[ddd]

moin,

16000fps schaffen selbst Hochgeschwindigkeits-Spezialkameras nicht mal ansatzweise. Klar gibt es Cams mit 100.000fps, aber die erreichen diese Rate nur bei reduzierter Framegröße von typ. 2pix Höhe (2 einzelne Pixelzeilen), 500-1000fps werden bei ca. 1700-1080pix Bildhöhe erreicht, das ist weniger als ein Zehntel der angeblichen Rate.
Die Sensoren müssen aktiv gekühlt werden, nutzen Ringbuffer mit GigE-Schnittstelle und können nur wenige Sekunden Dauerlauf (typ. 16GByte Buffer), da die Ringbuffer-Auslesung viel zu langsam ist. Solche Kameras werden in F&E eingesetzt.

Die Daten des ominösen IMX189 sind einfach ausserhalb der Realität. Zudem passt die Nr. nicht, aktuell sind Sensoren mit der Produktnumer 236 oder höher in Entwicklung. Ein IMX189 wäre der Stand von vor ca. 2 Jahren (Mitte 2012), das ist unplausibel.

Eine Filterung mit Mikro-Strahlteilern würde wieder 3 Subpixel pro Bildpunkt erfordern, also bringt dieser Ansatz auch nix. Denn egal wie die Strahlteiler funktionieren, die Filterung muss erfolgen, wenn ich Spektralinformationen ("Farbe") haben will. Wellenlängenabhängige teildurchlässige Spiegel gibt es zwar, aber nur für sehr schmale Frequenzbereiche, und Reflexionsverluste kann man dann nicht verhindern, d.h. vagabundierendes Licht im System usw. Klassische Strahlteiler-Kameras (3CCD) verwenden jedenfalls alle Absorptionsfarbfilter in den Teilwegen, und da hat man viel Platz.

[TONI_B]

Jetzt hast du unsere ganzen Illusionen vom Super-Sensor zerstört...

Einerseits war ich irgendwie skeptisch, andererseits fasziniert, ob es wirklich funktionieren könnte.

Trotzdem glaube ich, dass in den "Sensor-Schmieden" von Sony und anderen Firmen noch ganz tolle Dinge auf uns warten werden. zB. wurde gerade im Astro-Bereich eine Kamera mit einem 50MP Sensor mit 6µm Pixel vorgestellt - aber nicht von Sony.

[NetrunnerAT]

uhm ... gute Einschätzung!

http://www.sony.net/Products/SC-HP/n.../imx214_e.html

Wuste gar nicht, dass man diese Infos so im Netz findet.

[ddd]

Zitat von TONI_B

Trotzdem glaube ich, dass in den "Sensor-Schmieden" von Sony und anderen Firmen noch ganz tolle Dinge auf uns warten werden.

sicher, aber es gibt physikalische Grenzen, die Dir besser als den meisten hier bekannt sind. Z.B. ist die Dynamik ein Problem, da man die Kapazität des Well-Kondensators nicht beliebig erhöhen kann. Empfindlichkeit steigern stößt auch an Grenzen, Photonen-Effizienz ist fast ausgereizt, Verstärkerrauschen liegt bereits bei wenigen einzelnen e-, die Integrationszeiten der AD-Wandler können nicht viel kleiner gemacht oder deren Anzahl erhöht werden usw. Eventuell kann man an der Reflektivität der Silizum-Oberfläche noch stärker drehen, u.a. wurde vor kurzem eine Oberflächenbeschichtung mit einem Reflexionskoeffizienten von nahe Null vorgestellt, Objekte mit diesem Überzug sehen wie ein Loch in der Realität aus , da sie keinerlei erkennbare Struktur mehr haben und absolut schwarz aussehen. Diese spezielle Methode eignet sich nicht für die Sensoroberfläche, aber die dahinter stehenden Prozesse erlauben mglw. diesen Parameter auf andere Weise positiv zu beeinflussen. Trotzdem ist auch da kein Wunder möglich, immerhin treten m.W. schon heute ein relevanter Anteil der Photonen in den lichtempfindlichen Bereich ein.

Es gibt sicher weitere evolutionäre Entwicklungsschritte.

Bahnbrechende Neuerungen stehen kaum noch zu erwarten, da die vorhandene Technologie bereits recht nahe an den theoretisch-physikalischen Grenzen angelangt ist. Faktor 2 dürfte bei einigen Parametern noch möglich sein, wesentlich mehr eher nicht. Bei Empfindlichkeit und Dynamik wäre das gerade mal je eine Blendenstufe ...
Bei der Auflösung geht noch mehr, 1.1µm Pixelpitch ist bei kleinen Sensoren in der Massenfertigung, das wären lockere 700MPix auf KB. Aber da stoßen aktuelle Objektive an Grenzen, selbst die Otus-Objektive dürften damit überfordert sein, von der Beugung ganz abgesehen, die dann bereits um f/2 zuschlägt.

