Das Herzstück jeder Kamera - der Bildsensor

Der Bildsensor ist das zentrale Bauelement jedes Kamerasystems. Je nach Einsatzgebiet werden unterschiedliche Halbleiter-Technologien (CMOS/CCD) eingesetzt. Der verwendete Sensor hat einen sehr großen Einfluss auf die Bildqualität, das Auflösevermögen und die Auslösegeschwindigkeit (Bilder pro Sekunde).

Kamerasensoren werden entweder als Farb- oder Schwarz/Weißsysteme angeboten. Bei Farbsystemen befindet sich vor den einzelnen Bildpunkten ein Farbfilter (Bayer-Filter), um die Grundfarben (rot/grün/blau) aufnehmen zu können.

Bayer-Filter Sensor

Schwarz/Weißsysteme ohne Bayerfilter haben den Vorteil, dass sie etwas lichtstärker sind, da der Farbfilter eine höhere Lichtmenge absorbiert. Gerade in den letzten Jahren wurde sehr viel Know-how in die Optimierung von Sensortechnologie gesteckt, sodass Farbkameras den Schwarz/Weißsystemen auch in der Lichtstärke überlegen ist. Daher ist eine Verallgemeinerung recht schwierig, im Einzelfall ist es ratsam, die Lichtstärke für die in Frage kommenden Modelle zu prüfen. Die Hersteller geben in der Regel entweder den Dynamikbereich des Sensors an und die ISO-Werte. Grundsätzlich ist eine hohe Lichtempfindlichkeit immer vorteilhaft, da damit auch kurze Belichtungszeiten realisierbar sind.

Schwarz/Weißkameras besitzen keinen Farbfilter und werden hauptsächlich für Spezialverfahren (z.B. schwach leuchtende Floureszenzmarker, Farbstoffe) eingesetzt. Sie werden am Markt aber immer weiter zurückgedrängt, weil Farbkameras immer leistungsfähiger werden. Für besonders heikle Anwendungen werden auch gekühlte Kameras verwendet, diese haben ein noch besseres Signal-/Rausch- Verhältnis.

Grundsätzlich kann man davon ausgehen, dass größere Sensoren hochwertiger sind und teurer in der Produktion. Sie haben mehr Bildpunkte, einen höheren Dynamikrange und ein besseres Signal-/Rausch- Verhältnis, zudem sind sie lichtempfindlicher. Bei Mikroskop Spezialkameras kommen zumeist sehr kleine Sensoren zum Einsatz. Durch den beschränkten Markt und die Optimierung auf die spezielle Anwendung, sind diese zumeist sehr teuer.

Vergleich der unterschiedlichen Sensorgrößen:

Sensorgr��en Vergleich

Je höher die Bildpunkteanzahl, desto mehr Details können auf den Aufnahmen sichtbar gemacht werden. Jeder einzelne Bildpunkt sollte groß sein, um eine gute Dynamik (Signal-/Rauschabstand) zu haben. Aus diesen beiden Prämissen ergibt sich eine sinnvolle Sensorgröße.

Beim Einsatz am Mikroskop hat die Wahl der Vergrößerung einen Einfluss auf die benötigte Pixelanzahl. Arbeitet man mit hohen Mikroskopvergrößerungen, so sind 5 Megapixel völlig ausreichend, da das System durch die numerische Apertur der Mikroskopobjektive limitiert ist. Werden jedoch schwächere Vergrößerungen (<50x) benutzt, wie sie bei Stereomikroskopen, Makroskopen und Lupen vorkommen, so ist eine hohe Bildpunkteanzahl besser. Farbkameras brauchen bedingt durch den Bayer-Filter, generell eine höhere Bildpunkteanzahl, da sonst Linien als Stufen abgebildet werden.

17.02.2015