Die Quanteneffizienz (QE) misst, wie effizient ein Pixel die Energie der einfallenden Photonen in elektrische Ladung umwandelt. Sie variiert abhängig von der Wellenlänge des Lichts. Je höher der Prozentwert der QE, desto weniger Licht wird für ein brauchbares Bild benötigt. Hier einige Beispiele:

• Die meisten CCD-Sensoren erreichten eine QE von 55 bis 60 Prozent.
• Sony Pregius Gen2 CMOS-Sensoren haben eine QE von 65 bis 70 Prozent.
• Sony STARVIS Sensoren mit Rolling Shutter erreichen sogar eine QE von über 80 bis 85 Prozent.

Bedeutung der Quanteneffizienz:

Eine hohe QE bedeutet eine höhere Lichtempfindlichkeit und damit eine bessere Bildqualität, besonders bei schwachem Licht.

Die Sättigungskapazität bezieht sich auf die Anzahl der Elektronen, die ein einzelnes Pixel in der Fotodiode speichern kann, bevor es übersättigt ist. Sie ist direkt abhängig von der Größe des Pixels. Größere Pixel können mehr Elektronen speichern und haben daher eine höhere Sättigungskapazität.

Bedeutung der Sättigungskapazität:

• Größere Wertebereiche bei der Lichterfassung: Eine höhere Sättigungskapazität ermöglicht es dem Sensor, größere Wertebereiche bei der Erfassung von Licht zu verarbeiten. Dies führt zu einer besseren Detailgenauigkeit in hellen Bereichen des Bildes.

• Indikator für geringes Rauschen: Sensoren mit einer hohen Sättigungskapazität zeigen tendenziell weniger Rauschen in hellen Bildbereichen. Dies verbessert die Gesamtbildqualität erheblich.

Die Sättigungskapazität wird in Elektronen (e⁻) gemessen. Diese Einheit gibt an, wie viele Elektronen ein Pixel aufnehmen kann, bevor es gesättigt ist.

Das temporale Dunkelstromrauschen entsteht durch die Elektronik und die Ausleseschaltungen des Sensors, selbst wenn kein Licht auf den Sensor fällt. Es ist stark temperaturabhängig, jedoch nicht von der Belichtungszeit oder dem Schrotrauschen der Photonen beeinflusst.

Bedeutung des temporalen Dunkelstromrauschens:

• Leistungsfähigkeit bei schwachem Licht: In Anwendungen mit geringer Lichtmenge kann das Dunkelstromrauschen dominieren. Ein Sensor mit niedrigem Dunkelstromrauschen liefert bessere Ergebnisse unter solchen Bedingungen.

• Abhängigkeit von der Temperatur: Das Dunkelstromrauschen nimmt mit steigender Temperatur zu. Daher ist es wichtig, die Temperaturbedingungen zu kontrollieren, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Das Dunkelstromrauschen wird in Elektronen (e⁻) gemessen. Diese Einheit gibt an, wie viele Elektronen das Rauschen im Sensor erzeugt.

Der Dynamikumfang eines Kamerasensors beschreibt den maximalen Bildkontrast, bei dem der Sensor alle Grauwerte vom hellsten bis zum dunkelsten Bereich unterscheiden kann, ohne dass die Lichter übersättigt sind oder die Schatten zu Null werden.

Er stellt die Verhältnisdifferenz zwischen maximalem Signalpegel (Sättigungsvermögen) und minimalem Signalpegel (zeitliches Dunkelrauschen) dar.

Bedeutung des Dynamikumfangs:

Ein großer Dynamikumfang ist wichtig für Anwendungen, bei denen sowohl helle als auch dunkle Bereiche gleich wichtig sind, da er mehr Details in Schatten und Lichtern ermöglicht. Die Einheit für den Dynamikumfang sind Dezibel (dB).

Die absolute Empfindlichkeitsschwelle gibt an, wie wenig Licht benötigt wird, um ein erkennbares Signal zu erzeugen, das den Hintergrundrauschpegel des Sensors übersteigt. Dies ist besonders wichtig in Situationen mit schwacher Beleuchtung, da Sensoren mit einer niedrigen Empfindlichkeitsschwelle bessere Bilder liefern können.

Bedeutung der absoluten Empfindlichkeitsschwelle:

• Bessere Leistung bei schwachem Licht: Sensoren mit einer niedrigeren absoluten Empfindlichkeitsschwelle sind in der Lage, bessere Ergebnisse in schwach beleuchteten Umgebungen zu erzielen. Sie können auch bei minimalem Lichteinfall noch verwertbare Signale erzeugen.

• Erhöhung der Bildqualität: Eine niedrige Empfindlichkeitsschwelle bedeutet, dass der Sensor auch feine Details bei wenig Licht aufnehmen kann, was die Gesamtbildqualität verbessert.

Die absolute Empfindlichkeitsschwelle wird in Photonen (γ) gemessen. Diese Einheit gibt an, wie viele Photonen erforderlich sind, um ein messbares Signal zu erzeugen, das den Rauschpegel des Sensors überschreitet.

Das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) ist ein entscheidender Parameter zur Bewertung der Bildqualität von Kamerasensoren gemäß dem EMVA 1288 Standard.

Das SNR gibt an, wie gut nützliche Bilddaten vom Rauschen unterschieden werden können. Ein höheres SNR bedeutet ein klareres und schärferes Bild. Der Wert des SNR wird beeinflusst durch verschiedene Faktoren wie Dunkelrauschen, Photonen-Schrotrauschen, Sättigungskapazität und Quanteneffizienz.

Bedeutung des Signal-Rausch-Verhältnisses:

• Bildklarheit: Je höher das SNR, desto klarer und detaillierter ist das Bild. Ein hohes SNR ist besonders wichtig in Umgebungen mit schwachem Licht oder bei Aufnahmen von feinen Details.

• Qualitätsindikator: Ein hohes SNR zeigt, dass der Sensor in der Lage ist, mehr nützliche Bildinformationen im Verhältnis zum Rauschen zu liefern. Dies ist ein Indikator für die hohe Leistungsfähigkeit des Sensors.