wurde. Die Digitalkassette konnte 30 Bilder speichern. Nicht etwa weil die Speicherkapazität der Kassette nicht mehr hergab, sondern weil es "eine praktische Bilderanzahl zwischen 24 und 36 war" (die Anzahl der Bilder die man damals mit einer herkömmlichen Filmrolle aufnehmen konnte). Man hätte auch 100 Bilder aufnehmen können aber kein Mensch wusste damals wohin mit den Bildern. Es gabe keine Speicherlösungen. Leider funktioniert der Prototyp nicht mehr da alle Komponenten mittlerweile defekt sind. Die Akkus sind immer noch die ersten die eingebaut wurden. Am Prototyp wurde seit der Demonstration in 1975 keine weiteren Veränderungen vorgenommen.


Der Kodak Prototyp war der Einzige seiner Art. Sowohl Kamera als auch Abspieleinheit stellten den ersten Versuch dar, ein voll-digitales Aufnahme- und Wiedergabesystem mit Blick auf den Endverbraucher zu demonstrieren. Sasson schrieb einen technischen Bericht darüber und reichte um 1976/1977 ein Patent ein. Die Kamera wurde auch dem Kodak Management vorgestellt. Sie schauten es sich an und sagten "ganz nett". Sie fragten ihn wann solch eine Kamera marktreif wäre und Sasson antwortete "in etwa 15-20 Jahren". Nach dieser Aussage bekam der Prototyp nur noch wenig Aufmerksamkeit und wurde in einem Lagerraum deponiert. Klingt heute vielleicht merkwürdig aber das war damals einfach so weil Kodak's Hauptgeschäft Filmkameras und Filme waren. Entwicklungen auf dem Gebiet der Bildsensoren waren schlichtweg ein komplett neuer Bereich. Im Laufe der Jahre wurde aus dem Prototypen nur noch ein "veraltetes Stück Hardware" und ihm wurde in den 1980'er und 1990'er Jahre keine Aufmerksamkeit mehr geschenkt. Bis Sasson 2001 den Kodak Innovation Award bekam und der Prototyp plötzlich wieder im Mittelpunkt des Geschehens stand. Seitdem wird er als Heiliger Gral angesehen. Kaum vorstellbar dass eine solch wichtige Erfindung über zwei Jahrzehnte in Lagerräume verweilte und sogar mehrmals abhanden gekommen war.[21][22][23][24]

An dieser Stelle möchte ich mit einigen Gerüchten und Spekulationen aufräumen. Dies war nicht die erste digitale (komplette Festkörperelektronik) Kamera die jemals gebaut worden war. Es war jedoch die erste tragbare Lösung. Auch führte die Erfindung von Kodak keinesfalls zu dem Digitalkameraboom Mitte der 1990'er Jahre und half Kodak auch nicht sonderlich bei der Erfindung und Vermarktung der Kodak DCS Serie. Der Aufstieg der Kodak DCS Serie verdanken wir den taktischen DSLR Kameras von Jim McGarvey.

 

 

1975 - Elektronische sofortbildkamera


Jon S. Barrett's schematics for an instant electronic camera
Jon S. Barrett's schematics for an instant electronic camera
Nur wenige wissen dass Jon Barrett (Dycam Inc. Gründer) 1975 ein Patent (US4074324) eingereicht hatte für eine "elektronische Sofortbildkamera". Es wurde 1978 gewährt. Die Idee dahinter war eine art digitale Polaroidkamera. Er beschrieb eine Digitalkamera die Bilder zwar nicht speicherte, sie dafür aber auf nicht-photographisches Papier ausdruckte. Die Digitalkamera besaß alle klassischen Elemente, ein CCD Bildsensor, ein A/D Wandler, Signalverstärker, ein Schieberegisterspeicher und als Ausgabeteil einen mechanischen Drucker. Er war damit seiner Zeit um Jahre voraus. Weil er weder die Gelegenheit hatte die Kamera zu bauen, noch eine Firma zur Beteiligung fand, landete die Idee in der Schublade. Interessanterweise griff die King Jim Co. Ltd. aus Japan die Idee in 1990 auf und baute daraufhin die mittlerweile sehr gesuchte DaVinci DV55 Digitalkamera mit eingebautem Thermaldrucker. Die erste ihrer Art.







 

1976 - Astronomie und NASA/Fairchild zusammenarbeit


Der KH-11 Kennan Spionagesatellit wurde vom National Reconnaissance Office (NRO) in die Umlaufbahn gebracht. Sie wurde von Lockheed in Sunnyvale, Kalifornien gebaut und war der erste amerikanische Spionagesatellit der elektro-optische, digitale Bildverarbeitung, mit einer Echtzeitbetrachtung, ermöglichte.[25] Die Daten wurden durch das Übertragungsnetzwerk für Satellitendaten des US Militärs übermittelt. Die ursprüngliche Bodenstation für die Verarbeitung der elektro-optischen Bildverarbeitung war eine geheime NRO Anlage. Sie verwendete einen mächtigen 2,3-Meter Spiegel und die theoretische Bodenauflösung bei gutter Witterung lag bei etwa 0,16m. KH-11 war der erste Aufklärungssatellit der mit Ladungskopplungsbauteil-Technologie (CCD) zur Bildverarbeitung ausgestattet war und eine Auflösung von 800 x 800 Pixel ermöglichte.[26]

Fairchild/NASA Prototype camera (Photo Fairchild Corp.)
Fairchild/NASA Prototype camera (Photo Fairchild Corp.)
NASA beauftragte Fairchild Imaging Systems 1975 eine solid-state Kamera zu entwickeln, zu bauen und zu liefern. Für vorläufige Tests wurde eine modifizierte MV-201 verwendet. Fairchild verwendete den CCAID-488 sensor und baute eine komplett neue solid-state Kamera die alle Spezifikationen bezüglich Design und Technologie erfüllte. Die Spezifikationen der Kamera waren deutlich beschrieben, die Kamera sollte Fernsehqualität haben und mit einer Spannung zwischen 24 und 32 Volt arbeiten. Die Kamera sollte mit einer externen Steuereinheit betrieben werden können, diefür einfache Handhabung gut erreichbar und deutlich beschriftet sein sollte. Die Kamera sollte ein C-Mount Bajonett haben, schliesslich wollte man die Kamera im Weltall betreiben. Um die Temperatur des Bildsensors in Schach zu halten wurde die CCD zusammen mit einem Kühlkörper in ein hermetisch versiegelten Behälter gepackt. Fairchild lieferte pünktlich einen Prototypen (mit der Seriennummer 001!) ab, die ausführlich getestet wurde. Obwohl die Kamera alle Erwartungen erfüllte, wurden bereits Verbesserungsmaßnahmen für zukünftige Kameras ausgearbeitet. Fairchild erkannte früh dass die Komponenten kleiner gebaut werden könnten und mit weniger Strom auskommen müssten. Änderungen an der die Entwicklungsabteilung bereits forschte.[27]
Travelling CCD camera (Photo J. Janesick)
Travelling CCD camera (Photo J. Janesick)
Im April und Mai 1976 machten sich Fred Landauer, Larry Hovland, James Janesick (von JPL) und Bradford A. Smith (von der Universität von Arizona), mit einer CCD Kamera, auf zum 154-cm Teleskop von Mount Lemmon, um dort die ersten hochauflösenden Bilder verschiedener astronomischer Himmelskörper festzuhalten (die CCD Kamera war auch als JPL Kamera bekannt). Der Bildsensor war eine CCD von Texas Instruments mit 400x400 Pixel, eingebettet auf einer Platine, gebaut und entwickelt durch JPL.
 

Hier nahmen sie das allerste digitale Foto des Planeten Uranus auf. Während der Aufnahmephasen wurde die CCD auf -63°C, mittels eines regulierbaren Stroms von kaltem Gas aus einem Flüssigstickstoff Dewar, runtergekühlt. Das Kamerasystem bestand aus einem 10-Bit A/D Wandler und die Bilder wurden aufgezeichnet. Kurze Zeit später machte sich eine verbesserte Version der JPL Kamera auf den Weg zu einige der größten Observatorien wo sie spektakuläre Bilder machte. JPL's "reisendes CCD Kamera System" war das erste ihrer Art welches in den großen Observatorien eingesetzt wurde.[28]

 

1977 - CASI und ASI


First CASI system (Photo CASI)
First CASI system (Photo CASI)
In 1976 sahen Ken Kendes und sein Vater Sam Kendes ein Computer Porträt System in einem Schaufenster am Broadway welches ein Bild aufnehmen konnte und es dann in grobe Computerzeichen ausdruckte. Die Zuschauer standen tatsächlich schlange um 10€ zu zahlen für ein Stück Papier im Wert von 0.30€! Sie fanden dass es die beste Möglichkeit war für eine Geschäftsidee und kauften sich zwei solcher Systeme. Es war wie eine Polaroid, stattdessen aber mit einem Computer. Während der Weihnachtszeit 1976 testeten sie die beiden Geräte in zwei große Einkaufszentren und hatten einen Riesenerfolg damit. Das führte sie dazu in 1977 ein Firma zu gründen und das CASI Computer Portrait System (CASI = Creative Amusement Services, Inc.) zu entwickeln. Es war die Idee Computertechnologie mit der Geschenkeindustrie zu verbinden durch das Produzieren eines Digitalfotos und dieses dann auf Poster oder T-Shirts zu bringen. Das erste CASI system (Apollo VP2 S100) benutzte noch eine elektronische Standbildkamera (Panasonic Überwachungskamera) mit einem Zoom Wechselobjektiv welches nur schwarz-weiß Bilder lieferte. Das System hatte nur 8 Kilobyte SRAM Speicher und kostete schlappe 75.000€. Angeblich wurden nur 300 Stück verkauft. Es nahm ein Standbild von einer Videoaufnahme auf und druckte es mit einer Widmung auf Papier. Die analogen Bilder wurden nicht abgespeichert sondern direkt ausgedruckt. Das erste System hieß "Apollo" weil die NASA Ingenieure, die auch die Kamerasysteme für die Apollo Weltraummissionen entwickelt hatten, an der Entwicklung des ersten CASI Systems beteiligt waren.[29][30][30a]

Das ASI (All-Sky Bildverarbeiter) Science Team der Universität von Calgary konstruierte in 1977 das erste voll digitale All-sky Überwachungssystem der Welt. Nicht etwa in 1981 wie es auf jeder anderen Webseite im Internet steht. Den All-Sky Photometer. All-sky Kameras gab es schon seit den 1950'er Jahren, z.B. am Südpol, aber bis dato waren das reguläre Filmkameras. Soweit mir bekannt ist wurde der All-Sky Bildverarbeiter, der in Calgary verwendet wurde, von Stephen K. Babey gebaut.

Inside of the ASP (Photo provided by S. Babey)
Inside of the ASP
(Photo provided by S. Babey)
Der Bildsensor des ASP war einn "ITT F4012 Bildzerlegungsröhre mit magnetischer Fokussierung und Ablenkung". Um eine maximale Flexibilität bereitzustellen wurde das optische System Modular aufgebaut. Ein 16mm Bolex Objektiv fungierte als Hauptlinse, um das gewünschte Bild auf der Photokathode des Bildzerlegers zu konzentrieren. Abtasten des Elektronenbildes an der Photokathode wurde mittels Ablenkspannungen bewerkstelligt die an Abtastspulen gelegt wurden, welche die Driftröhren des Bildzerlegers umgaben. Die Abtastspulen wurden durch Digital-zu-Analog-Wandler angesteuert (DAC's), angeschlossen an dem Steuerungs-Minicomputer. (ein Zilog MCz1/25 Microcomputer)

Durch sequentielles Stepping konnte der DAC an jedem Punkt für eine festgelegte Schwellzeit koordiniert verweilen und so im Computerspeicher ein zusammengesetztes digitales "Bild" aufbauen, welches auf einem Speicheroszilloskop angezeigt wurde. Für ein dauerhaftes Speichern und zur Analyse wurden die Daten auf 9-spurige Magnetbänder abgelegt. Weil der ASP die Daten direkt digital produzierte, konnten Reduktionsoperationen, Abtastanhäufungen und Umwandlungen in photometrische Normaleinheiten erheblich vereinfacht werden. Der ASP war so entworfen dass er bequem umkonfiguriert werden konnte um mittels Fernüberwachung und Telefonleitungsverbindung völlig unbewacht bedient werden zu können. Babey prognostizierte auch dass wenn irgendwo ein anderer ASP aufgebaut werden würde, die beiden Einheiten in einer Master/Slave-Beziehung arbeiten könnten schlug in seiner These vor dass die Bildzerlegungsröhre bei zukünftige Modell durch einen solid-state Bildsensor ersetzt werden könnte.[31a]

Für meine Begriffe war ein solches System gegen 1986 funktionsfähig. Es verwendete den Fairchild CCD202 Bildsensor mit einer Auflösung von 100x100 Pixel.[31b] Man sollte wissen dass speziell im astrophysischen Bereich eine Umenge an CCD Kameras gebaut wurden zwischen 1978 und 1982. Die meisten verwendeten den Fairchild CCD202 Bildsensor. Zuviel im hier im Detail zu nennen.



