Foto Leica-Max-CMOS-BildsensorDie letzte Woche vor­ge­stellte Mess­su­cher­ka­mera M nutzt einen vom bel­gi­schen Unter­neh­men cmosis nv für Leica Camera ent­wi­ckel­ten CMOS-Klein­bild­sen­sor mit 24 Mega­pi­xeln:

Die im Jahre 2007 gegrün­dete, in Ant­wer­pen ange­sie­delte cmosis nv wurde von Grün­dungs­mit­glie­dern der ehe­ma­li­gen Fill­Fac­tory NV auf­ge­baut. Diese war 1999 als Spin-off aus dem Inter­uni­ver­sity Micro­Elec­tro­nics Center (IMEC) her­vor­ge­gan­gen und 2004 von der ame­ri­ka­ni­schen Cypress Semi­con­duc­tor Corp. über­nom­men worden, die selbst inzwi­schen zum ehe­ma­li­gen Moto­rola-Halb­lei­ter-Bereich ON Semi­con­duc­tors zählt. Von der dama­li­gen Firma Fill­Fac­tory kamen im übri­gen auch die Sen­so­ren der vor zehn Jahren auf der pho­to­kina vor­ge­stell­ten Kodak-DCS Pro 14n. Pro­du­ziert wurden diese Bild­sen­so­ren von Tower Semi­con­duc­tor in Migdal Haemek, Israel.

cmosis nv ist eine „fabless com­pany“, die über keine eige­nen Pro­duk­ti­ons­ein­rich­tun­gen ver­fügt und die ihre Ent­wick­lun­gen von Auf­trags­fer­ti­gern her­stel­len lässt. Im Falle des Leica-MAX-24MP-CMOS-Sen­sors erfolgt die Pro­duk­tion in einem Werk des fran­zö­si­sch-ita­lie­ni­schen Elek­tro­nik­kon­zerns STMi­cro­elec­tro­nics (STM) im fran­zö­si­schen Gre­no­ble. Wei­tere Pro­duk­ti­ons­schritte finden dann in Deutsch­land statt.
 

Foto Leica M

 
Nach­fol­gend die Pres­se­mel­dung von cmosis nv, die den neuen Sensor für die Leica M beschreibt und – natür­lich – lobt:

Foto Leica-Max-CMOS-Bildsensor

Leica M nutzt 24-Mega­pi­xel CMOS-Bild­sen­sor von CMOSIS

Ant­wer­pen, Bel­gien, 17. Sep­tem­ber 2012 – CMOSIS, der bekannte euro­päi­sche Spe­zia­list für fort­schritt­li­che CMOS-Bild­sen­so­ren, hat exklu­siv für die Leica Camera AG einen hoch auf­lö­sen­den CMOS-Bild­sen­sor mit hoher Emp­find­lich­keit ent­wi­ckelt, der auf einen bedeu­ten­des Markt­seg­ment zielt. Die neue, auf der Pho­to­kina 2012 erst­mals gezeigte „Leica M“ Digi­tal­ka­mera ent­hält den voll kun­den­spe­zi­fi­schen CMOSIS „Leica MAX 24MP CMOS Sensor“ mit einer Auf­lö­sung von 24 Mega­pi­xeln über eine aktive Sen­sor­flä­che von 36 x 24 mm2. Dies ent­spricht dem vollen 35-mm Format. Der neue Sensor ist der erste Mei­len­stein einer lang­fris­tig ange­leg­ten stra­te­gi­schen Koope­ra­tion zwi­schen der Leica Camera AG und CMOSIS.

Das ist das erste Mal, dass ein CMOS-Bild­sen­sor für eine High-end 35-mm Kamera für einen euro­päi­schen Anwen­der in Europa ent­wi­ckelt wurde und auch hier gefer­tigt wird“, sagte Guy Meynants, CTO bei CMOSIS in Ant­wer­pen, Bel­gien. „Außer dem kera­mi­schen IC-Gehäuse ist der Leica MAX 24MP CMOS-Sensor ein hun­dert­pro­zen­tig euro­päi­sches Pro­dukt.“

Blockdiagramm Leica-Max-CMOS-Bildsensor

Der neue kun­den­spe­zi­fi­sche Sen­s­or­chip ent­hält 6.000 x 4.000 Pixel auf einer 6x6 µm2 Matrix über einer akti­ven Fläche von 36 x 24 mm2. Er wird von STMi­cro­elec­tro­nics (STM) im fran­zö­si­schen Gre­no­ble gefer­tigt. Basis ist STMs IMG175 CIS 300-mm Wafer­tech­no­lo­gie. Die CIS-Tech­no­lo­gie mit 110-nm Front­end- und 90-nm Backend-Pro­zess und Kup­fer­me­tal­li­sie­rung wurde von STM ursprüng­lich für CMOS-Bild­sen­so­ren mit 1,75 µm2 großen qua­dra­ti­schen Pixeln für Mobil­te­le­fone und andere Con­su­mer-Appli­ka­tio­nen ent­wi­ckelt. Das dabei ein­ge­setzte große Die-Format, größer als die Foto­maske, erfor­dert die Ver­wen­dung von ein­di­men­sio­na­lem Stit­ching.

Der neue Bild­wand­ler für die „Leica“ M basiert auf einer Pixel­größe von 6 x 6 µm2. Dies ergibt eine lineare Full-Well-Kapa­zi­tät von ≥40.000 Elek­tro­nen und einen linea­ren Dyna­mik­be­reich von nahezu 76 dB. Die Pixel­da­ten werden in paten­tier­ten Low-power/High-speed 14-bit Column AD-Wand­lern digi­ta­li­siert. Der Sensor bietet einen elek­tro­ni­schen Schlitz­ver­schluss mit glo­ba­lem Reset und Rausch­un­ter­drü­ckung durch ana­lo­ges und digi­ta­les Cor­re­la­ted Double Sam­pling. CDS resul­tiert in sehr nied­ri­gem tem­po­ra­len und spa­tia­len Rau­schen und großer Gleich­mä­ßig­keit.

Beson­dere Auf­merk­sam­keit bei der Ent­wick­lung des Sen­sors galt der Redu­zie­rung des Über­spre­chens zwi­schen benach­bar­ten Pixeln infolge des fla­chen Licht­ein­falls bei Objek­ti­ven mit kurzen Brenn­wei­ten. Der neue CMOSIS Sensor senkt das spa­tiale Über­spre­chen durch einen sehr gerin­gen Abstand zwi­schen Farb­fil­tern und Foto­di­oden.

Der resul­tie­rende dünne opti­sche Stack wurde für die mög­lichst effi­zi­ente Ein­kopp­lung des Lichts in das Sili­zium aus­ge­legt. Hoch aus­ge­führte Mikro­lin­sen mit star­ker Krüm­mung bün­deln das ein­fal­lende Licht im Zen­trum der Foto­di­ode jedes Pixels. Damit ergibt sich eine geringe Win­kel­ab­hän­gig­keit der Quan­ten­ef­fi­zi­enz (QE) bei fla­chen Ein­falls­win­keln. Sie ist ein beson­de­res Kenn­zei­chen von STMs 110/90-nm CMOS-Pro­zess.

Diese Aus­le­gung ermög­licht der neuen “Leica M” die Nut­zung des vollen Berei­ches an hoch qua­li­ta­ti­ven Objek­ti­ven im Leica-Kame­ra­sys­tem, ein­schließ­lich der Weit­win­kel­ob­jek­tive und sol­chen mit großer Öff­nung, bei Nut­zung ihrer vollen opti­schen Per­for­mance.

Die Pixel­größe von 6x6 µm2 und die volle Frame-Rate von 5 fps sind State-of-the-art und ver­gleich­bar mit ande­ren High-End CMOS-Bild­sen­so­ren für 35-mm Kame­ras.

Der neue 24-MP CMOS-Sensor ermög­licht es Leica erst­mals auch Video-Record­ing im vollen HDTV-Format mit Live-Vor­schau­bild in einer Kamera der M-Serie anzu­bie­ten. Der Leis­tungs­ver­brauch des Sen­s­or­chips bei voller Geschwin­dig­keit und Auf­lö­sung wird mit 700 mW spe­zi­fi­ziert. Der Chip ist in ein 78-pin Kera­mik­ge­häuse ein­ge­baut, mit kun­den­spe­zi­fi­schem Deck­glas mit Anti­re­flex­be­schich­tung und Sperr­fil­ter für das nahe Infra­rot-Spek­trum.

Wir freuen uns, in CMOSIS einen Part­ner gefun­den zu haben, der es uns ermög­licht, einen Sensor spe­zi­ell für Leica zu ent­wer­fen und zu kon­stru­ie­ren. Dank der spe­zi­el­len Sen­sor­tech­no­lo­gie von CMOSIS und der großen opti­schen Öff­nung der Pixel können wir nun erst­mals eine digi­tale Sys­tem­ka­mera anbie­ten, die per­fekt für die M- und R-Objek­tive opti­miert wurde“, sagte Alfred Schopf, Vor­stands­vor­sit­zen­der der Leica Camera AG.

Beson­ders stolz ist man bei Leica auf die Tat­sa­che, dass die neue „Leica M“ einen Sensor mit der Her­kunft „Made in Europe“ ent­hält. Ein großer Teil des Sen­sors wird in Frank­reich und Deutsch­land gefer­tigt. „Gleich­zei­tig“, sagt Schopf, „bietet der extreme nied­rige Leis­tungs­ver­brauch des Sen­sors zusätz­li­che Vor­teile bei Bild­qua­li­tät und Bat­te­rie­le­bens­dauer.“
 

Diagramm Leica-Max-CMOS-Bildsensor

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(CJ)