Bildsensor
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Ein Bildsensor ist eine Vorrichtung zur Aufnahme von zweidimensionalen Abbildern aus Licht auf elektrischem oder mechanischem Wege. In den meisten Fällen werden als Bildsensoren Halbleiterdetektoren verwendet. Es existieren auch zweidimensionale Bildsensoren für die Aufnahme anderer Strahlungsarten (Röntgenstrahlung, mittleres Infrarot).
Technische Lösungen zur Aufnahme eines Bildes im sichtbaren Bereich bis zum Infrarot beruhen oft auf zweidimensionalen Anordnungen ("Arrays") von Strahlungssensoren, deren Signale elektronisch ausgelesen werden. Insbesondere bei Infrarot bezeichnet man diese auch als Focal Plane Array (FPA). Beispiele für Bildsensoren im sichtbaren Bereich und im Nahen Infrarot:
- Siliziumsensoren weisen relativ geringes Bildrauschen auf, was in Zukunft durch die Verwendung von schwarzem Silizium weiter reduziert werden kann.
- CCD-Sensor (CCD)-Bildsensoren, mit Filterrad oder farbsensitiven Sensoren (Einzel-Filter pro Pixel, siehe Bayer-Sensor) auch für Farbbilder
- CMOS-Sensor, basierend auf der CMOS-Technologie, mit neben- oder übereinander (Foveon X3 Direkt-Bildsensor) liegenden farbsensitiven Sensoren auch für Farbbilder
- Vidiconröhre
- Ikonoskop
Beispiele für Bildsensoren für andere Spektralbereiche:
- Nipkowscheibe (historisch für Licht, jedoch auch für andere Strahlungsarten verwendbar)
- Mikrobolometerarray (Mittleres bis Fernes Infrarot, in der Astronomie, in Wärmebildkameras und Zielsuchsystemen)
- Pyroelektrisches Array (mittleres bis fernes Infrarot)
- Focal Plane Arrays auf Basis von Fotodioden aus Cadmium-Quecksilber-Tellurid (CMT), für Wärmebildkameras und Zielsuchsysteme, Mittleres Infrarot, 3,5…5 µm Wellenlänge)
Bildwandlerröhren und Restlichtverstärker, auch die Mikrokanalplatte (MCP) dienen der Verstärkung eines Bildsignales oder dessen Umwandlung in sichtbares Licht; sie werden nicht als Bildsensor bezeichnet, obwohl sie oft wesentliche Merkmale eines solchen haben.
Inhaltsverzeichnis |
[Bearbeiten] Typische Bildsensor-Größen bei Video- und Fotokameras
In nebenstehender Grafik sind gängige Sensorgrößen dargestellt, welche in Video- und Fotokameras zum Einsatz kommen. Lässt man die Mittelformat-Sensoren außer Betracht, ist zwischen dem kleinsten und dem größten Sensor welche in Kompakt- und Spiegelreflexkameras verwendet werden, Faktor 56 bezogen auf die Sensorfläche erkennbar. Dieser Unterschied ist einer von mehreren Faktoren, welche die Bildqualität beeinflussen.
[Bearbeiten] Pixelanordnung und Bildauflösung
In der Digitalfotografie wird die gerundete Gesamtzahl der Bildpunkte in Megapixeln (MP) angegeben als Anhaltspunkt für die theoretisch erreichbare Auflösung. Die tatsächliche Auflösung hängt aber von vielerlei Faktoren ab – die Pixelanzahl allein lässt keine Qualitätsaussage zu. Gab es anfangs fast nur das Seitenverhältnis 4:3, gibt es nun zunehmend auch das 3:2-Format des klassischen Kleinbilds sowie Kameramodelle mit 16:9-Format.
| Name | Auflösung | Verhältnis | Pixel | rechnerische Druckgröße (cm × cm) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 150 dpi | 300 dpi | 600 dpi | ||||
| 0,3 MP | 640 × 480 | 4:3 | 307 200 | 10 × 8 | 5 × 4 | 2 × 2 |
| 0,8 MP | 1024 × 768 | 4:3 | 786 432 | 17 × 13 | 8 × 6 | 4 × 3 |
| 1 MP | 1152 × 864 | 4:3 | 995 328 | 19 × 14 | 9 × 7 | 4 × 3 |
