Forum Übersicht - RE: Diskussion: 3 Sensoren (RGB) für DSLRs - 2

ZITAt (Michael H @ 2007-01-29, 12:35) ZITAt (krog @ 2007-01-29, 12:32) Eine grundsätzliche Eigenschaft von Prismen ist erst einmal, dass Lichtstrahlen abhängig von der Wellenlänge und er Brechzahl des Materials gebrochen werden. Stichworte Dispersion und Prismenspektrometer...[/quote]
Und wie willst du mit einem einfachen Prisma das Licht so aufteilen, dass du hinterher noch ein vernuenftiges Bild zum Aufnehmen hast?
[/quote]

Indem man danach (in der Praxis im Prisma selbst) sich je einen Wellenlängenbereich mit Farbfiltern rausfischt, Dies ist zur Farbbestimmung sowieso nötig.

P.S.: Das ist ja nichts, was ich mir grade ausdenke und bauen will /smile.gif" style="vertical-align:middle" emoid="" border="0" alt="smile.gif" /> .. Das wird seit vielen Jahren so gebaut. Ist nur bei diesen Chip Größen ein echtes Problem...

ZITAt (krog @ 2007-01-29, 12:40) ZITAt (Michael H @ 2007-01-29, 12:35) ZITAt (krog @ 2007-01-29, 12:32) Eine grundsätzliche Eigenschaft von Prismen ist erst einmal, dass Lichtstrahlen abhängig von der Wellenlänge und er Brechzahl des Materials gebrochen werden. Stichworte Dispersion und Prismenspektrometer...[/quote]
Und wie willst du mit einem einfachen Prisma das Licht so aufteilen, dass du hinterher noch ein vernuenftiges Bild zum Aufnehmen hast?
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Indem man danach (in der Praxis im Prisma selbst) sich je einen Wellenlängenbereich mit Farbfiltern rausfischt, Dies ist zur Farbbestimmung sowieso nötig.
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Ich dachte, du willst gerade das Filtern sparen, weil damit so viel Licht verschwendet wird?

Sicher hast du einen passenden Link.

ZITAt (Michael H @ 2007-01-29, 6:55) Das wären dann mehr als ein Sensorpunkt. Q.E.D.[/quote]Nein, das wäre immer noch ein Sensorpunkt - aber einer mit einer echten dritten Dimension. Nicht so ein Gemurkse, wie beim Foveon-Chip.

ZITAt (Dennis @ 2007-01-29, 15:23) ZITAt (Michael H @ 2007-01-29, 6:55) Das wären dann mehr als ein Sensorpunkt. Q.E.D.[/quote]Nein, das wäre immer noch ein Sensorpunkt - aber einer mit einer echten dritten Dimension. Nicht so ein Gemurkse, wie beim Foveon-Chip.
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Hmm, fehlt noch die elektrische Isolation der Schichten, um sie getrennt auslesen zu koennen, und die Farbfilterung, um die Schichten fuer verschiedene Wellenlaengen empfindlich zu machen. Schwupps, hat man das "Gemurkse" von Foveon.

ZITAt (Michael H @ 2007-01-29, 17:04) ZITAt (Dennis @ 2007-01-29, 15:23) ZITAt (Michael H @ 2007-01-29, 6:55) Das wären dann mehr als ein Sensorpunkt. Q.E.D.[/quote]Nein, das wäre immer noch ein Sensorpunkt - aber einer mit einer echten dritten Dimension. Nicht so ein Gemurkse, wie beim Foveon-Chip.
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Hmm, fehlt noch die elektrische Isolation der Schichten, um sie getrennt auslesen zu koennen, und die Farbfilterung, um die Schichten fuer verschiedene Wellenlaengen empfindlich zu machen. Schwupps, hat man das "Gemurkse" von Foveon.
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Vergess doch mal die bisherige Technik. Vor 20 Jahren hätte man auch nicht von der heutigen Technik träumen können.

