Diskussion:CCD-Sensor

Foveon-X3: Während herkömmliche CCD-Chips drei nebeneinanderliegende Dioden (rot, grün, blau-empfindlich) für einen Bildpunkt benötigen, werden bei X3 jeweils drei Fotodioden übereinander montiert. Durch die genaue Einmessung der Lage treffen nur Lichtstrahlen bestimmter Wellenlänge auf die Fotodioden; daraus wird die Farbinformation gewonnen. Bei gleicher CCD-Größe und bei gleichem optischen Linsensystem werden dreimal so viele Bildinformationen digitalisiert. Ein 3-Megapixel-Foveon-X3 Chip entspricht also einem jetzigen 9-Megapixel-CCD. In 2003 sollen erste abgespeckte Billig-Foveon-Kameras für 1000 Dollar pro Stück auf den Markt gebracht werden.

Dieser Abschnitt ist hier geparkt, weil der Foveon-X3 kein CCD- sondern ein CMOS-Chip ist.

Ich hab' trotzdem einen Satz zum Foveon X3 hineingestellt, mit dem Hinweis, dass es CMOS und nicht CCD ist. Grund ist die Tatsache, dass hier eine Zusammenstellung unterschiedlicher Methoden für elektronische Farbbilder zu finden ist, die wohl kaum ausgegliedert werden sollte. Da gehört das Prinzip des Foveon X3 meiner Meinung nach erwähnt, denn es könnte ja auch im Prinzip für CCDs verwendet werden (zumindest bei Interline-Transfer). Ich hoffe, so stört's niemanden? -Anastasius zwerg 22:40, 12. Sep 2005 (CEST)

Was sind Ferro Sensoren?

Ferro Sensoren: Was ist das? Gibt es weitere Informationen? Weiss jemand ob die überhaupt existieren? Ich habe noch nie was davon gehört (Was ja nichts heissen muss).

Google findet dazu nur ein amerikanisches Produkt, eine Sensor für (ferromagnetische) Partikel in Schmierölen. Das hat aber nichts mit Kameras zu tun. [[1]] -Anastasius zwerg 22:31, 12. Sep 2005 (CEST)

Acht- oder sechseckig?

Hat nun die achteckige oder sechseckige Zellenförm einen besseren "fillfaktor" bei CCD-Sensoren? Meiner Meinung nach der achteckige --Cepheiden 16:23, 29. Mär 2005 (CEST)

Laut Fuji-Website sind deren pixel 8eckig... --Jdiemer 20:30, 29. Mär 2005 (CEST)

Es kommt drauf an, was man in der Zelle sonst noch alles unterbringen muss. Beim full-frame CCD für astronomische oder wissenschaftliche Zwecke, wo es auf hohe Empfindlichkeit ankommt und auf alles "Beiwerk" verzichtet wird, sind die Pixel rechteckig. Man kann eine Fläche vollständig mit Rechtecken pflastern, aber nicht mit lauter gleichen Achtecken (Sechsecke wären aber möglich). Die Achtecke haben ihre Berechtigung, wenn man das Licht mit Linsen fokussiert, daher die Ecken der Quadrate sowieso ohne Licht auskommen müssten, insbesondere wenn man Platz für diverse Dinge außerhalb der lichtempfindlichen Zelle brauchen kann. -Anastasius zwerg 22:24, 12. Sep 2005 (CEST)

CCD und JPEG?

Ich bin der Meinung, dass die Art, wie die Bilder danach gespeichert werden, nicht in diesen Artikel gehören.

Also JPEG wird nur in einem Satz über die Sensoren ganz kurz erwähnt. Ich denk das ist ok. Wenn vom Thema abgewichen werden würde, dann müsste man sich darüber unterhalten. Aber ein magerer Satz in dem über die Weiterverarbeitung der Daten geschrieben wird sollte schon erlaubt sein. --Cepheiden 16:49, 2. Sep 2005 (CEST)

Lesenswert-Diskussion, September 2005

Ein Charge-coupled Device (CCD) (Ladungsgekoppeltes Bauteil) ist ein lichtempfindliches elektronisches Bauteil zur ortsauflösenden (fein gerasterten) Messung der Lichtstärke.

