ralfeberle
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Hallo!
Dieser Infoartikel beschäftigt sich mit den heutigen und kommenden Möglichkeiten bei Fotohandies.
Fotografiert man mit einem heutigen Fotohandy ein weißes Blatt Papier, besteht eine deutliche Chance, daß dieses nicht gleichmäßig weiß abgebildet wird, sondern Partien von Rosa, Gelb oder Grün zeigt. Dies fällt vor allem bei Weiß, Grau oder Hautfarben auf, da das menschliche Wahrnehmungssystem auf diese Farben trainiert ist und feinste Abweichungen bemerkt. Tatsächlich aber betreffen diese Farbverfälschungen alle Farben.
Am größten sind die Abweichungen bei hochgesättigten Farben. Der Grund für diese Farbabweichungen liegt an Übersprechungen von Licht wegen der so winzig kleinen Sensorzellen. Anders ausgedrückt, erreicht Licht, das nach der Farbfiltermaske eigentlich die darunter liegende Sensorzelle erreichen soll, statt dessen die Nachbarzelle. Es wird zwar durch Korrekturalgorithmen versucht, die Übersprechungen herauszurechnen, aber perfekt klappt das nicht immer.
Bei aktuellen Fotohandies hat man als Konstrukteur typischerweise 6 mm oder weniger für das Licht von der Kameralinse bis zum Fotosensor. Das gilt für einen geraden Strahlverlauf und nicht für die Verwendung eines evtl. durch Prismen abgeknickten, was die Objektivkonstruktion unverältnismäßig teuerer machen würde.
Unter Berücksichtigung der Linsengröße und dem möglichen Lichteinfallswinkel auf den Sensorzellen kann der Fotosensor eine Abmessung von ca. 4,5 mm in der Diagonalen haben. Wird das Handy nicht dicker, aber der Sensor soll mehr Pixel enthalten, werden diese zwangsläufig kleiner, derzeit z.B. 2,2 x 2,2 μm bei einem 2 MPixel-Sensor. Für 3 MPixel schrumpft die Sensorzellengröße auf 1,75 x 1,75 μm und bei 4 MPixel auf 1,4 x 1,4 μm.
Die eingangs geschilderten Effekte setzen der weiteren Verkleinerung Grenzen. Kommt noch hinzu, daß Sensorzellengrößen unter 2,0 x 2,0 μm zusätzlich weniger lichtempfindlich sind und daher in einem nicht mehr optimalen Arbeitsbereich arbeiten. Soll heißen, das Verhältnis Rauschen zu Nutzsignal ist deutlich schlechter. Die Grenze des beherrschbaren Rauschens ist derzeit erreicht.
Üblicherweise benutzt man in einem Fotohandy eine Blende von 2,8 oder kleiner, um eine ausreichende Tiefenschärfe zu erhalten. Könnte man eine Blende von 2,0 benutzen, hätte man mehr Licht und ein besseres Signal-Rauschen-Verhältnis. In einer neuen Sensorgeneration wird nun von dem klassischen Prinzip abgewichen, daß der Lichtstrahl, gebündelt durch die über der Fotosensorzelle liegende Mikrolinse, der die Sensorzelle erreicht, konzentrisch und gleichmäßig sein soll.
In Glas- oder Plastiklinsen wird Licht unterschiedlicher Wellenlängen unterschiedlich stark gebrochen, die sogenannte chromatische Aberration in Längsrichtung. Dies macht man sich in einem neuen Mikrolinsen-Design in Fotohandy-Sensoren zu nutze. Dabei wird dem Licht scheinbar übertriebene chromatische Aberration in Längsrichtung gegeben, was aber eine bessere Separation der Einzelfarbkanäle ermöglicht.
Mit der 'Sharpness Transport Technology' getauften Methode wird in der digitalen Nachbearbeitung das Bild analysiert und je Bildteil ermittelt, welcher Farbkanal den Bildteil am schärfsten abbildet. Dessen Daten werden auf die anderen Farbkanäle übertragen. Der Zugewinn an Tiefenschärfe entspricht mindestens einer Blendenstufe mehr, beim gleichzeitigen Vorteil von mehr Licht durch eine weiter geöffnete Blende und verbessert zusätzlich deutlich das Signal-Rauschen-Verhältnis.
Wird das Verfahren mit leistungsfähigen Rauschunterdrückungsalgorithmen kombiniert, sind Fotosensorzellengrößen unter 1,5 μm möglich. Fotohandies damit ausgerüstet können dann bis zu 8 MPixel zu einem brauchbaren Bild verarbeiten.
