DE10134974A1

DE10134974A1 - Aufnahmesensor mit lichtempfindlichen Zellen, Farbfilterelement für einen Aufnahmesensor und Verfahren zum Aufnehmen eines Bildes mit lichtempfindlichen Zellen sowie Verfahren zur Herstellung eines Aufnahmesensors und eine Verwendung eines Aufnahmesensor

Info

Publication number: DE10134974A1
Application number: DE10134974A
Authority: DE
Inventors: Joerg Kuechen; Frank Mueller
Original assignee: GAVITEC GmbH
Current assignee: Cognex Ltd
Priority date: 2001-07-24
Filing date: 2001-07-24
Publication date: 2003-02-13

Abstract

Um einen Aufnahmesensor zur Bildaufnahme und ein Verfahren zur Bildaufnahme weiterzuentwickeln, schlägt die Erfindung einen Aufnahmesensor mit lichtempfindlichen Zellen vor, die sich durch ihre spektrale Lichtempfindlichkeit unterscheiden, wobei die spektrale Empfindlichkeit der lichtempfindlichen Zellen aus mindestens einer Gruppe einen breitbandigen Verlauf aufweist, und die spektrale Empfindlichkeit der lichtempfindlichen Zellen aus mindestens einer weiteren Gruppe einen schmalbandigen Verlauf aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Aufnahmesensor mit lichtempfindlichen Zellen, die sich durch ihre spektrale Lichtempfindlichkeit unterscheiden. Derartige Aufnahmesensoren haben eine Vielzahl an lichtempfindlichen Zellen (Sensorpixel), die eindeutig einer von mindestens zwei Gruppen zugeordnet sind, wobei die Gruppen durch die spektrale Empfindlichkeit der zu ihnen gehörigen Zellen gekennzeichnet sind. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Farbfilterelement für einen Aufnahmesensor. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Aufnehmen eines Bildes mit lichtempfindlichen Zellen, welche sich in ihrer spektralen Lichtempfindlichkeit unterscheiden, wobei eine Luminanz einer lichtempfindlichen Zelle mittels wenigstens einer weiteren lichtempfindlichen Zelle ermittelt wird, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Aufnahmesensors, und die Verwendung eines Aufnahmesensors.
Das Hauptaufgabengebiet von Aufnahmesensoren liegt in der Bildaufnahme unterschiedlichster Motive. Andere Bereiche, in denen solche Aufnahmesensoren vorteilhaft eingesetzt werden, umfassen beispielsweise die Qualitätskontrolle von industriellen Herstellungsprozessen, die Identifikation von Schrift und optischen Codes, satelliten- oder flugzeuggestützte Fernaufklärung und maschinelles Sehen. Gegenwärtig werden für diesen Einsatzbereich verschiedene Sensoren entwickelt und hergestellt, die sich unter anderem durch die verwendete Technologie, sowie die Anzahl, Form und Größe der lichtempfindlichen Zellen unterscheiden.
Für eine Vielzahl von Bildaufnahmesystemen, beispielsweise Videokameras, digitale Fotoapparate und Internet-Kameras, werden Halbleitersensoren in CCD-Technologie (Charged Coupled Device) oder in CMOS-Technologie (Complementary Metal Oxide Semiconductor) verwendet. CCD-Sensoren stellen die erste Generation von Halbleiterbildsensoren dar und werden zunehmend von CMOS-Sensoren der zweiten Generation abgelöst. Wesentliche Vorteile von CMOS-Sensoren gegenüber CCD-Sensoren bestehen in der geringeren Leistungsaufnahme, der verbesserten Integrierbarkeit und deutlich geringeren Herstellungskosten.
