Meld je gratis aan
Camerasensoren uitgelegd, hoe werken camerasensoren? © techhyve, sensoren, camera

3 mei 2014, 10:00

De ziel van een digitale camera is de sensor. Deze bepaalt het beeldformaat, resolutie, scherptediepte en dynamisch bereik. Alles wat je moet lezen vind je hier.

De ziel van een digitale camera is de sensor - om beeldformaat, resolutie, prestaties bij weinig licht, scherptediepte, dynamisch bereik, lenzen, en zelfs fysieke afmetingen van de camera te bepalen is de sensor essentieel.

Een beeldsensor is een solid-state apparaat, het deel van de hardware van de camera dat licht opvangt en wat je door een zoeker of op een LCD monitor ziet naar een afbeelding converteert. Beschouw de sensor als het elektronische equivalent van film. Met filmcamera's kon je uit honderden merken filmpjes kiezen, die ieder hun eigen unieke en herkenbare eigenschappen hadden. Met digitale camera's is veel van die technologie ingebouwd in de hardware, en kun je speciale filmachtige effecten later toevoegen met behulp van software.

De sensor van je camera bepaalt hoe goed je afbeeldingen eruit zien en hoe sterk je ze kunt vergroten. De beeldkwaliteit is niet alleen afhankelijk van het formaat van de sensor, maar ook van de hoeveelheid pixels (lichtgevoelige fotosites) die erop passen, en het formaat van die pixels.

Het formaat van de sensor beïnvloedt ook wat je door de zoeker ziet - de relatie tussen wat je probeert vast te leggen en wat er ook daadwerkelijk wordt vastgelegd en naar de geheugenkaart wordt gestuurd. Kleinere sensoren passen een uitsnedefactor toe op lenzen, waardoor er minder wordt vastgelegd dan wanneer je een full-frame sensor gebruikt. Het full-frame referentiepunt is altijd de traditionele 35mm film.

Ben je al in de war? Dat hoeft niet. Zelfs al weet je het verschil niet tussen CCD en CMOS, of Four Thirds en APS-C, deze handleiding zal deze intimiderende alfabetsoep ontleden en je door de sensoren leiden die je waarschijnlijk zult tegenkomen.

Typen sensoren

De meest voorkomende types sensoren zijn CCD (charged coupled device) en CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor).

CCD is één van de oudste technologieën voor het vastleggen van beeldmateriaal voor digitale camera's en heeft voor lange tijd superieure beeldkwaliteit geboden ten opzichte van CMOS sensoren, met een beter dynamisch bereik en ruisbeheersing. Hoewel CCD nog steeds in budget compact modellen gebruikt wordt, is hebben de elementaire constructie en het grotere stroomverbruik ervoor gezorgd dat camerafabrikanten op CMOS alternatieven zijn overgestapt.

CMOS is beschouwd als inferieure concurrent van CCD, maar de CMOS sensoren van tegenwoordig zijn geüpgraded zodat ze de CCD standaard kunnen evenaren of zelfs overstijgen. Met meer ingebouwde functionaliteit dan CCD's kunnen CMOS sensoren efficiënter werken, energiezuiniger zijn, en beter presteren met hogesnelheid seriefotografie.

De nieuwere Foveon X3 sensor, gebaseerd op CMOS technologie, wordt alleen gebruikt in Sigma's compact camera's en DSLR's. Live MOS is een merknaam voor beeldsensoren die Leica, Olympus en Panasonic gebruiken in de Four Thirds System DSLR's die ze sinds 2006 fabriceren. Deze sensoren bieden naar verluidt CCD beeldkwaliteit met het lagere energieverbruik van een CMOS.

Full frame (36mm bij 24mm)

Het grootste sensorformaat heet full frame, aangezien het hetzelfde formaat is als een frame van 35mm film. Full-frame sensoren zijn bijna twee keer zo groot als APS-C sensoren. Forse pro-level monsters zoals de Nikon D800, de Canon EOS 5D Mark III, en de Nikon D4 hebben full-frame sensoren. Het afgelopen jaar zijn er echter ook kleinere camera's met vaste lens zoals de Sony Cyber-shot RX1 verschenen die een full-frame sensor hebben. De Sony Alpha SLT-A99, een DSLR-achtige camera met een vaste doorzichtige spiegel in plaats van eentje die wegklapt om een foto te nemen, is ook een full-frame model.

