Was ist ein Bildsensor?

Die Größe des Bildsensors einer Digitalkamera ist eine der wichtigsten Spezifikationen für die Bestimmung der Gesamtleistung. Selbst die einfachsten Bildverarbeitungs- und Bildgebungsgeräte verfügen über diese Sensoren; Sie wären sonst unbrauchbar. Doch was genau sind Bildsensoren?

Was macht eine Digitalkamera zu einer Kamera? Der Bildsensor ist König

Ein Bildsensor ist ein Gerät, mit dem die Kamera Photonen – also Licht – in elektrische Signale umwandeln kann, die vom Gerät interpretiert werden können. Die ersten Digitalkameras verwendeten ladungsgekoppelte Geräte, Erleichterung der Bewegung der elektrischen Ladung durch das Gerät, so dass es moduliert werden konnte. Sie wurden 1969 in den Bell Laboratories erfunden, ein unerwartetes Ergebnis der Halbleiterforschung.

Mit ähnlicher Technologie entstand 1973 die erste kommerzielle Digitalkamera. Es war ein Kodak-Produkt, erreichte aber zu dieser Zeit nie den Massenmarkt. Nichtsdestotrotz ging die Entwicklung anspruchsvollerer Bildsensoren zügig voran. Die heutigen kleinen, aber leistungsstarken Bildsensoren auf Siliziumbasis kommen in allen Arten von Geräten zum Einsatz: Scanner, Mobiltelefone, Webcams und mehr.

Ein Blick unter die Haube auf das Innenleben des Bildsensors

Je größer Ihr Sensor, desto besser Ihr Bild – aber wie funktioniert es?Die meisten Digitalkameras verwenden jetzt eine Standardkonfiguration: Eine 2D-Bayer-Anordnung von RGB-Farbfiltern sitzt auf einem Pixelarray. Jedes Pixel hat einen Fotodetektor und absorbiert gefiltertes Licht für eine der Primärfarben. Neben RGB gibt es spezielle oder Legacy-Filteranordnungen wie CYGM.

Nachdem Licht auf die Fotodioden im Bildsensor trifft, wird das „Bild“ in elektrische Signale umgewandelt und nacheinander an mehrere interne Geräte weitergeleitet: Ein serielles Schieberegister, einen Kondensator und einen Verstärker. Schließlich erfolgt die Analog-Digital-Wandlung. Diese wandelt Spannungssignale in binäre Werte um, die verarbeitet und gespeichert werden können.

Obwohl es viele Arten von Bildsensoren gibt, haben CMOS-Sensoren die Fantasie der heutigen Vision-Systemingenieure beflügelt. CMOS – Complementary Metal Oxide Semiconductor – ermöglicht das individuelle Lesen der Daten jedes Pixels. Dies bietet die anspruchsvollste und granularste Kontrolle über das Bild. Diese Bildsensoren können bei sehr kleinen Größen gut funktionieren, so dass sie in Camcordern, Smartphones und vielen anderen tragbaren Anwendungen vorkommen.

Es gibt mehrere spezialisierte Bildsensoren, aber bis vor kurzem waren die meisten Variationen des CMOS. Jetzt beginnen innovative Technologien wie rückbeleuchtete Sensoren zu erscheinen. Diese verbessern die Leistung eines Bildsensors, indem sie die Lichtmenge erhöhen, die er erfassen kann.

Viele Komponenten spielen eine Rolle bei der Funktionsweise eines Bildgebungssystems, aber der Bildsensor ist vielleicht der wichtigste. Mit Sensoren, die täglich präziser werden, waren die Qualitätsstandards für Consumer- und Industrial Imaging noch nie so hoch.

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.