Ursprünglich wurde die CMOS-Technologie hauptsächlich eingesetzt, um logische Schaltkreise oder Speicherchips herzustellen. Dadurch, dass sich mit der gleichen Technologie, die zur Herstellung von Logikschaltkreisen verwendet wird, nun auch lichtempfindliche Sensoren herstellen lassen, ist es unter Verwendung der CMOS-Technologie möglich, einen Sensor zusammen mit Logikschaltkreisen auf demselben Chip unterzubringen. Diese Möglichkeit erlaubt es insbesondere, die gesamte zur Ansteuerung und Auslesung des Sensors erforderliche Logik auf den Sensorchip zu integrieren, wodurch sich weitere Kosteneinsparungen ergeben. Es ist aber auch möglich, zusätzliche Aufgaben, wie zum Beispiel Farbraum- Umrechnungen, Bildkompression, Erkennung von Schriften, Codes oder anderen Objekten auf den Speicherchip zu verlagern.
Da CMOS heute die wirtschaftlich bedeutendste Halbleitertechnologie darstellt, entwickelt sich diese Technologie rasant, was sich unter anderem auch in den stetig kleiner werdenden Strukturbreiten des Fertigungsprozesses äußert. Bei CMOS-Sensoren hat die Strukturbreite wesentlichen Einfluss auf die minimale Größe einer einzelnen lichtempfindlichen Zelle, im Nachfolgenden auch Sensorpixel genannt. Da die Größe der einzelnen Sensorpixel wesentlichen Einfluss auf die Größe des Sensors hat, sind CMOS-Sensoren nur dann wirtschaftlich herstellbar, wenn die Strukturbreite des Fertigungsprozesses nicht wesentlich höher ist als etwa 1 µm. Aufgrund stetiger Verbesserungen des CMOS-Herstellungsprozesses werden heute weitaus kleinere Strukturbreiten wie z. B. 0,5 µm bis 0,13 µm erzielt. Dies ermöglicht unter anderem auch die Herstellung von Sensoren mit entsprechend kleinerer Sensorpixelgröße.
Allerdings schrumpfen die Kantenbreiten der Sensorpixel nicht in gleichem Maße wie die Strukturbreiten des Fertigungsprozesses. Grund dafür sind physikalische und wirtschaftliche Betrachtungen, die es aus verschiedensten Gründen geboten scheinen lassen, den feineren Herstellungsprozess nicht ausschließlich zur Verkleinerung der Sensorpixel zu verwenden. Vielmehr wird die durch kleiner werdende Strukturbreiten gewonnene Freiheit auch dazu genutzt, zusätzliche "Elektronik" innerhalb des aktiven (also lichtempfindlichen) Sensorbereichs einzufügen.
Ein erster Schritt dazu ist der sogenannte "Active pixel sensor", bei dem jedes Sensorpixel einen eigenen Verstärker beinhaltet. Bei weiter sinkenden Strukturbreiten wird die Herstellung von Sensoren möglich, bei denen jedes Sensorpixel seinen eigenen Analog/Digital-Wandler beinhalten wird. Ebenso ist es denkbar, dass grundlegende Bildverarbeitungsschritte direkt auf dem Sensor durchgeführt werden. Insbesondere ist es dabei möglich, gewisse Operationen durchzuführen, die für jedes Sensorpixel gleichartig oder zumindest ähnlich anfallen. Dazu gehören unter anderem örtliche Filteroperationen, Kantendetektionen, Demosaicing oder Farbraumumrechnungen.
Die lichtempfindlichen Zellen des CMOS-Sensors sind ursprünglich nicht farbempfindlich. Es lassen sich daher ohne weitere Modifikation nur Schwarzweiß-Bilder aufnehmen. Um auch farbige Bilder aufnehmen zu können, wird der aktive Bereich, also der lichtempfindliche Bereich des Sensors mit einer verschiedenfarbigen Filterschicht versehen.
Üblicherweise wird dabei jedes Pixel mit einer der drei Farben rot, grün oder blau eingefärbt. Man verwendet dabei ein spezielles, sich auf dem Sensor regelmäßig wiederholendes Muster (z. B. Bayer pattern). Ein solches gemustertes Farbfilter wird auch Farbmosaik oder "colour filter array", kurz CFA genannt. Das CFA besteht also wie der Sensor aus einzelnen Zellen, die üblicherweise bezüglich ihrer Anordnung und Größe mit den Sensorpixeln übereinstimmen.