ZITAt (Michael H @ 2007-01-29, 13:25) Sicher hast du einen passenden Link.[/quote]
Ich habe einen passenden Link: Dichroic Prism

Es werden keine Strahlteiler im eigentlichen Sinne verwendet, die einfach das komplette Licht 50/50 aufteilen, sondern dichroitische Filter. Solche Filter teilen nach Farben auf, eine Farbe geht durch, der Rest wird reflektiert. Dadurch kommt am jeweiligen Sensor nicht ein drittel vom gesamten Bild an, sondern der komplette Farbanteil der entsprechenden Farbe. Ich weiss nicht genau wie groß die Verluste sind, aber auf jeden Fall weit weniger als 2/3.

Vielleicht ganz interessant: Bei Beamern gibt es das auch, in etwas anderer Form: Hitachi 3LCD

Viele Grüße,
Kristof

[attachment=2506:Color_Se...on_Prism.jpg]

Bei Beamern funktioniert das nur in die andere Richtung, aber das macht in der Optik - außer in der nichtlinearen Optik bzw. mit doppelbrechenden Materialien - keinen Unterschied.

ZITAt (Michael H @ 2007-01-29, 17:04) Hmm, fehlt noch die elektrische Isolation der Schichten, um sie getrennt auslesen zu koennen, und die Farbfilterung, um die Schichten fuer verschiedene Wellenlaengen empfindlich zu machen.[/quote]Die Schichten benötigen selbstverständlich keine Filterung, denn die wird ja bereits durch die wellenlängenabhängige Eindringtiefe der Photonen ins Silicium besorgt. Das ist doch der eigentliche Punkt bei der Geschichte. Foveon hat einen Weg gewählt, das irgendwie umzusetzen. Das bedeutet ja aber nicht, dass das der einzige Weg ist. Oder willst du etwa auschließen, dass in den nächsten Jahren und Jahrzehnten eine Technologie entwickelt wird, die so etwas ermöglichen könnte?

ZITATSchwupps, hat man das "Gemurkse" von Foveon.[/quote]Nö, Foveon murkst da noch ganz anders rum. Du kennst doch wohl das "Töpfchen-im-Töpfchen"-Prinzip, das Foveon anwendet, oder?

ZITAt (Dennis @ 2007-01-29, 19:18) ZITAt (Michael H @ 2007-01-29, 17:04) Hmm, fehlt noch die elektrische Isolation der Schichten, um sie getrennt auslesen zu koennen, und die Farbfilterung, um die Schichten fuer verschiedene Wellenlaengen empfindlich zu machen.[/quote]Die Schichten benötigen selbstverständlich keine Filterung, denn die wird ja bereits durch die wellenlängenabhängige Eindringtiefe der Photonen ins Silicium besorgt.
[/quote]
Den prinzipiellen Unterschied/Vorteil gegenüber Foveon sehe ich jetzt nicht. Du hast immer noch 3 Sensorpunkte auszulesen und zu verarbeiten, und die besondere Tiefe der Löcher sorgt fuer die besonders hohe Vignettierung bei schräger Bestrahlung, die zudem noch farbabhängig ist. Das ist doch das gleiche in grün. Und das ist auch nicht das, was Rhamsis wollte.

ZITAt (Michael H @ 2007-01-30, 7:22) Und das ist auch nicht das, was Rhamsis wollte.[/quote]

Na ja, wollen will ich ja nicht - eher wünschen.

Aber alle bisherigen Lösungen arbeiten mit einer Teilung des Bildes in RGB und damit mit einer "Vermehrung" der notwendigen Sensorelemente (bzw. im Dazurechnen fehlender Werte für Pixel). Ob diese nun horizontal oder vertikal, über- oder untereinander, gespreizt oder hintereinander angeordnet sind, ist letztlich nicht relevant. Ein Sensorelement arbeitet doch bislang nach dem Prinzip "Ich kann nur Rot (oder Blau oder Grün) sehen und messe, wieviel davon bei mir ankommt".
Ein Sensorpunkt, der in der Lage wäre die Wellenlänge des einfallenden Lichtes zu messen und dann einem Farbton inklusive Sättigung und Helligkeit zuzuordnen, das wäre die Lösung. Das wäre dann "Ich merke was für eine Farbe da ankommt und wieviel davon". Der müsste also zwei Dinge gleichzeitig erkennen können.
Mal schauen, was die emsigen Frauen und Männer in den Katakomben der Wissenschaft in Zukunft noch so ausbrüten werden.

