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CCD oder CMOS
Beide Sensortypen – CCD und CMOS – haben Vor- und Nachteile. Vor einigen Jahren galten die niedrigeren Produktionskosten als wesentlicher Vorteil der CMOS-Sensoren.

Empfindlichkeit
Die Empfindlichkeit der CMOS-Sensoren ist sehr hoch, da die Elektronen/Spannungs-Wandlung im Pixel stattfindet. Hier können sehr hoch verstärkende Transistoren mit einem niedrigen Stromverbrauch eingesetzt werden. Dabei treten allerdings fertigungsbedingte Ungleichmäßigkeiten in der Verstärkung auf, so dass bei gleicher Beleuchtung nicht jeder Sensor das gleiche Signal liefert.

Dynamik
Als Dynamik eines Sensors bezeichnet man das Verhältnis des maximalen Signals (Sättigung) zum Rauschen. Hier hat der CCD-Sensor klar die Nase vorn, da er ein deutlich geringeres Rauschen aufweist. Der CCD-Sensor kommt aufgrund der externen Signalverarbeitung mit weniger elektronischen Bausteinen aus, die obendrein noch qualitativ besser sind.

Schwarzwert
Wird ein Sensor mit aufgestecktem Objektivdeckel belichtet, so sollte das Bild eigentlich komplett schwarz sein – die Pixel müssten den digitalen Wert 0 aufweisen. In der Praxis variieren die digitalen Werte im unteren Bereich. Diese Werte schlagen sich in Rauschen nieder. Aufgrund der Temperatur entstehen zufällig freie Elektronen, deren Zahl mit sinkender Temperatur abnimmt. Dieser Schwarzwert ist beim CCD über die Fläche des Sensors auf einem etwa gleichen Niveau. Da beim CMOS die Verstärker auf den Pixeln schwanken, ist dort der Schwarzwert unterschiedlich, was bei schlechten Lichtverhältnissen zu Problemen führt.

Verschluss
Die meisten CCD-Sensoren – vor Allem Interline Transfer-CCDs benötigen keinen mechanischen Verschluss. Die Belichtungszeit  wird elektronisch gesteuert. Für den Verschluss eines CMOS-Sensors müssen gesonderte Transistoren auf jedem Pixel angebracht werden, die auf Kosten der aktiven Fläche und damit der Lichtempfindlichkeit gehen. Ohne die Extra-Transistoren pro Pixel kann der Verschluss nur zeilenweise gesteuert werden, was zu Verzeichnungen bei bewegten Objekten führt.

Geschwindigkeit
Durch die Integration aller Funktionen direkt auf dem Sensor weisen CMOS-Sensoren weniger Stromverluste auf und verarbeiten Signale schneller. CCD-Sensoren weisen hingegen höhere Lichtempfindlichkeiten auf, können also kürzer belichtet werden. Dafür dauert das Verarbeiten der Daten länger.

Bildung von Auslesebereichen
Benötigt eine Anwendung nicht alle Pixel des Sensors, so beschränken einige CMOS-Sensoren ein das Auslesen der Pixel auf einen definierbaren Bereich. Diese Möglichkeit ist bei CCD-Sensoren stark eingeschränkt.

Antiblooming
Blooming bezeichnet das »Überlaufen« der Elektronentöpfe in die Nachbarpixel, wenn die Belichtung an einer Stelle zu stark ist. Bei CMOS-Sensoren entsteht aufgrund der Verschaltung grundsätzlich kein Blooming. Einige CCD-Sensoren sind mit einem Extra-Schutz gegen das Blooming versehen.

Auslesen
Das Auslesen der CMOS-Sensoren ist i.d.R. unproblematisch, aber CCD-Sensoren stellen hohe Anforderungen an die Stromversorgung und die elektronischer Taktung, da die Elektronen nacheinander ausgelesen werden müssen und der Sensor sich dabei nicht »verschlucken« darf.

Zuverlässigkeit
Beide Chiptypen sind für die meisten Anwendungen gleich zuverlässig. In sehr schwierigen Einsatzgebieten haben CMOS – Sensoren jedoch einen kleinen Vorteil, weil alle Funktionen auf dem Chip implementiert werden können. Lötstellen und Verbindungen, die zu Ausfällen führen können werden vermieden.

 

Stärke der CCD-Kamera

Stärken der CMOS-Kamera

Die Lichtausbeute ist aufgrund der hohen Blendenöffnungen sehr hoch. Es sind keine oder nur wenige lichtunempfindliche Bauteile auf der Chipoberfläche vorhanden. Eine hohe Lichtempfindlichkeit trägt auch zu einer hohen Dynamik bei. Kameras mit CCD-Sensoren werden überall dort eingesetzt, wo hohe Bildqualität bei schwierigen Lichtbedingungen das Hauptkriterium sind. CMOS-Kameras bestechen durch ihre geringen Baugrößen. Der Stromverbrauch des Sensors ist sehr gering. Bloomingeffekte treten wegen der sofortigen Umwandlung der Ladungen in Spannungen nicht auf. Zudem können einzelne Bildbereiche
direkt adressiert werden und mit sehr hohen Bildwiederholraten ausgelesen werden. CMOS – Systeme können in hohen Stückzahlen sehr günstig produziert werden. Ihre Anwendung findet überall dort statt, wo es weniger auf Bildqualität als auf Kompaktheit ankommt, oder unterschiedliche Lichtverhältnisse zur gleichen Zeit auftreten. (Helle und dunkle Bereiche werden gleichzeitig überwachen)

Schwächen von CCD - Kameras

Schwächen von CMOS - Kameras

Bloomingeffekte müssen auf Kosten der Blendengrößen behoben werden. Ein direktes Adressieren von Bildbereichen ist nicht möglich. Die Vielzahl von Steuerschaltkreisen auf Chipebene macht sich in einer schlechteren Lichtempfindlichkeit bemerkbar. Rauscheffekte sind höher als bei CCDs.