| 1,3 MP | 1280 × 960 | 4:3 | 1 228 800 | 21 × 16 | 10 × 8 | 5 × 4 |
| 2 MP | 1600 × 1200 | 4:3 | 1 920 000 | 27 × 20 | 13 × 10 | 6 × 5 |
| 2,1 MP | 1720 × 1280 | 4:3 | 2 201 600 | 29 × 21 | 14 × 10 | 7 × 5 |
| 3 MP | 1984 × 1488 | 4:3 | 2 952 192 | 33 × 25 | 16 × 12 | 8 × 6 |
| 3 MP | 2016 × 1512 | 4:3 | 3 048 192 | 34 × 25 | 17 × 12 | 8 × 6 |
| 3,3 MP | 2048 × 1536 | 4:3 | 3 145 728 | 34 × 26 | 17 × 13 | 8 × 6 |
| 3,3 MP | 2080 × 1560 | 4:3 | 3 244 800 | 35 × 26 | 17 × 13 | 8 × 6 |
| 4 MP | 2272 × 1704 | 4:3 | 3 871 488 | 38 × 28 | 19 × 14 | 9 × 7 |
| 4 MP | 2304 × 1728 | 4:3 | 3 981 312 | 39 × 29 | 19 × 14 | 9 × 7 |
| 5 MP | 2560 × 1920 | 4:3 | 4 915 200 | 43 × 32 | 21 × 16 | 10 × 8 |
| 5 MP | 2576 × 1932 | 4:3 | 4 976 832 | 43 × 32 | 21 × 16 | 10 × 8 |
| 5 MP | 2592 × 1944 | 4:3 | 5 038 848 | 43 × 32 | 21 × 16 | 10 × 8 |
| 5,6 MP | 2720 × 2040 | 4:3 | 5 548 800 | 46 × 34 | 23 × 17 | 11 × 8 |
| 6,1 MP | 2848 × 2136 | 4:3 | 6 083 328 | 48 × 36 | 24 × 18 | 12 × 9 |
| 6,3 MP | 2880 × 2160 | 4:3 | 6 220 800 | 48 × 36 | 24 × 18 | 12 × 9 |
| 7,1 MP | 3072 × 2304 | 4:3 | 7 077 888 | 52 × 39 | 26 × 19 | 13 × 9 |
| 8 MP | 3264 × 2448 | 4:3 | 7 990 272 | 55 × 41 | 27 × 20 | 13 × 10 |
| 9 MP | 3488 × 2616 | 4:3 | 9 124 608 | 59 × 44 | 29 × 22 | 14 × 11 |
| 12 MP | 4048 × 3040 | 4:3 | 12 305 920 | 68 × 51 | 34 × 25 | 17 × 12 |
| 22 MP | 5344 × 4008 | 4:3 | 21 418 752 | 90 × 67 | 45 × 34 | 23 × 17 |
| 0,9 MP | 1134 × 756 | 3:2 | 857 304 | 19 × 12 | 9 × 6 | 4 × 3 |
| 1,4 MP | 1440 × 960 | 3:2 | 1 382 400 | 24 × 16 | 12 × 8 | 6 × 4 |
| 1,5 MP | 1504 × 1000 | 3:2 | 1 504 000 | 25 × 16 | 12 × 8 | 6 × 4 |
| 1,6 MP | 1536 × 1024 | 3:2 | 1 572 864 | 26 × 17 | 13 × 8 | 6 × 4 |
| 2 MP | 1752 × 1168 | 3:2 | 2 046 336 | 29 × 19 | 14 × 9 | 7 × 4 |
| 2,8 MP | 2032 × 1352 | 3:2 | 2 747 264 | 34 × 22 | 17 × 11 | 8 × 5 |
| 2,8 MP | 2048 × 1360 | 3:2 | 2 785 280 | 34 × 23 | 17 × 11 | 8 × 5 |
| 3,3 MP | 2240 × 1448 | 3:2 | 3 243 520 | 37 × 24 | 18 × 12 | 9 × 6 |
| 3,5 MP | 2268 × 1512 | 3:2 | 3 429 216 | 38 × 25 | 19 × 12 | 9 × 6 |
| 3,5 MP | 2304 × 1536 | 3:2 | 3 538 944 | 39 × 26 | 19 × 13 | 9 × 6 |
| 3,8 MP | 2400 × 1600 | 3:2 | 3 840 000 | 40 × 27 | 20 × 13 | 10 × 6 |
| 4,3 MP | 2544 × 1696 | 3:2 | 4 314 624 | 43 × 28 | 21 × 14 | 10 × 7 |
| 4,5 MP | 2592 × 1728 | 3:2 | 4 478 976 | 43 × 29 | 21 × 14 | 10 × 7 |
| 6 MP | 3008 × 2000 | 3:2 | 6 016 000 | 50 × 33 | 25 × 16 | 12 × 8 |
| 6 MP | 3008 × 2008 | 3:2 | 6 040 064 | 50 × 34 | 25 × 17 | 12 × 8 |
| 6,1 MP | 3024 × 2016 | 3:2 | 6 096 384 | 51 × 34 | 25 × 17 | 12 × 8 |
| 6,3 MP | 3072 × 2048 | 3:2 | 6 291 456 | 52 × 34 | 26 × 17 | 13 × 8 |
| 6,5 MP | 3104 × 2072 | 3:2 | 6 431 488 | 52 × 35 | 26 × 17 | 13 × 8 |
| 7,1 MP | 3264 × 2176 | 3:2 | 7 102 464 | 55 × 36 | 27 × 18 | 13 × 9 |
| 8,2 MP | 3504 × 2336 | 3:2 | 8 185 344 | 59 × 39 | 29 × 19 | 14 × 9 |
| 10 MP | 3888 × 2592 | 3:2 | 10 077 696 | 65 × 44 | 32 × 22 | 16 × 11 |
| 12 MP | 4256 × 2848 | 3:2 | 12 121 088 | 72 × 48 | 36 × 24 | 18 × 12 |
| 12,8 MP | 4368 × 2912 | 3:2 | 12 719 616 | 74 × 49 | 37 × 24 | 18 × 12 |
| 14 MP | 4536 × 3024 | 3:2 | 13 716 864 | 76 × 51 | 38 × 25 | 19 × 12 |
| 16,7 MP | 4992 × 3328 | 3:2 | 16 613 376 | 84 × 56 | 42 × 28 | 21 × 14 |
| 8,6 MP | 3840 × 2160 | 16:9 | 8 294 400 | 65 × 37 | 32 × 18 | 16 × 9 |
| 10 MP | 4224 × 2376 | 16:9 | 10 036 224 | 72 × 40 | 36 × 20 | 18 × 12 |
| 85 MP | 9216 × 9216 | 1:1 | 84 934 656 | 156 × 156 | 78 × 78 | 39 × 39 |