 

1977 - Fairchild's Nachtsichtkamera


Erste CCD Night Vision Kamera (Photo Fairchild)
Erste CCD Night Vision Kamera (Photo Fairchild)
1977 führte Fairchild Imaging Systems einige Experimente mit dem Fairchild CCD-488 Bildsensor durch, um die erste solid-state CCD Nachtsichtkamera der Welt zu bauen. Die Aufgabe war es eine Tag- und Nachtsichtkamera zu bauen die in einem ferngesteuerten Flugzeug (Drohne), im Auftrag der US Armee, verwendet werden konnte. Diese neu entwickelte Kamera sollte die Phase IV Tageslicht Vidicon Kamera ablösen, die zu der Zeit im Aquila RPV Programm verwendet wurde. Das solid-state System bestand aus einem hochperformanten Bildverstärker der mit LWL-Kabeln am Fairchild CCD-488 Bildsensor angeschlossen war. Der Bildsensor fand zuvor hauptsächlich in Low-Light Level Fernsehkameras Verwendung. Die Arbeiten an der Kamera fingen im Januar 1977 an und ein fertiges Produkt wurde im Herbst 1977 ausgeliefert. Laut Fairchild waren die Ergebnisse besser als erwartet. Der Prototyp beinhaltete die zuvor erwähnte CCD, eine Hauptplatine, vier weitere Platinen und ein 25mm GEN II Restlichtverstärker, schön verpackt in einem modifizierten Starlight Scope Gehäuse. Das Objektiv, welches man für die Tests verwendete, war ein Soligor 25mm F0.95 C-mount Objektiv. Hier ist ein Fun Fact, die Platinen die man verwendete waren ursprünglich entworfen worden für eine Missile Guidance Kamera! Die Platinen wurden mit den folgenden Funktionen modifiziert: automatische Lichtkontrolle, Videopegel Klemme, automatische und manuelle Helligkeitsregelung. Verschlusszeiten waren entweder 1/60s oder 1/30s. Eine Schnittstelle wurde eingebaut um ein Datenverarbeitungsgerät anzuschliessen, welches zuvor für ein anderes US Armee Projekt gebaut worden war. Die Daten die herauskamen waren analog weil kein AD Konverter eingebaut war. Das finale Kameradesign enthielt ein 50mm F1.8 auto-iris C-mount Objektiv. Die Abmessungen waren etwa 10cm im Durchmesser und gut 30cm lang, Gewicht knapp 3,5 kg. Die Betriebsspannung betrug zwischen 24V und 32V. [59]

1979 - Patent konflikte und tiefsee geschichten


Einer der ersten Fälle der elektronischen Bilderzeugung, was zu Diskussionen über die Zukunft der Fotografie führen würde, war Emory Kristof's Verwendung einer elektronischen Kamera um die Unterwasserwelt, aus einem Kleinst-U-Boot namens Alvin heraus, für National Geographic zu fotografieren. Dazu war eine solid-state Kamera von RCA auf einen mechanischen Arm ausserhalb des U-Boots angebracht. Aus einem einfachen Grund weil herkömmliche Röhrenkameras zu sperrig waren um sie in einem U-Boot mitzuführen und dieser bereits vollgestopft war mit Elektronik. Seine Bemühungen zahlten sich aus und das Resultat war eine preisgekrönte Fernsehdoku.[32][33a][33b]

Campbell's Electronic Still Camera Prototype
Campbell's Electronic Still Camera Prototype
Etwas ziemlich bizarres ereignete sich ebenfalls 1979 und sollte hier nicht fehlen. Malcolm Gregory (Gene) Campbell aus Neuseeland erfand und patentierte eine elektronische Standbildkamera. Seine Vision war es, die Kamera in der Zukunft nicht nur kleiner zu machen, vielleicht in der Größe eines Taschenrechners mit einem auswerfbaren Chip als Speicherkarte, sondern die Kamera auch mit einem Bildschirm aus einer Diodenmatrix zu versehen um Bilder direkt anschauen zu können. Der Fotograf konnte sich die Bilder anschauen und ungewollte Aufnahmen einfach löschen, den freigewordenen Speicher konnte er für andere Aufnahmen verwenden. Er schlug vor Magnetblasenspeicher dafür zu verwenden. Zu der Zei,t als das Patent eingereicht wurde, befand sich bereits ein Prototyp in der Entwicklung, etwa so groß wie ein Koffer und beinhaltete eine RCA TC1160 solid-state Fernsehkamera und andere standard Komponenten um 256 x 256 Pixel Graustufenbilder auf einer Magnetblasenspeicherkassette aufzunehmen, zu verarbeiten und abzuspeichern.

Als er herausfand dass die Technologie für seine Visionen verfügbar war, reichte er Patente ein. 1980 ging er sogar nach Japan, sprach bei Toshiba, Sony, Hitachi und National vor und bat sie ihm einen Prototypen zu bauen. Keins der Unternehmen zeigte sich interessiert oder hatte vor, in absehbarer Zeit, ins elektronische Standbildkamerageschäft einzusteigen. Als ging er mit leeren Händen zurück und beauftragte die Neuseeländische Abteilung für Wissenschaftliche und industrielle Forschung damit, seine Theorien zu verifizieren. Er wollte ein schnelles Ergebnis da ja keins der großen Unternehmen interessiert zu sein schien. 1981, acht Monate nach seiner Japan Reise, erhielt er einen Brief von Sony. Darin enthüllten sie die vollständigen Details eines Mavica Prototypen und fragten Campbell ob er diese mit seinen Patenten abgleichen könne.[34a] Es ist mir leider nicht bekannt ob es zu Rechtsverhandlungen kam als seine Patente in Japan veröffentlicht wurden oder ob die Konsequenzen gar zur Folge hatten dass die Mavica niemals auf den Markt kam.[34b]



1980 - erste CCD farbkamera


A 64 px CCD projection of the letter "S" in 1972 (Photo Sony)
A 64 px CCD projection of the letter "S"
in 1972 (Photo Sony)
Wir haben gelernt dass die Bell Laboratorien 1970 die Erfindung ihrer CCD publizierten. Zur gleichen Zeit, im Sony Research Center in Japan, gab es einen Ingenieur namens Shigeyuki Ochi. Eines Tages zeigte ihm ein Kollege eine Zeitschrift mit dem original Boyle & Smith Bericht. Ochi's ursprüngliche Antwort auf den Bericht war, dass die CCD eine sehr einfache Struktur hatte und er fügte die Entwicklung einer CCD zu seiner Projektliste, die Bezug nahm auf die Entwicklung von MOS Bauteilen. Dies geschah im Dezember 1970. In Abhängigkeit von der zugeführten Spannung wird ein elektrisches Signal in die CCD übertragen und die beiden Enden der CCD fungieren als Ein- und Ausgang für dieses Signal. Also kann eine CCD auch als Verzögerungsmechanismus bei Signalübertragungen verwendet werden. Ochi, der müßig mit einer CCD am rumspielen war, notierte "wenn man ein elektrisches Signal an diesem Ende einführt wird es weiter transportiert und tritt am anderen Ende wieder aus". Mehr noch fand er heraus dass eine CCD, wenn sie als Bildsensor verwendet wird, die eintretenden Lichtsignale in elektrische Impulse umwandelt. Mit anderen Worten fungiert sie als einen optischen Signalauswerter. Also könnte eine CCD, wenn sie vor einem Objektiv befestigt wird, auch als "elektronisches Auge" dienen.

Ochi dachte, wenn sich diese Theorie kommerziell umsetzen liesse, könnte Sony günstige Kameras herstellen. Er fing damit an einige Prototypen zu bauen, der erste war eine CCD die ein 8 Pixel Bild darstellen konnte. Für solch ein 8 Pixel Bild empfangen acht Photodetektorensets und Sender Lichtsignale und wandeln sie in elektrische Signale um. Es gelang ihm 1972 den Buchstaben "S" mit einer 8 x 8 (oder 64 pixel) CCD darzustellen. Zum Zeitpunkt seiner Erfindung hatten die Bell Laboratorien die Vermarktung ihrer CCD bereits aufgegeben.

 

World's first color CCD camera XC-1 (Photo Sony)
World's first color CCD camera XC-1 (Photo Sony)
Das Bild war natürlich sehr weich und unscharf aber Ochi fand dennoch großen Zuspruch in Iwama, damals Vizepräsident. Ochi und seine Gruppe spielten aber eher mit der CCD rum also befahl Iwama ihnen sich "ernsthaft mit der CCD zu befassen und ihre Forschungs- und Entwicklungserkenntnisse in ein verwendbares Produkt umzusetzen". Danach wurde aus der CCD Entwicklung ein Vollzeitprojekt. Iwama gab dem Team ein festes Ziel: "Wir müssen innerhalb der nächsten fünf Jahre eine CCD Kamera produzieren die weniger als $1.000 kostet. Wir treten nicht gegen andere Firmen der Elektronikbranche an. Unser Gegner ist Eastman Kodak." Nachdem dies gesagt war führten sie die CCD Experimente durch und innerhalb der nächsten Jahre erhöhten sie die Pixelzahl von 2.000 auf 8.000 und dann auf 70.000. Letztendlich waren sie 1978 in der Lage die Zahl auf 120.000 Pixel zu steigern. Auf der Suche nach qualitativ hochwertigen Kristallen erfand Sony das MCZ Kristallisationsverfahren. Das Resultat war die Beseitigung von Staubkontamination in den Pixeln. Staubpartikel von Menschen, Maschinen und anderen Quellen wurde damit entfernt. Letztendlich erreichte man ein perfektes und klares Bild. Die Testproduktion der 120.000 Pixel CCD's begann noch im selben Jahr und 1979 wurde die neue CCD als "ICX008" vermarktet. Die gesamte Investition bis zu diesem Zeitpunkt belief sich auf etwa 275 Millionen Euro.

Es folgten Tests für die Massenproduktion, eine Produktionsstätte für CCD Kamera Prototypen wurde in Atsugi im November 1978 errichtet. Im Januar 1980 endlich, sechs Jahre und drei Monaten nachdem Iwama seine Anweisungen gab an der CCD zu forschen, wurde die erste CCD Farbkamera gebaut. Die XC-1. Sie wurde unterhalb eines All Nippon Airways (ANA) jumbo Jets angebracht und sollte Bilder vom Start und von der Landung in die Kabine übertragen, sie fungierte als ANA's Sky Vision System's "Auge".[35]

 

 

 

1980 - kodak auf höchstgeschwindigkeit


Kodak SP-2000 (Photo EKC)
Kodak SP-2000 (Photo EKC)
John Bagby von Spin Physics (eine Firma die Kodak 1973 erwarb), entwickelte und baute ein Motion Analysis System um rasant bewegende Objekte zu analysieren die später in einer geringeren Geschwindigkeit betrachtet werden konnten. Das System hatte verschiedene Einsatzgebiete wie Sport, Entwicklungsforschung und Sicherheitssysteme. Man nannte es das Kodak SP-2000 Motion Analysis System. Es verwendete eine sehr schnelle CCD, elektronische hochgeschwindigkeits Bauteile und fortgeschrittene Bandaufnahmetechnologien um hochgeschwindigkeits-Videoaufnahmen bis zu 2.000 Bilder pro Sekunde zu erstellen. Dies ermöglichte eine sehr mächtige slow-motion Analyse für industrielle und wissenschaftliche Anwendungen.[58]

 

 

 

1981 - das Mavica mysterium


First Sony Mavica (Photo Sony)
First Sony Mavica (Photo Sony)
An diesem epochalen Punkt in der Geschichte der elektronischen Bildaufzeichnung fängt die Ära der Elektronischen Standbildkameras, mit der Ankündigung der Sony MAVICA, in 1981 an und endete gegen 1992 mit den letzten Modellen der Canon ION und der Sony ProMAVICA Serien. In diesem Zeitraum konnten Endverbraucher erstmals in den Genuss der neuen CCD Technologie kommen und ihre Standbilder, die sie aufgenommen hatten, auf einen PC bearbeiten oder an einem Fernsehgerät anschauen. Es waren ausnahmslos analoge Geräte aber ein wichtiger Schritt in Richtung Digitalkamera, weil sie verdeutlichten, dass eine fimlose CCD Kamera vom Äußeren her einer 35mm Filmkamera ähneln konnte.

Die Videodisketten mit Magnetspeichertechnologie waren jedoch nie eine ernstzunehmende Konkurrenz für die überragenden Filmrollen, die im Laufe der Jahre qualitativ immer besser wurden. Zwischen 1981 und 1994 wurden über 50 elektronische Standbildkameras angekündigt, gebaut und teilweise vermarktet. Die Geschichte der elektronischen Bildaufzeichnung wird sehr gut in dem Buch Understanding Electronic Photography von John Larish beschrieben. Im Menüpunkt Still Video können Sie sich über alle, bis dato erschienenen, Kameras informieren, inklusive technischen Angaben, hochwertigen Bildern und korrekten Jahresangaben. Einmalig im Internet, es gibt keine zweite Webseite.

Randnotiz: Elektronische Standbildkameras (SVC) werden sehr häufig mit Digitalkameras verwechselt was natürlich absolut falsch ist. SVC's haben keinen eingebauten Analog-zu-Digital-Wandler und die Bilder werden in analoger Form auf den Magnetspeicher einer Video Floppy Disk abgelegt. Diese Bilder müssen erst aufwendig in einem Computer, mit einer Digitalisierungskarte oder einem Framegrabber, digitalisiert werden damit ein echtes digitales Bild entsteht. Auch hat der Mavica Prototyp von 1981 absolut nichts mit den digitalen Mavicas der 1990'er Jahre zu tun (Sony MVC-FDxxx). Auf bestimmten Auktionsplattformen findet man immer wieder Auktionen wo eine digitale Mavica als erste elektronische oder digitale Kamera der Welt angepriesen wird und lauter anderer Schwachsinn.