Durch das Aufbringen des CFA erreicht man eine unterschiedliche spektrale Empfindlichkeit der einzelnen Sensorpixel. So wird zum Beispiel an den Stellen, an denen das CFA aus einer grünen Filterschicht besteht, vornehmlich der Grünanteil durchgelassen, die anderen Wellenlängenbereiche des sichtbaren Lichts werden hingegen vom Filter an dieser Stelle absorbiert. Es gelangt somit im wesentlichen der Grünanteil zur dahinterliegenden Sensorzelle, mit dem Ergebnis, dass der von dieser Zelle gemessene Wert im wesentlichen proportional zur Grünkomponente des an dieser Stelle auf den Sensor einfallenden Lichts ist. Die unterschiedliche spektrale Empfindlichkeit der einzelnen Zellen des Aufnahmesensors wird also dadurch erreicht, dass die ungewollten spektralen Komponenten durch entsprechende Filter des CFA absorbiert werden.
Allerdings geht durch diese Absorption Licht verloren, wo es auf die aktive Sensorfläche trifft, was zu einer verringerten Empfindlichkeit des Sensors und einem verschlechterten Signal/Rauschabstand (SNR) führt. Gerade bei widrigen Lichtverhältnissen kann die durch ein CFA verursachte Verschlechterung des SNR dazu führen, dass eine Bildaufnahme unmöglich wird.
Die prinzipielle Möglichkeit, auch farbige Bilder aufnehmen zu können, wird also mit einer verringerten Empfindlichkeit und einem verschlechterten SNR erkauft. Weiter bedingt die Möglichkeit, farbige Bilder aufzunehmen, dass die Bildauflösung bzw. die Bildschärfe verringert ist.
Digitale Bilder bestehen im allgemeinen aus einzelnen in einer rechteckigen Matrix angeordneten Bildelementen, im folgenden auch "Bildpixel" genannt. Bei sogenannten Schwarzweiß-Bildern, im folgenden "Graustufenbilder" genannt, hat jedes Bildpixel einen Wert, aus einer vordefinierten Wertemenge, zum Beispiel der Menge der natürlichen Zahlen von 0 bis 255. Dabei repräsentiert meistens die Null den dunkelsten möglichen Wert (schwarz) und der größtmögliche Wert den hellsten möglichen Wert (weiß). Die Helligkeit des Bildes an einer bestimmten Stelle wird also bei Graustufenbildern durch je einen Wert pro Bildpixel dargestellt. Farbbilder hingegen werden üblicherweise durch drei Werte pro Bildpixel beschrieben, wobei diese drei Werte meistens der Intensität der drei additiven Grundfarben rot, grün und blau an der Stelle des Bildpixels entsprechen. In diesem Zusammenhang spricht man auch von den Rot-, Grün- oder Blaukomponenten des Bildes.
Wenn man mit einem Bildsensor, der keinen CFA aufweist, eine Szene aufnimmt, erhält man für jeden Sensorpixel einen wesentlichen zur Helligkeit an der Stelle dieses Sensorpixels proportionalen Wert. Man kann also ohne weiteres mit einem solchen Sensor ein Graustufenbild aufnehmen, welches genau so viele Bildpixel enthält, wie der Sensor Sensorpixel aufweist. Dazu wird lediglich der Wert eines Sensorpixels genau einem Bildpixel zugeordnet.
Die Situation ist bei Verwendung eines Aufnahmesensors mit CFA deutlich komplexer. Bei einem solchen Sensor lässt der Wert jedes Sensorpixels auch einen Rückschluss auf die Lichtintensität einer bestimmten Farbe zu. Ist ein Sensorpixel beispielsweise grün gefärbt, kann damit die Grünkomponente an dieser Stelle bestimmt werden. Die Blaukomponente und die Rotkomponente werden an dieser Stelle nicht gemessen. Will man also jedem Sensorpixel genau ein Bildpixel zuordnen, so fehlen für jedes Bildpixel zwei oder drei Farbkomponenten.
