Camera elements

Bildsensoren

Bildsensoren: CCD (links), CMOS (rechts).

Das Licht, das durch ein Objektiv einfällt, wird auf dem Bildsensor der Kamera fokussiert. Ein Bildsensor besteht aus vielen Photosites, wobei jede Photosite einem Bildelement, besser unter dem Namen „Pixel“ bekannt, auf dem Bildsensor entspricht. Jedes Pixel auf einem Bildsensor registriert die Menge an Licht, der es ausgesetzt ist, und konvertiert diese in eine entsprechende Anzahl an Elektronen. Je heller das Licht ist, desto mehr Elektronen werden erzeugt.

In Kameras kommen zwei Technologien für den Bildsensor zum Einsatz:

CCD- und CMOS-Sensoren werden oftmals als Konkurrenten angesehen, haben aber beide ihre individuellen Stärken und Schwächen, wodurch sie sich für unterschiedliche Anwendungsbereiche eignen. CCD-Sensoren werden mit einer Technologie produziert, die eigens für die Kameraindustrie entwickelt wurde. Frühere CMOS-Sensoren basierten auf Standardtechnologie, die bereits in großem Umfang z. B. in Speicherchips von PCs verwendet wurde. Moderne CMOS-Sensoren basieren auf einer spezielleren Technologie, und die Qualität der Sensoren nimmt stetig zu.

CCD-Technologie

CCD-Sensoren werden seit mehr als 30 Jahren in Kameras verwendet. Sie haben zahlreiche Vorteile. Im Allgemeinen lässt sich sagen, dass sie immer noch eine etwas bessere Lichtempfindlichkeit bieten und etwas weniger Rauschen verursachen als CMOS-Sensoren. Eine höhere Lichtempfindlichkeit führt bei schwachem Licht zu besseren Bildern. CCD-Sensoren sind jedoch teurer und Kameras mit CCD-Sensoren sind aufwändiger zu konstruieren. Ein CCD-Sensor kann zudem das Hundertfache an Strom verbrauchen wie ein äquivalenter CMOS-Sensor.

CMOS-Technologie

Durch die stetige Weiterentwicklungen rücken CMOS-Sensoren in punkto Bildqualität näher an ihre CCD-Konkurrenten heran. CMOS-Sensoren senken die Gesamtkosten von Kameras, da sie bereits die gesamte Logik enthalten, um die digitalisierte Bildinformation zu liefern. Im Vergleich zu CCDs bieten CMOS-Sensoren mehr Integrationsmöglichkeiten und mehr Funktionen. CMOS-Sensoren lassen sich schneller auslesen (was bei Bildern mit hoher Auflösung von Vorteil ist), haben einen geringeren Stromverbrauch auf Chip-Ebene und ermöglichen eine kleinere Systemgröße. Megapixel-CMOS-Sensoren sind weiter verbreitet und nicht so teuer wie Megapixel-CCD-Sensoren.

Megapixel-Sensoren

Aus Kostengründen haben viele Megapixel-Bildsensoren (Sensoren mit einer Million oder mehr Pixel) in Megapixel-Kameras dieselbe Größe oder sind nur geringfügig größer als VGA-Bildsensoren, die eine Auflösung von 640 x 480 (307.200) Pixel bieten. Dies bedeutet, dass die Größe der einzelnen Pixel auf einem Megapixel-Bildsensor kleiner ist als auf einem VGA-Bildsensor. Beispielsweise haben die einzelnen Pixel auf einem 1/3“-Bildsensor mit 2 Megapixel eine Größe von 3 μm (Mikrometer/Mikron). Im Vergleich dazu beträgt die Größe eines Pixels auf einem 1/3“-VGA-Bildsensor 7,5 μm. Während die Megapixel-Kamera zwar eine höhere Auflösung und mehr Details bietet, ist sie jedoch weniger lichtempfindlich als eine VGA-Kamera, da die Pixelgröße kleiner ist und das von einem Objekt reflektierte Licht auf mehr Pixel verteilt wird.

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