Foveon-X3-Sensor

CMOS- und CCD-Sensoren generieren ihre Spannungen nur aus der Lichtintensität mit der Licht auf die einzelnen CMOS- und CCD-Elemente fällt. Um eine möglichst hohe Lichtausbeute des Bildsensors mit einem möglichst geringen Bildrauschen zu erzielen, wenden die Hersteller verschiedene Verfahren an mit der die aktiven Pixelflächen optimal ausgenutzt werden.


Zu diesen Verfahren gehört u.a. die Verdrahtung in den Rändern so schmal als möglich zu machen oder die Verdrahtungsebene unabhängig von der Belichtungsebene. Andere Verfahren optimieren die Lage und Verteilung der Farbfilter vor dem Bildsensor. Da der Bildsensor keine Farbe interpretieren kann, muss das einfallende Licht, bevor es auf die Fotodioden trifft, in die Primärfarben zerlegt werden. Das kann mit optischen Filtern erfolgen, wie dem Bayer-Filter, aber auch mit geschichteten, mehrlagigen Bildsensoren, wie beim X3-Sensor von Foveon, der auf Farbfilter verzichtet.

Der von Foveon Inc. entwickelte X3-Sensor macht sich den Effekt zu Nutze, dass Lichtwellen mit unterschiedlichen Wellenlängen unterschiedliche Eindringtiefen in Silizium haben. Langwelliges Licht dringt tiefer ein als kurzwelliges. Wenn die Siliziumplättchen hinreichend dünn sind, dann kann langwelliges Licht es durchdringen.

Aufbau des Foveon-X3-Sensors

Aufbau des Foveon-X3-Sensors

Der X3-Sensor ist daher sandwichmäßig aus drei dünnen CMOS-Sensor-Arrays aufgebaut. Im obersten Halbleiter-Array wird kurzwelliges, blaues Licht absorbiert und in Spannungen umgesetzt. Der längerwellige Anteil des Lichtstrahls durchdringt diese erste Sensorschicht und dringt in die zweite ein. In dieser wird Licht mittleren Wellenlänge absorbiert und umgesetzt. Das sind die Wellenlängen im Grünbereich. Der langwellige Rotanteil durchdringt auch diese Schicht und wird in der dritten Sensorschicht umgesetzt.

Aus den Spannungswerten der übereinander liegenden Pixel wird die Spannung erzeugt, die dem Farbton und der Lichtintensität des einfallenden Lichts entspricht. Da sich vor den Sensoren kein optischer Filter befindet, wird das Licht nicht gedämpft. Außerdem muss die resultierende Spannung nicht über eine Interpolation ermittelt werden, wie beim Bayer-Filter. Nachteilig ist aber die Bildauflösung und der Bildrauschen bei geringem Umgebungslicht.

Informationen zum Artikel
Deutsch: Foveon-X3-Sensor
Englisch: X3 sensor
Veröffentlicht: 13.05.2010
Wörter: 328
Tags: #Digitalkameras
Links: Bayer-Filter, Bildrauschen, Bildsensor, CCD (charge coupled device), Farbe