Wie wir alle wissen hat Sony die Mavica nie vermarktet weil sie angeblich mit der Auflösung und der Bildqualität unzufrieden waren. Nichtsdestotrotz kam die Mavica bei der japanische Zeitung Asahi Shimbun zum Einsatz und wurde dort ausführlich getestet. Sie wurde daher oft dem Publikum und der Presse gezeigt. Genauso (und kaum einer weiß das!) wurde der Begriff "MaViCa" (was jetzt "Magnetic Video Camera" bedeutet) nicht speziell für den 1981'er Prototypen entworfen wie viele glauben. Der Begriff selbst reicht bis ins Jahr 1974 zurück, wo es die Abkürzung war für "Magnetic Video Card" und ursprünglich für einen Videoplayer Prototypen erfunden wurde der Bilder auf sogenannte "Magnetkarten" aufnehmen und abspielen konnte. Die Nikkei Sangyo Shimbun Zeitung und die Popular Science Zeitschrift widmeten dem Player einen Artikel in den Mai und August Ausgaben von 1974.[35a]

 

 

1982 - patente ohne ende!


nikonpatent
Nikon Patent (© Nikon Corp.)
nikonpatent
Nikon Patent (© Nikon Corp.)
Die 1980'er hielten einige Überraschungen parat, voran natürlich die Sony Mavica Enthüllung 1981, dann Canon's Vorsprung im Rennen um die Standbildkamera 1984 sowie ihr kommerzieller Durchbruch 1986. Dies waren allerdings alles Innovationen und Erfindungen die auch tatsächlich gebaut und teils sogar verkauft wurden. Wenn Sie einen Blick in meine Elektronische Standbildkamera Rubrik werfen, dann finden Sie eine vollständige Übersicht aller ESK (oder filmlose Kameras) die jemals gebaut wurden. Ist das alles?, werden Sie sich fragen, nun die Antwort lautet: nein. Zahllose Patente wurden in den späten 1970'ern und 1980'er Jahren eingereicht und alle wollten ein Stück vom solid-state Kuchen. Am interessantesten ist wohl Nikon's Patent über eine elektronische Standbildkamera und einem abnehmbaren Monitor! Hier ist eine Übersicht der interessantesten Patente aus denen leider niemals ein brauchbares Produkt wurde.

1978 Polaroid - Electronic Imaging Camera (US4262301 A)
1980 Nikon - Electronic photographic camera (US4420773 A and US4456931 A)
1981 Stephane M. d'Alayer de Costemore d'Arc - Electronic still camera (US4489351 A)
1982 Olympus - Electronic still camera for generating long time exposure (US4614966 A)
1982 Nikon - Electronic picture camera (US4758883 A)
1982 Nikon - Multi-motor electronic still camera having a recording disk (US4896226 A)
1983 Polaroid - Electronic imaging camera (US4541010 A)
1985 Polaroid - Electronic imaging camera for recording either moving or still images (US4691253 A)
1988 Fuji Photo Film - Electronic still camera capable of selecting recording media (US 5067029 A)
                                                                  1989 Polaroid - Electronic camera system with detachable printer (US4937676 A)

 

 

1983 - MegaVision


Ab 1983 war die CCD Technologie besonders in Teleskopen vielseitig im Einsatz und ersetzte allmählich die vorher verwendeten Fotoplatten. Die Teleskope, die damals mit einer CCD ausgestattet waren, ermöglichten das Anschauen, Studieren und Aufnehmen von Himmelskörpern in Sekunden was sonst Stunden gedauert hatte.

Micro D-Cam (Photo The Micromint)
Micro D-Cam (Photo The Micromint)
1983 war auch das Jahr in der die erste, günstige quasi-Digitalkamera auf den Markt kam. Die Micro D-Cam von The Micromint war eine Digitalisierungskamera oder Digitalbildkamera die Bilder direkt auf einem PC Monitor erstellen konnte. Bücher und Zeitschriften bezeichnen sie gerne mal als Digitalkamera. Anstelle eines herkömmlichen Bildsensors wie die CCD oder CMOS, verwendete sie jedoch einen optisch-empfindlichen RAM Speicher mit einer Auflösung von 256x128 Pixel. Sie wurde komplett mit Objektiv, Kabeln, Software und Schnittstellenkarte ausgeliefert. Man konnte damals entweder eine vorgefertigte und getestete Fassung für $299kaufen, oder man zahlte $264 für einen Selbstbaukasten. Es gab sie für den IBM PC, Apple II und konnte sogar mit einer RS-232C Schnittstelle bestellt werden. Graustufenbilder wurden einfach in den RAM Speicher geladen. Zu der Zeit produzierte noch eine weitere Firma namens Datacopy solche Digitalisierungskameras aber diese hatten eine höhere Auflösung und waren in erster Linie für Firmen und Profis gedacht, ihr Preis überschritt mal schnell ein paar Tausend Dollar. Im Laufe der nächsten vier Jahre erschienen immer mehr solcher Kameras am Markt mit optischen RAM-Speicher, z.B. die MicronEye und die Idetix Digitalkamera. Allesamt benutzerfreundlich und preiswert ($400-$700).[36a]

1024XM Computer (Photo MegaVision)
1024XM Computer
(Photo MegaVision)
MegaVision wird als Unternehmen gegründet und nimmt ihre Geschäfte auf. Schnell erkennt man, dass hochauflösende, digitale Bilder entweder einen Supercomputer benötigen würden oder einen speziellen Rechner, der für Bildverarbeitung konzipiert wurde. Also erschufen sie 1983 ihr erstes Produkt, den 1024XM Bildverarbeitungsrechner. Eine Art Matrix Prozessor der an einem weitaus langsameren Host Computer angebunden war. Es verfügte über 32MB Echtzeitspeicher und eine Verarbeitungsgeschwindigkeit von 350mb/s, damals erstaunlich schnell. Laut MegaVision bot es "sowohl Geschwindigkeit als auch Bildmanipulationsmöglichkeiten die bis 1997 in ihrer Effizienz nicht durch andere Computersysteme oder Computer Main Frames übertroffen werden würden". Sie fingen 1984 an die 1024XM an Firmen wie Kodak, Westinghouse, Intel und Texas Instruments zu verkaufen, um sie in ihrer Arbeit mit dem Testen von Bildsensoren zu unterstützen.



 

1984 - Canon knippst die olympiade


Canon D413 Prototype (© Popular Photography Magazine)
Canon D413 Prototype
(© Popular Photography Magazine)
Weil Sony ihre original Mavica immer noch nicht vermarkten wollte, sprang Canon ein. Canon stand schon länger in den Startlöchern und hatte bereits seit 1981 eine Abteilung die an elektronischen Kameras forschte. Zehn Monate vor Beginn der '1984'er olympischen Sommerspiele in Los Angeles, fragte die japanische Zeitung Yomiuri Shimbun Canon ob sie nicht an einem Bildübertragungsexperiment teilnehmen wollten. Nach einigen Testläufen, Einweisungen und Vorbereitungen waren schon fünf Monate rum. Canon hatte jedoch weder einen Sender noch einen Empfänger. Diese mussten in den restlichen fünf Monaten entworfen, gebaut und getestet werden. Nachdem alles fertig und abgeschlossen war, ging Mr. Masaya Maeda, jetzt Geschäftsführer von Image Communications, sowie einige andere Persönlichkeiten und der elektronischen Standbildkamera nach Los Angeles (immerhin war die Canon die offizielle Kamera der Olympischen Spiele). Der Codename der Prototypreihe war D413.[36b]

Um die Bilder zu übertragen wurde eine Sendeeinheit an ein Autotelefon gekoppelt. Dies funktionierte gut bis zu dem Zeitpunkt, als der Marathonlauf der Männer anfing und das Telefon den Geist aufgab. Die Ingenieure mussten schnell agieren und nutzten eine öffentliche Telefonleitung um weiter Bilder zu senden. Laut Mr. Maeda wurden etwa 50 elektronische Bilder nach Japan übertragen. Mr. Kazuro Yamamoto, Chefredakteur der 'Yomiuri' Pressegruppe, behauptete dass es 6 Minuten dauerte um schwarz-weiß und 24 Minuten um Farbbilder zu übertragen. Ein paar Stunden später waren die Bilder empfangen, gesichtet und gedruckt. Wenige wissen dass Sony auch vor Ort war und die Olympiade mit einer verbesserten Mavica knippste!

Canon's Erfolg führte zu einer Weiterentwicklung der D413 Kamera und letztendlich zur RC-701 die 1986 auf der Photokina vorgestellt wurde und als das Canon SVS (Canon Still Video System) beworben wurde. Somit ist die irrige, allgemeine Annahme dass Canon die RC-701 1984 verwendete, gänzlich falsch. Aber Canon war bei weitem nicht die einzige Firma dies ich im Still Video Segment tummelte. Die Photokina war schon immer ein riesiger Spielplatz für alle großen Firmen um ihre Neuigkeiten und Prototypen zu zeigen. Aber 1984 waren es nicht nur Filmkameras, oh nein, zum ersten Mal wurden elektronische Standbildkameras gezeigt. Nicht alle wurden jedoch demonstriert oder dem 'Fußvolk' gezeigt. Manche waren nur Studien, Holzmodelle oder wurden nur an ausgewählte Persönlichkeiten vorgeführt. Panasonic demonstrierte eine Still Video Kamera, Copal zeigte ebenfalls eine Video Floppy Kamera namens CV-1 und Hitachi konnte ebenfalls einen namenlosen Prototypen vorzeigen. Die Copal ist mittlerweile die seltenste von allen weil man kein Interesse daran hatte, eine Standbildkamera unter eigenem Namen, zu veröffentlichen. Sony, die damals den Still Video Hype auslöste, konnte erneut keine marktreife Mavica vorzeigen.

 

1984 - DRAM experimente und erstes still video gerät


Poynting Products FS-2505 (© Michael Belanger)
Poynting Products FS-2505
(© Michael Belanger)
1978 wurde eine Firma namens Poynting Products Inc. (PPI) gegründet, um RS-170 Video Scan Konverter für die damals populäre General Electric TN2200 Kamera, mit 128x128 Pixel Auflösung, zu liefern. Dieses Scan Bauteil erzeugte ein echtzeit Videosignal welches die Einrichtung und den Betrieb der Kamera unterstützte. Es half GE auch dabei die Qualität ihrer Kamera zu demonstrieren, was wiederum die Absätze steigerte. PPI entwickelte daduch ein enges Geschäftsverhältnis zu GE, entwickelte einige Zubehörprodukte und wurde zu einem Fachhändler für die GE Kameras. Als GE die TN2505 Kamera vorstellte, die einen 388x248 Pixel Sensor besaß und von Hause aus ein RS-170 Videosignal produzierte, baute PPI Videostandbild- und Computerschnittstellen um es zu unterstützen. Angesichts der Art des CID-Sensors der in dieser Kamera verwendet wurde, war sie gut für Stroboskopbeleuchtete Videografie geeignet.

Um diese Anwendung zu unterstützen, koppelte PPI die TN2505 Kamera an ein 8-Bit digitales Video-Rahmenspeichermodul an und verbaute es in einem erweiterten TN2505 Gehäuse. Sie vermarkteten diese Kamera als die FS-2505 (Frame Store 2505) und verkauften sie an Druck- und Versandfirmen für stroboskopbeleuchtete Bildaufnahmen von sich schnell bewegende Produkte. Der Preis damals war etwa $4.000. Die FS-2505 könnte daher zurecht die erste kommerzielle solid-state Kamera mit eingebautem Speicher sein. Das Videoausgangssignal wurde ununterbrochen vom digitalen Speicher erzeugt und Standbilder wurde ermöglicht in dem man dass Schreiben in den Digitalspeicher abschaltete. Die CID Kamera hatte die einzigartige Möglichkeit Bilder von einer asynchron beleuchteten Quelle zu erfassen, wie z.B. eine durch ein Stroboskop beleuchtete Produktstraße. PPI's Speichermodul wurde aus drei aufeinander gesteckten Modulen gefertigt die Speicher, Steuerung und A/D sowie D/A Videowandler besaßen. PPI war sehr von GE abhängig und erreichte fast die Insolvenz als GE eine zeitlang nicht in d er Lage war Bildsensoren zu entwickeln. GE konnte erst nach einiger Zeit die Ursache herausfinden, es war dass Haarspray das eins der Mitarbeiterinnen im Produktbereich verwendete![52][53]

Das Nächste was 1984 passierte war das Fujifilm das erste Still Video Produkt vermarktete. Der Fujix TV Photo Player P3 war das erste Still Video Produkt welches man überhaupt kaufen konnte. Sogar bevor es Still Video Kameras gab. Wenn da ein "warum" in Ihren Gedanken hochkommt, so ist die Antwort recht einfach. Video Floppy Disks wurden damals ja schon verwendet. Wie bereits erklärt wurden VF disks u.a. von Fernsehstudios, für Standbilder, genutzt. Für Ottonormalverbaucher war es allerdings nicht so einfach. Fuji's Konzept sah wie folgt aus, der normale Anwender sollte mit seiner 35mm Kamera Bilder machen, diese in eine Fuji Labor bringen, diese scannten die Bilder dann mit einer Videokamera ein und anstatt sie auf Papier zu drucken, kopierte man sie auf Floppy Video Disks. Nette Idee. Das Gerät wurde in Japan ab 1984 für schlappe $210 verkauft. Es gab zwei Ausführungen, einmal nur der reine Player und einmal der Player mit Kabelfernbedienung.

