Lichtbrechung statt Lichtfilterung – Panasonic hat eine neuartige Sensoren-Filterung, fußend auf wellenoptischen Phänomenen, entwickelt, die weniger Rauschen und bessere Farbwiedergabe verheißt:
Das japanische Unternehmen Panasonic hat nach eigenen Angaben einen hochempfindlichen Bildsensor entwickelt, bei dem das Licht mit Hilfe sogenannter „Micro Color Splitter“ (Mikro-Farbteiler) auf Grundlage wellenoptischer Phänomene auf mikroskopischer Ebene gebrochen werden soll. So soll die Empfindlichkeit entsprechend bestückter Bildsensoren etwa doppelt so hoch ausfallen wie bei Verwendung herkömmlicher Farbfilter, was im Endergebnis rauschfreiere und „einzigartig farbkräftige“ Bilder ergeben soll.
Aufbau und Funktionsweise, konventionell (links) und Mikro-Farbteiler
Bildvergleich mit einem CCD gleicher Empfindlichkeit (links konventionell, rechts Mikro-Farbteiler)
Üblicherweise wird für eine digitale Farbaufnahme ein Bayer-Farbmosaik RGGB genutzt, wobei das Filter je nach Farbe ca. 50-70 % des auftreffenden Lichts sperrt. Panasonic nun hat einen Mikro-Farbteiler entwickelt, der nicht bestimmte Wellenlängen vor dem einzelnen Pixel sperrt (so wie das ein Farbfilter tut), sondern dessen Wirkung der Beschreibung nach mit einem mikroskopisch kleinen Prisma verglichen werden kann: Das Prisma bricht das Licht und lenkt nur die jeweils gewünschte Wellenlänge (Farbe) aufs Pixel – respektive bricht eine Farbe auf das Nachbarpixel. Im Endeffekt soll durch diese Brechung bzw. Licht-Teilung die Lichtausbeute höher sein, was zu weniger Rauschen und theoretisch reineren Farben führt.
Die Technologie soll sowohl bei CCD- und CMOS-Sensoren genutzt werden können. Möglich wurde sie laut Panasonic durch verbesserte Methoden bei Analyse und Entwurf im Bereich der Wellenoptik; man könne nun optische Erscheinungen wie Reflexion, Beugung und Brechung präzise simulieren und so nicht nur „Micro Color Splitter“ entwerfen, sondern diese Erkenntnisse auch für andere optischen Abbildungssysteme im Nanobereich nutzen.
(thoMas)
Neuer Pana-Bildsensor
Schaun wir mal, ob Panasonic das Teil bis zur Marktreife entwickelt und dann auch in Kameras verbaut.
Trittbrettfahrer
Leica freut sich schon! [quote=Gast]Schaun wir mal, ob Panasonic das Teil bis zur Marktreife entwickelt und dann auch in Kameras verbaut.[/quote]
Wirklich innovativ!
Diese Technik hat ein gutes Potential, um das bisherige Bayer-Pattern und seine Spielarten zu verdrängen.
Interessant wird noch das passende Demosaicing der Differenz- und Summensignale, sowie die Aussteuerung – schliesslich erhält im gezeigten Schema jedes zweite Pixel noch zusätzlich Licht von seinen Nachbarpixeln.
Als weiterführende Links empfehle ich:
http://panasonic.co.jp/corp/news/official.data/data.dir/2013/02/en130204-6/en130204-6.html
http://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/nphoton.2012.345.html
und
http://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/extref/nphoton.2012.345-s1.pdf
LeJeff
Foliensensor vs. Siliziumsensor mit Diffraktionsfolie
Die Antwort auf meine Anfrage “organische Sensoren” und Einsatz von “diffraktiven Folien” bei konventionellen Sensoren:
“die Links, die sie angefügt haben, zeigen einen vielversprechenden Ansatz (aber auch noch nicht einsatzfähig in der Industrie, da die Farbtrennung noch nicht gut genug funktioniert) um die Lichtausbeute im Sensor zu erhöhen, in dem die spektralen Lichtanteile durch Brechung besser detektiert werden können.
Dieser Ansatz ist ein sehr anderer, als wir verfolgen. Die Brechungsfolie ist nur ein Medium um mehr Licht einzukoppeln.
Unser Sensor detekiert ebenfalls mehr Licht, aber durch einen ganz anderen Ansatz:
– ein organisches Material dient selbst als lichtdetektierendes Material (eine Folie detektiert selbst ja noch kein Licht).
– Die Bedeckung jedes einzelnen Pixels mit der organischen Schicht ist etwa 100 %, da auch die komplette Fläche der elektronischen Bauteile im Pixel genutzt werden kann. -> höhere Lichtausbeute pro Pixel.
– Das organische Material hat einen sehr hohen Absorptionskoeffizienten und kann daher dünner aufgetragen werden als Siliziumschichten.
Im Prinzip kann man sogar unseren Sensor mit der Brechungsfolie kombinieren, vor allen, da wir noch keine Farbseparation (monochromer Sensor) implementiert haben.”
Wiederum besten Dank für die technische Aufklärung von Seiten Frau Dr. Baierl, Lehrstuhl für Nanoelektronik
Technische Universität München.
Panasonic
als ausgewiesener Anwender der 3-CCD-Technik, könnte wohl mehr bieten, als deren Miniaturisierung …