Met een full-frame sensor heb je geen uitsnedefactor, dus wat je door de zoeker ziet is ook wat op je foto komt te staan. Grotere sensoren in full-frame modellen, gecombineerd met een lens met een groot diafragma, kunnen een zeer ondiepe scherptediepte opleveren - geweldig voor macro- en videowerk. Over het algemeen geldt hoe groter de sensor, hoe groter de camera en hoe groter de lenzen die nodig zijn om ervan te profiteren, hoewel daar verandering in begint te komen.

APS-H (28.7mm bij 19mm)

APS (active pixel sensor) is het meest populaire type sensor voor zowel camera's met een verwisselbare lens als hogere kwaliteitscamera's met een vaste lens. Het is aanwezig in een groot aandeel van DSLR's voor de consument en prosument. Het APS-H type combineert een relatief grote sensor met een matig aantal pixels om de snelheid en ISO-prestaties te verbeteren. Het past een 1.3x uitsnedefactor op gemonteerde lenzen toe. De Canon 1D Mark IV en Canon 1D Mark III hebben een dergelijke sensor.

APS-C (23.6mm bij 15.8mm)

De meeste belangrijke DSLR's voor prosumenten en enthousiasten van Canon, Nikon, Pentax, en Sony gebruiken een APS-C sensor - maar niet alle APS-C sensoren zijn hetzelfde. Een Canon APS-C sensor meet 22.2mm bij 14.8mm terwijl de Sony, Pentax, Fujifilm, en Nikon (DX) versies uiteenlopen van 23.5mm bij 15.6mm tot 23.7mm bij 15.6mm. De Ricoh GR (23.7mm bij 15.7mm), de Canon EOS M (22.3mm bij 14.9mm), de Sony NEX lijn, en Fujifilm camera's gebruiken allemaal APS-C sensoren.

Four Thirds (17.3mm bij 13mm)

Four Thirds is ruwweg een kwart van de grootte van een full-frame sensor. Het is een open DSLR standaard gecreëerd door Olympus en Kodak, en wordt in alle Olympus en Panasonic Four Thirds en Micro Four Thirds DSLR's gebruikt. Het heeft een uitsnedefactor van 2x, wat de effectieve brandpuntsafstand van een gemonteerde lens verdubbelt. De nieuwe nieuwe Olympus OM-D E-M1, de Olympus Pen E-PL5, en de Panasonic Lumix GH1 gebruiken deze sensor.

CX format (1 inch)

Nikon's CX formaat werd aangekondigd in 2011, en is in gebruik genomen op het Nikon 1 camerasysteem. En in 2012 lanceerde Sony de kleine Cyber-shot DSC-RX100 digitale camera, die gebruik maakt van een 1-inch (13.2mm bij 8mm) sensor met een uitsnedefactor van 2.7x.

1/1.7 inch (7.6mm bij 5.7mm)

Deze sensoren behoren tot de grootste formaten die in compact camera's worden gebruikt, en ze kunnen grotere pixels bevatten voor verbeterde ruisprestaties ten opzichte van standaard point-and-shoot zakcamera's. Grotere pixels kunnen beter omgaan met lacunes in helderheid om meer detail te reproduceren.

1/2.5 inch (5.76mm bij 4.29mm)

Dit formaat is één van de kleinste sensoren, doorgaans gebruikt in laaggeprijsde point-and-shoot modellen. Hoewel zulke kleine sensoren goedkoper te produceren zijn, zorgen de kleinere pixels voor meer ruis en een verminderd dynamisch bereik, wat resulteert in niet al te geweldige afbeeldingen. Maar de resultaten kunnen nog altijd beter zijn dan die van een smartphone camera, vooral voor portretfoto's.

