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Pixelgröße und Ladungskapazität

Die Sensoren, die in Bildverarbeitungskameras zum Einsatz kommen, basieren auf dem photoelektrischen Effekt. Das bedeutet, dass einfallende Photonen pro Bildelement in messbare elektrische Ladung umgewandelt werden können.

Die maximale elektrische Ladungsmenge wird als Sättigungsladung bezeichnet. Je größer die Sättigungsladung, desto größer ist der Dynamikbereich unter der Voraussetzung, dass andere Einflussfaktoren wie Rauschen oder die Qualität des A/D-Wandlers identisch sind. Da die Pixel tiefe begrenzt ist, ist die Sättigungsladung oft proportional zur Frontfläche des Pixelteils, die das Licht aufnimmt.

Der Füllfaktor ist die Maßeinheit für die Fläche des lichtempfindlichen Teils des Pixels. Einige Sensoren mit Frame Transfer- oder Full Frame-Architektur erreichen z.B. einen Füllfaktor von 100 %, da das gesamte Bildelement lichtempfindlich ist. Interline Transfer-CCDs oder CMOS-Sensoren weisen hingegen nur einen Füllfaktor von 20 bis 50 % auf, da ein Großteil des Pixels mit Strukturen zum Auslesen bzw. zur Umwandlung oder Digitalisierung der Ladung bestückt ist. Bei diesen Sensoren werden deshalb teilweise pro Pixel Mikrolinsen verwendet, um das Licht auf den empfindlichen Bereich zu fokussieren.