 

1985 - Kodak's Still Video Bemühungen


Wenig ist über Kodak's Bemühungen im Still Video Bereich bekannt. Es ist wahr, dass Kodak nie eine elektronische Still Video Kamera vermarktete, dafür aber Still Video Geräte. Hier folgt also ein insider Bericht über Kodak's Bemühungen im Still-Video-Markt. Alles begann natürlich im Jahr 1981 als Sony die Mavica ankündigte. Das war ein Weckruf für alle wichtigen Kamera Hersteller zu der Zeit. Obwohl die Kamera nie in Umlauf kam, fuhr die Nachricht wie ein Wirbelsturm durch die gesamte Kameraindustrie. Als Antwort auf Sony's Mavica Ankündigung fing Kodak's Consumer Product Development Gruppe im Elmgrove Werk, mit der Arbeit an elektronischen Imaging Produkten an. Diese ersten Bemühungen drehten sich sowohl um Stand- als auch um bewegte Videobilder. Da dass Standbildprojekt eher stagnierte, tat sich Kodak schließlich mit Panasonic zusammen und vermarktete wenigstens dass 8mm Videoprojekt.

Um schneller voranzukommenbildete Kodak's Geschäftsführer Colby Chandler 1984 siebzehn separate Geschäftseinheiten. Um 1985 erkannte das Topmanagement, dass eine Kombination von Film- und elektronisches Bild, Erfolg haben könnte. Das erste Gerät, dass in diesem Bereich herauskam, war der so genannte Color-Video-Imager (auch Trimprinter genannt). Es konnte ein Video-Frame-Bild von einem Videosignal erfassen und ein Sofortbild auf Kodak eigenem Trimprint-Instant-Film drucken (der gleiche Film der in Kodak's Sofortbildkameras verwendet wurde). Leider wurde das Projekt eingestampft nachdem Kodak eine Klage gegen Polaroid verlor. Kodak's Consumer Electronics Division (CED) wurde danach in die Photography Electronic Division (EPD), unter Leitung von Dr. K. Bradley Paxton, umbenannt. Es war gegen Ende 1985 als Tom Nutting und Keith Surdyke den ersten elektronischen Still Video Kamera Prototypen entwarfen und auch bauten, mittlerweile als Kodak SV8200 bekannt. Die Kamera kam mit einem Schulterrucksack, in der die 3" magnetische Video-Disk-Aufzeichnungseinheit untergebracht war. Damals baute Kodak auf eine eigene 3" Floppy Disks für die Aufnahmen, bevor sie später auf die standard 2" Video-Floppy-Disks umstiegen. Dr. Paxton selbst nahm das System Anfang 1986 mit in die oberen Etagen des Kodak Turms um Schnappschüsse von einigen Führungskräften zu machen. Da er ein Befürworter von filmlosen Kameras war und das Topmanagement auf Film beharrte, handelte er sich den Spitznamen Dr. Doom ein.

Im selben Jahr entwickelte Kodak den erste Megapixel Sensor (siehe unten). Ein 1,4 Mio. Pixel Bildwandler. Die Zahl 1.4 war eine einfache Wahl, denn um einen randlosen 5 x 7 Zoll Druck mit einem 200 Pixel pro Zoll Thermodrucker herzustellen, brauchte man eben ein 1,4 Millionen Pixel Bild (5x200x7x200). Kodak arbeitete eifrig an einem so genannten Magnetplatten Video System (MDVS) um Bilder entweder mit traditionellen Filmkameras, oder mit elektronischen Kameras, auf einer Videodiskette zu erfassen und diese dann auf einem Fernseher anzeigen oder auf einem Drucker ausdrucken zu lassen. Als Kodak sich dem Still-Video-Markt näherte wurde MDVS umbenannt in Still Video System (SVS). Im Herbst 1986 hatte Kodak einen genauen Plan von bis zu 9 verschiedenen Produkten erstellt, alle sollten bei der Erstellung und Verarbeitung von elektronischer Bilder zusammen arbeiten. Es war eine komplette Produktlinie. Das System wurde der Welt im Juni 1987 demonstriert. Kodak setzte sich dran die Standbildvideokamera zu verbessern und baute sechs Prototypen eines Nachfolgers, der SV8300, für ihre 1987'er SVS Produktlinie. Abgesehen von einem einmaligen Prototypen (SV8200) war die SV8300 ein Modell, welches das Potenzial eines kommerziellen Produktes hatte. Kodak brachte schliesslich mehrere Still-Video-Produkte auf den Markt wie z.B. den SV6500 Farbvideodrucker, den SV7400 Still Videorekorder sowie Kodak's erstes, komplett digitales Produkt, den SV9600 Still-Video-Transceiver, jedoch keine Kamera.

Ein Hauptproblem der SV8300 war nämlich das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR). Zweitens gab es durchaus Videokameras die gute Bilder ins Kodak SVS System hätten bringen können. Drittens war Kodak's Top Management immer schon mehr an analoge Kameras interessiert und nicht scharf darauf, eine mit dem Label Kodak versehene, Still Video Kamera auf den Markt zu bringen, da man dachte, dass dies den Untergang des Silberfilms schneller herbei führen würde. Diese drei Punkte waren die Gründe warum Kodak in den 1980'er Jahren keine Still Video Kamera auf den Markt brachte. Nicht etwa weil man "keine Ahnung" hatte, sondern aus Qualitätsgründen und wegen falschen Management Entscheidungen.[58]

 

 

1986 - aufstieg der still video und megapixel kameras


Canon RC-701 (© David Williams)
Canon RC-701 (© David Williams)
Nach ihrem Erfolg in den Bildübertragungsexperimenten von 1984 vermarktete Canon endlich die RC-701. Die erste echte, kommerzielle elektronische Standbildkamera. Die RC-701 'Realtime Camera' war mit einer 390.000 Pixel CCD von Texas Instruments ausgestattet und erschien mit einer ganzen Palette an Zubehörprodukten auf den Markt. Abgesehen von vier dedizierte Objektive konnte man auch ca. 60 reguläre Canon FD Objektive, mittels eines Adapters, verwenden. Das gesamte System bestand aus einem SV Aufnahmegerät, SV Übertragungsgerät, SV Kamera, Systemobjektive und einem Videofarbdrucker der die Bilder nicht nur drucken, sondern auch laminieren konnte (um die Bilder schärfer wirken zu lassen und die Farbe zu erhalten). Obwohl das Kameragehäuse für nur etwa $2.725 verkauft wurde, so war sie doch eher für Verlage, Zeitungen oder Übertragungsdienste gedacht, weil das Zubehör so immens teuer war. Die Objektive kosteten etwa $700 - $800 pro Stück, der Drucker $7.000, der Rekorder $2.800 und die Übertragungseinheit schlappe $20.000. Würden die Teile heute verkauft werden, so müsste man die Preise mal zwei nehmen und ein Euro-Zeichen dran hängen! Die Übertragung eines s/w Fotos dauerte, unter optimalen Bedingungen, neunzig Sekunden, in Farbe drei Minuten. Dafür erhielt man aber auch sehr hochwertige und langlebige Geräte. Aufnahmegeschwindigkeiten reichten von ein bis zehn Bilder pro Sekunde! Man konnte den Drucker auch an den Rekorder oder an die Übertragungseinheit anschliessen und losdrucken. Weil der Druck etwa drei bis vier Minuten dauerte, konnte man sich bequem zwischendurch einen Kaffee holen....

Einige sollten bald folgen, Sony vermarktete ihre erste Mavica, die MVC-A7AF und Nikon demonstrierte eine, durch Panasonic gebaute, Still Video Kamera. Kodak arbeitete ebenfalls hartnäckig an Still Video Produkte.

MegaVision entwafen 1984 ihre erste 1000-Zeilen Kamera um Bilder einfacher in den 1024XM Bildverarbeiter schaufeln zu können. Es war eine klobige, zeilenabtastende, Vidicon Röhrenkamera namens MV 1024XS. Sie hatte eine Bildauflösung von 1024 x 1024 Pixel und war entworfen für (aber nicht nur darauf beschränkt) wiederholbare Intensitäts- und Geometriemessungen. Farbreproduktionen waren möglich indem man RGB Farbfilter verwendete. Die Kamera selbst bestand aus einem Kamerakopf und einem Netzteil. Sie verwendete ein C-mount Bajonett, so daß eine Vielzahl Objektive verwendet werden konnte. Sie war mit einer 1 Zoll präzisions Vidiconröhre erhältlich und wurde für etwa $6.200 verkauft. Für nur $1.400 mehr bekam man sie mit einer Newvicon Röhre von medizinischer Qualität. Slides, Bälge und ein 25mm Objektiv kosteten noch mal $1.000. Sie wurde zwar für den 1024XM Bildverarbeiter entworfen, konnte aber auch an jeden anderen Hochgeschwindigkeits-Bildverarbeitungsprozessor angeschlossen werden.[37a]

 

MegaVision Tessera (Photo Courtesy of MegaVision)
MegaVision Tessera
(Photo Courtesy of MegaVision)
Westinghouse ETV-2000 (Photo MegaVision)
Westinghouse ETV-2000
(Photo MegaVision)
MegaVision machte weiter und veröffentlichte das Tessera System unter Verwendung einer hochauflösenden, 2000-Zeilen Vidicon Röhrenkamera, in Verbindung mit der 1024XM. Entworfen wurde sie um professionell wirkende Bilder für Kataloge zu erstellen. Sie wollten damals die vielversprechende Westinghouse ETV-2000, 10Mhz Röhrenkamera mit 2048 aktiven Scanzeilen verwenden aber das haute schlicht nicht hin. Die einzigen verwertbaren Teile waren die Vidikonröhre und eine Halterung. Also bauten sie ihre eigene 4 Megapixel Kamera drum herum. Ihr erstes, neues Tessera System wurde 1989 regulär in einem kommerziellen Fotostudio in Minneapolis (Photo Mechanical Services, Inc.) verwendet. Es wurde mit einer Capture Station Software verkauft, die auf dem 1024XM lief. Damals knippste man schon mit 4 Megapixel während der Rest der Welt sich noch mit einem Megapixel begnügte (wie etwa Kodak in 1986). Seitdem behaupten sie die ersten gewesen zu sein, die ein professionelles Digitalkamerasystem verkauft hatten, welches man für kommerzielle, fotografische Zwecke verwenden konnte. Das war 1987. Bis dahin verwendeten alle Tessera Systeme Vidikonröhren. [37b][37c][37d]

An diesem Megapixel-Punkt möchte ich einen Beitrag aus einer 1982'er Popular Photography Zeitschrift zitieren. Der Autor schrieb:

".. eine elektronische Kamera mit einen 1-Million Pixel CCD Sensor müsste in ein Pack Trockeneis versenkt werden um die Kamera am Schmelzen zu hindern"

 

Kodak/VIDEK (Photo courtesy Kodak)
Kodak/VIDEK (Photo courtesy Kodak)
Auch wurde 1986 die erste 1 Megapixel CCD (monochrom) der Welt durch Kodak entworfen, genannt KAF 1400 bzw. M1. Sie war nur 7 x 9mm klein. Klein genug um in einer tragbaren Kamera verbaut zu werden. Die hohe Auflösung wurde seinerzeit erreicht indem man die CCD Bildpunkte viereckig anfertigte anstelle von rechteckig. Daher gab es zwischen den Bildpunkten keine Lücken. Videk, eine Tochterfirma von Kodak, verbaute die Kamera in ihre Videk Megaplus Kamera. Sie wurde durch Videk auf der Vision '86 Ausstellung in Detroit angekündigt. Die Kamera war eine sogenannte machine vision Kamera die hauptsächlich für maschinelles Sehen, medizinische, Bildanalyse, astronomische und optisch-messende Systeme verwendet wurde. Sie konnte 10 Bilder pro Sekunde aufnehmen. Man brauchte eine externe Bildverarbeitungseinheit und einen Computer um die Bilder zu exportieren, zu speichern und zu verarbeiten. Um damals solche Mengen an Daten zu verwerten brauchte man einen schnellen 14 MHz Rechner. Kein Wunder also dass die Megaplus gut mit der Megavision 1024XM zusammenarbeitete. Die Videk Megaplus wird oft eine Digitalkamera genannt weil sie eine digitale Ausgabe lieferte, im Gegensatz zu den analogen Ausgaben der meisten machine vision Kameras aus der Zeit. Eine solid-state CCD Kamera mit 1320 x 1035 Pixel Auflösung und einer, zu 100% lichtempfindlichen, Sensoroberfläche. Ein Vollbildsensor. Diese Kamera wurde zwischen $10.000 und $40.000 verkauft und war letztendlich die erste Kamera dessen Auflösung gut genug war für ein 5 x 7 Zoll Druck in Fotoqualität.[38]

Man kann sie nicht mit den heutigen Digitalkameras oder DSLR's vergleichen. Sie hatten keinen Bildsucher und keinen internen Speicher um Bilder zu speichern, auch hatten sie keinerlei Bedientasten oder Benutzeroberflächen. Sie wurden durch einen Computer gesteuert der auch die die digitalen Bilddaten speicherte. Auch funktionierte sie nur mit einem Netzteil welches fast größer war als die Kamera selbst. Darüber hinaus gab es nicht nur ein Megaplus Modell sondern verschiedene, angepasst an den Bedürfnissen der Kunden. Es ist heutzutage schier unmöglich festzustellen welches das erste Megaplus Modell war. Vielleicht das Modell 1400 (wegen des Sensors) aber da bin ich mir nicht sicher.

