Die Fotografie hat noch viele andere Aufgaben als nur Armut, Hässlichkeit und Sensation festzuhalten.

— Unbekannt

Sony stellt den Bildsensor auf den Kopf

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Sony arbeitet an rück-beleuchteten CMOS-Bildsensoren, die fast doppelt so empfindlich und besonders rauscharm sein sollen. Diese Bildsensoren, die derzeit mit 5 Megapixeln bepackt im Prototypenstatus sind, sollen künftig in Camcordern und Digitalkameras eingesetzt werden:

Mit Datum vom 11.6.2008 meldet Sony Japan, dass das Unternehmen CMOS-Bildsensoren mit einer Pixelgröße von 1,75 µm, 5 Megapixeln Auflösung und 60 B/s entwickelt, die im Gegensatz zum Üblichen quasi durch die Rückseite belichtet werden bzw. deren Bildempfangsschicht auf die bisherige Rückseite des Chips verlagert wurde - die jetzt als Vorderseite fungiert. Die Bildcharakteristik soll so deutlich besser sein als bei herkömmlichen CMOS-Sensoren. Insbesondere nennt Sony eine bei gleicher Pixelgröße annähernd doppelt so hohe Empfindlichkeit und niedriges Rauschen.
 

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Schnitt durch einen rück-beleuchteten CMOS-Bildsensor

 
Die Verbesserungen werden erreicht, so Sony, indem die einstige Rückseite statt wie bislang üblich die Vorderseite des Siliziumsubstrats beleuchtet wird. So soll der neu entwickelte CMOS-Bildsensor im Vergleich zu den vorhandenen Sony-Sensoren einen Signal-Rauschabstand von +8 dB erreichen, die sich aus +6 dB Empfindlichkeit und -2 dB Rauschen ergeben. Die neuartigen Sensoren will Sony in Camcordern und Digitalkameras für „ein noch höheres Bildqualitätserlebnis“ nutzen.
 

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Vergleich des Prinzips und der Bildergebnisse der front- und rückbeleuchteten Sensoren. Quelle: Sony

 
Sony ist es nach eigenen Angaben gelungen, einen Prototypen zu fertigen, der dank neuentwickelter Fotodioden und speziell auf die umgekehrte Beleuchtung angepasster Linsen auf dem Chip die möglichen Nachteile der Rückbeleuchtung (Rauschen, Dunkelströme, Fehlpixel, Farbverschiebungen) nicht zeigt.

Sony ist nicht der einzige Hersteller, der an solch umgekehrter Beleuchtung arbeitet. Auch OmniVison stellt die Bilderzeuger auf den Kopf bzw. lässt beleuchten, was einst hinten war, legt aber den Schwerpunkt auf eine mögliche Verkleinerung der einzelnen Pixel bis hin zu 0,9 µm - nach Ansicht der Firma der Schlüssel zu einer weiteren Miniaturisierung der digitalen Bildtechnologien. Sony hingegen betont mehr den möglichen Zugewinn an Bildqualität.

(thoMas)
 

Tja, das staunt man,

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Gast
am Mittwoch, 11. Juni 2008 - 15:20

dass etwas, was ein unbedarfter Sensorlaie eigentlich als die blanke Logik betrachtet hätte, jetzt als die Sensation verkauft wird.

Wenn ich das richtig verstehe, dann wird bei dem neuen Sensortyp das, was ich als logisch empfinden würde, in die Realität übersetzt. Danach rückt also die lichtempfangende Schicht und die Fotodiode direkt hinter die RGB-Filterschicht und damit näher ans Licht. Der Lichtstrahl muss sich also nicht erst durch die Metallschicht, die die Bildsignale weiter gibt, "durcharbeiten". Sehr schön!

Da darf man also auf die vielen schönen neuen Sensoren, die dann das alles viel besser als das die jetztigen Sensoren können, warten. Nur, so ganz leicht nebenbei, beschleicht mich das Gefühl, dass das jetzt kommt, was ich eigentlich von Anfang an erwartet hätte. Nur, mit Logik kommt man nicht immer weiter.

Wenn alles so einfach wäre

Eingetragen von
Gast
am Mittwoch, 11. Juni 2008 - 19:48

1. Die NASA als Erfinder des Active Pixel Sensors hat sicherlich nicht verkehrt oder unlogisch gedacht.
2. Ist das noch ein 4T-CMOS-Sensor oder ein 3T-CMOS? Bei letzteren hat man nicht viel gewonnen zudem ist die Zeichnung nicht korrekt, denn die Mikrolinsen sorgen dafür, daß das Licht dem Pixel zugeführt wird und die lichtempfindliche Fläche des Sensors durch die Oberfläche der Mikrolinsen erweitert wird.
3. Es geht wohl eher um die unschönen Nebeneffekte weit aufgespreitzte Mikrolinsen incl. Pixel-Cross-Talking, oder?!

Nunmehr ist der CMOS aber was vagabundierende Oberflächen-Ladungen anbelangt ein unsauberer Prozeß und deshalb hat eben der Erfinder des CCDs wie auch die NASA im Falle CMOS die Ladungstöpfe im Halbleiter-Substrat vergraben. Dh. oben sind die Transistor-Schaltungen aufgebracht und darunter verstecken sich die Ladungstöpfe.

