Ultraempfindlicher Bildsensor

10. Dezember 2013, 14:36 Uhr
Ultraempfindlicher Bildsensor
Ultraempfindlicher Bildsensor

Bei extrem wenig Licht kommt es auf jedes einzelne Photon an. Aktuelle Technik stößt hier an Grenzen. Das IMS (Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme) hat jetzt eine Photodiode entwickelt, die Photonen schnell einzeln registrieren kann.
Schnelle und empfindliche Kamerasysteme werden immer wichtiger. Die Herausforderung ist, Bilder bei extrem wenig Licht in hoher Qualität aufzunehmen. Moderne Bildsensoren arbeiten häufig auf CMOS-  oder CCD-Basis und können bei wenigen Photonen daher nicht gleichzeitig schnell und sensibel genug sein. Die neue Technologie basiert auf Single-Photon-Avalanche-Photodioden (SPAD). Der darauf aufbauende Bildsensor kann pro Pixel einzelne Photonen innerhalb nur weniger Pikosekunden zählen und ist damit tausend Mal schneller als vergleichbare Modelle. Da jedes einzelne Photon berücksichtigt wird, sind Aufnahmen auch bei extrem schwachen Lichtquellen möglich.


Die hierbei verwendete Verstärkung fußt auf dem schon bekannten Lawinendurchbruch-Effekt. Die Anzahl der Durchbrüche entspricht der Anzahl registrierter Photonen. Jedes Pixel ist mit sehr genauen digitalen Zählern ausgerüstet. Gleichzeitig wurden Mikrolinsen aufgebracht, die die Einstrahlung auf die jeweils aktive Fläche der Pixel fokussieren. Eine Bearbeitung der digitalen Bildsignale erfolgt so direkt auf dem Sensor - zusätzliche analoge Signalverarbeitung ist damit nicht mehr notwendig.
Das IMS zeigt den neuen Bildsensor am Stand H74 in Halle 1 auf der Bildverarbeitungsmesse „Vision“, die vom 6. bis 8. November 2012 in Stuttgart stattfindet.

 

Bild: Fraunhofer-IMS

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