Andere varianten in deze categorie zijn /3.2, 1/2.3, 2/3, 1/3.2, 1/1.2, en 1/1.8. Met sensoren zo klein als 1/2.7-inch (5.37mm bij 4.04mm), is het geen raadsel dat smartphones serieuze concurrenten vormen voor compact camera's.

Wat hoort waar?

Compacte spiegelloze camera's met verwisselbare lens hebben doorgaans een aantal verschillende sensorformaten. Kleinere zijn de 1/2.3-inch (6.17mm bij 4.55mm) sensor in de Pentax Q, en de 1-inch sensor die gebruikt wordt in de Nikon 1 Series. De Panasonic Lumix GF5, de Olympus Pen serie, en de OM-D E-M5 hebben Micro Four Thirds 4/3-inch (17.3mm bij 13mm) sensoren.

Geavanceerde compact camera's met vaste lens, zoals de Fuji X100S (23.6mm bij 15.8mm) en Nikon Coolpix A (23.6mm bij 15.7mm), hebben een PS-C sensor. De Fujifilm X20 heeft een 2/3-inch (8.8mm bij 6.6mm) sensor terwijl de Canon G1 X een 1.5-inch sensor (18.7mm bij 14mm) bevat.

Standaard point-and-shoot camera's zoals de Canon PowerShot SX280 HS en de Samsung Galaxy Camera gebruiken 1/2.3-inch sensoren (6.17mm bij 4.55 mm), terwijl betere modellen zoals de Nikon P7700 een grotere 1/1.7-inch (7.44mm bij 5.58 mm) sensor bevatten.

Smartphones zoals de iPhone 5s en de HTC One hebben een 1/3-inch beeldsensor (4.8mm bij 3.6mm) en minder pixels. De Nokia Lumia 1020 bevat een 1/1.5-inch, 41-megapixel CMOS sensor. De Sony Xperia Z1 heeft een 1/2.3-inch, 20.7-megapixel sensor. De Samsung Galaxy S4 Zoom bevat een 16-megapixel, 1/2.3-inch sensor.

Enorm veel megapixels

Je hebt misschien gehoord van de "megapixel mythe", die stelt dat hoe meer megapixels je camera op de sensor kan proppen, hoe beter je foto's zullen zijn. Dit is niet waar. Je wilt niet alleen meer pixels, je wilt het juiste aantal pixels voor het formaat van de sensor. En het juiste aantal hangt af van wat je met je foto's wilt doen. Voor enorm bijsnijden of extra groot printen is een hoge resolutie handig. Voor het online delen van foto's of gewoon printen is de resolutie minder belangrijk. Je grotere bestandsformaten en meer vereiste rekenkracht om hoge resolutiefoto's te kunnen bewerken afwegen tegen ruis in foto's met een lagere resolutie.

Kleinere sensoren die pixels samenpersen presteren vaak minder goed in donkerdere omgevingen en produceren vaak artefacten.

Waar je op moet letten

Let, als je op zoek bent naar een nieuwe camera, indien mogelijk op wat voor sensor de camera gebruikt. Omdat het formaat en het type van de sensor zo'n belangrijke invloed hebben op de output van je camera is de sensor een kritische factor wat betreft grootte, resolutie, bediening, en prijs.

Dit is een vrij vertaald artikel van onze zustersite TechHive.com, geschreven door Jackie Dove (@jackidove). Het artikel wordt door Zoom.nl gepubliceerd om je zo snel mogelijk van handige cursussen, slimme tips en praktische oplossingen te voorzien. Beschreven termen, handelingen en instellingen kunnen regiogebonden zijn.