Gruss
Jürgen

ZITAt (Michael H @ 2007-01-30, 7:22) Den prinzipiellen Unterschied/Vorteil gegenüber Foveon sehe ich jetzt nicht.[/quote]
Na gut, ich versuche es nochmal in ganz einfachen Worten:

Das Prinzip ist, das physikalische Phänomen auszunutzen, dass die Eindringtiefe der Photonen in Silicium abhängig von ihrer Wellenlänge (oder ihrer Energie) ist.

Eine Umsetzung dieses Prinzips ist, dass man drei Sensoren schüsselförmig ineinander stapelt. Diesen Weg ging Foveon. In einer großen Schüssel, die den R-Pixel darstellt, sitzt eine kleinere Schüssel (G-Pixel), und darin wiederum eine noch kleinere Schüssel für den B-Pixel. Diese Anordnung entspricht nicht den hübschen Bildchen der Foveon-Prospekte, wo drei sauber getrennte Schichten übereinander liegen. Und diese Anordnung schafft auch einige Probleme, zB das der sehr schlechten Kanaltrennung und des winzigen B-Pixels. Laut Dave Coffin ist es relativ schwierig, aus den Raw-Daten saubere getrennte Kanäle zu erhalten, die nach was aussehen. Also ein krasses Kontrastprogramm zu den Marketing-Bildchen, die ja implizieren, dass man bereits sauber getrennte Signale direkt ab Sensor bekommt, die dann gar nicht mehr bearbeitet werden müssen. Wiederum lt. Dave Coffin ist ein erheblicher Interpolationsaufwand notwendig - ganz im Gegensatz zur landläufigen Meinung, dass beim Foveon-Sensor gar nicht interpoliert werden müsse.

Wie auch immer, ich habe ja keine Umsetzung vorgeschlagen (was ich logischerweise auch nicht kann), sondern mich mehr auf das Prinzip zurückgezogen. Ich wage zu hoffen, dass es eines Tages eine Technologie gibt, die das Prinzip effizienter umsetzen kann, als es die Umsetzung von Foveon tut. Oder vielleicht werden Sensoren mal aus einer anderen Substanz hergestellt, die in einem zweidimensionalen Sensor direkt den Energieinhalt eines Photons ermitteln kann, und das vielleicht noch mit einem besseren Wirkungsgrad, als mit den momentanen 20-25% der kommerziellen Sensoren.

ZITATDu hast immer noch 3 Sensorpunkte auszulesen und zu verarbeiten[/quote]Nein, mir schwebt da eher eine direkte Auslesung der Wellenlänge mit anschließender Mittelung vor. Ebenso, wie man einen Lichtstrahl auch per Prisma zerlegen könnte, und später an Hand des erhaltenen Spektrums die ursprüngliche Farbe rekonstruieren kann.

ZITATund die besondere Tiefe der Löcher sorgt fuer die besonders hohe Vignettierung bei schräger Bestrahlung[/quote]
Bei jetzigen Sensoren ja. Aber zB gibt es keine derartigen Verluste in einer Glasfaser, wo das Licht auf Grund der Totalreflexion nicht "abhaut".

ZITATUnd das ist auch nicht das, was Rhamsis wollte.[/quote]Ich glaube, da hast du ihn nicht richtig verstanden. Du bist da zu starr im RGB-Denken verankert. RGB ist ja nur eine Notlösung, um ein bestehendes System überhaupt nutzen zu können, was ja auch ziemlich gut klappt. Jürgen spricht aber von einer ganz anderen Lösung:ZITAt (Rhamsis @ 2007-01-28, 17:57) Genial wäre ein Sensor, dessen Sensorelemente nicht rot- ODER grün- ODER blauempfindlich sind, sondern Farbeton, Sättigung und Helligkeit des einzelnen Bildpunktes erkennen können.[/quote]

ZITAt (Dennis @ 2007-01-30, 11:47) ZITATDu hast immer noch 3 Sensorpunkte auszulesen und zu verarbeiten[/quote]Nein, mir schwebt da eher eine direkte Auslesung der Wellenlänge mit anschließender Mittelung vor.
[/quote]
... um das dann wieder in RGB zurueckzuwandeln, weil man das fuer die ueblichen Bilddateien braucht?

