Kameras für optische Systeme
1. Optische Systeme machen unterschiedliche Welten visuell erfahrbar
Unabhängig davon, ob sie in der Wissenschaft, der Industrie, der Ausbildung oder im Freizeitbereich zum Einsatz kommen Optische Systeme sind möglichst genau auf die spezifischen Anforderungen des jeweiligen Anwendungsbereichs zugeschnitten. Je besser sie den Anforderungen gerecht werden, desto bessere Resultate kannst Du letztlich erwarten. Das gilt für die Biowissenschaft und Medizintechnik genauso wie für die Astronomie oder die Sportoptik. Was diese Systeme generell ausmacht, ist, dass sie aus einzelnen Komponenten bestehen. Als Module sind diese Komponenten austauschbar und lassen sich in der Regel durch zusätzliche modulare Einheiten für eine Systemerweiterung ergänzen.
2. Kameras für spezielle Anforderungen der Bildgebung
In optischen Systemen bilden Kameras einen wichtigen Baustein der Bildgebung. Im Gegensatz zu universellen Consumer-Kameras sind Mikroskopkameras, Teleskopkameras oder Spektivkameras präzise auf die Eigenschaften des jeweiligen optischen Systems abgestimmt. Dadurch sind sie einerseits eingeschränkter in der Bandbreite ihrer Anwendung. Der gro?e Vorteil ist jedoch andererseits, dass sie in ihrem speziellen Anwendungsbereich in der Regel eine bessere Abbildungsleistung bieten. Und meist sind sie auch deutlich effizienter und komfortabler einsetzbar als herkömmliche Consumer-Kameras. Für Kameras als wichtiger Bestandteil eines optischen Systems ist die Kompatibilität ein wichtiges Kriterium. Sie entscheidet, ob und wie Du das Kamera-Modul in das optische System integrieren kannst. Aus diesem Grund sind nicht nur der optische Anschluss, sondern auf die digitalen Anschlüsse ein wichtiger Faktor. USB-, HDMI-, Ethernet- oder WLAN-Schnittstellen bestimmen letztlich, in welches Netzwerk Du das jeweilige Gerät einbinden kannst.
Kühlung
Fachredakteur für Foto- und Videotechnik Mark Siedler
Maximale Framerate
Ist die Kamera lang im Betrieb oder wird mit langen Belichtungszeiten gearbeitet, erwärmt sich der Sensor. Es entstehen Störsignale, die als Bildrauschen und sogenannte Hot Pixels sichtbar werden. Wird der Sensor aktiv auf eine konstant niedrige Betriebstemperatur heruntergekühlt, lässt sich das Bildrauschen deutlich reduzieren. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Bildqualität auch bei langen Betriebszeiten konstant bleibt. Eine aktive Sensorkühlung kommt vor allem in hochwertigen Mikroskop- und Teleskopkameras zum Einsatz, deren hochempfindliche Sensoren für sehr schwaches Licht ausgelegt sind.
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Kühlung
Ist die Kamera lang im Betrieb oder wird mit langen Belichtungszeiten gearbeitet, erwärmt sich der Sensor. Es entstehen Störsignale, die als Bildrauschen und sogenannte Hot Pixels sichtbar werden. Wird der Sensor aktiv auf eine konstant niedrige Betriebstemperatur heruntergekühlt, lässt sich das Bildrauschen deutlich reduzieren. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Bildqualität auch bei langen Betriebszeiten konstant bleibt. Eine aktive Sensorkühlung kommt vor allem in hochwertigen Mikroskop- und Teleskopkameras zum Einsatz, deren hochempfindliche Sensoren für sehr schwaches Licht ausgelegt sind.
Maximale Framerate
Kameras mit sehr hohen Bildraten kommen sowohl in der Wissenschaft und Forschung, aber auch in der Industrie zur Anwendung. Sie nehmen ultrakurze beziehungsweise extrem schnell ablaufende Vorgänge oder Bewegungen auf. Durch die hohe Bildfrequenz können diese Prozesse in sehr viele Einzelbilder aufgelöst und dadurch für das menschliche Auge sichtbar gemacht werden. Je höher die Anzahl der Einzelbilder pro Sekunde, desto genauer lässt sich der dokumentierte Vorgang analysieren.
Pixelgrö?e
Neben dem Sensortyp und der Sensorgrö?e hat auch die Pixelgrö?e starken Einfluss auf die Bildqualität und die Einsatzmöglichkeiten der Kamera. Für eine hohe Pixeldichte auf der Sensorfläche sind kleine Pixel von Vorteil. Sie ermöglichen eine hohe Auflösung, um auch feine strukturelle Details sichtbar zu machen. Allerdings haben kleine Pixel den Nachteil, dass sie einen geringeren Kontrastumfang liefern, weniger lichtempfindlich sind und somit stärker rauschen. Gro?e Pixel sind dagegen lichtstärker, rauschen weniger und bieten einen höheren Dynamikumfang. Auf der anderen Seite reduzieren sie die Pixeldichte und damit die Auflösung.
Sensortyp
Je nach Anwendung können CMOS- oder CCD-Sensoren von Vorteil sein. CCD-Sensoren sind im Vergleich zu CMOS-Sensoren lichtempfindlicher. Sie machen selbst bei langen Belichtungszeiten feine Details ohne starkes Bildrauschen sichtbar ein Vorteil, der mit aktiver Kühlung noch optimiert werden kann. Dagegen ermöglichen CMOS-Sensoren aufgrund ihres Aufbaus ein schnelleres Auslesen der Daten. Au?erdem verfügen sie in der Regel über einen grö?eren Dynamikumfang.