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 | Bildsensoren CCD Sensoren |
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Bildsensoren CCD CMOS
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Der Bildsensor ist mit das wichtigste Bauteil einer Digitalkamera. Er wandelt das Licht in elektrische Impulse um und erzeugt dadurch das Bild. Früher wurden fast ausschließlich CCD Sensoren verbaut. Mittlerweile gibt es viele unterschiedliche Sensortypen und Bezeichnungen.
Welche Sensorgrößen gibt es? Wie wirkt sich die Sensorgröße auf die Bildqualität aus? Welche Sensortypen gibt es?
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Sensorgrößen
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Ausgangspunkt und Referenz ist immer das Kleinbild Negativformat. Dies hat ein Format von 24x36 mm. Die Diagonale ist 43,3mm. Daher spricht man auch von der 50 mm "Normalbrennweite".
Die heutigen Bildsensoren in Digitalkameras sind jedoch bis auf wenige Ausnahmen viel kleiner. Dadurch ergeben sich für Digitalkameras ganz andere Normalbrennweiten. Das Bild wird ja auf einer viel kleineren Fläche abgebildet.
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Übersicht Sensorgrößen
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Sensorgröße
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Bildbreite
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Bildhöhe
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Brennweite
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1/2,7" (Zoll)
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5,4 mm
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4 mm
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7 mm
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1/2,5" Zoll
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5,76 mm
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4,3 mm
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8 mm
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1/1,7" Zoll
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7,6 mm
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5,6 mm
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11 mm
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2/3" Zoll
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8,8 mm
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6,6 mm
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12,5 mm
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4/3" Zoll
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18 mm
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13,5 mm
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25 mm
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Kleinbild
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36
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24
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50 mm
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Umrechnungsfaktor Formfaktor
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Mit dem Umrechnungsfaktor (manchmal auch Verlängerungsfaktor genannt) können Sie die Objektivbrennweite einer Digitalkamera auf das Kleinbildformat umrechnen. Es gibt eine einfach Formel dazu: Kleinbild-Diagonale : Sensordiagonale = Umrechnungsfaktor Die Kleinbilddiagonale beträgt ca. 43mm.
Beispiel: Der Sensor der Nikon D70 hat die Größe von 23,7 x 15,6 mm. Die Diagonale beträgt daher 28,37 mm. Rechnet man nun:
Kleinbilddiagonale : D70 Diagonale 43mm : 28,37mm = 1,51
Der Umrechnungsfaktor beträgt daher 1,5. Ein Weitwinkelobjektiv mit 20mm Brennweite hat an einer Nikon D70 also "nur" ca. 30mm
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Bildqualität
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Wie wirkt sich nun die Sensorgröße auf die Bildqualität aus?
Bei der Betrachtung gehen wir von der weit verbreiteten Sensorgröße mit 1/2,5" Zoll aus. Dieser Sensor wird je nach Hersteller und Kameramodell zwischen 4 - 8 Millionen Pixel bestückt.
Hier sehen Sie schon das Grundproblem. 8 Millionen Pixel auf einer Fläche von 5,76mm x 4,3mm sitzen viel enger und dichter beieinander als 4 Millionen. Da die Sensoren Wärme erzeugen ergeben Probleme wie Bildrauschen und Überlagerungen, je mehr Pixel beieinander sitzen.
Fazit: Erkundigen Sie sich vor dem Kamerakauf wie groß der Bildsensor ist. Ein größerer Sensor mit 1,1/7" oder 1,1/8" ist bei gleicher Megapixelanzahl immer einem Sensor mit 1,2/5" vorzuziehen. Natürlich ist dies nicht das alleinige Kaufentscheidungsmerkmal. Viele Hersteller haben mittlerweile eine sehr gute Rauschunterdrückung eingebaut.
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Sensortypen
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Alle auf dem Markt befindlichen Sensortypen hier aufzuzählen ist nicht möglich. Es werden jedoch die gängigsten Typen aufgelistet:
CCD Sensor: Dies ist der am weitest verbreiteste Sensor auf dem Markt. Er verliert jedoch gegenüber dem CMOS Sensor zunehmend an Bedeutung. Derr CCD ist ein Halbleiter der einfallendes Licht in elektronische Signale umwandelt. Dieser Sensortyp neigt weniger zum Bildrauschen und bietet oft einen besseren Dynamikumfang als der CMOS Sensor.
CMOS Sensor: Auch dieser Halbleiter wandelt Licht in elektrische Spannungen um. Im Gegensatz zum CCD kann es dies direkt auf dem Sensor tun. CMOS Sensoren können sehr klein und kompakt gebaut werden und werden daher gerne in Consumer Kameras eingebaut. CMOS Sensoren sind reagieren empfindlicher auf Lichtimpulse. Sie benötigen nur ein Zehntel so viel Strom wie die CCDs und können viel billiger hergestellt werden.
Super CCD Sensor (Fuji) Dieser Sensor wird hauptsächlich in Fuji Kameras eingebaut.Dieser SuperCCD-Sensorist um 45° gedreht. Dadurch ist der Abstand von Zellenreihe zu Zellenreihe in senkrechter und waagerechter Richtung wesentlich geringer als bei konventionellen Sensoren und somit die Auflösung in diesen beiden Richtungen entsprechend besser. Dieser Sensor hat eine hohe Lichtempfindlichkeit. Das Rauschverhalten und der Dynamikumfang sind eher durchschnittlich. Aufnahmen mit diesem Sensor erhalten mehr Zeichnung in den hellen Bereichen. Kameras die diesen Sensor verwenden verfügen über eine sehr gute Bildqualität.
LBCAST Sensor Dieser Sensor wurde von Nikon entwickelt bwz. in der Nikon D2H verbaut. Es ist ebenfalls ein CMSO Sensor der sich aber in der elektronischen Ansteuereung und Verarbeitung unterscheidet. Der Sensor ist rauscharm und schnell und verbraucht wenig Energie.
X3 Sensor von Fa. Foveon Dieser Sensor ist eine ganz spezielle Entwicklung. Hier gibt es für die drei Grundfarben (RGB) im Halbleiter je eine eigene Schicht. Diese Sensoren liefern scharfe Bilder. Der Hauptgrund liegt darin, weil jede Zelle für alle Farben zuständig ist und somit umständliche Berechnungen entfallen. Der Kamerahersteller Sigma baut diese Sensoren ein.
Weiterhin gibt es spezielle Sensoren der Firma Kodak und Sony.
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