Üblicherweise wird dieses Problem dadurch gelöst, dass die jeweils fehlenden Farbkomponenten eines Bildpixels in einem vordefinierten Verfahren aus den Werten gewisser benachbarter Sensorpixel geschätzt werden. Ein solches vordefiniertes Verfahren wird also als "demosaicing" bezeichnet, da es aus einem als "Mosaik" vorliegenden digitalen Bild ein vollständiges digitales Bild erzeugt, welches an jeder Stelle alle drei Farbkomponenten enthält.
Vorzugsweise werden zur Bestimmung einer bestimmten Farbkomponente Werte von Sensorpixeln herangezogen, die in der zugehörigen Farbe eingefärbt sind. Um beispielsweise die Komponente eines Bildpixels an einer Stelle zu bestimmen, an der sich ein grün eingefärbtes Sensorpixel befindet, werden die Werte von in der Nähe dieses grünen Sensorpixels befindlichen blau eingefärbten Sensorpixeln herangezogen. Bei einem sehr einfachen Demosaicing-Verfahren für ein CFA, bei dem die Farben entsprechend dem Bayer pattern angeordnet sind, werden jeweils vier benachbarte Sensorpixel zu einem sogenannten Makropixel zusammengefasst und jedes dieser Makropixel einem Bildpixel zugeordnet. In dem Fall des Bayer patterns, bei dem ein solches Makropixel je zwei grüne, eine rote und eine blaue Zelle umfasst, kann man die Grünkomponente des Bildpixels durch Mittelung der Werte der grün eingefärbten Sensorpixel bestimmen. Die Rotkomponente des Bildpixels wird aus dem Wert des rot eingefärbten Sensorpixels des zugehörigen Makropixels und die Blaukomponente des Bildpixels wird aus dem Wert des blau eingefärbten Sensorpixels des zugehörigen Makropixels bestimmt. Da hierbei jeweils vier Sensorpixel einem Bildpixel entsprechen, ist die Auflösung des resultierenden digitalen Bildes in jeder Richtung (horizontal und vertikal) gegenüber der Auflösung des Bildsensors um den Faktor 2 geringer. Um diese Auflösungsverringerung zu umgehen, ist es üblich, jedem Sensorpixel ein Bildpixel zuzuordnen.
Ein weiteres einfaches Demosaicing-Verfahren setzt die Rotkomponente aller zu einem Makropixel gehörigen Bildpixel gleich dem Wert des einzigen zu diesem Makropixel gehörigen rot eingefärbten Sensorpixels. Es setzt entsprechend die Blaukomponente eines zu einem Makropixel gehörigen Bildpixels gleich dem Wert des einzigen zu diesem Makropixel gehörigen blau eingefärbten Sensorpixels. Die Grünkomponente der zu grün eingefärbten Sensorpixeln gehörigen Bildpixel ergibt sich direkt aus dem Wert dieser Sensorpixel und die Grünkomponenten der zu rot oder blau eingefärbten Sensorpixeln gehörigen Bildpixel ergeben sich durch die Mittelung der Werte der benachbarten grün eingefärbten Sensorpixel.
Bei diesem Verfahren bleibt die nominelle Auflösung des Sensors zwar erhalten (das digitale Bild hält ebenso viele Pixel wie der Sensor), die effektive Auflösung des Bildes ist aber dennoch erheblich geringer als die Auflösung des Bildsensors. Grund dafür ist die Einschätzung der fehlenden Farbkomponenten aus Werten benachbarter Sensorpixel, was stets zu einer Verringerung der erzielbaren Bildschärfe führt.
