Rückwärtige Belichtung

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Rückwärtige Belichtung (englisch: back side illumination, BSI) ist eine Konstruktionsvariante im Aufbau von Halbleiter-Bildsensoren.

CCD für UV, Sichtfenster auf Chip-Unterseite

Technik[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Das Licht trifft nach Passieren der Kameraoptik den lichtempfindlichen Siliziumkristall direkt und von hinten, während bei der Variante front side illumination das Licht erst den Bereich der Metallisierungsschichten passiert, bevor es im Silizium elektrische Ladungen erzeugt.

CCD in front side illumination

Dadurch liegt ein Teil der aktiven Fläche „im Schatten“, der Sensor ist weniger empfindlich. Bei den ersten CMOS-Sensoren war mehr Fläche durch die Verdrahtung abgedeckt als bei einem CCD, ein Wechsel der Belichtungsrichtung ist wirksamer als beim empfindlicheren CCD.

Einsatzgebiete[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Beide Varianten werden bei CMOS- und CCD-Sensoren angewandt. Während front side illumination bei handelsüblichen Digitalkameras verwendet wird, war bisher die back side illumination Spezialanwendungen wie der Astronomie insbesondere im Bereich des ultravioletten Lichtes vorbehalten (vergleiche Front- vs. Back-Illuminated). So befindet sich auf dem Hubble Space Telescope ein BSI-CCD für UV-Aufnahmen.[1]

Halbleiterhersteller haben für 2009 den Start für die Massenfertigung von CMOS-back-side-illumination-Sensoren angekündigt.[2] Die Vorteile dieser Anordnung sollen für CMOS-Sensoren in einer verbesserten Bildqualität und einem höheren Anteil des lichtaktiven Bereichs des Sensors liegen.[3]

Der Hersteller Sony baut seit April 2011 BSI-Sensoren in seine Mobiltelefone ein. Diese Sensoren werden als Exmor-R-Sensoren vermarktet.

Am 13. September 2012 wurde das iPhone 5 mit einem back side illuminated Sensor vorgestellt. Fälschlicherweise wird er von der Presse als ein hintergrundbeleuchteter Sensor bezeichnet. Im iPhone 5s haben beide Kameras rückwärtig belichtete Sensoren, im iPhone 5c nur die große 8-Megapixel-Kamera.

Nokia verbaut einen BSI-Sensor in seiner PureView-Kamera im Lumia 920 und in der 41-Megapixel-Kamera des Lumia 1020.

Bis 2015 war der größte BSI-Sensor im APS-C-Format und in der Samsung NX1 verbaut.[4]

Im Juni 2015 hat Sony die A7R II angekündigt. Sie besitzt einen BSI-Sensor mit 42 Megapixeln im Kleinbildformat mit einer Sensorgröße von 24 × 36 mm.[5][6]

Seit September 2017 ist die Nikon D850 erhältlich, die mit einem BSI-Sensor ausgerüstet ist.[7]

Referenzen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. NASA Tech Brief zu UV-CCD
  2. Pressenews Omnivision: OmniVision Turns Digital Imaging World Upside Down
  3. golem.de: OmniVision stellt Kamera-Sensor-Technik auf den Kopf
  4. dpreview.com: Samsung NX1 debuts with APS-C backside-illuminated CMOS
  5. Sony.net A7R II, abgerufen am 12. Juni 2015
  6. dpreview Sony a7R II has 42.4MP on 4K-capable full-frame BSI CMOS sensor, abgerufen 12. Juni 2015
  7. erzielten DxOMark-Bewertung für einen D-SLR-Vollformatsensor, Nikon, abgerufen 02.01.2019

Weblinks[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]