• pro - für mich verständlich und auf jeden Fall "lesenswert", vielleicht können die Experten noch ein Bild besorgen. -- Achim Raschka 11:14, 19. Sep 2005 (CEST)

•  Kontra - Bild oder noch besser eine Animation des Verschiebens muss her, mit Spannungsverläufen usw. Auch würde es nicht schaden zu erklären, wie das Verschieben eigentlich funktioniert. Und man könnte auch etwas zur Herstellung schreiben. --Bricktop 12:40, 19. Sep 2005 (CEST)

•  Kontra - Ich finde auch, dass aud jeden Fall Bilder her müssen. --Jdiemer 19:24, 19. Sep 2005 (CEST)

Ein paar Bilder für's Wesentlichste sind mittlerweile drin, und auch die gewünschte Animation gibt es nun. Leider lässt sich für die Animation kein "Thumbnail" machen; ich hab' das Problem mal in en:Wikipedia:Village_pump_(technical) aufgeworfen. --Anastasius zwerg 19:46, 30. Sep 2005 (CEST)

FT mit Verschluss oder ohne?

moin, ich denke ein FT muss einen Verschluss haben, weil sonst der komplette Bildinhalt beim Transport in den abgedeckten Bereich über das Bild schmieren würde. habe auch einige Indizien gefunden:

• [2]
• [3] (Seite 15)

Zitat aus U.Schmidt: Professionelle Videotechnik (Kapitel 6.1.2.4: Frame Transfer (FT) ): "Damit die Ladungen während des Transports nicht verfälscht werden, muss die Sensorzelle in dieser Zeit lichtdicht abgedeckt werden. Die Abdeckung wird über eine rotierende mechanische Flügelblende erreicht, die die Belichtungszeit auf 16ms pro Halbbild begrenzt."

wie gesagt, meiner meinung nach macht das auch so vielmehr sinn. Was wäre denn sonst der Vorteil des IT gegenüber des FT? -- Smurftrooper 19:01, 10. Nov 2005 (CET)

Was CCDs für Astronomie oder andere Anwendungen in der Froschung betrifft, bin ich sicher, dass bei Frame-Transfer CCDs normalerweise kein mechanischer Verschluss verwendet wird. Ich hab' noch mal "frame transfer ccd" nachgegoogelt und komme dabei auf das selbe Ergebnis. Hier die relevanten Seiten aus den ersten 30 Treffern (ich habe auch viele andere überprüft, keine Gegenbeispiele gefunden!):

[[4]] "ability of this device to operate without a shutter"

[[5]] "Nachteilig ist, dass während des Verschiebens der Ladungen weiterhin Licht auf den Chip einfällt"

[[6]] "... problems can be overcome by frame transfer ... thus the beam has not to be interrupted"

[[7]] "... is the frame-transfer CCD. ... so that a mechanical shutter is not required."

[[8]] "Smear also exists in frame-transfer CCD image sensors, but is not symmetrical" (das kann nur ohne mechanischen Verschluss so sein).

[[9]] "ability of the frame-transfer device to operate without a shutter"

Ich habe nur einen Hinweis auf FT-CCDs mit mechanischem Vershcluss für eine Spezialanwendung im wissenschaftlichen Bereich gefunden (zwei Bilder kurz hintereinander aufnehmen).

Und auch dort, wo es eindeutig um Video geht, finde ich viele Hinweise auf FT ohne mechanischen Verschluss (unter anderem FT-Überwachungskameras; die haben sicher keine rotierende Blende, wäre bei Dauerbetrieb zu störanfällig)

[[10]] "Blocking the light during this shift process with a shutter operating at 60 times per second would not be practical."

[[11]]" IT technology which provides high-speed pixel data transfer without the blurring effect associated with frame transfer" ("blurring", wohl im Sinne von "smearing" gäbe es bei einem mechanischen shutter nicht).

Außer Deinen zwei Referenzen oben) habe ich nur eine klare Beschreibung einer FT Kamera mit rotierendem mechanischen Verschluss gefunden [[12]], offenbar eine Kamera für sehr gehobenen Ansprüche (4k * 2k Pixel!).