 

The Color M1 camera team (Photo courtesy Ken Parulski)
The Color M1 camera team (Photo courtesy Ken Parulski)
Kodak Research Wissenschaftler Ken Parulski's R&D Team entwickelte 1986 eine Hauptplatine für eine 1-Megapixel Farbkamera. Sinn und Zweck dieser Arbeit war es hochwertige Fotofarbdrucke von Kodak's erster Megapixel CCD zu erstellen, der zuvor genannten "M1". Die Kameraplatine wurde verwendet, um Farbbilder mit einem einzigen CCD-Sensor mit integriertem Farbfilter zu erfassen. Die Bilder wurden, unter Verwendung digitaler Bildverarbeitungsalgorithmen, verarbeitet, die vom Team entwickelt worden waren. Die verarbeiteten Farbdigitalbilder wurden als große Fotos ausgedruckt. Die Drucke wurden dann am Kodak Stand auf der Photokina 1986 ausgestellt. Dies war Kodak's erste öffentliche Darstellung von Farbdrucke die, mit Hilfe ihrer Digitalkamera Technologie, hergestellt wurden. Das Foto zeigt einige der Teammitglieder wie sie gerade auf eine Computer Anzeige blicken wo man oben die Ausgabe des Sensors sehen kann und unten das verarbeitete Farbbild.[39a]

Interessanterweise hatte Kodak 1990 eine gute Geschäftsbeziehung zu Apple, also reisten Ken Parulski und ein Team von Kodak Managern und Ingenieure nach Cupertino, Kalifornien um gemeinsame digitale Bildverarbeitungsmöglichkeiten zu diskutieren. 1992 kehrten siemit einem Kodak Bildsensor und einem Prototypen erneut dahin zurück. Apple entwarf das industrielle Design und vermarktete sie 1994 als die Apple Quicktake 100. Bitte lesen Sie dazu auch den detaillierten Bericht weiter unten. Parulski war einer der Pioniere die schon früh für Kodak arbeiteten als sie in Richtung digitale Bildverarbeitung gingen. Er besitzt nicht nur eine große Anzahl Patente sondern ist immer noch, als Erfinder auf dem Gebiet der digitalen Bilderzeugung und digitaler Bildanwendungen, aktiv.[39b]

 

 

1987 - Casio's sprung von der VS-101 zur epischen QV-10


Hier ist eine Geschichte die so interessant ist, dass ich den 1987'er Block in zwei Teile aufgeteilt habe und dieser Geschichte einen eigenen Absatz widme. Im ersten Abschnitt teile ich Ihnen die Geschichte mit, wie Casio alle Pläne bezüglich elektronischer Kameras über Bord warf nachdem die VS-101 elektronische Still Video Kamera sich als Flopp herausstellte und welche Hürden und Schwierigkeiten man überwand, bis man letztendlich 1995 die legendäre QV-10 vermarktete, die den weltweiten Digitalkameraboom auslöste. All dies wegen der Hartnäckigkeit und Zielstrebigkeit von zwei Männern: Hiroyuki Suetaka und Hitoshi Nakayama.[39c]

Hiroyuki Suetaka, ein Ingenieur der LSI (large-scale integration) entwarf für Casio Uhren, verfolgte damals die Sony Mavica Ankündigung von 1981 und merkte dass das elektronische Kamerageschäft etwas seie was man sehr genau beobachten sollte. Er sah die technischen Möglichkeiten die Casio bot und das Konzept einer elektronischen Kamera erschien ihm sehr attraktiv. Seine Beschlossenheit eine elektronische Kamera zu entwickeln wurde bestärkt als er diese Thema mit den anderen Konkurrenten auf der Electronic Still Camera Konferenz im Februar 1983 diskutierte. Ihr Vorhaben war es den 'Mavica Standard' als einen industriellen Standard für das Aufnehmen und Verarbeiten von Bildern, die durch elektronische Signale erzeugt wurden, einzuführen. Etwa 42(!) Hersteller aus der Kamera und Elektronikbranche nahmen an der Einführung dieses Standards teil. Suetaka war davon überzeugt dass das Elektronikkamerageschäft ein Erfolg werden könnte.

Casio DC-90 Prototype 'Atsuko' (Photo © Beareyes.com/Casio)
Casio DC-90 Prototype 'Atsuko'
(Photo © Beareyes.com/Casio)
Er nahm sein Konzept und zeigte es seinem Abteilungsleiter, dieser segnete es ab und im Mai 1985 fing ein spezielles Team von 8 Ingenieuren an der elektronischen Kamera zu arbeiten. Es wurde 'Das K Projekt' genannt. Nachdem die Designphase abgeschlossen war, wurde das Ergebnis als die 'VS-101' im Dezember 1986 vorgestellt. Der Bildsensor war ein Hitachi MOS Sensor mit 300.000 Pixel welches dazu führte dass dies nicht nur die erste Still Video Kamera mit einem MOS Sensor der Welt war sondern auch die erste electronische Standbildkamera für den privaten Markt. Sie kam 1987 in den Handel für einen vergleichbar niedrigen Preis von 'etwas unter $1.000' (gut 2.000€). Weil Casio den private Haushalte im Fokus hatte ging man davon aus etwa 10.000 Stück im Monat verkaufen zu können. Aber der Markt reagierte nicht wie erwartet auf die Ankunft der VS-101 und man verkaufte insgesamt nur etwa 3.000 bis 4.000 Stück. Mit diesem bitteren Resultat wurden alle Pläne eines Nachfolgemodells in die Schublade gepackt. Das elektronische Standbildkamera Projekt wurde 1988 eingestellt. Das Team wurde auseinandergerissen und auf verschiedene Abteilungen verteilt und Suetaka wurde ebenfalls in eine andere Abteilung versetzt. Aber er gab nicht auf und weigerte sich zu glauben dass Fotografie auf immer und ewig auf Film basieren würde. Er untersuchte die VS-101 und dessen Fehler und analysierte warum sie sich so schlecht verkauft hatte. Der Grund war recht einfach. Sie war eine analoge Kamera. Sie besaß zudem ein Floppy Disk Laufwerk. Er stufte es als unreifes Produkt ein und für ihn musste es digital sein um Erfolg zu haben. Seine Gedanken ähnelten denen von Steve Sasson seinerzeit.
 

Aber niemand bei Casio schien interessiert daran. Obwohl alle acht original Project K Mitglieder zusammen in der Applied Research Abteilung arbeiteten, wurden vier von ihnen in andere Bereiche der Firma versetzt, nur weil Casio keine Zukunft sah in der Entwicklung von elektronischen Kameras. Nach 'fünf Jahren der Resignation' fingen Suetaka und die verbliebenen drei Ingenieure mit der Digitalisierung der VS-101 an. Weil zu der Zeit auch das JPEG Protokoll eingeführt wurde, adoptierte man es für die Bildkompression and -entnahme. In diesen fünf Jahren entstanden zwei Prototypen. Der erste Prototyp in 1990/1991, die Casio DC-90, überwand einige technische Schwierigkeiten, hatte aber eine Nebenwirkung. Die DC-90 verwendete eine PLD (Programmierbare Logische Schaltung) und der Stromverbrauch war sehr hoch, dadurch hatte die Kamera Schwierigkeiten mit der Wärmeabfuhr (wir reden hier über mehr als 90° Celsius). Der Hitzestau war der Grund für den Spitznamen Ms. Atsuko was in etwa heisses Kind bedeutet. Ausserdem verwendete die DC-90 generische Teile und wurde dadurch klobig und schwer (etwa 2,75 kg), also nannte man den anderen DC-90 Prototypen Ms. Omoko was in etwa schwer bedeutet. Die DC-90 hatte einen Hohlraum wo ein kleiner LCD Viewfinder (ähnlich wie bei der Sony DKC-ID1) eingebaut werden sollte aber dieser musste jetzt einem Lüfter weichen um das Hitzeproblem zu lösen. Diese kleine Fehlerbehungsmaßnahme führte dazu dass man den Viewfinder nicht mehr sehen konnte! Man löste das Problem indem man einen kleinen tragbaren Casio LCD Monitor an der Kameraoberseite befestigte. Diese Erfahrung führte zum Entschluss einen LCD Bildschirm in der Kamera einzubauen.

 

Casio QV-10 mock-up model (Photo © Impress Watch Corporation)
Casio QV-10 mock-up model
(Photo © Impress Watch Corporation)
Der Prototyp wurde nie zur Marktreife gebracht aber eher als praktisches Spielzeug betrachtet. Da er aber mit einer seriellen Schnittstelle ausgestattet war und daher auch an einem Computer angeschlossen werden konnte, wurde sie als Ausgabegerät bei Bildtelefon Demonstrationen verwendet. Man könnte meinen dass die allgemeine Vorstellung davon eine Digitalkamera mit einen PC zu verbinden vom rumspielen mit der DC-90. Weil man es als Spielzeug betrachtete, fing das Team mit dem Bau des nächsten Prototypen an, die CT-300 Scanner Kamera. Auch diese wurde mit einem RS232 seriellen Anschluss zur Verbindung mit einem PC oder anderen Peripheriegeräten ausgestattet. Eine monochrome Sanyo CCD und eine Hitachi CPU wurden eingebaut (eine Kombination die später erfolgreich in der QV-10 verbaut wurde). Die CT-300 wurde als Peripheriegerät für PC's gebaut aber nie als solches genehmigt. Suetaka nahm es und brachte es zur elektronischen Taschenrechner Abteilung die damals dabei waren den Name Land Labeldrucker zu vermarkten. Sie genehmigten es und es wurde als Zubehörgerät für den Drucker verkauft um Gesichtsbilder aufzunehmen um sie dann mit eben diesem Drucker auszudrucken. Einzeln betrachtet war keins der Prototypen ein eigenständiges Produkt, zusammen jedoch, formten sie das Basiskonzept der Casio QV-10. In 1991 trat Hitoshi Nakayama der Planungsabteilung bei um die Planungsstrategien zu überschauen. Er war ein Befürworter der elektronischen Kameras und wollte die Idee einer rentablen elektronischen Kamera wiederbeleben. Im Dezember 1991 hielt er ein Meeting ab mit Suetaka und wollte dass er eine Digitalkamera mit Speicherkarte entwickelte. Erneut scheiterte der Plan an nicht erteilter Zustimmung. Nakayama hatte noch eine Idee, eine Digitalkamera mit Sprachaufzeichnung und einem 3" LCD Monitor. Spitzname V2-Memo was Visual Voice Memo bedeutete. Die Konzeptidee war eine höchst tragbare elektronische Kamera mit einem 3" LCD Monitor die alles überall aufnehmen konnte, an Ort und Stelle wiedergeben und auch auf einem Fernseher zeigen konnte, auf Flashspeicher speicherte und Bilder löschen konnte, die nicht mehr benötigt wurden. Die Möglichkeit sie mit einem PC zu verbinden wurde nicht bedacht. Erneut bekam dies keine Zustimmung vom Management.

Der Grund warum Casio kein einziges der Kamerapläne zustimmte, hatte drei Gründe. Erstens, die schlechte Akzeptant der VS-101 am Markt. Zweitens, weil man keine Erfahrung mit personal Computern hatte, konnte das top Management die Auswirkung eines Zubehörgerätes (wie einer Kamera) für den PC Anwender nicht begreifen. Drittens, die bereits am Markt erhältlichen Digitalkameras verkauften sich nicht sonderlich gut. Im Dezember 1992 trafen sich Suetaka und Nakayama erneut und beschlossen vom Digitalkamera Konzept überzugehen auf ein LCD Fernseher Konzept mit eingebauter Kamera. Die CV-1 war damals der kleinste LCD Farbfernseher der Welt. Leider verkaufte sich der CV-1 nicht sonderlich gut weil kein landesweiter Empfang möglich war und die Konsumenten nicht überall, alles sehen konnten. Nakayama dachte, wenn der Zuschauer schon nicht überall Fernsehen konnte, dann könne er doch wenigstens Bilder anschauen die er zuvor aufgenommen hatte. Ein LCD Fernseher mit einem 'Auge'. Er fertigte ein Vorführmodell aus Holz an und stellte die Idee dem Geschäftsführer vor. Dieser zeigte sich interessiert und stimmte dem Entwicklungsprogramm mit dem Spitznamen RS-20 im Dezember 1992 zu. Im März 1993 fing die Entwicklung offiziell an.

Gezielt auf 50.000 Yen (500€), einer Produktionszahl von 3.000 Stück im Monat und mit vordefinierten Spezifikationen, fing ein zehn-köpfiges Projektteam mit der Arbeit an und ein erstes Demogerät war im Dezember 1993 fertig. Eine Art Kamera-Fernsehgerät mit einem eingebauten Tuner. Nachdem das Gerät vorgezeigt wurde, wurden die Produkteigenschaften von einem Kamera-Fernseher auf eine Digitalkamera abgeändert (oder auch ein Bildeingabegerät für Personal Computer). Warum? Weil der Preis der LCD Taschenfernseher proportional zu der Größe des Bildschirms anstieg. 500€ für einen 1.8" LCD Fernseher (selbst mit eingebauter Kamera) zu rechtfertigen war schlichtweg unmöglich. Es musste daher als etwas anderes als eine LCD Kamera verkauft werden. Gegen Sommer 1994 war das Produkt in seiner finalen Form fertig. Offiziell vorgestellt als die Casio QV-10 Digitalkamera wurde sie im November 1994. Sechs Monate hinter dem Zeitplan war sie verkaufsbereit. Aber der Produktionsweg der QV-10 lief alles andere als geschmiert. Die QV-10 war zu keiner Zeit ein klar definiertes Produktkonzept und erfuhr eine Menge Veränderungen in der Produktgestaltung. Die finalen Produktmerkmale wurden erst nach dem Zusammenführen verschiedener Meinungen aus verschiedenen Blickwinkeln definiert.

