Billedsensor
En billedsensor er en enhed til optagelse af todimensionelle billeder fra lys ved hjælp af elektriske eller mekaniske midler. I de fleste tilfælde, halvleder-baserede billede sensorer anvendes der kan hente lys i midten infrarød . Der er imidlertid også todimensionelle halvlederdetektorer til registrering af ioniserende strålingstyper med høj energi, såsom røntgenstråler og gammastråler .
Tekniske løsninger til optagelse af et billede i det synlige område op til det infrarøde interval er ofte baseret på todimensionale arrangementer (arrays), hvis signaler læses elektronisk ud . Især i tilfælde af infrarød er dette også kendt som et focal plane array (FPA).
Design
Eksempler på billedsensorer i det synlige område og i det nærmeste infrarøde område :
- Siliciumsensorer har relativt lidt billedstøj , som muligvis kan reduceres yderligere ved hjælp af sort silicium .
- CCD-sensor med filterhjul eller farvefølsomme sensorer ( interferensfilter pr. Pixel , se Bayer-sensor ) også for farvebilleder
- Aktiv Pixel Sensor (APS), baseret på CMOS- teknologi, med farve-følsomme sensorer liggende ved siden af eller oven på hinanden (se Foveon X3 ) også for farvebilleder
- Vidicon-rør
- Ikonoskop
Eksempler på billedsensorer til andre spektrale områder :
- Nipkow disk (historisk for lys, men kan også bruges til andre typer stråling)
- Microbolometer-array (mellem til langt infrarødt, i astronomi , i termiske billedkameraer og homing-systemer )
- Pyroelektrisk array (mellem til langt infrarød)
- Fokusplanarrays baseret på fotodioder lavet af kviksølv-cadmium-tellurid til termiske billedkameraer og målsøgningssystemer i det midterste infrarøde område ( bølgelængde : 3,5-5 µm)
Billedoptagelsesrør og resterende lysforstærkere , inklusive mikrokanalpladen, tjener til at forstærke et billedsignal eller konvertere det til synligt lys . De omtales ikke som en billedsensor , selvom de ofte har væsentlige funktioner i en.
Silicium sensorer
CCD-sensorer
CCD-sensorer er lysfølsomme elektroniske komponenter baseret på den interne fotoeffekt .
Oprindeligt blev CCD-sensorer udviklet til datalagring . Det blev dog hurtigt bemærket, at disse komponenter er lysfølsomme, og at det er forholdsvis let at erhverve et todimensionelt billede. To-dimensionelle CCD-array sensorer bruges i videokameraer og digitale kameraer , som billedsensorer i astronomi og satellit- remote sensing , i spektrometre og scannere . Aktive pixelsensorer findes derimod normalt i kameraerne på smartphones og tablets .
Bayer-sensor
En Bayer-sensor er en foto -sensor , der - i lighed med et skakbræt - er dækket med et farvefilter , som normalt består af 50% grønt og 25% hver af rød og blå. Grøn er privilegeret i områdetildelingen og dermed i opløsningsevnen, fordi den grønne komponent i gråtoner yder det største bidrag til opfattelsen af lysstyrke og dermed også til opfattelsen af kontrast og skarphed : 72% af opfattelsen af lysstyrke og kontrast består af grå toner forårsaget af deres grønne komponent, på den anden side bidrager rød kun med 21% og blå kun 7%. Derudover er grøn, som den midterste farve i farvespektret , den, som linser normalt giver den højeste skarphed og opløsning . Næsten alle almindelige billedsensorer i digitale fotokameraer og filmkameraer fungerer i henhold til dette Bayer-matrixkoncept .
Aktiv pixelsensor
En aktiv pixelsensor (APS) er en halvlederdetektor til måling af lys, der er fremstillet ved hjælp af CMOS- teknologi og betegnes derfor ofte som en CMOS-sensor. I modsætning til den Passive Pixel Sensor (PPS), som også er fremstillet ved hjælp af CMOS-teknologi , indeholder hvert billedelement et forstærkerkredsløb til aflæsning af signaler . Brug af CMOS-teknologi gør det muligt at integrere yderligere funktioner i sensorchippen, såsom eksponeringskontrol, kontrastkorrektion eller den analog-digitale konverter . Du kan finde CMOS-sensorer i smartphones og nogle digitale kameraer , mens konkurrerende teknologi, CCD-sensorer, er indbygget i videokameraer og andre digitale kameraer.
Nanosensorer
Disse er specielle, meget små sensorer til scanning af små billeder med høj opløsning , såsom elektroniske lysmikroskoper eller refraktiometre med følgende egenskaber:
- Meget lille pixelstørrelse
- Høj optisk opløsning
- Lav følsomhed
- Lav dynamik
Røntgensensorer
Disse er detektorer til digitale røntgenstråler ( TFA-sensor ) forsynet med et strålingsfølsomt lag med følgende egenskaber:
- Høj pixelstørrelse
- Lav optisk opløsning
- Høj følsomhed
- Medium dynamisk
Digital fotografering
Sensorstørrelser og -formater
Grafikken til højre viser almindelige sensorstørrelser, der bruges i digital video og fotokameraer . Hvis man ser bort fra mellemformatssensorerne, kan man se en 56 gange forskel i størrelse i forhold til sensoroverfladen mellem de mindste og største sensorer, der bruges i kompakte reflekskameraer med enkelt linse. Denne forskel er en af flere faktorer, der påvirker billedkvaliteten og lysfølsomheden. Den største billedsensor bygget i 2018 har en effektiv størrelse på 205 mm × 202 mm. Prisen for sensorchips stiger normalt uforholdsmæssigt i forhold til sensorområdet.
format | Skærmdiagonal |
---|---|
Micro-Four-Thirds og Four-Thirds | 21,633 mm |
APS-C og DX | 27-28 mm |
FX (fuldformat) | 43,267 mm |
Tommerbetegnelserne i den tilstødende grafik er ikke længere direkte relateret til tommedimensionen. Dimensionerne er baseret på vidicon-rørets egenskaber .
Billedopløsning og pixel arrangement
I digital fotografering er det afrundede samlede antal pixels angivet i megapixel som en guide til den teoretisk opnåelige opløsning . Den aktuelle opløsning afhænger dog af mange faktorer - antallet af pixels alene tillader ikke at drage nogen konklusioner om kvaliteten. I begyndelsen var der næsten kun billedformatet 4: 3, men nu er 3: 2-formatet i det klassiske 35 mm-format og kameramodeller med 16: 9-format også i stigende grad tilgængelige .
Se også
Weblinks
- Walter Preiss: Sensorteknologi .
- Henner Helmers: Alt om kamerasensorer .