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Neuer Super CCD Bildsensor: Bedeutende Verbesserungen bei Farbe, Dynamik und Bildschärfe

Freitag 07. Juli 2000 - Fuji Photo Film Co., Ltd. hat in Zusammenarbeit mit der Tochtergesellschaft Fujifilm Microdevices Co., Ltd. eine neue CCD-Technik entwickelt, die die Qualität von digitalen Fotos dramatisch verbessert. In zwei digitalen Kameras ist diese neue Technik bereits integriert: In der Fujifilm FinePix S1 Pro und der FinePix 4700 Zoom.

Impulse für die Druckvorstufe
In der Druckindustrie werden die Anstrengungen für digitale Workflow-Systeme verstärkt, welche die Produktivität spürbar verbessern und die Kosten reduzieren. Scanner sind die hauptsächlichen Werkzeuge für die Digitalisierung von Bilddaten, der erste Schritt in einem digitalen Workflow in der Druckvorstufe. Parallel dazu haben digitale Kameras immer mehr an Bedeutung in diesem Bereich gewonnen.

Fujifilm als einer der Vorreiter auf diesem Gebiet hat schon die richtungweisenden Fujix Digitalkameras DS-560 und DS-330 entwickelt. Das gilt auch für die Anwendungs-Software, inklusive der Programme, mit denen die aufgenommenen Bilddaten in ideale Daten für die Anwendung in der Druckvorstufe umgewandelt werden können. Von den beiden neuen Modellen mit Super CCD erwartet man einen wichtigen Anteil für die Bilddateneingabe im digitalen Workflow. Zusätzlich zu der Entwicklung neuer Typen von CCDs für Digitalkameras und der Vermarktung des Super CCDs hofft Fujifilm, die gleiche Technologie in Zukunft auch bei anderen digitalen Geräten einsetzen zu können.

Ein ganz neuer CCD
Völlig anders als konventionelle CCDs mit der rechteckigen Form und Anordnung der Sensoren hat Fujifilms neuer Super CCD achteckige Fotodioden, die im Winkel von 45° zueinander angeordnet sind. Diese Struktur erhöht die Empfindlichkeit und Sensibiltät bei der Aufnahme, verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis und erweitert den dynamischen Bereich beträchtlich. Alle Faktoren zusammen führen zu besseren, schärferen und farbtreueren Aufnahmen.

In Hinblick auf die Zukunft wird die Fujifilm Super CCD-Technik zu einer großen Anzahl weiterer interessanter Produkte führen. Zum Beispiel zu ultrakompakten Digitalkameras und solchen, die sowohl bewegte Videobilder mit digitalen Camcordern als auch Standbilder mit dem gleichen Superchip aufnehmen.

Spitze ist bald erreicht
Die Anzahl der Sensoren in einem konventionellen _ Zoll CCD ist in den letzten Jahren drastisch angestiegen. Doch ist man sich in der Industrie einig, daß bei etwa 3,5 bis 4 Millionen Sensoren die Spitze erreicht ist. Jede weitere Zunahme der Sensoren würde zu geringerer Empfindlichkeit bei der Aufnahme führen, das Signal-Rausch-Verhältnis verschlechtern und den dynamischen Bereich einschränken – wobei die Größe des einzelnen Sensors weiter verringert werden müßte.

Vorteile durch Form und Anordnung
Die neue Form und die geänderte Anordnung der Sensoren im Super CCD (siehe Abb. A) bieten eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber dem bisherigen, konventionellen CCD. Beispielweise wurde durch die achteckige Form der Fotodioden die Ausnutzung des vorhandenen Raumes erheblich verbessert. Die neue Anordnung der Fotodioden erlaubt eine Zusammenstellung in weit höherer räumlicher Dichte und eine bessere Raumausnutzung. Darüber hinaus besitzt der einzelne Sensor selbst etwa das 1,6fache mehr an Fläche als die bisherigen konventionellen Sensoren.

Ein größerer Raum für die Fotodioden (eine Diode des Super CCDs ist etwa 50% größer als eine konventionelle Fotodiode) erhöht proportional die Empfindlichkeit, verbessert das Signal-Rausch-Verhältnis und erweitert den dynamischen Bereich. Das sind Schlüsselpunkte bei der digitalen Aufnahme.

Für das menschliche Auge gemacht
Zusätzlich dazu spiegelt der Super CCD einige Charakteristika des menschlichen Auges wider. Vergleichbar mit der Funktion der Netzhaut, die Farben und Licht interpretiert, transformiert der Super CCD optische Signale in elektrische Impulse. Diese Impulse werden durch ein Berechnungssystem geführt, welches das Bild ausformt. Die Fujifilm-Konstrukteure haben auch festgestellt, daß das menschliche Auge Informationen besser wahrnimmt, die in horizontaler und vertikaler Richtung angeordnet sind. Durch die Anordnung der Sensoren in einem Winkel von 45 ° wird die Möglichkeit des Bildsensors stark verbessert, eine höhere Auflösung in horizontaler und vertikaler Richtung wahrzunehmen. Das Resultat sind Bilder, die für das menschliche Auge sehr viel angenehmer anzuschauen sind.

Durch die Möglichkeit des zeilenweisen Auslesens der Bilddaten, ohne die Daten in irgendeiner Form zu verändern, kann der Durchlauf der elektrischen Ladungen, die durch die Fotodioden geschickt werden, schneller und effektiver gemacht werden. Dadurch sind kontinuierliche Hochgeschwindigkeits-Aufnahmen möglich.