Die Verwendung eines Sensors mit einem dem Stand der Technik entsprechenden CFA hat generell den Nachteil, dass das hierzu erforderliche Demosaicing-Verfahren stets zu einer deutlichen Verringerung der effektiven Auflösung führt. Während sich die Auflösung bei einfachen Demosaicing-Verfahren um bis zu 50% verringert, ergeben sich bei aufwendigen Verfahren immer noch Auflösungsverminderungen um ca. 30-%. Die Verwendung eines dem Stand der Technik entsprechenden CFA- Sensors hat ebenfalls den Nachteil, dass es zu Artefakten an Kanten im Bereich der Hell-Dunkel-Übergänge kommt. Solche Artefakte lassen sich zwar vermeiden, indem man zum Beispiel durch Verwendung einer minderwertigen Linse sicherstellt, dass das auf den Sensor projizierte Bild von vorneherein unscharf ist. Damit verringert man aber wiederum die Auflösung des resultierenden Bildes.
Die Verwendung farbselektiver Sensorpixel setzt außerdem die allgemeine Lichtempfindlichkeit des Sensors erheblich herab. Dies führt zu dem Nachteil, dass bei etwas schlechteren Lichtverhältnissen nur noch mit der Unterstützung von künstlichem Licht oder mit der Unterstützung eines Blitzlichtes gearbeitet werden kann. Ansonsten ist hierbei eine nicht mehr zufriedenstellende Bildqualität zu erwarten.
Es ist Aufgabe vorliegender Erfindung, einen gattungsgemäßen Aufnahmesensor sowie ein Verfahren zum Aufnehmen eines Bildes mit lichtempfindlichen Zellen weiter zu entwickeln.
Erfindungsgemäß ist die obige Aufgabe mit einem Aufnahmesensor gelöst, der lichtempfindliche Zellen aufweist, die sich durch ihre spektrale Lichtempfindlichkeit unterscheiden, wobei die spektrale Empfindlichkeit der lichtempfindlichen Zellen aus mindestens einer Gruppe einen breitbandigen Verlauf aufweist (farbblinde, helligkeitsempfindliche Zellen) und die spektrale Empfindlichkeit der lichtempfindlichen Zellen aus mindestens einer weiteren Gruppe einen schmalbandigen Verlauf aufweist (farbselektive Zellen).
Erfindungsgemäß umfasst der Aufnahmesensor somit farbselektive lichtempfindliche Zellenbereiche und farbblinde lichtempfindliche Zellenbereiche. Hierbei werden die farbselektiven Zellen aufgrund der Farbfilterschicht in ihrer ursprünglichen Lichtempfindlichkeit stark beeinträchtigt. Die Farbfilterschicht dämpft das bis zu den farbselektiven Zellen durchdringende Licht und verringert somit die Lichtempfindlichkeit der farbselektiven Zellen.
Vorteilhaft ist es hierbei, dass die farbblinden Zellen nicht durch eine Filterschicht abgedeckt werden, so dass ihre ursprüngliche Lichtempfindlichkeit voll erhalten bleibt. Somit haben die farbblinden Zellen eine wesentlich höhere Lichtempfindlichkeit als die farbselektiven Zellen. Hierdurch erlangt der erfindungsgemäße Aufnahmesensor einen wesentlichen Vorteil gegenüber herkömmlichen Aufnahmesensoren, da der erfindungsgemäße Aufnahmesensor selbst noch dann Aufnahmen macht, wenn herkömmliche Sensoren dies aufgrund widriger Lichtverhältnisse nicht mehr gewährleisten können. Dies ist vorteilhaft, auch wenn die Aufnahme umso mehr an Farbintensität verliert, je schlechter die Lichtverhältnisse sind. Unterschreiten die Lichtverhältnisse beispielsweise einen kritischen Wert, so dass die farbselektiven Zellen bei der Bildaufnahme versagen, reduziert der Sensor die Farbempfindung vorzugsweise vollständig. Der Aufnahmesensor behält hierbei aber seine Fähigkeit eine Szene aufzunehmen bei. Die bei äußerst schlechten Lichtverhältnissen aufgenommen Bilder werden hierbei lediglich als Grauwertbilder dargestellt.