Ich kann mir vorstellen, dass immer wieder FT mit "full frame" verwechselt wird ("full frame" heißt auch oft "full frame transfer").

Meine Schlussfolgerung: ich installiere wieder meine Version, und erwähne den mechanischem Verschluss für besondere Fälle. OK so? --Anastasius zwerg 21:34, 11. Nov 2005 (CET)

OK, damit kann ich leben. ich komme leider mehr aus der Fernsehecke und da wäre ein FT ohne mech. Shutter nich so dolle. aber ich gebe dir recht, daß der anscheinend manchmal nicht nötig ist. ich verstehe jedoch dann immer noch nicht den vorteil eines IT gegenüber des FT... aber vielleicht verreitet man sich jetzt auch zu sehr in details für einen lexikoneintrag! --Smurftrooper 23:43, 11 November 2005 (CET)

Zugegeben, ich hatte das einerseits aus der "Ecke" der astronomischen und Forschungs-Anwendungen gesehen, andererseits aus der Ecke billiger Consumergeräte - von professioneller Fernsehtechnik hab' ich keine Ahnung. Meiner Meinung nach liegen die Hauptvorteile von IT gegenüber FT einerseits darin, dass IT auch bei sehr kurzen Belichtungszeiten funktioniert (bei FT ohne Verschluss ist smearing bei 16 ms noch erträglich, wenn die schnelle Transferzeit in der Größenordnung von 0.1 ms ist; aber Belichtungszeiten von 1 ms oder darunter gehen so sicher nicht, und dann ist auch eine Korrektur per Software kaum mehr sinnvoll). Andererseits ist die benötigte Fläche bei IT kleiner, und die Elektronik für die Steuerung des Ladungstransfers viel einfacher - vor allem die Chipfläche ist eine Kostenfrage. --Anastasius zwerg 21:49, 12. Nov 2005 (CET)

Rückführung nach Charge-coupled Device??

Am 27.November ist der Artikel von Benutzer:Stern von Charge-coupled Device nach Ladungsgekoppeltes Bauteil verschoben worden. So löblich ich sein Engagement gegen eine überbordende Verwendung von englischstämmigen Begriffen in der deutschen Sprache finde: Ich halte diese Verschiebung für nicht besonders hilfreich, da der Ausdruck Ladungsgekoppeltes Bauteil weder das Bauteil eingrenzend genug beschreibt, noch eine gängige Typenbezeichnung ist. Außerdem finde ich mehrere Ersetzungen der Abkürzung CCD im Artikel durch 'ladungsgekoppeltes Bauteil' auch für stilistisch unschön. Für mich klingt es einfach nach einer allzu wörtlichen Übersetzung ins Deutsche. Im Übrigen glaube ich nicht, daß ein Leser nach diesem Ausdruck in der Wikipedia suchen wird. Ich plädiere für eine Rückverschiebung nach Charge-coupled Device, oder wahlweise nach CCD (elektronisches Bauteil) oder CCD (Bildsensor) und Anpassung aller geänderten Formulierungen. --Smurftrooper 21:46, 28. Nov 2005 (CET)

Ich störe mich auch daran. Das ist auch nicht der einzige Artikel den Benutzer:Stern auf diese Weise behandelt. Ich denka auch, dass die Änderung rückgängig gemacht werden sollte. Immerhin handelt es sich dabei um die übliche Benennung und Artikel wie SMD, SMS, CMOS, THT usw. müssten auch zwangsläufig umbenannt werden. Das ist unzweckmäßig weil irreführend. --Cepheiden 22:08, 28. Nov 2005 (CET)

Stimme euch beiden zu. --Jdiemer 08:13, 29. Nov 2005 (CET)

Da Google den Begriff "Ladungsgekoppeltes Bauteil" keine zwei Dutzend mal findet (von der Wikipedia-Seite und ihren Kopien abgesehen), und dann nur in Klammer als Übersetzung des Englischen Worts, ist die Eindeutschung also absolut unüblich, und ich habe es zurückverschoben. Bleibt mir noch die lästige Arbeit, wieder im Artikel diesen unüblichen deutschen Ausdruck durch CCD zu ersetzen... -Anastasius zwerg 19:57, 29. Nov 2005 (CET)