Reacties (11)

Om te kunnen reageren, moet je ingelogd zijn

 
KeesAlphen op 29 mei 2017 om 15:55

Ik wandel veel in de natuur en kan het niet laten om zowel vogels te fotograferen als landschappen en reisgenoten. Ik zoek daarom naar een bridge camera waarbij ik niet telkens lenzen hoef te wisselen. Ik denk dat een 1" beeldsensor de beste optie is, maar het zoombereik is dan meestal minder, maximaal 600 mm (omgerekend naar 35 mm), terwijl een camera met een 1/2,3" beeldsensor met dezelfde lens als hierboven al snel een zoombereik heeft van 1200 mm. Het lijkt er dus op dat ik om die reden een camera met een 1/2,3" beeldsensor moet aanschaffen. Maar is het niet zo dat een minder ingezoomde vogel (1" beeldsensor) die ik op de pc digitaal verder inzoom tot een zelfde resultaat leidt als een meer ingezoomde vogel (1/2,3" beeldsensor) zonder die te bewerken? De betere kwaliteit kan ik dan gebruiken om digitaal in te zoomen. Klopt dit? Wie kan mij helpen? Ik heb een Canon Powershot G3 X op het oog, als dan niet met een losse viewer of een Lumix DMC FZ2000.

gvbr op 1 juli 2016 om 23:36

Van waar komt de benaming 1" sensor. De afmetingen zijn geen 1", de diagonaal is ook geen 1". Waar komt deze 1" dan vandaan?

Katrijntje01 op 14 oktober 2015 om 13:33

Hallo! Ik heb 3 vraagjes.
Wat doet een beeldchip of zo een beeld sensor precies met het licht dat ze opvangt?

Hoe groot is een beeldchip? kleinste? grootste? en hoe groot zijn die in GSM's en foto-toestellen?

Zijn er nog andere toepassingen dan in GSM's en camera's?

Zou dit echt heel snel willen weten. Groeten

josderidder op 17 maart 2015 om 19:44

Ik heb een vraag: vaak wordt 1 dimensie aangegeven, en dat zou dan de diagonaal moeten zijn. Kan ik dus met Pythagoras simpelweg de diagonaal berekenen door de wortel uit (L kwadraat) + (B kwadraat te nemen? Ik heb de proef op de som genomen met de afmetingen ven het CF format (zie boven, deze zou een diagonaal van 1 inch hebben). Deze is 13.2mm bij 8mm. De diagonaal in inches is dan wortel(1,32 kwadraat + 0,8 kwadraat)/2,54. Toch? Alleen komt daar geen 1 maar 0,61 uit. Hoe werkt dat?

Reinier op 12 februari 2016 om 16:23

Fabrikanten gebruiken voor opgave van het type sensor het oude optische formaat zoals bij videobuizen gebruikelijk was. Deze videobuizen zijn tegenwoordig vervangen door CCD en CMOS sensors, die een effectieve sensormaat hebben van ongeveer 2/3 van de videobuis. Optisch heeft de sensor van 1 inch een diagonaal van 2.54cm. In werkelijkheid is deze sensor 1,32 bij 0,8 cm en dat is een effectieve diagonaal van 1,54 cm

rogerk op 4 mei 2014 om 17:11

Echt een heel interessant stuk! Je komt alles te weten over de verschillende sensoren en waarom meer megapixels niet altijd beter is. Gr. Rogier

Cormaas op 4 mei 2014 om 10:14

Duidelijk wat betreft het veelvoud aan formaten, dankzij de goede afbeeldingen. Maar.. Het verdient aanbeveling de teksten - ook als die van elders komen- eens goed te lezen. Dan valt de onzin op. Wat te denken van: " Met een full-frame sensor heb je geen uitsnedefactor, dus wat je door de zoeker ziet is ook wat op je foto komt te staan." (Dat is toch bij vrijwel alle camera's zo. Het is de essentie van een zoeker!) "Grotere sensoren in full-frame modellen, gecombineerd met een lens met een groot diafragma, kunnen een zeer ondiepe scherptediepte opleveren."
Sensoren leveren geen "ondiepe scherptediepte". (beter: geringe scherptediepte). Scherptediepte is een eigenschap van de lens en wordt bepaald door de brandpuntsafstand, het gebruikte diafragma en de in gestelde afstand.

ventieldopje op 4 mei 2014 om 15:37

Nou maak je er nog meer een potje van dan het al was..