 

1987 - Kodak's Annäherung an dSLR


Jim McGarvey (Photo courtesy J. McGarvey)
Jim McGarvey (Photo courtesy J. McGarvey)
Kodak EO (Photo courtesy J. McGarvey)
Kodak EO (Photo courtesy J. McGarvey)
Die Megaplus war nicht die einzige Digitalkamera die den neuen Megapixel Sensor von Kodak verwendete. Ein Kunde der US Regierung fragte bei Kodak's FSD (Federal Systems Division) nach ob man den M1 Sensor in einer herkömmlichen 35mm Kamera einbauen könnte (um die erste tragbare digitale Megapixel Kamera zu bauen). Dies führte zum Bau eines Prototypen des später legendären Kodak DCS Kamerasystems. Genannt Kodak Electro-Optic Camera, Spitzname EO, (angekündigt 1987). Konzipiert für verdeckte Operationen, ausgestattet mit einer Blackbox und einer 100MB HDD, eingebaut in einer Kameratasche aus der ein Verbindungskabel ragte welches unsichtbar im Schultergurt versteckt und mit der Kamera verbunden war. Die Bilder konnten von der Festplatte heruntergeladen werden indem man die Blackbox mit einer Kassettenarchivierungseinheit verband (die erste Digitalkamera Dockingstation). Das 35mm Kameragehäuse hatte keinerlei elektronische Schnittstellen, daher wurde das Auslösen der Kamera festgestellt indem man den Stromfluss des Akkus überwachte. Das Bildsensormodul war an einen Kühlkörper montiert um Bildrauschen zu reduzieren aber die Kühlung beschränkte sich darauf dass das Sensorglas nicht beschlug und war nicht sehr effektiv. Sie war in der Tat tragbar, batteriebetrieben und konnte zahlreiche Bilder auf der internen Festplatte abspeichern. Die Bildqualität war um ein vielfaches besser als die der damals erhältlichen Still Video Kameras.
 
 
 
Kodak EO (Photo courtesy J. McGarvey)
Kodak EO (Photo courtesy J. McGarvey)
Leider wurde nur eine einzige Kamera gebaut und niemand weiß wo sich diese jetzt befindet oder ob sie überhaupt noch existiert. Die Tatsache warum lange Zeit niemand etwas von dieser Kamera wusste liegt daran dass es sich beim Kunden um eine geheime Organistation handelte und der Ingenieur der die Kamera angefertigt hatte, Jim McGarvey, sie persönlich beim Kunden in Washington ablieferte. Nur um sie niemals wiederzusehen. Zum Glüch hat uns Jim seine gesamten Erfahrungen auf seiner Webseite mitgeteilt.[40a][40b]




 

 

1987 - erstes elektronisches foto in einer zeitung


USA Today
Erstes SV Foto
(Foto USA Today)
Während des zweiten Spiels der World Series in Minneapolis, schoss ein Reporter ein legendäres Foto mit einer Canon Still Video Kameras, übermittelte das Foto über eine Telefonleitung an die Zentrale von USA Today damit es pünktlich gedruckt werden konnte. Das Foto von zwei Fans wurde am nächsten Tag auf der ersten Seite der USA Today Zeitung vom 19. Oktober 1987 abgedruckt. Es war das erste Mal dass ein elektronisches Bild einer Still Video Kamera in einer Zeitung abgedruckt wurde.

 

 

 

 

1988/1989 - erste konsumenten digitalkameraS


Tactical Camera (Photo courtesy J. McGarvey)
Tactical Camera (Photo courtesy J. McGarvey)
In der EO sah das Kodak FSD Marketingteam eine Gelegenheit Digitalkameras für die US Armee anzufertigen. Basierend auf dem Design der EO wurde die Kodak Tactical Camera in 1988 gebaut. Sie war stabiler weil man die interne Festplatte durch Pufferspeicher ersetzte um die Bilder zu speichern bis sie in ein externes SCSI Speichergerät heruntergeladen wurden. Mit einem Motorantrieb konnte die Kamera einen kleinen "Clip" aufnehmen mit 5 Bilder pro Sekunde und diesen genau so schnell wieder aus dem Speicher heraus abspielen. Sie verwendete den gleichen Bildsensor und die gleiche Firmware wie die EO. Zwei Demonstrationsgeräte wurden gebaut und an einige "Regierungskunden" vorgestellt. Im Frühling 2012 wurde eins der beiden Systeme wiedergefunden und vor der Vernichtung gerettet. Man kann es jetzt in der George Eastman House Sammlung bewundern.

Fujix DS-1P (Photo Fuji)
Fujix DS-1P (Photo Fuji)
Zu der Zeit als Kodak professionelle Digitalkameras für Regierungskunden baute, taten Toshiba und Fuji in Japan etwas was den Konsumentenmarkt im Bereich Fotografie erschüttern würde. Weil sie zur gleichen Gruppe gehörten (Mitsui), hielten sie jährliche Gruppenmeetings um gemeinsame Pläne zu beschliessen die dann auch gemeinsam weiterverfolgt wurden. 1987 kündigte Fuji in einem solchen Meeting an dass sie Pläne zur Bau einer Digitalkamera hatten. Zu dem Zeitpunkt hatte Toshiba bereits eine Vielzahl an IC Speicherkarten hergestellt die man als zusätzlichen Speicher oder als Funktionskarten nutzen konnte. Beide Firmen beschlossen dass Fuji die Kamera bauen würde und Toshiba die Speicherkarten liefern würde und die elektronischen Teile der Kamera. Diese Vereinbarung beruhte auf der Tatsache dass Fuji gegenüber Toshiba einen Schritt weiter war im Entwicklungsprozess. Das Resultat war die erste Digitalkamera mit wiederverwendbarer Speicherkarte. Die Fujix DS-1P. Obgleich nicht die erste Digitalkamera, war sie wohl die erste die rein für den Endverbraucher gebaut wurde und Speicherkarten nutzen konnte. Die 2MB SRAM Karte die der Kamera beigelegt wurde konnte die Bilder nur begrenzt speichern (die Karten waren damals mit Knopfzellen ausgestattet, wenn die alle waren, waren auch die gespeicherten Bilder weg).

 

Laut einer unbestätigten Quelle sollte die DS-1P zwischen $10.000 und $40.000 kosten. Letzteres vermutlich mit einem Drucker und einem Lesegerät oder Abspielgerät. Wenigstend das Nachfolgemodell DS-X wurde für etwa $20.000 mit dieser Ausstattung verkauft. Um Verwirrungen zu vermeiden: die Presse bentutze damals gerne den Begriff "Fuji card camera". Manche verwechseln das gerne mal mit einer anderen Kamera die wohlmöglich vor der DS-1P rauskam. Dies ist jedoch falsch. Die DS-1P wurde durch Fuji am 20. September 1988 angekündigt und der Welt am 5. Oktober 1988 auf der Photokina vorgestellt. Die Gerüchte vor der Veröffentlichung lauteten natürlich das Fuji an einer digitalen Speicherkarten Kamera arbeite und der Modellname stand eben noch nicht fest. Daher die Verwirrung.

Toshiba IMC-100 (© Toshiba Science Museum)
Toshiba IMC-100
(© Toshiba Science Museum)
An dieser Stelle möchte ich gerne mit allen Spekulationen aufräumen die diese Kamera betreffen. Die DS-1P wurde NICHT im Handel vermarktet. Eine unbekannte Anzahl DS-1P's, die deutlich über dem Prototypniveau lagen, wurden hergestellt. Verschiedene SPIE und IEEE Dokumente belegen dass Bildqualitätstests in 1989 durchgeführt wurden. In 1991 wendete sich Toshiba an einige Firmen die an der Entwicklung von Digitalkameras interessiert seien. Zwischen 1991 und 2000 hielten diese Firmen zwei Mal im Jahr ein Meeting um Standards für Digitalkameras zu beschliessen. Viele der DS-1P wurden daher an diese Firmen vergeben oder verkauft.

Hier kommt die Hiobsbotschaft für Sammler: laut einem Statement von Fuji in 2009 existiert nur noch eine einzige DS-1P und man vermutet dass diese sogar defekt ist. Man kann sie in einem Museum in Japan bewundern. Um zu beweisen dass es wirklich funktionsfähige Versionen der DS-1P gab, stolperte ich über eine Bericht von Kikuo Otsuka u.a.. Es stammt aus 1990 und beschreibt ein digitales Bildübertragungsgerät mit ISDN Schnittstelle für digitale Speicherkartenkameras. In diesem Bericht beschreibt er wie die Bilder einer Speicherkarte, aufgenommen mit der Fujix DS-1P, via ISDN übertragen werden konnten mit Hilfe eines Übertragunsprototypen.

Die DS-1P wurde ein Jahr später von der Fujix DS-X Kamera abeglöst. Die DS-X war das Resultat von Praxistests die mit der DS-1P durchgeführt wurden. Diesmal arbeiteten Toshiba und Fuji im gleichen Tempo und beiden Firmen gelang es eine baugleiche Digitalkamera herzustellen. Fuji veröffentlichte die DS-X und Toshiba die IMC-100. Weil es jahrelang kein Bildmaterial der IMC-100 gab bin ich zunächst davon ausgegangen dass es diese Kamera nie gegeben hatte, aber nachdem ich mit meinen Kontakten darüber diskutiert hatte, kann ich nun mit Sicherheit sagen dass die IMC-100 in der Tat gebaut wurde. Aber dies ist nicht alles, um das zu beweisen ist es mir gelungen ein welt exklusives Bild von der IMC-100 zu kommen mit freundlicher Genehmigung des Toshiba Science Museum. Sie können das Foto in der Prototypen & Raritäten Rubrik bewundern. [41] [42] [43] [44]

 

1990 - erste digitalkameras ausserhalb von japan


Dycam Model 1
Dycam Model 1 (© digicammuseum.com)
Dycam Model 1 interior
Dycam Model 1 interior (© digicammuseum.com)
1990
war ein turbulentes Jahr. Während die meisten Firmen noch an Still Video Kameras oder Digitalkamera-Prototypen bastelten, vermarkteten Dycam und andere Firmen schon welche! Auf der Comdex '90 stellte Dycam eine monochrome point-and-shoot Kamera vor, die Model 1. Angekündigt als eine Kamera im Taschenformat konnte sie Bilder mit 376x240 Pixel Auflösung machen und diese im internen 1MB Flashspeicher ablegen. Heutzutage meckern die Leute gerne mal über die niedrige Bildauflösung von alten Digitalkameras, auch wie klein und körnig die Bilder damals waren. Wir sollten dabei aber nicht vergessen dass damals ein Monitor mit einer 640x480 Auflösung jahrelang der Standard war und selbst Bilder mit einer 320x240 Auflösung immer noch super auf so einen Monitor aussahen! Die Model 1 war eine einfach zu bedienende Digitalkamera mit nur einem Bedienknopf. Sie hatte kein Display und die Kamera "kommunizierte" mit dem Anwender nur durch Beep-Töne. Ohne einer Bedienungsanleitung war man aufgeschmissen da man nicht herausfinden konnte was die unterschiedlichen Beeps bedeuteten. Die Kamera arbeitete mit zwei wiederaufladbaren Akkus die unterhalb des Gehäuses angebracht waren. Man musste diese Akkus immer wieder aufladen da sonst die gespeicherten Bilder futsch waren. Nicht nur das, auch musste man danach die Kamera an einen Computer anschliessen um die Firmware erneut in die Kamera zu laden damit sie überhaupt wieder funktionierte. Denn die Kamera besaß keinen permanenten Speicher, nicht einmal für die kamerainterne Firmware! Die Kamera wurde für $895 verkauft. Zusammen mit einer Art Dockingstation, PC oder MAC Kabeln und Software. Zuerst veröffentlichte Dycam eine MAC Version der Model 1 und ihr ursprünglicher Projektname lautete Dycam 1GS. Später folgte dann eine PC Version und die Kamera wurde landläufig als Model 1 bekannt.[46][47]

King Jim DV55
King Jim Co. DaVinci DV55 (© digicammuseum.com)
Dies geschah in den Vereinigten Staaten. Auf der anderen Seite des Globus passierte allerdings auch etwas. Wie Sie oben gelesen haben arbeitete Casio hart am DC90 Prototypen die sich später zur Casio QV10 entwickeln sollten. Das war natürlich nicht alles. King Jim Co. LTD, vermarktete ohne große Ankündigung eine filmlose digitale Kamera die für kurze Zeit ein Foto im internen DRAM Speicher zwischenspeichern und, auf Wunsch, auf Thermopapier ausdrucken konnte. Genau wie eine Polaroid aber nur in Graustufen und eben auf Thermopapier anstelle von Fotopapier. Die Idee hinter dieser Kamera können Sie im 1975 Abschnitt auf dieser Seite lesen. Wie dort erwähnt, nahm King Jim Co. LTD die Idee auf und patentierte ihre eigene elektronische Druckerkamera in 1990 welche noch im gleichen Jahr als die King Jim DaVinci DV55 (auf der Verpackung war sogar die Mona Lisa abgebildet). Die DV55 war die erste Digitalkamera der Welt mit eingebautem Thermodrucker. Ihr Design war sehr ungewöhnlich und sie bekam daher den Good Design Award in 1990. Die DaVinci DV55 und die Dycam Model 1 wurden fast zeitgleich im Sommer 1990 vermarktet. Etwa zwei bis drei Jahre später fand die Kamera den Weg in die vereinigten Staaten. Dort wurde sie von verschiedenen Firmen verkauft wie z.B. American Airlines als die erste Digitalkamera der Welt mit eingebautem Kopiergerät (laut John Henshall und seinem großartigen Evolution of the Species Beitrag im EDI Review, November 1993)[48][49]

