Bildsensoren & Formate

Sensortechnik

In Digitalkameras werden entweder CCD- oder CMOS- Sensoren eingesetzt. Beim CCD-Sensor wird die nach der Belichtung in den Sensorpixeln passiv gespeicherte Ladung zu einem externen Prozessor geleitet und dort in Spannungswerte umgerechnet. Bei CMOS-Sensoren erfolgt die Umwandlung der Ladung in Spannung mit Hilfe von Transistoren. Die Digitalisierung des Spannungswertes geschieht auf dem Sensor, direkt hinter jedem Pixel. 

CMOS-Sensoren bieten eine größere Dynamik und haben einen geringereren Stromverbrauch als CCD-Senoren. Und sie sind billiger in der Herstellung. Doch sie haben eine geringere Lichtempfindlichkeit, was höhere Verstärkungen erfordert und zu einem hohen Rauschen führt, vor allem bei Aufnahmen mit wenig Licht.

Anfangs wurden CMOS- Sensoren nur in Mobiltelefonen und Billigkameras eingesetzt. Für anspruchsvolle Spiegelreflex- Kameras nahm man CCD- Sensoren. Doch das hat sich geändert. Heute werden für Fotokameras fast nur noch CMOS-Sensoren verwendet. Das liegt hauptsächlich am Erfolg der Smartphones, für die CMOS-Sensoren in großer Stückzahl benötigt werden. Seit etwa 2010 werden Sensoren nur noch für Mobiltelefon- Kameras entwickelt. Die neue Technik wird anschließend an größere Sensoren angepasst. 

Wer wissen will, was die Kameramodelle der nächsten Jahre an Neuerungen bieten, muss sich nur die neuesten Smartphones anschauen: vollfunktionstüchtiger Phasenautofokus auf dem Sensor, gleichzeitige Doppelbelichtung für HDRI, Zeitlupenaufnahmen mit tausend Bildern pro Sekunde, etc. Die Pixeldichte, und damit die Auflösung, wird weiterhin steigen, bei gleichzeitiger Verbesserung der Schwachlicht- Bildqualität.

Da immer mehr Smartphones anstelle von Fotokameras verwendet werden, steigen die anteiligen Entwicklungskosten pro Kameramodell und verteuern die Gehäuse. Das wiederum führt dazu, dass weniger Kameras gekauft werden. In Zukunft wird sich die Entwicklung von neuen Kameramodellen verlangsamen, und in absehbarer Zeit zu einem Stillstand in der Entwicklung klassischer Kameras führen. 

Je höher die Pixeldichte, desto größer ist das Bildrauschen. So hat die rauscharme Sony A7s eine Auflösung von nur 12 MP und eine Pixelgröße von 8,4 µm. Die Sony A7r IV mit einer Auflösung von 60 MP hat eine Pixelgröße von nur 3,80 µm. Bei höheren Pixeldichten muß das Rauschen durch Software herausgefiltert werden. Das funktioniert heute ganz gut, aber die physikalischen Gesetze können nicht außer Kraft gesetzt werden.

Gängige Formate von Kamerasensoren

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Größen gängiger Bildsensoren

 * Abmessungen variieren je nach Hersteller.

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Bildformate