Herzlichen Dank! :) --Smurftrooper 20:36, 29. Nov 2005 (CET)

War wohl etwas vorschnell von mir. Stern 20:26, 3. Dez 2005 (CET)

Aus der beendeten "Lesenswert"-Diskussion

Ladungsgekoppeltes Bauteil

Wurde zwischenzeitlich zurück nach Charge-coupled Device verschoben --Smurftrooper 20:45, 29. Nov 2005 (CET)

Ein ladungsgekoppeltes Bauteil (englisch charge-coupled device, daher oft abgekürzt CCD) ist ein lichtempfindliches elektronisches Bauteil zur ortsauflösenden (fein gerasterten) Messung der Lichtstärke.

•  Pro Ist strukturiert, verfügt über eine brauchbare Sprache, und ist gut und erklärend bebildert. Für Exzellenz fehlt mir, dass die Geschichte kaum beleuchtet wird, und dass der Bereich der Neu- und Weiterentwicklungen nur mit Links behandelt wird, statt mit kurzen Zusammenfassungen und Herausstellung der Unterschiede. Wäre schön, wenn das nachfolgen würde :-) --Liquidat, ^Diskussion, 14:42, 29. Nov 2005 (CET)

•  Pro - sehr gut gemacht! -- WHell 10:32, 2. Dez 2005 (CET)

• neutral Ich weiß nicht recht. Der Fotographische Teil ist recht gut (auch wenn da ein Link zu HRSC schön gewesen wäre), aber beim Halbleiterteil habe ich kein gutes Gefühl. Ich müsste mich da erst fachlich einarbeiten, aber z.B. dass der Begriff "Potenzialtöpfen" mit Potenzial verlinkt ist und nicht mit Potenzialtopf macht mich mißtrauisch. Mir scheint da nicht unbedigt was falsches geschrieben worden sein, aber wirkliche Fachkenntnis war da wohl nicht vorhanden. --Zahnstein 07:04, 3. Dez 2005 (CET)
  • jetzt contra Ich habe mich informiert. Hier findet man den Halbleiter-Teil gut dargestellt. Darüberhinaus kann ein CCD wie ich gelesen habe nicht nur in Kameras verwendet werden. --Zahnstein 21:08, 3. Dez 2005 (CET)

zum Potenzialtopf: Der Grund, warum der Link auf Potenzial geht, ist der jämmerliche Zustand des derzeitigen Artikels Potenzialtopf - derzeit meiner Meinung nach absolut unverständlich, wenn man sich mit Quantenmechanik nicht so gut auskennt, dass man den Artikel nicht braucht.--Anastasius zwerg 19:19, 18. Dez 2005 (CET)

ISO-Zahl

Was bedeutet es denn, wenn die ISO-Zahl des CCD-Chips erhoeht wird? Ich habe gehoert, dass so die Empfindlichkeit gesteigert werden kann, genau wie es bei Filmmaterial mit vergroesserter Koernigkeit erreicht werden kann. Allerdings nimmt damit das Bildrauschen zu (bei CCD wie AgCl-Film). --Montauk 00:15, 17. Dez 2005 (CET)

Dann wird meines wissens auch nur das ausgangssignal des chips verstärkt --Smurftrooper 08:42, 17. Dez 2005 (CET)

Ja, dem kann ich zustimmen. Und das Bildrauschen wird mit verstärkt. --Anastasius zwerg 19:19, 18. Dez 2005 (CET)

Arbeitsprinzip eines Pixels unverständlich

Hallo, ich finde, dass im Artikel noch zuwenig auf die Funktionsweise eines einzelnen Pixels eingegangen wird (alternativ könnte man das möglicherweise auch in einem separaten Artikel machen). Es wird nicht klar geschildert, welche Informationen des einfallenden Lichtes (Intensität, Spektrum) das Pixel in elektrische Information umwandelt: Z.B. hat blaues Licht ja für sich schon ein großes Wellenspektrum. Kann der Sensor also zwischen unterschiedlichen Blautönen unterscheiden? Wie sieht es mit der einfallenden Lichtmenge aus, was der Helligkeit entspricht? -(aus Versionsgeschichte nachgetragen: 11:19, 20. Dez 2005 217.186.95.15)