 

1991 - die digitalkamera kommt nach europa


Early Fotoman ad
Early Fotoman ad (© Ziff Davis, Inc.)
Dycam/Logitech collection
Dycam/Logitech collection (© Marc Aubry)
Anfang 1991 nahm Logitech Kontakt auf zu Dycam. Sie wollten eine Digitalkamera vermarkten weil sie eins der führenden Produzenten von Computereingabe- und Zubehörgeräten waren. Eine Digitalkamera die man mit einem PC verbinden konnte erschien ihnen als eine gute Ergänzung zu ihrem Portfolio. Dycam lizensierte Logitech die Verwendung ihrer Technologie für 1 Million US Dollar.[45] Die Logitech Fotoman FM-1 wurde im Herbst 1991 verkauft. Äußerlich baugleich zur Dycam aber mit veränderter Firmware, Software und einem weißen Gehäuse anstelle von schwarz. Die erste Konsumenten, point-and-shoot, Digitalkamera auf dem europäischen Markt. Es wurden nicht viele Dycam Model 1 Digitalkameras hergestellt und auch nur durch bestimmte Vertriebskanäle in den Vereinigten Staaten verkauft. Die Logitech Fotoman FM-1 hingegen wurde in größeren Stückzahlen gefertigt, verkauft und weltweit ausgeliefert. Sie war ein voller Erfolg. Der Grund war auch recht einfach. Die Fotoman hatte eine bessere Software, besseres Marketing, bessere Firmware und Logitech verteilte kostenlose Kamerataschen wenn man sich registrierte. Die Logitech Software hatte viele Features wie Bildmanipulation und die Möglichkeit Fotos in drei verschiedene Dateitypen abzuspeichern.[50] Sie erlaubte es dem Nutzer auch neue Firmware in die Kamera zu laden. Digitalkameras von Dycam sind heute sehr schwer zu bekommen. Es gibt weltweit nur eine Person die mit Abstand die meisten Dycams und Fotomans besitzt. Rechts können Sie ein Foto seiner Sammlung sehen. Nur neun Stück(!) davon sind Dycams, der Rest Logitechs. Ich bezweifel dass irgendjemand das jemals übertreffen wird..!

Kodak DCS
Kodak DCS (© Kodak/Jim McGarvey)
Während Logitech und Dycam die regulären Konsumente zufrieden stellten, stellte Kodak ihr Digital Camera System (DCS), nach einer dreijährigen Testphase, mit Pauken und Trompeten vor. Ausgerichtet auf Journalisten, Reporter, Industrie und Regierung. Ein $20.000+ Paket mit Kamera, Speichereinheit, Kabeln, Anleitungen, Disketten, Tastatur und Koffer. Eine Nikon F3 Kamera mit einer digitalen 1.3MP Rückwand, eine 200MB Festplatte und einem LCD Bildschirm um die Bilder zu betrachten bildeten den Kern des Systems. Das Kamerasystem gab es in sechs verschiedene Ausführungen mit Farb- und Monochrombildsensoren. Etwa 987 Stück wurden bis 1994 verkauft. Als die Kodak DCS-200 rauskam, bezeichnete die Presse dessen Vorgänger als die DCS-100. Das zeigte Wirkung und seitdem wird sie nur noch so genannt. Es gibt ein interessantes Interview auf der Nikon Web Webseite mit Jim McGarvey über die Kodak DCS. Sie finden es hier: DCS-100.[51] Fujix DS-100
Fujix DS-100 (© digicammuseum.com)
Es gibt zahllose DCS-100 Bilder im Internet, daher habe ich hier ein frühes Marketingfoto verwendet welches noch nicht so oft benutzt wurde.

Fujix lernte schnell von den Kundenerfahrungen und bauten ihr DS-X Modell komplett um. Man hatte auf das Kundenfeedback gehört und die neue DS-100 Digitalkamera besaß nun ein großen LCD Bildschirm, Autofokus, Videoausgang und 3x optischen Zoom. Nachdem man die ersten SRAM Karten vermarktet hatte, war es kein Wunder, dass diese Kamera auch eine externe Speichermöglichkeit bot. Zum allersten Mal wurde ein Kartenlesegerät angeboten um die SRAM Karten auszulesen indem man diesen an einen Computer koppelte. Die Kamera war ein echter Erfolg und gewann einen Good Design Award in 1992.

 

 

1992 - geheime Apple projekte


Apple Adam Prototype Design
Apple Adam Prototype Design (© digicammuseum.com)
In den letzten Jahren hatte ich das Privileg mit einigen der einflussreichsten Menschen im digitalen Bildverarbeitungs- und Kamerageschäft zu arbeiten. Ich hatte endlose Unterhaltungen mit Ingenieuren, Erfindern und Wissenschaftler von so ziemlich jedem namhaften Kamerahersteller und im Herbst 2014 bekam ich folgende Informationen zugespielt, derart aussergewöhnlich, dass ich sie hier veröffentlichen musste. Folgen Sie mir auf eine ungewöhnliche Reise in die Gedanken eines Genies namens Eric Anderson. Fast alles was sie hier lesen werden sind wortwörtliche Erinnerungen an seine Arbeit. Apple's interne ATG (fortgeschrittene Technologie Gruppe) fing bereits in 1990 an einen Prototypen einer digitalen Rückwand mit LCD Bildschirm zu bauen. Der gesamte Entwicklungsprozess des Prototypen dauerte etwa zwei Jahre. Das Projekt wurde Ansel Adam genannt. Eine Demonstration des Systems (unter strenger Geheimhaltungserklärung) wurde weitestgehend positiv angenommen. Wie wir wissen hatten Kodak und Apple eine starke Geschäftsbeziehung dessen Resultat letztendlich u.a. die Apple Quick Take Serie war. Die Beziehung zwischen Apple und Kodak war jedoch sehr schwierig und ungefähr zu dieser Zeit zeichneten sich die ersten Probleme ab. Kodak hatte auch Geschäftsbeziehungen zu Logitech, Compaq und Chinon sowie einigen anderen Firmen aber bewies sich ständig als schwieriger Geschäftspartner wie sie etwas weiter unten in dem Kodak DC40 Abschnitt lesen können. Wie dem auch sei, der Ansel Adam Prototyp (ein tragbares Gerät, verbunden mit einem Macintosh Computer der unter einem Tisch stand) wurde bei Kodak in Rochester demonstriert. Etwa gegen Sommer 1992 beschloss Apple den Prototypen in ein eigenständiges Produkt (in der ATG Gruppe) zu verwandeln, mit dem Ziel, das es dann in die Imaging Abteilung gelangen könnte. Die Imaging Abteilung, war zu der Zeit damit beschäftigt um zusammen mit Kodak die Quick Take Kameraserie zu entwickeln, basierend auf unterschiedliche Baugruppen von verschiedenen Abteilungen entwickelt - die standard Methode wie man damals Digitalkameras baute.

Gegen Herbst 1992, wurde Eric Anderson mit der Arbeit an Cathedral fertig(ein DSP Betriebssystem) und arbeitet nun Vollzeit an Adam in der ATG Gruppe. Das Team verbrachte viel Zeit damit an Objektiven, Sensoren, System-Blockdiagramme und Kameraeigenschaften zu arbeiten und führte viele Benutzerstudien durch mit zusammengewürfelten Prototypen unterschiedlichster Bauweisen, um in Erfahrung zu bringen, was der Privat- und Geschäftskunde eigentlich an Kameraeigenschaften haben wollte. Gegen Ende 1992 und Anfang 1993 hatte dasAdam Team eine sehr gute Geschäftsbeziehung zu Sanyo aufgebaut und entwickelten Blockdiagramme und Konzepte von integrierten Schaltkreisen die sie für Videokameras konzipiert hatten (geringfügige Änderungen waren notwendig - damals war das Bild einer konsumenten Digicam auf VGA Niveau). In 1993 wurde das Adam Team in die Apple Imaging Group versetzt. Sie hatten eine komplette Materialliste für die Adam Kamera und Vereinbarungen mit Sanyo um sie zu produzieren. Sanyo versprach Apple dass sie die ersten wären die eine Digitalkamera mit LCD Bildschirm und Bedienoberfläche (GUI) rausbringen würden. Apple verbrachte eine MENGE Zeit damit die GUI zu programmieren. Die GUI wurde in 1998 sogar in Kodak Kameras implementiert. Die Imaging Group Produktmarketing und Management entschied sich auf Markttrends zu reagieren (z.B. billige Kameras) und Adam wurde erstmal auf Eis gelegt. Die Ingenieure der Imaging Gruppe stimmten zu und entwickelten daraufhin die Aspen und Phobos Projekte (zwei Kameras ohne LCD Bildschirm Obwohl Aspen zuerst einen 0.7" LCD Viewfinder hatte, der später jedoch entfernt wurde um Kosten zu sparen). Sie waren "gezwungen" sich an Kodak zu halten. Dies verursachte erhebliche Probleme, zum einen musste der Vorstandsvorsitzende von Sanyo seine Koffer packen und es enstanden starke Spannungen zwischen den Apple und Kodak Teams. Die Imaging Gruppe stellten Kodak in Japan ihre Digitalkamera Architektur (Apple Camera Architecture oder ACA) vor. Sie mochten es nicht weil Apple's Ingenieure behaupteten zu wissen wie man eine Digitalkamera auf eine neue Art und Weise baut woran Kodak nie gedacht hatte. Während des Meetings schickten sie jemanden raus um ein "Kodak Architekturen" Dokument zu erstellen, ein Dokument welches genau auf den Tag datiert war und aus mehreren Seiten bestand, darin verschiedene CPU und Speicherkonfigurationen etc. Das war Kodak's Antwort. Kodak weigerte sich sogar eine Kopie der Präsentation anzunehmen die Eric Anderson ihnen gab, obgleich die Geheimhaltungsvereinbarung dies erforderte. Ein "Gespräch" zwischen dem Apple und Kodak Management "klärte" dies kurz danach.

Der Schlüssel zum FlashPoint OS (so hieß es damals), welches auf der Adam Kamera lief, war eine einzige DRAM Speicherbank und ein einzelner high-speed Prozessor, alles wurde zudem durch die Software gesteuert, von den CCD Rohdaten bis zum JPEG Bild. Die Adam Ingenieure erfanden während dieses Prozesses eine menge neue Sachen. Dies nannten sie die Uniform Memory Architecture. Es war die Software-basierte Idee einer Kamera mit API's so dass dort auch andere Anwendungen gestartet werden konnten. Gegen 1994 wurde deutlich dass Kodak's Arbeit an der "Kamerasteuerungs Shell" Software nicht erfolgreich war. Die Adam Ingenieure musste die Kodak Ingenieure erneut instruieren, was das ganze Projekt um ein Jahr zurückwarf. Das Gleiche galt für die Hardware Entwicklung, Kodak versuchte die ASIC zu emulieren indem sie mehrere Platinen benutzten mit vielen FPGA Bausteinen, was niemals richtig funktionierte und das was funktionierte, funktionierte nur mit halber Geschwindigkeit. Also beschloss Apple den LCD Bildschirm und die GUI wegen Kodak's Beharrlichkeit erstmal wegzulassen (so entschied auch das, unter ihrem Einfluss stehende, Management der Imaging Gruppe), nur um mit anzusehen wie Casio sie alle überholte und die QV-10 im Sommer 1995 vorstellte. Gegen Ende 1995 verlangte Kodak dass die Kamera einen LCD Bildschirm haben sollte aber nach einigen Diskussionen beendete Kodak das Projekt. Bezüglich des Adam Prototypen arbeitete Apple's Imaging Gruppe weiterhin daran weil sie fest daran glaubten dass dies die Zukunft der Fotografie sein würde. Im Herbst 1996 wurde die Gruppe aus Apple ausgegliedert als FlashPoint Technology und aus QuickTime IC wurde Digita OS. Der Motorola 823 Prozessor kam endlich raus in 1997 und sie hatten eine voll funktionsfähige GUI noch im selben Jahr. Die ersten Produkte die damit ausgeliefert wurden waren die Kodak DC 220 und 240, später dann die DC 260 and 290.[54]

Weil jedes Dokument, jede Aufzeichnung, Skizze und Bild bezüglich des Ansel Adam Prototypen in der Gewalt von Anwälten ist, kann ich hier nur ein 3D Modell zeigen wie die Kamera ausgesehen hat.