Ich denke eher Sony meinte man muß nicht wie Kodak einen Sensor von hinten teuer anschleifen und wollte mal sehen was dabei rauskommt.

Bin gespannt jedoch nicht optimistischer als bei Canon.

Nicht zu verwechseln mit der Blue-Line von Kodak

Eingetragen von
Gast
am Mittwoch, 11. Juni 2008 - 16:05

Mal wieder etwas was für Verwirrung sorgt.

Kodak schleift FFT-CCDs von hinten an was vergleichsweise teuer ist.

Sony stellt den Prozess quasi auf den Kopf. Sieht nach einem massiven Füllfaktor-Vorteil dieses CMOS-Verfahrens aus.
Könnte die Show für CMOS retten.
Was passiert mit den Störladungen? Die Ladungstöpfe sind ja alles andere als gut vergraben und geschützt!

DingDongDussel müßte hier sich doch sofort zu Wort melden

Eingetragen von
Gast
am Mittwoch, 11. Juni 2008 - 17:52

wenn was auf den Kopf gestellt werden soll.
Ist doch seine Argumentationsweise ein stetiger Loop.

Liest man schon so lange und NIX kommt :(

Eingetragen von
Gast
am Donnerstag, 12. Juni 2008 - 00:43

Wann kommt denn endlich eine kompakte mit einem neuen Sensor? Man liest schon SOOO lange über neue Entwicklungen und NIX kommt!

Kann doch nicht so schwer sein!

Das ist NUR eine Neuer 3T-CMOS-Sensor

Eingetragen von
Gast
am Freitag, 13. Juni 2008 - 13:19

...und bzgl. dem C/N-Verhältnis werden 3T-CMOS-Sensoren verbessert. Die Rauschen aber wie Kraut und Suppe.
Deshalb nutzt Sony wie Canon 4T-CMOS für Sensoren bei D-SLR.

Sony's Problem ist, dass man keinen zweiten Ladungs-Topf etablieren kann, wenn die Beschaltung (Metallisierung) von unten erfolgt, denn die Maskierung des Dark-Frame-Pixels muß ja von oben erfolgen sonst würde das Pixel ja belichtet werden. Das Konzept funktioniert nur wenn es oben keine Maskierung bzw. Metallisierung gibt bzw. es lohnt sich nicht einen 4T-CMOS-Sensor mit diesem Konzept aufzubauen. Metallierung oben für eine Maskierung der Dark-Frame-Pixel und eine Beschaltung von unten zur Etablierung von Schaltern und Ladungstöpfen.

Dem Kommentator oben gratuliere ich für seine Weitsicht auf einen Sensor gewartet hat der schlichtweg auf 4T-CMOS verzichten muß und eben ein 3T-CMOS ist.
Sowas nutzt man heute in Video-Kameras und billigen Kompakt-Kameras. Aber keiner D-SLR.

Die C/N-Werte sind bei aktivem CDS-Verfahren bei 4T-CMOS durchaus besser als bei diesem neuartigen 3T-CMOS-Ansatz.

Der Füllfaktor der aktiven Pixelfläche ist nicht mehr max. bzw. typ. 30% sondern eben so hoch wie bisher der Füllfaktor lichtempfindlicher CMOS mit weit aufgespreizten Mikrolinsen. Da nunmehr der Design der Mikrolinsen dank erhöhter Pixelfläche optimiert werden kann empfiehlt sich ein solcher Sensor va. für kurze Belichtungszeiten bzw. hohe Framerates wie im Falle von Video-Anwendungen.

Diese Aussagen hier werden durch die Angaben von Sony bestätigt:
...+6 dB Empfindlichkeit und -2 dB Rauschen.

Das CDS-Verfahren bei 4T-CMOS schafft im Vergleich zu einem 3T-CMOS mehr als +8dB Rauschabstand(C/N)-Verbesserung. Die Lichtempfindlichkeit kann CDS nicht anheben eher verkompliziert ein 2-tes Pixel den Mikrolinsen-Design. Die Mikrolinsen müssen weiter aufgespreizt werden was zu Farbfehlern und Unschärfe durch verstärktes Pixel-Cross-Talking führt.

Mit dieser Technik revolutioniert Sony definitiv nicht den D-SLR-Sektor.

Desweiteren dürfte die Lösung von Kodak bei 3T-CMOS dank Rechentiefe weitaus mehr als +8dB anbieten. Der Sony-Sensor dürfte zudem der sein der mehr kostet.

Kodak kann seine Technik wie bei einem Baukasten-System etablieren und erweitern, während Sony eine Extra-Schiene aufmachen muß.

Das könnte so weh tun, dass Sony aus Kosten- und Komplexitätsgründen diese Technik nicht in Serie beläßt.

Wie man sieht haben damals bei der NASA schlaue Köpfe gewirkt als man den 3T-CMOS bzw. Active Pixel Sensor so entwickelt wie er heute hergestellt und verbaut wird.

3T-CMOS-2 dB-4T-CMOS+6 dB bzgl. dem C/N-Verhältnis

Eingetragen von
Gast
am Samstag, 14. Juni 2008 - 13:28

Jawohl Mr FT
jetzt sind Sie auf Betriebstemperatur

Danke

Eingetragen von
Gast
am Samstag, 14. Juni 2008 - 18:48

für die kompetente Aufklärung!