Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Bildsensoren für extreme Temperaturen

01.09.2010
Bildsensoren, die für elektronische Einparkhilfen in Autos oder zur Qualitätskontrolle in der Produktionstechnik verwendet werden, müssen hitzebeständig sein. Schließlich herrschen dort oft sehr hohe Temperaturen. Forscher haben jetzt einen CMOS-Chip gefertigt, der sogar bei 115 Grad Celsius funktioniert.

Immer mehr Automobilhersteller statten ihre Fahrzeuge mit Bildsensoren aus – etwa um Fußgänger, Fahrzeuge im toten Winkel und Bordsteine für elektronische Einparkhilfen zu erkennen. Die Sensoren müssen auch bei extrem hohen Temperaturen und in gleißendem Sonnenlicht funktionieren.


Der CMOS-Sensor lässt sich direkt an einen elektronischen Bildverstärker. © Fraunhofer IMS

Sind sie etwa hinter dem Rückspiegel oder auf dem Armaturenbrett angebracht, kann es sehr heiß werden. Einen CMOS-Bildsensor (Complementary Metal Oxide Semiconductor), der Umgebungstemperaturen von -40 bis +115 Grad Celsius standhält, hat das Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS in Duisburg im Auftrag eines Industriekunden entwickelt. Bislang erhältliche CCD-Bildsensoren (Charged-Coupled Device) versagen ab etwa 60 Grad. »Unser Chip ist nicht nur hitzebeständig, er funktioniert selbst bei arktischen Temperaturen«, sagt Werner Brockherde, Abteilungsleiter am IMS.

Den Forschern ist es gelungen, Pixel zu entwickeln, die einen extrem niedrigen Dunkelstrom aufweisen. Dieser Rest-Strom, der bei vollständiger Dunkelheit fl ießt, ermöglicht selbst bei großer Hitze qualitativ sehr gute Aufnahmen. »Einen niedrigen Dunkelstrom zu erzielen, war keine leichte Aufgabe. Erhöht sich die Temperatur um acht Grad, so verdoppelt das den Dunkelstrom. Bildrauschen und reduzierte Dynamik sind die Folge. Geisterbilder entstehen, die sich in Form von Artefakten oder fl ächigen Abbildungen störend auf dem Bild bemerkbar machen«, erläutert Brockherde.

Eine weitere Besonderheit des Sensors ist seine Bildgröße: 2,5 x 2,5 Zentimeter. Der Vorteil: Für spezielle Anwendungen mit schwacher Beleuchtung oder für Aufnahmen im Infrarot- oder UV-Bereich kann man den Sensor direkt an einen elektronischen Bildverstärker anschließen. Der Sensor löst mit 256 x 256 Pixeln auf. Sein hoher Dynamikbereich beziehungsweise Belichtungsspielraum von 90 Dezibel sorgt für erhöhten Kontrastumfang und optimierte Detailgenauigkeit sowohl in Schatten- als auch in sehr hellen Bereichen. Lichtnuancen werden präzise wiedergegeben. Der Bildsensor reagiert selbst bei schwachen Lichtverhältnissen mit hoher Empfi ndlichkeit. Er eignet sich daher auch für Nachtsichtgeräte. Darüber hinaus unterstützt der Chip sowohl Kameras mit Synchron- als auch mit Asynchron-Verschluss: Der synchrone Verschluss verhindert Bewegungsartefakte, etwa beim Aufnehmen von schnellen Bewegungen. Die Bewegungsunschärfe wird reduziert. Der Schlitzverschluss hingegen erlaubt eine höhere Bildrate und kontinuierliche Bildaufnahme. Der Effekt: Das Bildrauschen wird minimiert. »Wir haben den Sensor in einem Standardprozess mit 0,5 Mikrometer CMOS-Technologie in unserer eigenen Halbleiterfabrik hergestellt. Für Industriekunden fertigen wir hier auch Sonderbauelemente«, sagt der Wissenschaftler.

Neben dem Automobilsektor hat er noch weitere Märkte im Blick: »Unser Chip eignet sich auch für den Einsatz in Produktionsanlagen der chemischen oder der Stahlindustrie, wo er zur Prozess- und Qualitätskontrolle verwendet werden kann. Beispielsweise herrschen in einer Walzstraße, wo Bleche gepresst werden, sehr hohe Temperaturen.« Zu sehen ist der CMOS-Bildsensor auf der Messe Vision vom 9. bis 11. November 2010 in Stuttgart (Stand 6 D12).

Werner Brockherde | Fraunhofer Mediendienst
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/presse/presseinformationen/2010/09/bildsensoren-fuer-extreme-temperaturen.jsp

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Ein leistungsfähiges Lasersystem für anspruchsvolle Experimente in der Attosekunden-Forschung
19.07.2017 | Forschungsverbund Berlin e.V.

nachricht Solarenergie unterstützt Industrieprozesse
17.07.2017 | FIZ Karlsruhe – Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten