Was ist ein CMOS-Bildsensor mit rückwärtiger Belichtung?

iPhone 4s

Bei der Vorstellung des iPhone 4S wurde eine neu angewandte Technik vorgestellt. Es hat ein 8 Megapixel Sensor. Das haben andere auch. Aber es wird eine neue Technik eingesetzt wie das Licht auf den Sensor trifft. Das sogenannte BSI (back side illumination ->rückwärtige Belichtung) ist das Schlagwort. Diese Technik wird nicht nur beim iPhone 4S eingesetzt, auch die neuen Coolpix von Nikon bedienen sich dieser Technik. Nikon erklärt die rückwärtige Belichtung so:

CMOS-Bildsensoren mit rückwärtiger Belichtung nutzen, im Gegensatz zu den vorher verwendeten CMOS-Bildsensoren, eine neue Art von Struktur. Diese Sensoren ändern die Position einer Leiterbahnenschicht, um Lichtverluste zu reduzieren. Dies führt zu einer Erhöhung der Lichtempfindlichkeit und einer Reduzierung des für das Bild aufgenommene Rauschen.

Image

Die Abbildung oben zeigt links ein herkömmliches CMOS-Design und rechts ein Design mit einem CMOS-Bildsensor mit rückwärtiger Beleuchtung.

Quelle: Nikon

Beim herkömmlichen CMOS-Design ist die Leiterbahnenschicht (blaues Quadrat) oberhalb der Fotodiodenschicht (braunes Quadrat) angeordnet. Aufgrund der Positionierung der Leiterbahnenschicht wird ein Teil des Lichts reflektiert und geht deshalb verloren.

Beim CMOS-Bildsensor ist die Leiterbahnenschicht unterhalb der Fotodiodenschicht angeordnet, sodass Licht nicht reflektiert wird und nicht verlorengeht. Dank dieser Anordnung empfängt die Fotodiode mehr Licht, und der Sensor kann bei dunklen Motiven oder Szenen mit wenig Licht qualitativ hochwertigere Bilder erzeugen

Es wäre eigentlich logisch, dass man den Chip von Anfang an so aufgebaut hätte, oder? Anscheinend sind da u. a. höhere Dunkelströme und höhere Defektanfälligkeit der Pixel massgebend beteiligt, dass diese Technik sich nicht schon früher durchgesetzt hat. Es scheint so, dass man nun die Komponenten des CMOS Bauteils wie auch die Produktion der CMOS Bildsensoren optimiert hat. Uns, als Konsument, freut es, verspricht doch diese Technik bessere Bilder in lichtarmen Umgebungen.

Kommentar verfassen