Empfindlichkeit und Rauschen

Die meisten der neuen DSLRs sind mit CMOS-Senso­ren ausgerüstet. CMOS-Sensoren wird eine geringere Quanteneffizienz oder stärkeres Rauschen gegenüber CCDs nachgesagt. Dafür ist der Herstellungsprozess ein­facher und der Stromverbrauch minimal. Rauschen und Empfindlichkeit haben die Hersteller in der Zwischenzeit soweit im Griff, dass bei den marktgängigen Kameras kein signifikanter Unterschied zwischen CMOS und CCD festzustellen ist.

Abb. 1: Spektrale Empfindlichkeit der Canon 20D

Die Quanteneffizienz von CMOS-Senso­ren entspricht mit ca. 35% etwa der von modernen CCD-Sensoren mit Anti-Blooming-Gate (Abb.1). Mit Hilfe von internen Verstärkern lässt sich z.B. bei der Canon EOS 20D heute eine Empfindlichkeit entsprechend ISO 3200 einstellen, bei der durchaus noch brauchbare Er­gebnisse zu erzielen sind (siehe nachfolgender Bericht 2003 UB 213). Das Besondere daran: es gibt keinen Schwarz­schildeffekt. ISO 3200 ist echt, während ein marktübli­cher ISO 800 Farbnegativfilm bei z.B. halb­stündiger Be­lichtung nur noch auf etwa ISO 50 bis 100 kommt (bei ähnlichem Korn).

Ein Problem bei Digitalkameras ist das thermische Rauschen des Chips. Dies begrenzt die Dauer von Lang­zeitaufnahmen, da der aktivierte Chip, auch ohne Licht­einwirkung, langsam in die Sättigung kommt. Astro-CCDs sind deswegen gekühlt. DSLR-Kameras arbeiten ungekühlt. CMOS-Chips sind aber in der Zwischenzeit so rauscharm, dass bei z.B. 10 Grad Außentemperatur und Einstellung ISO 100 durchaus Aufnahmen mit einer Stunde Belichtungszeit oder mehr möglich sind. Hiermit sind in einem gewissen Maße sogar Strichspuraufnahmen von Sternen möglich. Bei normalen Teleskopaufnahmen wird man in der Regel aber mit Belichtungszeiten unter 10 Minuten arbeiten und durch Aufaddieren mehrerer Bilder das Bildrauschen verringern.

Natürlich wird durch die Farbfilter vor den Pixels die effektive Empfindlichkeit verringert, da auf das einzelne Pixel nur der gefilterte Lichtanteil fällt. Die erforderliche Gesamtbelichtungszeit ist aber ähnlich wie bei einer CCD-Kamera mit RGB-Filterrad, da bei dieser die Farb­auszüge nicht gleichzeitig erfolgen, sondern eben nach­einander belich­tet werden müssen.