Revolutionärer Bildsensor aus der Schweiz: Besseres Fotos bei wenig Licht dank ETH Zürich und Empa
Schweizer Innovation für bessere Fotos: Neuer Bildsensor setzt neue Maßstäbe
Forscherinnen und Forscher der ETH Zürich und der Empa haben einen Durchbruch in der Bildsensortechnologie erzielt. In der renommierten Fachzeitschrift «Nature» präsentierten sie am Mittwoch einen neuartigen Bildsensor, der insbesondere bei schlechten Lichtverhältnissen deutlich bessere Ergebnisse liefert. Dieser Fortschritt verspricht nicht nur eine Verbesserung der Qualität von Smartphone-Kameras, sondern hat auch Auswirkungen auf Bereiche wie medizinische Bildgebung und autonome Fahrzeuge.
Das Problem mit herkömmlichen Bildsensoren
Herkömmliche Bildsensoren, wie sie in den meisten Kameras und Smartphones verwendet werden, leiden bei wenig Licht unter Rauschen und geringer Detailgenauigkeit. Dies liegt daran, dass sie nur einen Teil des verfügbaren Lichts einfangen können. Um bei dunklen Umgebungen dennoch brauchbare Bilder zu erhalten, müssen die Sensoren die Belichtungszeit verlängern, was zu unscharfen Bildern führen kann, insbesondere bei bewegten Objekten.
Die Lösung: Ein neuartiger Bildsensor mit Quantenpunkten
Das Schweizer Forschungsteam hat einen innovativen Ansatz gewählt, um dieses Problem zu lösen. Sie nutzten Quantenpunkte – winzige Halbleiterkristalle – um das Licht effizienter einzufangen und in elektrische Signale umzuwandeln. Diese Quantenpunkte sind in der Lage, Photonen (Lichtteilchen) mit höherer Effizienz zu absorbieren als herkömmliche Materialien. Das Ergebnis ist ein Bildsensor, der bei wenig Licht deutlich weniger Rauschen produziert und gleichzeitig mehr Details erfasst.
Wie funktioniert die Technologie?
Der neue Bildsensor basiert auf einer Schicht aus Quantenpunkten, die auf einem Silizium-Chip platziert ist. Wenn Licht auf den Sensor trifft, absorbieren die Quantenpunkte die Photonen und erzeugen elektrische Ladungen. Diese Ladungen werden dann in ein digitales Signal umgewandelt, das ein Bild erzeugt. Der Clou liegt in der spezifischen Zusammensetzung und Anordnung der Quantenpunkte, die eine optimale Lichtabsorption und -umwandlung ermöglicht.
Vorteile des neuen Bildsensors
- Verbesserte Bildqualität bei wenig Licht: Deutlich weniger Rauschen und mehr Details.
- Höhere Lichtempfindlichkeit: Ermöglicht Aufnahmen bei noch schwächeren Lichtverhältnissen.
- Schnellere Belichtungszeiten: Reduziert Bewegungsunschärfe.
- Potenzial für vielfältige Anwendungen: Von Smartphones bis hin zu medizinischen Geräten und autonomen Fahrzeugen.
Ausblick und Zukunftsperspektiven
Die Entwicklung dieses neuen Bildsensors ist ein bedeutender Fortschritt in der Bildsensortechnologie. Die Forscher sind zuversichtlich, dass ihre Innovation in Zukunft in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden kann. Weitere Forschung konzentriert sich auf die Optimierung der Quantenpunkte und die Integration des neuen Sensors in kommerzielle Produkte. Es ist sehr wahrscheinlich, dass wir in den nächsten Jahren Smartphones und andere Geräte sehen werden, die mit dieser Schweizer Technologie ausgestattet sind.