Die farblichtempfindlichen Bereiche werden vorzugsweise zur Farbwertdarstellung (Chrominanz) bei der Bildaufnahme verwendet, können aber ebenfalls an der Darstellung des Helligkeitseindruckes der Bildaufnahme beteiligt sein. Die farbblinden lichtempfindlichen Zellen (Luminanz) werden bei dem erfindungsgemäßen Sensor vorzugsweise zum Ermitteln des Helligkeitseindruckes bei der Bildaufnahme verwendet. Falls es die Situation erfordert (z. B. bei schlechten Lichtverhältnissen), werden die farbblinden lichtempfindlichen Zellen alleine zur Bildaufnahme verwendet.
Ebenfalls vorteilhaft ist, dass die aufgrund der fehlenden Farbschicht farbblinden lichtempfindlichen Zellenbereiche zur Bestimmung der Luminanz und Chrominanz des jeweiligen benachbarten Pixels herangezogen werden.
Ein derartig mit farbblinden und mit farbselektiven Zellen konzipierter Sensor ist dazu geeignet, Bilder aufzunehmen, welche eine hohe subjektiv empfundene Qualität wiedergeben können. Hierbei lässt sich die subjektive Qualität insbesondere durch die Anordnung von farbblinden lichtempfindlichen Zellen wesentlich verbessern. Ein weiterer Vorteil der farbblinden Zellenbereiche besteht darin, dass ihre Empfindlichkeit nicht durch eine Filterschicht verringert ist. Auch ihre ursprüngliche effektive Ortsauflösung bleibt erhalten.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die farbselektiven Zellen mit farbblinden Zellen im Zentrum des Aufnahmesensors angeordnet sind und zusätzlich weitere farbblinde Zellen in Bereichen des Sensors um die farbselektiven Zellen herum angeordnet sind. Im Zentrum des Aufnahmesensors befinden sich hierbei sowohl farbselektive als auch farbblinde Zellen, wodurch sich in diesem Bereich farbige Bilder aufnehmen lassen, bei denen die Luminanzauflösung gegenüber üblichen Farbsensoren erhöht ist.
Durch die zentrale Anordnung der farbselektiven Zellen wird gewährleistet, dass die Eigenschaft der allgemeinen Farbempfindung einer Zelle, z. B. einer Zelle mit der Farbempfindung der Farbe rot, aus den farbselektiven Zellen in der unmittelbaren Nachbarschaft ermittelt wird, welche eine andere Farbempfindung aufweisen. Beispielsweise erhält die rotselektive Zelle die Farbinformation der Farben blau und grün aus den benachbarten blauselektiven Zellen bzw. grünselektiven Zellen.
Zugleich ist aber auch gewährleistet, dass an den einzelnen farbselektiven Zellen nur eine geringe Abweichung der tatsächlichen Lichtverhältnisse hingenommen werden muss, da für die Helligkeitsbestimmung insbesondere die farbblinden Zellen herangezogen werden. Da diese sich vorzugsweise ebenfalls im Zentrum des Aufnahmesensors befinden, ist wegen ihrer direkten Nähe zu den farbselektiven Zellen kaum eine Abweichung im spektralen Bereich des einfallenden Lichtes vorhanden.
Da sich aus einem farbigen Bild auch ein Graustufenbild berechnen lässt, können mit den im Zentrum angeordneten Zellen auch Graustufenbilder aufgenommen werden, so dass man mit einem solchen Sensor entweder ein niedriger aufgelöstes farbiges Bild mit geringerem Blickwinkel oder ein höher aufgelöstes Graustufenbild mit einem weiteren Blickfeld aufnehmen kann. Die weiteren farbblinden Zellen im Außenbereich ermöglichen hierbei vorteilhafter Weise zusätzlich die Aufnahme hochaufgelöster Graustufenbilder.
Beispielsweise ist ein solcher Sensor vorteilhaft zu Überwachungszwecken einsetzbar. Ein weiterer Anwendungsbereich solcher Sensoren besteht in einer automatischen Identifikation. So kann der äußere Sensorbereich beispielsweise vorteilhaft zur Lesung optischer Codes verwendet werden.
