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Megapixel Sensoren für mehr Bildqualität
Überwachungssysteme sehen mehr

Hochauflösende, intelligente Videokameras spielen in umfassenden Sicherheitskonzepten eine immer wichtigere Rolle. Megapixel-Sensoren steigern die Auflösung solcher Kameras deutlich. Das ermöglicht auch unter schwierigen Umgebungsbedingungen und bei schlechten Lichtverhältnissen detailgetreue Aufnahmen.
Im Rahmen ausgefeilter Sicherheitslösungen zählt die Videoüberwachung von Plätzen, Gebäuden oder Grundstücken mittlerweile zur festen Komponente. Überwachungskameras, die mit Megapixel Sensoren arbeiten, haben hier neue Standards gesetzt, denn sie erweitern den Aktionsradius für eine durchgängige Überwachung deutlich. Die Megapixel-Kamera SNC-DM160 von Sony beispielsweise verfügt über ein 3,6-faches Objektiv mit einer variablen Brennweite von 2,8 bis 10mm. Die Mindestlichtstärke von weniger als 3Lux bei F 1.3 beziehungsweise weniger als 1Lux bei F1.3 mit Light Funnel-Funktion ermöglicht qualitativ hohe Aufnahmen. Damit ist die Überwachungskamera auch fit für den Einsatz in Umgebungen mit schwierigen Lichtverhältnissen. Light Funnel, wird auch als Lichtrichter-Funktion bezeichnet. Dabei werden 4Pixel zu einem Bildelement zusammengefasst, mit dem Ergebnis, dass die Kamera sehr viel lichtempfindlicher wird. Das Überwachungssystem liefert daher auch während der Dämmerung oder in der Nacht detailgetreue Aufnahmen. Bei den Modellen von Sony kann dieser Modus automatisch oder je nach den aktuellen Lichtverhältnissen manuell aktiviert werden.

Licht und Farbe im Fokus

Der Bildaufnahmesensor ist die Kernkomponente einer jeden Überwachungskamera. Die Anforderungen an den Sensor sind hoch: Er soll auch bei wenig Licht scharfe Bilder liefern, bei Tageslicht Farbwerte richtig wiedergeben und dazu noch eine hohe Auflösung bieten. Um diese Kriterien zu erfüllen, wird bei den Megapixel-Kameras auf moderne ExwaveProZoll-CCD Sensoren mit progressiv Scan Verfahren gesetzt. ExawaveHAD Sensoren zeichnen sich durch eine hohe Lichtempfindlichkeit aus und können somit in schwierigen Umgebungen installiert werden. Geräte mit dieser Qualität sind heute schon zu einem vernünftigen Preis-/Leistungsverhältnis auf dem Markt erhältlich.

Sensor ist nicht gleich Sensor

Alle Sensoren verfügen über eine Vielzahl von Pixeln, die jeweils einzeln ausgelesen werden müssen. CMOS- und CCD-Sensoren unterscheiden sich durch ihr elektronisches Ausleseverfahren dieser Pixel. Bei neueren CMOS-Sensoren ist jedes Pixel mit einem eigenen Verstärker ausgerüstet, nach dem eine Matrix geschaltet ist, die jeden einzelnen Bildpunkt auslesen kann. Bei einem CCD-Sensor dagegen werden die Ladungsträger sequenziell über horizontale Schieberegister zu den nachfolgenden Verstärkern gebracht. Die Auslesezeiten richten sich dabei nach den verwendeten Normen PAL oder NTSC und liegen bei 1/50 oder 1/60 pro Bild. Moderne Sensoren lassen sich einfach an die individuellen Anforderungen der zu überwachenden Umgebung anpassen. Müssen beispielsweise schnell bewegliche Objekte aufgenommen werden, lässt sich die ‚Belichtungszeit‘ auf dem Pixel verkürzen. Allerdings ist dabei die Lichtempfindlichkeit geringer.

Der lichtempfindliche Sensor

Um dem Sensor mehr Licht zu liefern, muss deshalb die Blende am Objektiv geöffnet oder für mehr Licht gesorgt werden. Eine Steigerung der Lichtempfindlichkeit des Sensors kann mit den sogenannten On-Chip-Lens (OCL)-Verfahren erreicht werden. Dabei wird auf jedem lichtempfindlichen Pixel des Sensors eine Micro-Linse aufgebracht. Der Grund für diese Maßnahme ist schnell erklärt, die Linse vor dem Pixel sammelt möglichst viel Licht und bündelt es auf der lichtempfindlichen Schicht. Je geringer der Abstand der Linsen untereinander ist, desto mehr Licht wird gesammelt. Bei den SuperexawaveHAD-Sensoren ist im Substrat ein zusätzliches optisches Element untergebracht. Mit diesem kann auch Licht im nahen Infrarot-Bereich, das tiefer in die Schichten eindringen kann als sichtbares Licht, in elektrische Energie umgewandelt werden. Um aus einem Sensor Farbinformationen abzurufen, kann das Licht über Prismenblöcke auf verschiedene CCD-Sensoren geleitet werden. Deren lichtempfindliche Schicht verfügt über Farbfilter, die Rot, Gelb und Blau erzeugen können. Dieses teure Verfahren wird bei der Videoüberwachung aber meist nicht genutzt. Darüber hinaus ’schluckt‘ das Prisma kostbares Licht. Alternativ werden Streifenfilter eingesetzt, um die notwendigen Farbinformationen zu gewinnen. Um möglichst viele Farben darzustellen, können für Überwachungskameras auch Komplementärfarben genutzt werden. Dabei lässt der Farbfilter zwei Farben passieren, wodurch die Lichtempfindlichkeit steigt. Diese Art von Filtern verwendet beispielsweise Sony für seine Systeme, um den hohen Anforderungen moderner Sicherheitssystem gerecht zu werden.

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