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Komponenten | 02 Oktober 2009

Farbsensoren für bessere Sicht

CMOS-Bildsensoren von Spezialkameras - etwa bei Fahrerassistenzsystemen - sehen meist nur schwarzwei├č und haben eine begrenzte Lichtempfindlichkeit. Dank eines neuen Fertigungsprozesses erkennen solche Sensoren nun Farbe und sind wesentlich lichtempfindlicher.
Die Autos der Zukunft haben eine Menge schlauer Assistenten an Bord - von der Einparkhilfe ├╝ber die Verkehrsschilderkennung bis hin zum Totwinkel-Warner. F├╝r viele Fahrassistenzsysteme sind hochwertige Kameras notwendig, die vielerlei Anforderungen gen├╝gen m├╝ssen. Sie m├╝ssen hohe Umgebungstemperaturen aushalten k├Ânnen sowie besonders klein, leicht und robust zugleich sein. Au├čerdem darf ihren Augen nichts entgehen, und sie sollten m├Âglichst wenig kosten. Heutzutage verwendet man f├╝r die meisten Systeme im Auto CMOS-Sen-soren. Das sind Halbleiterchips, die Lichtsignale in elektrische Impulse verwandeln und in den meisten Digitalkameras eingebaut sind. Doch bisher sind die Sensoren f├╝r Industrie- und Spezialkameras meist farbenblind. Nun bringen Forscher vom Fraunhofer-Institut f├╝r Mikroelektrische Schaltungen und Systeme IMS in Duisburg Farbe ins Spiel: Sie haben einen neuen Fertigungs-Prozess f├╝r CMOS-Bildsensoren entwickelt, der den Chips beibringt, Farbe zu sehen. ├ťblicherweise werden die Bildsensoren auf Silizium-Wafer mit Hilfe eines Halbleiterverfahrens hergestellt, dem CMOS-Prozess. "Wir haben ein Farbfiltersystem in den Prozess integriert", erkl├Ąrt Prof. Dr. Holger Vogt, stellvertretender Institutsleiter am IMS. "So wie das menschliche Auge spezielle Zapfentypen ben├Âtigt, muss man Farbfilter vor die Sensoren schalten, damit sie Farben erkennen k├Ânnen." Diese Aufgabe ├╝bernehmen gef├Ąrbte Polymere in den Grundfarben Rot, Gr├╝n und Blau. Jedes Pixel auf dem Sensor ist mit einer der drei Farben beschichtet. Dazu "schleudert" eine Maschine eine Mikrometer dicke Polymerschicht auf die Sensorscheibe auf. Mit Hilfe von UV-Licht und einer Maske, die nur an den gew├╝nschten Pixeln lichtdurchl├Ąssig ist, h├Ąrtet man die Farbe an den entsprechenden Stellen aus und w├Ąscht den Rest anschlie├čend ab. Dar├╝ber hinaus haben die Forscher spezielle Mikrolinsen entwickelt, die dem Sensor helfen, das Licht effizienter einzufangen und zu messen: Mit Hilfe eines durchsichtigen Polyimids verpassen sie jedem einzelnen Pixel seine eigene Linse, die die Lichtempfindlichkeit des Bildsensors auf fast das Doppelte steigert. Nicht nur verbesserte Fahrerassistenzsysteme lassen sich mit dem optimierten CMOS-Prozess kosteng├╝nstig realisieren. Auch die Endoskopie etwa kann von den neuen Eigenschaften der CMOS-Bildsensoren profitieren.
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2019.02.15 09:57 V12.1.1-2