Bessere Verarbeitungsalgorithmen können weitere Reserven herauskitzeln, gerade im Astro- oder Planetenerkundungsbereich konnten wir sehen, was aus den Aufnahmen 30 Jahre alter Technik mit aktueller Verarbeitung herausgeholt werden konnte. In diesem Bereich erwarte ich eher noch größere Entwicklungsschritte.

Ich frage mich nur, warum sich da jemand solche Mühe mit diesem eigentlich offensichtlichen fake gibt?

@NetrunnerAT: leider gibt es keine öffentlich zugänglichen Datenblätter von Sony für CMOS-Sensoren. Ein einziges ist öffentlich zugänglich: IMX234-0APH5-C (840kB, pdf) (Diagonal 6.864 mm (Type 1/2.61) 16Mega-Pixel CMOS Image Sensor with Square Pixel for Color Cameras), Quelle: http://www.sony.net/Products/SC-HP/d.../01/index.html . Grundsätzlich funktionieren alle Sony-CMOS-IMX-Sensoren ähnlich, daher kann man sich einen groben Eindruck anhand dieses Datenblattes verschaffen.

[*thomasD*]

Naja, eine Blendenstufe fände ich schon ganz ordentlich. Und wenn man eine Möglichkeit fände, alle Wellenlängen zu nutzen und auf die Filter zu verzichten wäre wohl noch einiges drin. Mit dem Ansatz aus dem Fake gewinnt man aber nichts diesbezüglich.

[ddd]

moin,

Zitat von *thomasD*

alle Wellenlängen zu nutzen und auf die Filter zu verzichten

Es dürfte fundamental unmöglich sein, dies zu erreichen.

Wenn ich mittels eines Prismas oder Gitters eine Wellenlängenmesung ohne Filter vornehme, dann verliere ich die Information woher das Licht genau kam, da eine gewisse Mindestintensität und/oder Mindestgröße des Eintrittsspaltes (Beugung!) benötigt wird. In der Astronomie wird teils so gearbeitet, Sternspektren werden auf diese Art aufgenommen. Alllerdings sind die nötigen Gerätschaften wenig "transportabel", und eine Miniaturisierung stößt letztlich an die quantenphysikalischen Grenzen, aktuelle Mikroelektronik incl. Bildsensoren arbeitet bereits tief in deren Reich.

Die Überlegung, statt (Absortions-)Filtern entsprechend spektral empfindliche Detektoren zu verwenden, ändert nichts. Es ist völlig egal, wie ich filtere, ob durch Absorption, spektrale Empfindlichkeit oder spektraler Aufteilung mittels Gitter oder Dispersion (Prisma), das Ergebnis ist (im Idealfall) identisch.

Letztlich funktioniert unser Farbsehen auch durch ortsbezogene Frequenz-Filterung (spektral emfindliche Farbstoffe in verschiedenen Zapfentypen der Netzhaut) und nachfolgendes Demosaicing in der Wetware. Alternative Ansätze im Insekten-(Komplex)Auge sind bekannt, für die bildmäßige Fotografie aber schwieriger umzusetzen.

[*thomasD*]

Welche physikalischen Gründe sprechen gegen einen echten Foveon-Sensor, bei dem die Photonen mit unterschiedlicher Energie (Wellenlänge) unterschiedliche Eindringtiefe haben und in entsprechender Tiefe den inneren Photoeffekt auslösen? Das Material könnte bspw. geschichtet sein, die oberste absorbiert nur rot und transmittiert den Resst, die Schicht darunter absorbiert gelb und transmittiert den Rest usw.. Die freien Elektronen werden durch ein elektrisches Feld zur Seite abgeschöpft, dazwischen liegen ggf. transparente Isolierschichten. Ggf. wird so auch nur die Leitfähigkeit in den Schichten verändert.

[usch]

Ein Problem ist z.B., daß die Photonen nicht schnurgerade in das Material eindringen, sondern gestreut werden. Je größer die Wellenlänge, desto geringer wird dadurch die Auflösung. Bei der DP2 hat Sigma daraus schon die Konsequenzen gezogen – nur die oberste Lage (blau) hat eine Auflösung von 20 MP, die Rot- und Grünschicht haben jeweils nur noch knapp 5 MP. Im Endeffekt muß da also auch wieder interpoliert werden.

[*thomasD*]

Streuung ist aber eine Materialeigenschaft (wellenlängenabhängig, wie Transmission und Absorption auch). Durschaus denkbar dies mit geeigneten Materialien in den Griff zu bekommen.

[John W]

Zitat von ddd

Bei der Auflösung geht noch mehr, 1.1µm Pixelpitch ist bei kleinen Sensoren in der Massenfertigung, das wären lockere 700MPix auf KB. Aber da stoßen aktuelle Objektive an Grenzen, selbst die Otus-Objektive dürften damit überfordert sein, von der Beugung ganz abgesehen, die dann bereits um f/2 zuschlägt.

Ist die Beugung abhängig vom Pixelpitch, und nicht mehr von der Sensorgröße?

VG
JohnW