Besonders vorteilhaft ist es, dass der erfindungsgemäße Sensor die Eigenschaften eines menschlichen Auges beinhaltet, wobei das menschliche Auge ebenfalls überwiegend im Zentrum der lichtempfindlichen Fläche (Netzhaut) farbselektive Zellen enthält und außerhalb des Zentrums überwiegend farbblinde lichtempfindliche Zellen aufweist.
Es ist vorteilhaft, wenn die farbblinden Zellen dichter untereinander angeordnet sind als die farbselektiven Zellen. Hierbei lassen sich unter anderem mehr farbblinde Zellen auf einem Sensor anordnen. Durch die dichtere Anordnung der farbblinden Zellen resultiert beispielsweise, ähnlich wie beim menschlichen Auge, eine höhere Auflösung für die Luminanz als für die Chrominanz. Hierbei bestehen beispielsweise zwei verschiedene Anordnungsmöglichkeiten, die sich natürlich auch kombinieren lassen.
Zum einen können die farbblinden Zellen dichter angeordnet werden, indem sie einen Teil der farbselektiven Zellen ersetzen. In diesem Falle werden beispielsweise die von den farbblinden Zellen aufgenommenen Werte bei der Bilderzeugung stärker gewichtet als die von den farbselektiven Zellen aufgenommenen Werte. Daraus resultiert, ähnlich wie bei einem menschlichen Auge, eine höhere Auflösung für die Helligkeitsempfindung als für die Farbempfindung. Hierbei werden die Chrominanzkomponenten lediglich unterabgetastet. Die Luminanzkomponenten, welche für die subjektiv empfundene Bildqualität weit mehr von Bedeutung sind, werden stärker bei der Bilderzeugung gewichtet als bei herkömmlichen Aufnahmesensoren.
Zum anderen können die farbblinden Zellen kleiner ausgestaltet werden, wodurch sich ebenfalls eine höhere Dichte der farbblinden Zellen ergibt. Mit der Verkleinerung der Zellen kann zwar eine Verringerung der Empfindlichkeit des Sensors einhergehen, was jedoch kein gravierender Nachteil ist, da die farbblinden Zellen ohnehin eine höhere Empfindlichkeit aufweisen als die farbselektiven Zellen gleicher Größe. Hierdurch fällt die Verringerung der Empfindlichkeit durch die Verkleinerung der farbblinden Zellen nicht wesentlich ins Gewicht.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass mehrere Sensorpixel, vorzugsweise jeweils vier Sensorpixel, des Aufnahmesensors zu einem Makropixel zusammengefasst sind. Hierbei besteht ein Makropixel beispielsweise aus einer grünlichtempfindlichen Zelle, einer rotlichtempfindlichen Zelle, einer blaulichtempfindlichen Zelle und einer farbblinden lichtempfindlichen Zelle. Durch diese Gestaltung des Aufnahmesensors werden die erfindungsgemäßen Vorteile des Sensors weiter erhöht und gleichzeitig der Aufwand zur Durchführung des Demosaicing-Verfahrens gering gehalten. Beispielsweise reduziert sich durch das Zusammenfassen der einzelnen Sensorpixel die zu verarbeitende Datenmenge auf etwa die Hälfte, ohne dabei wesentliche Einbußen bei der subjektiven Bildqualität hinnehmen zu müssen. Die Makropixel können hierbei vorzugsweise durch ein sogenanntes "Pixel-Pooling" realisiert werden, wobei dann mehrere lichtempfindliche Sensorzellen zusammengefasst werden. Im einfachsten Fall wird das Pixel-Pooling im Rahmen des Demosaicing-Verfahrens vorgenommen, was den Vorteil hat, dass keine weiteren Modifikationen beim CMOS-Prozess erforderlich sind. Die Pixel können aber auch bereits auf CMOS-Ebene gepoolt werden, was zwar einen höheren Designaufwand erfordert, aber dafür bessere Ergebnisse in Bezug auf die Empfindlichkeit und das Signal-Rausch-Verhältnis ergibt.
