Bilder aus Bits und Bytes

Die US-Firma Fairchild Electronics baute auf der Grundlage der Bell-Erfindung 1974 die ersten echten Vorläufer der heutigen Digitalkameras: CCD-Chips mit 10000 Pixeln. Im gleichen Jahr wurde einer dieser Sensoren in ein Teleskop eingesetzt und zur Aufnahme eines astronomischen Fotos genutzt. Für die neuen Chips interessierte sich das Militär genauso wie die NASA. Heute findet sich die Technik in Aufklärungssatelliten und -flugzeugen. Die Bilder vom Hubble-Teleskop oder von der letztjährigen Mars-Mission der NASA wurden mit der CCD-Technik aufgenommen. Dagegen hatten frühere Sonden, etwa die Voyager-Modelle, die Jupiter, Saturn, Uranus und Neptun erkundeten, sogenannte Vidikons an Bord – große und schwere Vakuumröhren.

Erst in den letzten Jahren wurden CCD-Fotoapparate auch für Normalverbraucher erschwinglich. Aber noch immer kostet eine Digitalkamera mit Megapixelauflösung meist über 1000 Mark – erheblich mehr als eine herkömmliche Kamera mit vergleichbarer Ausstattung. Wolfgang Göddertz von Agfa prophezeit jedoch schon für die nächsten Monate deutlich niedrigere Kamerapreise: „Ein wichtiger Meilenstein auf diesem Weg wird die Photokina im September sein.“

Die Preise könnten weiter unter Druck geraten, wenn sich eine zweite Art von Sensoren durchsetzt. In jüngster Zeit nutzen einige Hersteller die billigeren CMOS-Chips (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Wie CCD besitzen sie eine dünne Schicht aus Siliziumoxid, die auf einem Siliziumwafer aufgebracht ist.

Die beiden Technologien unterscheiden sich in einigen wichtigen Details: CCD können nur in extra für diesen Zweck konzipierten Produktionsanlagen gefertigt werden, während CMOS die am weitesten verbreitete Methode in der Chipfertigung ist. 90 Prozent aller heutigen Halbleiterchips stammen aus CMOS-Fabriken. Das macht es möglich, Kamerasensoren praktisch nebenbei in bereits genutzten Fertigungsanlagen herzustellen. Große Chiphersteller können damit fast mühelos in die Fotobranche einsteigen.

Branchenriese Intel hat diesen Schritt im letzten Jahr getan und bietet jetzt einen Kernbausatz für Digitalkameras an, der einen CMOS-Sensor sowie die Bildverarbeitungs-Elektronik und -Software enthält. Die Käufer dieses Systems müssen dann noch für die restlichen Bestandteile der Kamera – vor allem Optik und Gehäuse – sorgen. Die Firma Polaroid hat neben anderen Unternehmen bereits ein Abkommen mit Intel geschlossen und will noch in diesem Jahr eine eigene CMOS-Digitalkamera fertigen.

CMOS-Sensoren können neben den lichtempfindlichen Einheiten auch die Elektronik zur Verarbeitung der Bildinformation aufnehmen, die bei CCD auf externe Chips ausgelagert werden muß. Dadurch lassen sich kleinere, leichtere und billigere Kameras herstellen, die außerdem noch weniger Strom verbrauchen als ihre CCD-Konkurrenten. In punkto Bildqualität schlagen die CCD-Kameras ihre Herausforderer allerdings noch um Längen. CMOS-Sensoren versagen bei schlechten Lichtverhältnissen. Außerdem haben sie mit einem relativ starken Signalrauschen zu kämpfen, das die elektronische Bildinformation verwischt. „CMOS steht erst am Anfang der Entwicklung, während CCD fast am Ende sind“, ist Bob Caspe, Chef des amerikanischen CMOS-Kameraproduzenten Sound Vision, überzeugt.

Eine der innovativsten Anwendungen von CMOS-Sensoren stammt von Imagek, einer Abteilung der kalifornischen High-Tech-Firma Irvine Sensors Corporation. Ihr „EFS-1 Electronic Film System“ ermöglicht digitales Fotografieren mit herkömmlichen Kleinbildkameras. Dazu entwickelte Imagek einen Einsatz, der die Form einer Filmpatrone hat und einfach an deren Stelle in den Fotoapparat eingelegt wird. Das elektronische Fotosystem enthält einen CMOS-Sensor mit Megapixelauflösung und kann bis zu 30 Bilder speichern. Weil die kleine Patrone keinen Platz für ein Wechselspeichermedium bietet, müssen die Bilder per Kabel auf den heimischen Rechner übertragen werden.

Imagek plant die Markteinführung Ende des Jahres und peilt einen Preis unter 1000 Dollar an. „Wir wollen besonders Fotografen ansprechen, die hochwertige Spiegelreflexkameras nutzen und auch digital nicht auf Wechselobjektive, ihr Zubehör und die zahlreichen Einstelloptionen verzichten möchten“, sagt Bruce Totty, der stellvertretende Marketingchef von Imagek. Ähnliche Eigenschaften bieten bislang nur digitale Profikameras, die allerdings nicht unter 50000 Mark zu haben sind.