http:\/\/www.ims.fraunhofer.de<\/a> , beschleunigt diesen Prozess. Es ist bereits zum Patent angemeldet.Halbleiterchips sto\u00dfen an Grenzen<\/p>\nL\u00e4ngst haben CMOS-Bildsensoren in der Digitalfotografie den Markt erobert. In der Herstellung sind sie wesentlich g\u00fcnstiger als bisherige Sensoren. Auch in Sachen Stromverbrauch und Handhabung sind sie \u00fcberlegen. Deshalb verbauen die gro\u00dfen Hersteller von Handy- und Digitalkameras fast ausschlie\u00dflich nur noch CMOS-Chips in ihre Produkte. Das schont den Akku – und die Kameras werden immer kleiner.<\/p>\n
Doch die optischen Halbleiterchips sto\u00dfen mitunter an ihre Grenzen: W\u00e4hrend die Miniaturisierung in der Unterhaltungselektronik zu immer kleineren Pixelgr\u00f6\u00dfen von etwa 1 Mikrometer f\u00fchrt, sind bei bestimmten Anwendungen gr\u00f6\u00dfere Pixel von mehr als zehn Mikrometer gefragt. Besonders in Bereichen, in denen nur wenig Licht zur Verf\u00fcgung steht, wie in der R\u00f6ntgenfotografie oder in der Astronomie, gleicht die gr\u00f6\u00dfere Pixelfl\u00e4che den Lichtmangel aus. F\u00fcr die Umwandlung der Lichtsignale in elektrische Impulse sorgen Pinned-Photodioden (PPD). Diese optoelektrischen Bauelemente sind f\u00fcr die Bildverarbeitung wesentlich und werden in die CMOS-Chips eingebaut.<\/p>\n
„Doch wenn die Pixel eine bestimmte Gr\u00f6\u00dfe \u00fcberschreiten, haben die PPD ein Geschwindigkeitsproblem“, erkl\u00e4rt Werner Brockherde, Abteilungsleiter am Fraunhofer-Institut. Denn meistens erfordern lichtschwache Anwendungen hohe Bildraten. „Daf\u00fcr ist die Auslesegeschwindigkeit mit PPD jedoch zu gering“, erg\u00e4nzt der Wissenschaftler.<\/p>\n
Beschleunigung<\/p>\n
F\u00fcr dieses Problem haben die Fraunhofer-Forscher jetzt eine L\u00f6sung gefunden: Die Wissenschaftler haben ein neues optoelektronisches Bauelement entwickelt, LDPD genannt – „Lateral drift field Photodetector“. „Darin wandern die durch das einfallende Licht erzeugten Ladungstr\u00e4ger mit High-Speed zum Ausgang“, sagt Brockherde. Bei der PPD diffundieren die Elektronen lediglich zum Ausleseknoten. Ein vergleichsweise langsamer Prozess, der f\u00fcr viele Anwendungen ausreicht. „Indem wir aber innerhalb des photoaktiven Bereichs ein elektrisches Spannungsfeld in das Bauelement integriert haben, konnten wir diesen Vorgang bis zum hundertfachen beschleunigen“, betont der Forscher.<\/p>\n
Um das neue Bauelement realisieren zu k\u00f6nnen, erweiterten die Fraunhofer-Wissenschaftler den derzeit verf\u00fcgbaren 0,35 \u00b5m-Standard-CMOS-Prozess zur Herstellung der Chips: „Das zus\u00e4tzliche LDPD-Bauelement darf die Eigenschaften der restlichen Bauteile nicht beeintr\u00e4chtigen“, sagt Brockherde. Mithilfe von Simulationsberechnungen gelang es den Experten, diesen Anforderungen zu gen\u00fcgen – ein Prototyp der neuen High-Speed-CMOS-Bildsensoren ist bereits verf\u00fcgbar. „Die Freigabe f\u00fcr die Serienfertigung erwarten wir f\u00fcr n\u00e4chstes Jahr“, so Brockherde.<\/p>\n
Auch f\u00fcr 3D interessant<\/p>\n
Die High-Speed-CMOS-Sensoren sind laut Fraunhofer-Institut ideale Kandidaten f\u00fcr Anwendungen, in denen gro\u00dffl\u00e4chige Pixel und eine hohe Auslesegeschwindigkeit erforderlich sind: Nicht nur in der Astronomie, bei der Spektroskopie oder in der modernen R\u00f6ntgenfotografie k\u00f6nnten sie zum Einsatz kommen. Sie eignen sich auch als 3D-Sensoren, die nach dem Time-of-Flight-Verfahren arbeiten. Dabei senden Lichtquellen kurze Impulse aus, die von den Objekten reflektiert werden. Die Laufzeit des reflektierten Lichts wird dann von einem Sensor erfasst und ergibt ein ganzheitliches 3D-Bild. Diese Technologie ist etwa beim Thema Aufprallschutz von Interesse. Denn die Sensoren k\u00f6nnen das Umfeld dreidimensional exakt erfassen. F\u00fcr die TriDiCam GmbH haben die Fraunhofer-Forscher bereits einen solchen Fl\u00e4chensensor mit der einzigartigen Pixelanordnung entwickelt.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
High-Speed-CMOS-Sensoren im Einsatz (Foto: Fraunhofer IMS) M\u00fcnchen (pte013\/03.01.2012\/12:20) – Herk\u00f6mmliche CMOS-Bildsensoren sind f\u00fcr lichtschwache Anwendungen wie Fluoreszenz kaum brauchbar. Denn<\/p>\n","protected":false},"author":3,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"colormag_page_container_layout":"default_layout","colormag_page_sidebar_layout":"default_layout","footnotes":""},"categories":[7],"tags":[1689,1862,1863,1861],"class_list":["post-55234","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-wissenschaft","tag-forscher","tag-fotografie","tag-high-speed-cmos-sensoren","tag-optoelektronisches-bauteil"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/hier-luebeck.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/55234","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/hier-luebeck.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/hier-luebeck.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/hier-luebeck.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/hier-luebeck.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=55234"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/hier-luebeck.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/55234\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/hier-luebeck.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=55234"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/hier-luebeck.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=55234"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/hier-luebeck.de\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=55234"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}