Farbvergrößerer

Wie entsteht in der Kamera ein farbiges Bild? Wo doch die einzelnen Pixel auf dem Sensor lediglich Helligkeitsinformationen sammeln?

Ein Farbvergrößerer zeigt genau das. Hier wird Licht einer bestimmten Wellenlänge produziert und dann durch verschiedenfarbige Filter auf eine Messzelle geschickt. Anhand der gemessenen Werte lassen sich im Nachhinein Rückschlüsse auf die verwendete Lichtfarbe ziehen. Im Grunde passiert das Gleiche in der modernen Spiegelreflexkamera.

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Weißes, neutrales Licht


Für die Messreihe wird der Farbvergrößerer zuerst auf weißes, neutrales Licht geschaltet. So sind Wellenlängen von 350nm bis 750nm enthalten. Die Silicium-Photozelle wird direkt unter den Farbvergrößerer plaziert und der Raum anschließend abgedunkelt. Der Abstand zur Photozelle wird so gewählt, dass das Voltmeter einen ausreichend großen Wert um 2 Volt zeigt. Die Solarzelle produziert nun Strom, abhängig von der Energie des auf sie treffenden Lichts.
 

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Einzelmessungen

Die darauffolgenden Messungen des durch die Solarzelle produzierten Stroms erfolgen mit jeweils dem roten, grünen, blauen und anschließend mit dem Infrarotsperrfilter. Gleich verfährt man mit im Farbvergrößerer eingestellter Lichtfarbe rot, grün, blau und magenta. 

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Auftragen der Messwerte


Die so gemessenen Volt-Werte des Spannungsmessgeräts werden notiert und tabellarisch gegen die verwendete Filter- und Lichtfarbe aufgetragen

Die relative Helligkeit der Filter zueinander variiert stark bei Tageslicht. Dabei ist der rote Filter als der hellste anzusehen, der grüne als zweit-hellster und der blaue als dunkelster. Die normalen Farbfilter zeigen eine deutlich größere Helligkeit als der Infrarot-Filter.

Trotz des starken Infrarotsperrfilters liefert die Photozelle noch einen kleinen Volt-Wert. Mischfarben entstehen im Farbvergrößerer durch die additive Farbmischung (indem sich die Farben zu einer Mischfarbe überlagern).
 

Auf Farbwert schließen

Aus den gemessenen Volt-Werten kann auf die verwendete Lichtfarbe zurückgeschlossen werden. Es gilt: Ein Farbfilter lässt die eigene Farbe ungehindert hindurch (führt zu einem erhöhten Volt-Wert) und vermindert die Komplementärfarbe. Auf diesem Prinzip beruht der Bayer-Filter bei modernen Kameras.

Der Bayer-Filter

Die Kamera schließt aus den jeweils in den einzelnen Photozellen gemessenen Volt-Werten auf die emittierte Farbe des Objekts. Um jede der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau sowie die Mischfarben messen zu können benutzen viele Kamerahersteller einen Bayer-Filter. Hier wird schachbrettartig der Sensor mit roten, blauen und grünen Farbfiltern überzogen. So liefert ein Pixel ausschließlich einen Helligkeitswert für eine der drei Grundfarben. Die echten Farben des Motivs werden dann in der Kamera durch Interpolation erzeugt. Anhand der roten, grünen und blauen Helligkeitswerte der umliegenden 15 Pixel kann die Kamera die wirklich ankommende Lichtfarbe auf jeden einzelnen Pixel errechnen. Die Farbempfindlichkeit von CCD- bzw. CMOS-Sensoren reicht dabei von blauen bis infraroten-Licht. CMOS-Sensoren sind aber im Gegensatz zu CCD-Sensoren gegen ultraviolettes Licht unempfindlich. Bei Faveon-Sensoren werden dagegen keine einzelnen Farbfilter genutzt sondern der Sensor ganzflächig mit jeweils einer roten, grünen und blauen Filterfolie überzogen. So liefert jeder einzelne Pixel Werte für rotes, grünes und blaues Licht. Mittlerweile haben sich jedoch die klassischen Bayer-Sensoren in der Industrie durchgesetzt, lediglich bei einigen speziellen Kameras werden andere Sensoren genutzt.