CMOS-Bildsensoren

Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS

CMOS Imager

CMOS-Bildsensoren

Das Fraunhofer IIS entwickelt CMOS-Bildsensoren in enger Zusammenarbeit verschiedener Abteilungen. Ein Schwerpunkt liegt bei CMOS-Bildsensoren mit speziellem Formfaktor. Sehr kleine Bildsensoren (Kantenlänge < 0,8 mm) gehören zu diesen Entwicklungen. Ein weiterer Bereich sind Bildsensoren für die industrielle Bildgebung mit hoher Auflösung und hoher Aufnahmegeschwindigkeit (1000 fps). Wir arbeiten bei der Entwicklung mit Herstellern zusammen, die durch Erweiterungen von Standard-CMOS-Prozessen darüber hinausgehende Lichtempfindlichkeiten und sehr niedrige Dunkelströme ermöglichen. Durch den Einsatz von »Pinned Photodioden« können sehr rauscharme Sensoren entworfen werden.

Kleine CMOS-Bildsensoren

CMOS

Für Anwendungen mit kleinem Bauraum (z. B. Endoskopie) werden spezielle Sensoren entwickelt. Um eine hohe Bildauflösung zu erreichen werden Pixel verwendet, bei welchen Auslesetransistoren von mehreren Photodioden verwendet werden (shared pixel).




Bildsensoren für industrielle Bildgebung

CMOS imager

Bei der industriellen Bildgebung wird ein Bildsensor als ein Messgerät verwendet. Dementsprechend sind dabei bewegungsartefaktfreie Bildaufnahmen durch die gleichzeitige Belichtung aller Pixel entscheidend. Dies wird durch »global shutter« Pixel erreicht. Ein Beispiel ist die Entwicklung eines Bildsensors mit folgenden Daten:




  • 2880 x 1620 Pixel in Schachbrettanordnung (Fraunhofer IIS-Patent)
  • global shutter
  • 1000 fps Vollbild
  • durch frei wählbare Ausleseregion weitere Steigerung der Geschwindigkeit möglich
  • 64 differentielle analoge Ausgänge mit 40 MPix/s
  • niedrige Leistung

Polarisationssensor

Polarisation ist neben Intensität und Farbe eine weitere Eigenschaft des Lichts. Durch Strukturierung von Metallen, die in Standard CMOS Prozessen bereits vorhandenen sind, werden polarisationsempfindliche Pixel entworfen. Dies ermöglicht Polarisationsbilder von bewegten Objekten sehr kostengünstig aufzunehmen.

Röntgenbildgebung

In enger Zusammenarbeit mit der Fraunhofer IIS-Abteilung "Entwicklungszentrum für Röntgentechnik " werden strahlenharte CMOS Sensoren und Ausleseelektronik entwickelt.

Forschungsbereiche

Für Bildsensoren optimierte Analog-Digitalumsetzer Bildsensoren für die Röntgenbildgebung