Der CCD-Matrix-Sensor

Zur Wiedergabe der Farbinformation eines jeden Pixels braucht man die drei Grundfarben R-G-B. Es ist jedoch nur ein CCD-Sensor vorhanden. Zur Aufteilung des Bildes in die drei Grundfarben Rot - Grün - Blau sind über den CCD-Zellen mosaikartig mikroskopisch kleine Farbfilter aufgedampft. Die Anzahl der "Grün-Zellen" ist doppelt so groß wie die der Zellen für Rot und Blau. Man erreicht damit, dass Grün mit der doppelten Helligkeit aufgenommen wird. Nach der Empfindlichkeitskurve für das menschliche Auge müssen die Grundfarben in folgendem Intensitätsverhältnis zueinander stehen: Rot 30% - Grün 59% - Blau 11%
Das Intensitätsverhältnis Rot zu Blau von 30% zu 11% erreicht man Anpassung der Belichtungszeiten Rot zu Blau. Im Blau-Bereich ist zudem die Empfindlichkeit der CCD-Zellen geringer.



Beim Matrix-Prinzip sind in jeder Zeile nur zwei Grundfarben vorhanden. Die jeweils fehlende Grundfarbe wird aus der vorhergehenden Zeile dazugerechnet.
Die Auflösung ist beim Matrix-Prinzip begrenzt, weil immer vier Zellen für einen Pixelpunkt benötigt werden.

Die Firma Fujifilm hat ein anderes Anordnungsprinzip entwickelt, bei dem die Zellenanordnung um 45° gedreht ist. Außerdem sind die Zellen achteckförmig. Über der Farbfiltermaske ist eine mikroskopisch kleine und dünne Linsenfolie aufgebracht, die die Lichtfokussierung auf die Zellen ausrichtet. Mit einem anderen Ansteuerprinzip können zudem die Signalkontrollbahnen wegfallen. Fujifilm erreicht mit diesem SCCD = Super-CCD eine viel engere Zellenanordnung, damit eine bessere Auflösung, eine bessere Empfindlichkeit und ein größeres Kontrastverhältnis.



Fujifilm stellte Anfang 2003 im Rahmen der vierten Generation der Super CCD's zwei Varianten neuer CCD Sensoren vor, den Super CCD HR und den Super CCD SR (HR = High Resolution = hohe Auflösung und SR = Sensitivity Range = Empfindlichkeitsbereich).
Die neuen Sensoren erreichen eine höhere Auflösung sowie einen deutlich erweiterten Dynamikbereich.

Beim Super CCD HR ist die Pixeldichte fast verdoppelt worden.In einem 1/1,7"-Chip sind insgesamt 6,35 Millionen Pixel integriert. Diese enorme Zahl wurde durch weitere Fortschritte bei der Miniaturisierung ermöglicht. Kameras, die mit diesem Bildsensor ausgestattet sind, erzeugen durch intelligente Prozessorarithmetik Bilder mit bis zu 12,3 Millionen Pixeln. Das ist bei Matrix-CCD's die bisher höchste erreichte Auflösung.
Werte der mit dem Super CCD HR ausgestatteten Kameras:
Effektive Pixel: 6,35 Millionen
Bildsensor: 1/1,7" Super CCD HR mit RGB-Filter, insgesamt 6,63 Millionen Pixel
Aufgezeichnete Pixel: Max. 4048 x 3040 (12,3 Millionen)
Empfindlichkeit: ISO 200 - 1600 (bei ISO 1600 im Modus 1280 x 960 Pixel)
Den Super CCD HR Sensor gibt es in der FinePix F410.

Beim Super CCD SR ist jede einzelne CCD-Zelle in zwei Teile aufgeteilt. Neben der wesentlich verbesserten Auflösung konnte zusätzlich die Empfindlichkeit gegenüber dem Super CCD HR gesteigert werden.
Der Sensor besitzt innerhalb jeder einzelnen Zelle zwei CCD-Elemente. Beide Elemente befinden sich unter einer Mikrolinse und erfassen den gleichen Bildpunkt, aber mit unterschiedlichen Helligkeitsabstufungen des Bildpunktes. Der kleine Teil der Zelle (R-Pixel) nimmt nur die groben Helligkeitsunterschiede auf, der große Teil der Zelle (S-Pixel) unterscheidet noch ganz feine Helligkeitsunterschiede. Beide Informationen werden in einem Prozessor zusammengerechnet und steigern damit nach Angaben von Fujifilm das Kontrastverhältnis (Dynamikumfang) um den Faktor 4.



Links ein Bild mit einem CCD-Sensor ohne Zellenteilung bei einer Überbelichtung von einem Blendenwert.
Hier sind helle Bereiche grell und ohne erkennbare Zeichnung.
Rechts das gleiche Bild mit dem Super-CCD SR Chip. Hier werden auch helle Bereiche noch deutlich differenziert dargestellt. Auch in dunklen Bereichen werden Detailabstufungen wiedergegeben.

Werte der mit dem Super CCD SR ausgestatteten Kameras:
Effektive Pixel: 6,2 Millionen (3,1 Millionen S-Pixel + 3,1 Millionen R-Pixel)
Bildsensor: 1/1,7"-Super-CCD SR Insgesamt 6,7 Millionen (3,35 Millionen S-Pixel + 3,35 Millionen R-Pixel)
Aufgezeichnete Pixel: Max. 2832 x 2128 (6,03 Millionen)
Empfindlichkeit: ISO 200 - 1600 (bei ISO 1600 im Modus 1280 x 960 Pixel)
A/D-Wandlung: 14 Bit
Dynamikumfang: Etwa 4-fach (gegenüber bisherigen Fujifilm-Digitalkameras)

Den «Super CCD HR» gibt es in der FinePix F410.
 Den «Super CCD SR» gibt es in der FinePix F700.

http://www.finepix.de/101_200_1045495002_1_10.html
http://www.fujifilm.de/engl/aktu/presse_archiv.php
http://www.heinshop.com/photo/fuji.htm