Met een full-frame sensor heb je een cropfactor van 1, je hebt er dus wel een aangezien er ook camera's bestaan met een sensor groter dan 35mm (medium- en large format). Heeft ook totaal niks te maken met hoeveel % van het beeld je door de zoeker ziet. Zou een mooi potje worden als je door de zoeker van een crop camera het beeld ziet wat een full-frame sensor zou vangen maar op de foto maar een 1.5/1.6x uitsnede zou komen te staan en je daar rekening mee moet houden. Nee, je ziet gewoon wat je sensor zal vangen, máár veel zoekers van camera's hebben geen 100% dekking dus valt er inderdaad een aantal procent weg door de zoeker. Veel camera's hebben namelijk een dekking van 96% of 98%, je ziet dus net iets minder dan dat de sensor vangt. Dat ligt dus niet aan de sensor maar puur aan de zoeker. Veel pro modellen hebben gewoon 100% dekking.

De scherpte-diepte refereer je vaak naar groot en klein en zijn niet alleen afhankelijk van het diafragma van de lens maar óók aan de grootte van de sensor en de afstand tot het onderwerp. Met behulp van bijv. de website HowMuchBlur kun je precies uitrekenen bij welke afstand welke lens (en sensor) een wazigere achtergrond geeft. Een voorbeeldje met een 50mm f/1.4 lens op full-frame, Canon APS-C en Nikon APS-C: http://howmuchblur.com/#compare-1x-50mm-f1.4-and-1.5x-50mm-f1.4-and-1.6x-50mm-f1.4-on-a-0.9m-wide-subject

"Grotere sensoren in full-frame modellen, gecombineerd met een lens met een groot diafragma, kunnen een zeer ondiepe scherptediepte opleveren - geweldig voor macro- en videowerk". Nou bij macro wil je juist een grotere scherpte-diepte, je hebt zelfs afgestopt al snel te maken met scherpte-dieptes van een aantal millimeter of minder. Wat dat betreft is een crop sensor daar voor beter omdat je dan gratis een 1.5/1.6x crop er bij krijgt en dito scherpte-diepte. Enige nadeel is dan de mindere ruis prestaties dus een voorwaarde is dan wel dat je goed (flits)licht hebt. Aan de andere kant is een full-frame dan wel weer leuk om semi-macro te doen (1:2 etc.), dingen die ik regelmatig voorbij zie komen hier op Zoom, mooi voorbeeld zijn de prachtige foto's van zoomer Maayke Klaver (http://maaykeklaver.zoom.nl/).

Maar goed, het wekt bij mij niet echt de indruk dat hier nou veel moeite in is gestoken om een goed artikel te schrijven. Er worden alleen wat sensor maten genoemd en wat bij elkaar geraapte info er bij gezet maar verder geen voorbeelden gegeven. Dan vond ik het artikel dat jullie in je blad hebben gepubliceerd over dit onderwerp (met oa. een foto van mij) toch een stuk interessanter!

Cormaas op 4 mei 2014 om 23:26

Goed lezen Ventieldopje, daar begint het mee! Ik zeg niks over cropfactoren. Ik zeg de zoeker laat zien wat er "op de foto" komt. (Een open deur ja). En dat dat niks te maken heeft met de grootte van de sensor zoals wordt beweerd. En ja, dat er wat minder nauwkeurige zoekers zijn, dat weten we al heel lang. En echt, de grootte van de sensor heeft geen invloed op de dieptescherpte die de gebruikte lens levert. Ook dat weten we al lang. Al voor er digitale fotografie bestond. Pak er maar eens een goed - antiek - bij over optica.

rob1951 op 4 mei 2014 om 00:12

TOP.........vooral omdat duidelijk wordt hoe klein een sensor van een compact camera is t.o.v. een APS-C camera.
Verder ook een heel duidelijk verhaal.
De sensor kent vanaf nu geen geheimen meer voor de fotograaf die dit item heeft gelezen.

jowie62 op 3 mei 2014 om 12:34

Een goed en duidelijk verhaal... Thanks..!