Neuer kostengünstiger und vielseitig verwendbarer Farbsensor entwickelt
Das Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS stellt auf der diesjährigen electronica einen Farbsensor in Standard-CMOS-Technologie vor.
Der neue Farbsensor des Fraunhofer IIS arbeitet ohne aufwendige Farbmaskierung.
Fraunhofer IIS
Farbsensoren werden z. B. in der Qualitätsüberwachung oder in Sortieranlagen eingesetzt. Bisher werden sie meist unter Verwendung von farbbeschichteten CCD-Arrays realisiert. Die Farberkennung erfolgt mittels Software auf einem separaten Auswerterechner. Die Farbmaskierung ist ein zusätzlicher aufwendiger Prozessschritt, für den es nur eine kleine Anzahl von Anbietern gibt.
Der neue Farbsensor des Fraunhofer IIS dagegen ist in Standard-CMOS-Technologie und ohne zusätzliche und kostenaufwendige Farbschichten aufgebaut. Es können damit Einzelfarbsensoren oder Zweifarbsensoren für rotes und blaues Licht realisiert werden. Die Signalverarbeitung kann kundenspezifisch implementiert und mit den gewünschten Schnittstellen versehen werden. Derzeit laufen Untersuchungen in Hochvolt-CMOS-Technologien für eine Weiterentwicklung zum Vollfarbsensor.
Da CMOS-Prozesse sich zur Herstellung von Fotodioden mit Hilfe von verschiedenen pn-Übergängen eignen, können optische Sensoren mit unterschiedlichen spektralen Empfindlichkeiten aufgebaut werden. Somit ist es möglich, mehrere farbempfindliche Pixel auf derselben Sensorfläche übereinander anzuordnen und zudem die Signalverarbeitung auf demselben Chip mit zu integrieren. Durch eine individuelle Pixel-Anordnung können damit Zeilen- und Arraysensoren für kundenspezifische Anwendungen realisiert werden.
Bei der monolithischen Integration der Sensoren zusammen mit der Signalverarbeitung in einem ASIC in CMOS-Technologie ergeben sich sofort eine ganze Reihe von Vorteilen. Die Sensorsignale können unmittelbar am Sensor verstärkt werden, das führt zu einer erheblichen Reduktion von Stör-einflüssen. Weiterhin können individuelle, anwendungsangepasste Arrays mit Signalverarbeitung aufgebaut werden. Die Sensoren sind extrem miniaturisierbar, dadurch kann eine hohe Komplexität erreicht werden und es erschließen sich neue Anwendungsgebiete. Bei Massenfertigung sind niedrige Stückzahlkosten erreichbar, und über Multi-Project-Wafer-Runs können mittlerweile auch kleine Stückzahlen von ASICs kostengünstig gefertigt und damit individuelle Lösungen für Sensorarrays realisiert werden.
Auf dem Messestand des Fraunhofer IIS in Halle A5 Stand 101 kann der bisherige Erfolg an einem Laboraufbau besichtigt werden.
Fraunhofer-Institut für
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