Die Frage ist mir nicht ganz klar; CCDs liefern ja nur Graustufen-Bilder, wenn man keine Farbfilter vor die einzelnen Pixel setzt. Zum Grundlegenden: jedes Photon hat die Chance, eine Elementarladung im CCD freizusetzen (bei den meisten CCDs aus P-Si also ein Elektron). Mit welcher Wahrscheinlichkeit das passiert, wird durch die Quantenausbeute gegeben. Wenn sich die Frage darum dreht, wie die Quantenausbeute von der Wellenlänge des Lichts abhängt, sind die Unterschieden zwischen den verschiedenen CCD-Chips sehr groß, man kann nicht verallgemeinern. Der Verlauf der Empfindlichkeit über der Wellenlänge kann auch recht eigenartige Kurven ergeben, weil es in den Elektroden (meist polykristallines Silizium) zu Interferenz kommen kann, und dann bei manchen Wellenlängen Maxima oder Minima der Empfindlichkeit auftreten, die mit dem inneren Fotoeffekt im Halbleiter darunter nichts zu tun haben. -Anastasius zwerg 22:06, 20. Dez 2005 (CET)

Danke für die schnelle Antwort! Mit dem Blaulicht-Beispiel habe ich ganz konkret ein Blaupixel gemeint (also mit entsprechendem vorgeschalteten Filter). Nehmen wir weiter als Beispiel an, die Quantenausbeute wäre bei 430 nm am größten, bei 460 nm dagegen am geringsten. Kann dann so ein Blaupixel im Moment der Belichtung unterscheiden zwischen:

- 50 Photonen mit 430 nm

- 100 Photonen mit 460 nm ?

Ich denke, dass das Pixel die Frequenzen nicht unterscheidet, sondern alles als Intensität/Helligkeit (= Anzahl der Photonen) interpretiert. Oder liege ich da falsch?

Ja, ein CCD kennt ja nur Ladung, also Anzahl der Elektronen, und die haben kein "Mascherl", an dem man erkennen könnte, wie viel Energie das Photon hatte, dem sie das "Anheben" ins Leitungsband verdanken (vielleicht mit Ausnahme einer extrem kurzen Zeit nach der Absorption des Photons, wo das Elektron noch etwas mehr Energie hat; diese verliert es aber sehr schnell). Bilddetektoren, bei denen für jedes Photon auch die Energie bestimmt wird, sogenannte Bolometer-Arrays, sind erst in Entwicklung; sie könnten für die Astronomie eine Revolution bewirken, werden aber wohl kaum in absehbarer Zeit für den Normalverbraucher erschwinglich sein (u.a. weil sie auf sehr niedrige Temperaturen gekühlt werden müssen).

Zurück zum CCD und erst mal eine Randbemerkung: Bei realen CCDs ist meistens die Empfindlichkeit (Quanteneffizienz, QE) bei 430 nm kleiner als bei 460 mn. Wenn wir aber das Gegenteil annehmen, und die QE ist bei 430 nm doppelt so hoch wie bei 460 nm, und das Filter bei beiden Wellenlängen die selbe Durchlässigkeit (Transmission T) hat, kommt natürlich beide Male die selbe Anzahl an Elektronen heraus:

N_Elektronen = T_Filter * QE * N_Photonen

-Anastasius zwerg 22:07, 27. Dez 2005 (CET)

Danke für die Antworten.

Halbleiter-Teil

Ich möchte in den nächsten Tagen den Halbleiter-Teil überarbeiten. Ich habe mir auch schon überlegt, den Halbleiter-Teil nur noch übersichtsartig im Abschnitt Funktionsweise und Aufbau zu belassen und den Rest in einen Abschnitt Physikalische Grundlagen im unteren Bereich zu verschieben. Ich möchte dann auch noch das eine oder andere ergänzen, was sich im Zuge der Bearbeitung ergibt. Geht das so in Ordnung? --Zahnstein 13:02, 3. Jan 2006 (CET)