EinBildsensor ist eine Vorrichtung zur Aufnahme vonzweidimensionalenAbbildern ausLicht aufelektrischem odermechanischem Wege. In den meisten Fällen werdenhalbleiterbasierte Bildsensoren verwendet, die Licht bis ins mittlereInfrarot aufnehmen können. Es existieren aber auch zweidimensionaleHalbleiterdetektoren für die Aufnahmehochenergetischerionisierender Strahlungsarten wieRöntgen- undGammastrahlung.
Technische Lösungen zur Aufnahme eines Bildes imsichtbaren Bereich bis zumInfrarotbereich beruhen oft aufzweidimensionalen Anordnungen (Arrays), derenSignaleelektronisch ausgelesen werden. Insbesondere bei Infrarot bezeichnet man diese auch alsFocal Plane Array (FPA).
Beispiele für Bildsensoren imsichtbaren Bereich und im nahenInfrarotbereich:
Beispiele für Bildsensoren für andereSpektralbereiche:
Bildaufnahmeröhren undRestlichtverstärker, auch dieMikrokanalplatte dienen der Verstärkung eines Bildsignales oder dessen Umwandlung insichtbares Licht. Sie werden nicht alsBildsensor bezeichnet, obwohl sie oft wesentliche Merkmale eines solchen haben.
CCD-Sensoren sind lichtempfindlicheelektronischeBauelemente, die auf deminneren Photoeffekt beruhen.
Ursprünglich wurden CCD-Sensoren für dieDatenspeicherung entwickelt.[1] Jedoch wurde schnell bemerkt, dass diese Bauelemente lichtempfindlich sind und es vergleichsweise einfach ist, einzweidimensionales Bild zu erfassen. Zweidimensionale CCD-Array-Sensoren werden inVideokameras undDigitalkameras, als Bildsensoren in derAstronomie und der Satellitenfernerkundung, inSpektrometern undScannern eingesetzt.
In den Kameras vonSmartphones undTablets findet man hingegen normalerweiseActive Pixel Sensoren.
AlsBayer-Sensor bezeichnet man einenFotosensor, der – ähnlich einem Schachbrett – mit einemFarbfilter überzogen ist, welcher meist zu 50 % aus Grün und je 25 % aus Rot und Blau besteht. Grün ist in der Flächenzuweisung und somit in der Auflösungsfähigkeit privilegiert, weil der Grün-Anteil inGrautönen beim menschlichen Auge den größten Beitrag zur Helligkeitswahrnehmung und somit auch zurKontrast-Wahrnehmung undSchärfe-Wahrnehmung leistet: 72 % der Helligkeits- und Kontrastwahrnehmung von Grautönen wird durch deren Grünanteil verursacht, dagegen leistet Rot nur 21 % und Blau nur 7 %. Zudem ist Grün, als die mittlere Farbe imFarbspektrum, diejenige, für dieObjektive in der Regel die höchsteSchärfe undAuflösung liefern.Nach diesem Konzept der Bayer-Matrix arbeiten fast alle gebräuchlichen Bildsensoren (z. B.CCD-Sensoren undActive Pixel Sensoren) in digitalenFotokameras undFilmkameras.
EinActive Pixel Sensor (APS) ist ein Halbleiterdetektor zur Lichtmessung, der inCMOS-Technik gefertigt ist und deshalb oft als CMOS-Sensor bezeichnet wird. Im Gegensatz zum ebenfalls in CMOS-Technik hergestelltenPassive Pixel Sensor (PPS) enthält jedes Bildelement eine Verstärkerschaltung zum Auslesen vonSignalen.Durch die Verwendung der CMOS-Technik wird es möglich, weitere Funktionen in den Sensorchip zu integrieren, wie beispielsweise die Belichtungskontrolle, die Kontrastkorrektur oder dieAnalog-Digital-Umsetzer.Man findet CMOS-Sensoren inSmartphones und einigenDigitalkameras, während die Konkurrenztechnologie, CCD-Sensoren, inVideokameras und anderen Digitalkameras verbaut wird.
Hierbei handelt es sich um spezielle, sehr kleine Sensoren, um kleine Abbildungen mit hoherAuflösung zuscannen (abzutasten), wie beielektronischenLichtmikroskopen oderRefraktiometern mit folgenden Eigenschaften:
Hierbei handelt es sich um mit einer strahlungsempfindlichen Schicht versehene Detektoren für digitales Röntgen (TFA-Sensor) mit folgenden Eigenschaften:
In nebenstehender Grafik sind gängige Sensorgrößen dargestellt, die in digitalenVideo- undFotokameras zum Einsatz kommen. Lässt man die Mittelformatsensoren außer Betracht, ist zwischen dem kleinsten und dem größten Sensor, die in Kompakt- und Spiegelreflexkameras verwendet werden, ein 56-facher Größenunterschied bezogen auf die Sensorfläche erkennbar. Dieser Unterschied ist einer von mehreren Faktoren, welche die Bildqualität und Lichtempfindlichkeit beeinflussen. Der größte im Jahr 2010 gebaute Bildsensor hat eine effektive Größe von 205 mm × 202 mm.[2] Der Preis für die Sensorchips steigt üblicherweise überproportional zur Sensorfläche.
| Format | Bilddiagonale |
|---|---|
| Micro-Four-Thirds undFour-Thirds | –21,633 mm |
| APS-C undDX | ,027–28 mm |
| FX (Vollformat) | –43,267 mm |
Die Zoll-Bezeichnungen in nebenstehender Grafik haben keinen direkten Bezug zum Zoll-Maß mehr. Die Maßangaben beruhen auf den Eigenschaften derVidiconröhre.
In derDigitalfotografie wird die gerundete Gesamtzahl der Bildpunkte inMegapixeln als Anhaltspunkt für die theoretisch erreichbareAuflösung angegeben. Dietatsächliche Auflösung hängt aber von vielerlei Faktoren ab – die Pixelanzahl allein lässt keine Qualitätsaussage zu.
Gab es anfangs fast nur dasSeitenverhältnis 4:3, gibt es nun zunehmend auch das 3:2-Format des klassischenKleinbilds sowie Kameramodelle mit16:9-Format.
