Fujifilm und Panasonic: Organischer CMOS-Sensor für HDR-Fotos mit einer Aufnahme

Zwei japanische Unternehmen haben eine neue Bauform für CMOS-Sensoren von digitalen Kameras entwickelt. Jedes Pixel soll dabei mehr Licht aufnehmen können, was den Kontrastumfang erhöht und das Rauschen reduziert.

Artikel veröffentlicht am 14. Juni 2013, 12:10 Uhr, Nico Ernst

Organischer und herkömmlicher CMOS-Sensor im Vergleich (Bild: Fujifilm)

Fujifilm und Panasonic haben auf dem Fachkongress VLSI Symposium im japanischen Kyoto gemeinsam einen organischen CMOS-Sensor vorgestellt. Dabei haben die beiden Unternehmen die Bauform von herkömmlichen CMOS-Bildwandlern grundlegend verändert.

Bei diesen Sensoren sitzt die Fotodiode bisher in einer Siliziumschicht am Boden des Bauelements. Wie alle modernen Halbleiter besteht auch ein solcher Sensor aus mehreren Schichten, die das Licht erst durchdringen muss, bevor es die Diode erreicht. Bei dem neuen Sensor ist dieser Weg kürzer, denn eine organische Schicht im oberen Teil bildet die Fotodiode.

Dadurch ergeben sich zwei Vorteile: Zum einen kommt mehr Licht an, weil es weniger Streuverluste gibt. Zum anderen ändert sich der Bildwinkel des einzelnen Pixels. Laut Fujifilm und Panasonic beträgt er bei herkömmlichen CMOS-Sensoren 30 bis 40 Grad, bei der organischen Lösung sollen es 60 Grad sein.

Dabei, so die Entwickler weiter, soll die gesamte Fläche des Pixels genutzt werden, bei bisherigen Lösungen ist das nicht so. Insgesamt soll sich die Lichtempfindlichkeit um 20 Prozent erhöhen, der Dynamikumfang soll bei 88 dB liegen.

Das Ergebnis sind Fotos, bei denen weder dunkle Bereiche in Schwarz versinken noch helle Lichter andere Teile des Bildes überstrahlen. Eine Vermeidung dieser Effekte ergibt den typischen HDR-Look, der dem menschlichen Sehen näher kommt als einfache Digitalaufnahmen. In der Regel sind dafür ohne aufwendige Bearbeitung mehrere Bilder mit unterschiedlicher Belichtung nötig, die kombiniert werden müssen.

Wann erste Kameras auf Basis der neuen Technik erscheinen könnten, geben die beiden Unternehmen nicht an. Interessant erscheint der organische CMOS-Sensor aber vor allem für sehr kleine Bildwandler wie die in Smartphones, Tablets und Kompaktkameras. Dabei muss sich nicht unbedingt eine bessere Bildqualität ergeben, weil die gesteigerte Lichtempfindlichkeit auch für kleinere und damit günstigere Sensoren genutzt werden könnte.