Ausserdem ist Licht nicht nur eine Wellenlaenge. Wenn du die Farbinformation nicht getrennt bekommst, dann kannst du hoechstens eine mittlere Wellenlaenge ermitteln, und dir daraus z.B. ein kontinuierliches Spektrum mit dieser mittleren Wellenlaenge bauen. So ein Spektrum kann dann durchaus weit weg vom gleichen Spektrum, aufgenommen mit drei Farben, sein. Eine genauere Farbwidergabe wuerde ich dabei nicht erwarten, eher eine schlechtere.

ZITAt (Dennis @ 2007-01-30, 11:47) ZITATund die besondere Tiefe der Löcher sorgt fuer die besonders hohe Vignettierung bei schräger Bestrahlung[/quote]
Bei jetzigen Sensoren ja. Aber zB gibt es keine derartigen Verluste in einer Glasfaser, wo das Licht auf Grund der Totalreflexion nicht "abhaut".
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Den Zusammenhang verstehe ich jetzt nicht. Willst du das Licht mit Glasfasern vom Objektiv zum Sensor leiten?

ZITAt (Michael H @ 2007-01-30, 12:56) ... um das dann wieder in RGB zurueckzuwandeln, weil man das fuer die ueblichen Bilddateien braucht?[/quote]
Zum Bleistift. Jedenfalls wird so das gesamte einfallende Licht genutzt, und nicht nur ein Teil.

ZITATDen Zusammenhang verstehe ich jetzt nicht. Willst du das Licht mit Glasfasern vom Objektiv zum Sensor leiten?[/quote]
Nicht vom Objektiv, sondern von der Bildebene. Ähnlich, wie bei den CPC EDIT: NPC ProBacks für Polaroids, nimmt ein Array von 24x36mm, bestehend aus Millionen von Glasfasern, das Bild in der Bildebene auf, und transportiert es direkt zur Sensoroberfläche. Das dürfte auch nicht viel schwieriger sein, als die Herstellung und Platzierung von Microlinsen. So könnte man eventuell auch eine sphärische Bildebene erfassen, indem man die Oberfläche des Arrays verformt.

ZITAt (thomasD @ 2007-01-29, 18:17) Vergess doch mal die bisherige Technik. Vor 20 Jahren hätte man auch nicht von der heutigen Technik träumen können.[/quote]

Und genau hier hoffe ich auf die Forschung und Chips aus organischem Material.
Wenn ich nur daran denke, was man damit alles machen könnte (nicht nur in der Fotografie).

Aber auf die Fotografie bezogen wäre es natürlich auch ein gewaltiger Schritt nach Vorne, wenn man es schaffen würde, einen Sensor herzustellen, der ein Lichtempfinden wie das menschliche Auge (resp. die Netzhaut) hat.

Einen sehr interessanten Artikel dazu findet sich hier:

ZITATNoninvasive neuroelectronic interfacing with synaptically connected snail neurons immobilized on a semiconductor chip

Günther Zeck, and Peter Fromherz
PNAS 2001;98;10457-10462
doi:10.1073/pnas.181348698[/quote]

Gruss

Christpoh

ZITAt (Dennis @ 2007-01-30, 13:29) ZITATDen Zusammenhang verstehe ich jetzt nicht. Willst du das Licht mit Glasfasern vom Objektiv zum Sensor leiten?[/quote]
Nicht vom Objektiv, sondern von der Bildebene. Ähnlich, wie bei den CPC ProBacks für Polaroids, nimmt ein Array von 24x36mm, bestehend aus Millionen von Glasfasern, das Bild in der Bildebene auf, und transportiert es direkt zur Sensoroberfläche.
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Das hat aber auch seine Grenzen. Ab einem bestimmten Einfallswinkel gibt's auch mit Glasfaser keine Totalreflexion mehr. Ausserdem sind Glasfasern relativ dick im Vergleich zu aktuellen Pixelabstaenden.

ZITAt (Dennis @ 2007-01-30, 13:29) So könnte man eventuell auch eine sphärische Bildebene erfassen, indem man die Oberfläche des Arrays verformt.[/quote]
Naja, da die meisten Objektive ein praktisch flaches Bildfeld haben (und jedes Objektiv eine andere Kruemmung!, ist das auch nur ein theoretischer Vorteil.