Fotografie - Sensor, das Herzstück

Die wenigsten von uns, und das ist auch nicht verwerflich, setzen sich mit der Kameratechnik auseinander. Für sie ist es wichtig, dass die Kamera funktioniert, damit sie ihrem Spaß an der Fotografie nachgehen können. Dieser steht für den überwiegenden Teil der Verbraucher im Vordergrund, wie unsere Umfrage in 2012 ergeben hat. Irgendwann kommt jeder, spätestens bei einer Neuanschaffung einer Kamera, an den Punkt, wo man die Kameratechnik für sich thematisieren sollte, wenn nicht muss. Der erste Grundsatz lautet: Keine Angst vor Begrifflichkeiten, man muss ja nur so tief in die Materie einsteigen, wie es sinnhaft für einen ist.

Bildsensoren
Die Bildqualität eines Kamerasystems wird von den drei Faktoren Objektiv, Bildsensor und digitale Aufbereitung bestimmt. Eng verzahnt, und dies verwundert natürlich nicht, ist die gesamte Kamerastruktur mit dem Sensor, der vielfach auch als das Herzstück bezeichnet wird. In aktuellen Kameras kommen unterschiedlich große Sensoren beziehungsweise Typen zum Einsatz, wobei die Größe allein nicht entscheidend für die Bildqualität ist. Inwieweit die Sensorthematik für einen persönlich erheblich ist, muss jeder für sich selbst entscheiden. Prinzipiell liefern aktuelle Kameramodelle eine top Bildqualität und dennoch wird auf dem Gebiet der Sensoren weiter im Sinne des Verbrauchers getüftelt. Weiterentwicklungen führen speziell in fotografischen Extrembereichen zu Verbesserungen.

Seit einigen Jahren werden bevorzugt CMOS-Sensoren (Complementary Metal-Oxyd Semiconductor) – bei Olympus und Panasonic auch als Live-MOS bezeichnet – eingesetzt. CMOS-Sensoren zeichnet es aus, dass jedes Pixel einen eigenen Spannungswandler und Verstärker besitzt. Dies ist auch der Grund dafür, warum vielfach von Active Pixel Sensor die Rede ist. Alle Pixel lassen sich einzeln auslesen. CMOS-Sensoren sind zudem durch eine große Schnelligkeit gekennzeichnet. Diese ist auch von Nöten bei der Aufzeichnung von Full-HD-Videos mit hohen Bildfrequenzen. Auch die Live-View-Anzeige in Spiegelreflexkameras war erst durch CMOS-Sensoren möglich, die weniger Strom verbrauchen und sich weniger stark erhitzen als die CCD-Sensoren, die lange Zeit überwiegend in Digitalkameras zum Einsatz kamen. Ein Nachteil der CMOS-Sensoren ist, so die Fachwelt, dass durch die zusätzlichen Transistoren für jedes Pixel die lichtempfindliche Fläche geringer wird. Dies hat zur Folge, dass sie für Bildrauschen anfälliger sind. Die Hersteller setzen in den letzten Jahren alles dran, diesen Nachteil, sei es durch Mikrolinsen, aber auch durch die Verringerung des Abstandes zwischen Mikrolinsen und Fotodioden, zu beheben. Auch das Material der Farbfilter wurde verändert, denn dadurch wurde eine höhere Lichtdurchlässigkeit erreicht. Weitere Verbesserungen, um das Bildrauschen zu minimieren, erfolgten in der Auslese-Elektronik, Verstärker und dem Analog-Digital-Konverter.

Kamera Sensor
In Kompaktkameras sind immer häufiger BSI-COMS-Sensoren anzutreffen. Um die Lichtausbeute zu erhöhen, befindet sich die Leiterbahn hinter den Fotodioden. Um einen in drei Schichten aufgebauten Sensor handelt es sich bei X3-CMOS-Sensor. Je nach Farbe dringt das Licht unterschiedlich tief in das Silizium ein. Bei diesem Sensortyp werden die Mischfarben nicht durch Interpolation benachbarter Pixel errechnet, sondern jedes Flächenpixel hat die vollen Farbinformationen. Der große Vorteil liegt auf der Hand: Artefakte und Unschärfen durch Farbinterpolation entfallen auf diese Weise. X3-CMOS-Sensoren wird ein hoher Wirkungsgrad an Auflösung nachgesagt, was auch auf den Verzicht des Tiefpassfilers zurückgeführt wird. Mit zunehmenden ISO-Werten, so ist zu lesen, soll sich die Bildqualität verringern. Ein weiterer Sensortyp ist der Super CCD mit einer wabenförmigen Struktur, die eine höhere vertikale und horizontale Auflösung garantiert. Bei der neueren EXR-Variante wurde die Anordnung der Farbfilter so verändert, dass immer zwei Pixel derselben Farbe nebeneinanderliegen. Dies hat den Vorteil, dass sie sich zu einem größeren Pixel zusammenschalten lassen. Damit konnte das Rauschen reduziert und die Dynamik bei halbierter Auflösung verbessert werden. Beim X-Trans-Sensor, der sehr rauscharm sein soll, aber dafür Moiréanfällig, fehlt der Tiefpassfilter. Eine neue Generation wurde mit dem X-Trans II angekündigt. Hier sind zusätzliche Phasen-Autofokus-Pixel auf dem Sensor integriert. Ein Unternehmen arbeitet derzeit an einer ganz neuen Sensortechnik, die aber noch in keinem Produkt anzutreffen ist. Statt RGB-Filter, die rund die Hälfte des Lichtes verschlucken, sollen Splitter zum Einsatz kommen. Damit soll sich die Empfindlichkeit der Sensoren verdoppeln.

Digitalfotografie 06 / 2013

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1 Kommentare

Ein nützlicher Beitrag .... in diesem Zusammenhang hätte ich mir noch einen Hinweis auf " die Unsitte " der Hersteller hinzuweisen die Anzahl der Pixel in einem vetretbaren Rahmen zu belassen und nicht dem unbelastetem Endverbraucher zu oktruieren "um so mehr um so besser" ... da ich aus dem Handel komme werde ich ständig mit dieser Annahme konfrontiert. LG

von Hans Lachmann
21. Juni 2013, 15:54:48 Uhr

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