Gruß,
Ralf
Dieser Infoartikel beschäftigt sich mit den heutigen und kommenden Möglichkeiten bei Fotohandies.
Fotografiert man mit einem heutigen Fotohandy ein weißes Blatt Papier, besteht eine deutliche Chance, daß dieses nicht gleichmäßig weiß abgebildet wird, sondern Partien von Rosa, Gelb oder Grün zeigt. Dies fällt vor allem bei Weiß, Grau oder Hautfarben auf, da das menschliche Wahrnehmungssystem auf diese Farben trainiert ist und feinste Abweichungen bemerkt. Tatsächlich aber betreffen diese Farbverfälschungen alle Farben.
Am größten sind die Abweichungen bei hochgesättigten Farben. Der Grund für diese Farbabweichungen liegt an Übersprechungen von Licht wegen der so winzig kleinen Sensorzellen. Anders ausgedrückt, erreicht Licht, das nach der Farbfiltermaske eigentlich die darunter liegende Sensorzelle erreichen soll, statt dessen die Nachbarzelle. Es wird zwar durch Korrekturalgorithmen versucht, die Übersprechungen herauszurechnen, aber perfekt klappt das nicht immer.
Bei aktuellen Fotohandies hat man als Konstrukteur typischerweise 6 mm oder weniger für das Licht von der Kameralinse bis zum Fotosensor. Das gilt für einen geraden Strahlverlauf und nicht für die Verwendung eines evtl. durch Prismen abgeknickten, was die Objektivkonstruktion unverältnismäßig teuerer machen würde.
Unter Berücksichtigung der Linsengröße und dem möglichen Lichteinfallswinkel auf den Sensorzellen kann der Fotosensor eine Abmessung von ca. 4,5 mm in der Diagonalen haben. Wird das Handy nicht dicker, aber der Sensor soll mehr Pixel enthalten, werden diese zwangsläufig kleiner, derzeit z.B. 2,2 x 2,2 μm bei einem 2 MPixel-Sensor. Für 3 MPixel schrumpft die Sensorzellengröße auf 1,75 x 1,75 μm und bei 4 MPixel auf 1,4 x 1,4 μm.
Die eingangs geschilderten Effekte setzen der weiteren Verkleinerung Grenzen. Kommt noch hinzu, daß Sensorzellengrößen unter 2,0 x 2,0 μm zusätzlich weniger lichtempfindlich sind und daher in einem nicht mehr optimalen Arbeitsbereich arbeiten. Soll heißen, das Verhältnis Rauschen zu Nutzsignal ist deutlich schlechter. Die Grenze des beherrschbaren Rauschens ist derzeit erreicht.
Üblicherweise benutzt man in einem Fotohandy eine Blende von 2,8 oder kleiner, um eine ausreichende Tiefenschärfe zu erhalten. Könnte man eine Blende von 2,0 benutzen, hätte man mehr Licht und ein besseres Signal-Rauschen-Verhältnis. In einer neuen Sensorgeneration wird nun von dem klassischen Prinzip abgewichen, daß der Lichtstrahl, gebündelt durch die über der Fotosensorzelle liegende Mikrolinse, der die Sensorzelle erreicht, konzentrisch und gleichmäßig sein soll.
In Glas- oder Plastiklinsen wird Licht unterschiedlicher Wellenlängen unterschiedlich stark gebrochen, die sogenannte chromatische Aberration in Längsrichtung. Dies macht man sich in einem neuen Mikrolinsen-Design in Fotohandy-Sensoren zu nutze. Dabei wird dem Licht scheinbar übertriebene chromatische Aberration in Längsrichtung gegeben, was aber eine bessere Separation der Einzelfarbkanäle ermöglicht.
Mit der 'Sharpness Transport Technology' getauften Methode wird in der digitalen Nachbearbeitung das Bild analysiert und je Bildteil ermittelt, welcher Farbkanal den Bildteil am schärfsten abbildet. Dessen Daten werden auf die anderen Farbkanäle übertragen. Der Zugewinn an Tiefenschärfe entspricht mindestens einer Blendenstufe mehr, beim gleichzeitigen Vorteil von mehr Licht durch eine weiter geöffnete Blende und verbessert zusätzlich deutlich das Signal-Rauschen-Verhältnis.
Wird das Verfahren mit leistungsfähigen Rauschunterdrückungsalgorithmen kombiniert, sind Fotosensorzellengrößen unter 1,5 μm möglich. Fotohandies damit ausgerüstet können dann bis zu 8 MPixel zu einem brauchbaren Bild verarbeiten.
Gruß,
Ralf
- aber Du meinst Fotosensorzellengrößen unter 1,5 μm.