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11.02.2004

14:30 Uhr

Neue Chiptechnologie verbessert die Qualität

Digitalkamera mit neuartigem Sensor

Durch den Einsatz einer neuen Chiptechnologie kann die Qualität digitaler Fotos gesteigert werden. Polaroid setzt diese zum ersten Mal in einer preiswerten Kamera ein.

Digitalkamera mit neuartigem Aufnahme-Chip

Digitalkamera mit neuartigem Aufnahme-Chip

hiz DÜSSELDORF. Mit der Polaroid x530 wird eine Digitalkamera vorgestellt, die im Konsumerbereich eine neue Chiptechnologie einsetzt. Der Foveon X3-Sensor arbeitet anders als die herkömmlichen CCD-Chips, die normalerweise die Bilder digitalisieren.

Das Herz einer digitalen Kamera sind schachbrettartig auf einem Chip angeordnete Bildsensoren, die das einfallende Licht in elektrische Signale verwandeln. Heute arbeiten 90 Prozent aller digitalen Fotoapparate mit den sogenannten CCDs - Charge Coupled Devices. Diese sind aber nicht nur teuer in der Herstellung, sondern eigentlich auch farbenblind. Damit trotzdem bunte Bilder entstehen, werden Mosaike aus Farbfiltern vor den einzelnen Elementen angeordnet - jeweils ein mikroskopischer Farbfilter für Rot und Blau und zwei für Grün. Aus den einzelnen Farbinformationen berechnet die Kamera dann die echte Farbe des Bildpunktes. Das bedeutet auch, dass bei einer Kamera mit vier Millionen Pixel, eigentlich nur eine Million echte Farbpunkte hat, die Werte zwischen den Punkten werden mittels komplexer mathematischer Verfahren ermittelt.

Bei dem neuen Verfahren werden die Aufnahmeeinheiten für die einzelnen Farben nicht nebeneinander sondern untereinander angeordnet. Möglich ist das durch eine Besonderheit des Siliziums: Je nach Eindringtiefe des Lichts in das Material wird eine andere Farbe aus dem Farbspektrum absorbiert. Diese Materialeigenschaft ist zwar schon seit über zwanzig Jahren bekannt und wurde bereits 1978 für ein Patent von Kodak genutzt, jedoch war es bislang nicht möglich, die theoretischen Erkenntnisse in marktreife Produkte umzuwandeln. Bei dem X3-Chip gelang es den Entwicklern um den Halbleiterpionier Dr. Carver Mead nun, lichtempfindliche Zellen exakt in die Bereiche des Trägermaterials Silizium zu implementieren, in dem jeweils die Farbe Rot, Grün oder Blau aktiv sind. Da die Strukturen für alle anderen Lichtbestandteile transparent sind, können die Lichtrezeptoren übereinander liegen. Die Farbe eines Pixels ergibt sich dann aus der Mischung der drei Signale, welche die Grundfarben repräsentieren.

Der X3-Chip wird wie fast alle integrierten Schaltkreise in CMOS-Technologie auf Silizium-Basis gefertigt. So hergestellte Sensoren für Digitalkameras haben den Vorteil, dass sie kleinere Zellen zulassen und die Funktionen zur Ansteuerung auf dem Chip integriert werden können. Die dadurch gesparten externen Schaltungen unter Verwendung etablierter Verfahren aus der Chipherstellung versprechen bessere Bildqualität bei niedrigeren Fertigungskosten.

Der japanische Objektiv- und Kamerahersteller Sigma war 2002 der erste Anbieter einer Profikamera mit einem Foveon X3-Chip. Zur CeBIT bringt Polaroid jetzt das Model x530 auf den Markt und adressiert mit der 3Digital Photography genannten Technologie erstmals Hobbyfotografen. Die Auflösung des Chips beträgt 1420x1060 Bildpunkte (1,5 Millionen Pixel). Da die Farben aber übereinander liegen, sind die Werte einem herkömmlichen Sensor mit 4,3 Millionen Bildpunkten vergleichbar. Die Vertriebsrechte für Deutschland, Spanien, Frankreich, Österreich und der Schweiz liegen bei der Uhinger Firma Plawa-Feinwerktechnik.

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