Neuer Super-Sensor für Digitalkameras
BERN (np) Wer einen Fernsehmonitor mit einer Lupe betrachtet, stellt fest, dass der Bildschirm aus unzähligen roten, blauen und grünen Bildpunkten besteht. Ihr Zusammenspiel erzeugt ein Farbbild, dessen einzelne Pixel der Zuschauer aus der normalen Betrachtungsdistanz nicht mehr wahrnehmen kann.
Ganz ähnlich ist der sehr viel feiner strukturierte Sensor einer Digitalkamera aufgebaut. Die Software der Kamera erzeugt aus den Informationen von jeweils drei sogenannten Subpixeln den Farbwert eines Bildpunkts. Dieses Konstruktionsprinzip stößt allerdings an physikalische Grenzen. Da jedes rote, grüne oder blaue Subpixel nur einen kleinen Teil des Lichtspektrums absorbiert, geht ein großer Teil der Lichtmenge verloren. Die Subpixel lassen sich zudem nicht beliebig miniaturisieren, es können auch Bildstörungen auftreten.
Die Lösung des Problems scheint auf den ersten Blick simpel. Es würde genügen, die Subpixel nicht nebeneinander, sondern übereinander anzuordnen. Doch dabei entsteht ein neues Problem. Die oben liegenden Sensorelemente müssten dann Frequenzen passieren lassen, auf die wiederum die tiefer liegenden Subpixel ansprechen. Bislang sei dies mehr schlecht als recht gelungen, erklärt die Schweizer Materialforschungsanstalt Empa.
Wissenschaftler der ETH Zürich berichten nun von einem Sensormaterial, das Licht nahezu ideal absorbieren kann. Er bestehe aus drei verschiedenen Arten des Halbleitermaterials Perowskit, das für diese Anwendung hervorragende elektrische und optische Eigenschaften mitbringe. Die Farberkennung dieser Technik sei viel präziser als bei Silizium, zudem sei die Absorption des grünen und roten Farbanteils viel höher, loben die Forscher. Das wiederum ermögliche kleinere Pixel.
Ein weiterer Pluspunkt sei die Tatsache, dass Perowskit vergleichsweise günstig herzustellen seien. Die nächste Generation hochauflösender Bildsensoren wird allerdings noch einige Zeit auf sich warten lassen, denn um aus dem Prototyp ein kommerzielles Produkt zu entwickeln, sei noch sehr viel Arbeit erforderlich, erklären die Schweizer Wissenschaftler.