 

 

1993 - digitalkameras für geschäftsleute


VC-1000
Olympus Deltis VC-1000 (© Olympus Corp.)
Dycam, Fuji, Kodak, Nikon und Logitech hatten schon Digitalkameras vermarktet. Gezielt auf Profis, Reporter, Presse und DTP Agenturen. Private Kunden lagen bei den Kameraherstellern bisher nicht im Fokus, genauso wenig wie Geschäftsleute. Olympus wollte das ändern und verwendeten ihr Computerspeicher Label Deltis um eine Digitalkamera für kommerzielle Zwecke zu vermarkten. Die Olympus VC-1000 war eine professionell aussehende Digitalkamera die dass zuvor vermarktete Still Video Modell VC-100 ablösen sollte. Die Kamera hatte einen Bildsensor mit 0,41 MP Auflösung und konnte die Bilder auf einer externen SRAM Karte speichern. Eine Neuerung war der eingebaute LCD Viewfinder welches es dem Benutzer erlaubte aufgenommene Bilder anzuschauen. Es gibt keinerlei Informationen darüber wie die Kamera vom Markt angenommen wurde aber sie muss erfolgreich genug gewesen sein um fünf weitere Nachfolgemodelle nach sich zu ziehen, die VC-1100, VC-1000 II, VC-1100 II, VC-1100 II HS und VC-1100 II HS PV. Die VC-1100 Modelle hatten Übertragungsmöglichkeiten die es dem Benutzer ermöglichten Bilder zu übertragen. Die Übermittlung eines Bildes konnte schon mal bis zu 6 Minuten dauern und wurde durch ein Nachfolgemodell stark reduziert, der VC-1100 HS. Die Modellbezeichnungen sind recht einfach zu erklären, die 'II' hinter der Bezeichnung bedeutet dass das Modell eine Neuauflage war mit einem günstigeren Preis. 'HS' bedeutete High Speed und ermöglichte schnellere Übertragungsgeschwindigkeiten. Die VC-1100 II HS PV ist die mit Abstand seltenste Variante, weil sie eine PC-VAN Autopilot Funktion bot (was auch immer das heißt!). Über die Deltis Kameras ist wenig bekannt und nur wenige wurden glaube ich verkauft. Eine solche Kamera heute aufzuspüren ist verdammt schwierig und daher sind sie bei Sammlern sehr begehrt. Die VC-1000 kostete etwa $4.500 wurde dann aber auf $1.700 reduziert. Die VC-1100 kostete anfangs $3.000 und später dann $2.200. All Modelle danach kosteten dann nur noch $2.000 in 1993 Dollar (etwa 3000€ heute).

 

 

1994 - kinder unterschiedlicher eltern


Kodak DC40
Kodak DC40 (© Kodak Eastman)
Pixtura
Logitech Fotoman Pixtura ad (© Logitech Inc.)
Gegen Ende 1993 gab es bereits rund 15 Digitalkameras auf dem Markt, die meisten wahnsinnig teuer und an einigen war nur schwer ranzukommen. Die Vorläufer auf dem jungen Digitalkameramarkt waren Dycam, Logitech, Nikon, Kodak und Fuji. 1994 war auch das Geburtsjahr von zwei verschiedenen Digitalkameras aus sogenannten "joint ventures". Die Kodak DC40, ein Kind aus der Logitech/Kodak Beziehung und die Apple Quick Take 100 aus der Apple/Kodak Beziehung. Zur Apple Quick Take wurde schon einiges im Absatz davor gesagt also richten wir unser Augenmerk auf die "Sturzgeburt" der Kodak DC40. Der nun folgende Abschnitt basiert auf wahre Begebenheiten und wurden mir von Paul Laughton mitgeteilt.

Laughton war gegen 1994 der Logitech Projektmanager für Digitalkameras. Logitech hatte ja die Rechte an der Dycam Kamera für eine Million Dollar gekauft. Nach erheblichen Schwierigkeiten überarbeiteten sie die Dycam Model 1 in eine herstellbare Logitech Fotoman. Ihr nächstes Ziel war es eine Farbversion der Fotoman zu entwerfen und all ihre Bemühungen drehten sich darum ein Bildsensor einer Videokamera zu verwenden (die Logitech Fotoman verwendete eine monochrome video CCD). Logitech war nicht sehr erfolgreich damit qualitativ gute Bilder zu erzeugen. Eines Tages kamen zwei Herren von Kodak herein und zeigten ihnen den Prototypen einer Digitalkamera die den Kodak KAF 400 Farbsensor verwendete. Wohlwissend dass ihr eigenes Farbkamera Projekt nicht sonderlich gut verlief, war Laughton sofort dafür Kodak’s Technologie zu verwenden. Die Kodak Herren luden ihn und sein Team ein um ihre Digitalkamera Produktionsstätte in Yokohoma, Japan zu besuchen und zu beurteilen. Laughton war auch eingeladen Kodak’s Herstellungspartner, Chinon, in Suwa City Japan zu besuchen und zu bewerten. Alles was er sah überzeugte ihn davon dass Logitech mit dem Kodak Design weitermachen sollte. Also erzählte er den Kodak Jungs, immer und immer wieder, dass sie bereit waren sich zu engagieren. Aus bestimmten Gründen war Kodak ihrem Engagement gegenüber nicht sehr entgegenkommend. Es stellte sich heraus, dass Kodak’s Management sie autorisiert hatte, das Kameradesign lediglich an zwei und ausschliesslich zwei Firmen zu verkaufen. Sie hatten ja schon einen Vertrag mit Apple (für die Quick Take Serie) und hatten auch schon einen Deal ausgearbeitet mit Compaq. Das waren zwei. Während Kodak Logitech hinhielt, arbeitete Laughton weiterhin an den Entwicklungsvorgaben. Er hatte ein ganzes Team von Ingenieuren von verschiedenen Disziplinen der Produktentwicklung (Hardware, Software, QA, Herstellung, Verpackung, industrielles Design, etc). Er liess sie ein komplettes Spezifikationsset für ihre neue Kamera aufschreiben (unter Verwendung ihrer eigenen Technologie und/oder Kodak’s Technologie). Eins ihrer Bemühungen war das industrielle Design. Sie testeten verschiedene Designkonzepte an Schwerpunktgruppen. Das "Fernglas" Design der finalen Logitech Pixtura / Kodak DC40 Version siegte.

Plötzlich, eines Tages, bekam Laughton einen Anruf von Kodak. Sie waren mit dem Engagement einverstanden (später erfuhr er dass Compaq ausgestiegen war). Sie fragten nach Logitech's Spezifikationen. Laughton faxte sofort über hundert Seiten mit Spezifikationen rüber die jeden Aspekt der Kamera beleuchteten, inklusive dem industriellen Design. Sie waren schlichtweg begeistert. Wie es aussah war es einfacher Zähne zu ziehen als von Apple irgendwelche Spezifikationen zu erhalten. Sie einigten sich auf Preise, Stückzahlen, Lieferzeitpunkte undsoweiter. Logitech's Management stimmte den Details zu, Kodak stimmte den Details zu und sie fingen mit der Entwicklung an. Chinon fing an dass Kameragehäuse maschinell zu bauen. Kodak in Rochester und Logitech arbeiteten die Softwaredetails aus. Alles verlief gut. Eines Tages jedoch kam Laughton's Management zu ihm und sagte “Das können wir uns nicht leisten, wir müssen abbrechen.” Er leitete ein Meeting ein mit seinem Management und den Jungs von Kodak. Er sagte ihnen sie würden das Projekt abbrechen. Kodak sagte, “wir melden uns” Ein paar Tage später meldete sich Kodak mit einem Angebot zurück. Sie würden ihre Entwicklungskosten drastisch senken und zwar auf den Preis den Logitech ihnen bereits gezahlt hatte, wenn sie die Kamera unter ihrem eigenen Namen herausbringen könnten. Kodak würde Logitech eine Lizenzgebühr zahlen für jede Kamera die verkauft würde. Logitech würde dennoch weiterhin den Entwicklungsprozess steuern. Laughton's Management stimmte zu. So wurde die Kodak DC40 geboren. Danach wurde Laughton der Projektmanager sowohl für die Logitech Pixtura als auch für die Kodak DC40. Kodak vertraute ihm das Management des gesamten Entwicklungsprojektes an. Er und einige Mitglieder seines Teams verbrachten viel Zeit in Suwa City in der Chinon Manufaktur und überwachten die Produktion. Er verbrachte auch einige Zeit in Rochester mit dem DC40 Marketingteam. Beide Firmen vermarkteten ihre Version der Kamera. Logitech’s Pixtura verkaufte sich nicht sonderlich gut. Die DC40 dafür umso mehr. Kodak schickte Logitech jedes Quartal einen Scheck über die Lizenzgebühren.[55]

 

1995 - der digitalkamera boom


Casio QV-10
Casio QV-10 (© Casio Corp.)
Skeleton
Casio QV-10 transparentes Modell (© Casio Corp.)
Wie bereits zuvor erwähnt arbeitete Casio hart an ihrem QV-10 Modell und in 1995 waren sie endlich fertig. Casio vermarktete die erste Digitalkamera mit einem LCD Bildschirm. Die Casio QV-10 wurde offiziell als Auslöser des weltweiten Digitalkamera Booms anerkannt. Zurückblickend war sie nur eine einfache point-and-shoot Digitalkamera. Ein Schwenkobjektiv, Videoausgang, kein Blitz, fast keine Features und nur 2MB interner Speicher. Dennoch kostete sie damals rund $700. Verrückt wenn heute darüber nachdenkt aber damals war es einfach der neueste Trend. Eine erschwingliche Digitalkamera für Jedermann mit LCD Bildschirm. 1995 war dies das must-have high-tech Gerät für unter den Weihnachstbaum und führte weltweit die Gadgetlisten an.

Interessanterweise schien kein anderer Kamerhersteller an diesem Modell interessiert zu sein. Die QV-10 wurde nicht lizensiert und es gibt kein OEM Modell von ihr. Casio brachte danach noch 12 weitere QV Modelle auf den Markt (die QV-10A und die QV-10A plus sind übrigens ein und das selbe Modell!) . Alle mit einem 270° Schwenkobjektiv. Manche wurden weltweit vermarktet, manche nur in bestimmte Länder. Wie Sie sehen können baute Casio auch ein transparentes Modell der QV-10, vermutlich um ihrem legendären Modell ein Denkmal zu setzen. Wer weiß?






gibt es die erste....?


Jetzt haben wir gut 9 verschiedene Digitalkameras die alle auf ihre eigene Art und Weise die "Erste" waren.

1. McCord & Westphal Digitalkamera (1971-1973)
Erste funktionale, digitale, Silizium-Matrixfeld Pixel Kamera. Erfunden und gebaut durch Thomas B. McCord (MIT) und James A. Westphal (CalTech) in 1971. Dokument veröffentlicht und patentiert in 1972. Fotometer-Digitalisiersystem mit A/D-Wandler, der auf einem Digitalband Bilder speicherte. Angebunden an ein Elektronik Rack. Nicht tragbar. Nicht vermarktet.

2. Kodak Prototyp Elektronische Standbild Kamera (1975)
Erste tragbare, Silizium-Matrixfeld (CCD) Pixel Kamera. Erfunden und gebaut durch Steve Sasson (Kodak Eastman). Bauzeit zwischen Ende 1974 und Dezember 1975. Voll-elektronische Standbildkamera die eine digitale Darstellung des Ausgangssignals eines einzelnen CCD-Bildes auf Digitalband speicherte. Erste jemals gebaute, tragbare CCD Kamera. Tragbar. Nicht vermarktet.

3. Universität von Calgary All-Sky Imager (1977?)
Erstes All-Sky, digitales Überwachungssystem für Polarlichtstudien. Entworfen und gebaut an der Universität von Calgary. Nicht tragbar. Nicht vermarktet.

4. Pointing Products FS-2505 Digital Freeze Frame Kamera (1984)
Erste kommerziell verkaufte Videokamera mit eingebauter "Standbild" Möglichkeit und der Verwendung von digitalen, solid-state Speicher. Tragbar. Vermarktet.

5. Kodak / Videk Megaplus (1986)
Erste Digitalkamera der Megapixel Klasse. Entworfen und gebaut durch Kodak. Verkauft durch Videk. Gebaut 1986. Hochauflösende CCD Kamera mit externer Bildverarbeitungseinheit. Digitalkamera ja, aber kein eigenständiges Produkt (gebunden an eine digitale Verarbeitungseinheit). Nicht tragbar. Vermarktet.

6. MegaVision Tessera System (1987)
Erste kommerziell erhältliche, professionelle Digitalkamera. Schnurgebundenes System. Entworfen und gebaut durch MegaVision. Gebaut in 1986, Verkauf ab 1987, erster regulärer Betrieb in 1989. Nicht tragbar. Vermarktet.

7. Kodak Electro Optical Kamera (EO) (1987)

Erste tragbare, vermarktete Digitalkamera. Entworfen von Kodak's FSD Division Ingenieur Jim McGarvey für einen Regierungskunden. Es war Kodak's erste Megapixel Digitalkamera. Tragbar. Vermarktet (Regierungskunde).

8. Fujix DS-1P (1988)
Erste kundenfreundliche Digitalkamera im Taschenformat. Entwickelt zusammen mit Toshiba. Gebaut durch Fuji in 1987, veröffentlicht in 1988. Sie verwendete IC Karten zur Speicherung (SRAM). Erste Digitalkamera für Konsumenten. Tragbar. Nicht vermarktet (an andere Kamerahersteller verteilt oder verkauft).

9. Fujix DS-X / Toshiba IMC-100 (1989)
Erste jemals vermarktete, konsumentenfreundliche Digitalkamera im Taschenformat. Entwickelt zusammen mit Toshiba. Gebaut durch Fuji und Toshiba in 1988, veröffentlicht und vermarktet in 1989. Sie verwendete IC Karten zur Speicherung (SRAM). Erste vermarktete Digitalkamera für Privatkunden. Tragbar. Vermarktet (vermutlich nur in Japan).

(Tragbar an dieser Stelle bedeutet man konnte die Kamera und die Speichereinheit mit sich führen um Bilder zu machen)