Vorzugsweise sind die farbblinden Zellen kleiner ausgestaltet als die farbselektiven Zellen. Der Einsatz kleinerer Zellen ist unter anderem deshalb möglich, weil die Empfindlichkeit pro verwendeter Sensorpixelfläche bei farbblinden Zellen größer ist als bei farbselektiven Zellen. Die Verwendung kleinerer farbblinder Sensorpixel beansprucht weniger Chipfläche bei gleichbleibender Pixelzahl bzw. erlaubt eine Erhöhung der Pixelzahl bei gleichbleibender Chipfläche. Durch die Verwendung kleinerer farbblinder Sensorpixel wird die Fähigkeit des Sensors, farbige Bilder aufzunehmen, lediglich geringfügig beeinträchtigt, da die für farbselektive Zellen zur Verfügung stehende Fläche nur geringfügig eingeschränkt ist.
Die Anordnung kleiner Pixel hat auch den Vorteil, dass die Auflösung gegenüber der Verwendung von überwiegend großen Zellen oder nur großen Zellen gesteigert wird. Die mit der Verringerung der Zellenfläche einhergehende Verringerung der Empfindlichkeit wird dabei durch das Fehlen der Filterschicht ausgeglichen.
Um die Auflösung des Aufnahmesensors zu erhöhen, kann der Bereich der farbblinden Zellen sich kreuzende Linienbereiche umfassen. Hierdurch ist beispielsweise die Luminanzauflösung des Aufnahmesensors wesentlich erhöht, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn die Anwendung von sich kreuzenden Linienbereichen einen Nutzen aus hoch aufgelösten Linien in digitalen Bereichen ziehen kann, was zum Beispiel bei der Lesung von Barcodes der Fall ist.
Vorteilhaft ist dabei, dass die von einem Zeilensensor aufgenommenen Bereiche ca. fünfmal höher aufgelöst werden, als die Bereiche, welche durch eine einzelne Zeile eines Farbflächensensors; der ungefähr hundertmal so viele Pixel enthält, aufgenommen werden.
Vergleicht man die effektiven Auflösungen, ergibt sich ein noch günstigeres Verhältnis zugunsten des Zeilensensors, weil bei den Zeilensensoren die Farbschicht üblicherweise weggelassen wird.
Werden die farbselektiven Zellen in einem quadratischen Raster angeordnet, ist dies vorteilhaft für die Bildaufnahme.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Sensorpixel in einem quadratischen Raster angeordnet sind und vorzugsweise an jeder dritten Pixelreihe keine farbige Filterschicht angeordnet ist. So wird die gesamte Sensorfläche zur Bildaufnahme verwendet, da die Farbinformation beispielsweise an der Stelle der farbblinden Sensorpixel durch Interpolation aus den Werten der darüber und der darunter liegenden Sensorpixelreihe bestimmt wird, die auch farbselektive Sensorpixel umfassen. Hierbei sind beispielsweise lediglich Streifen der farbigen Filterschicht eines farbselektiven Flächensensors entfernt. Dadurch werden nur geringe Veränderungen an einem herkömmlichen Aufnahmesensor erforderlich.
Vorteilhaft ist es, wenn die farbblinden Zellen länglich ausgebildet sind. Durch die längliche Gestalt der Zellen und der damit verbundenen schmaleren Breite der Zellen ist es möglich, die Zellen dichter zueinander anzuordnen, wodurch sich die Auflösung entlang der Zellenbreite vorteilhaft erhöht. Da die Höhe der Zellen aber größer ist als die Breite der Zellen, bleibt die effektive Oberfläche der Zellen und damit auch die relativ hohe Empfindlichkeit der Zellen erhalten.
Es ist weiter nach der Erfindung vorgeschlagen, dass der Aufnahmesensor eine gegenüber der Chrominanzauflösung erhöhte Luminanzauflösung aufweist. Durch eine Vielzahl von den vorhergehend beschriebenen Merkmalen hat der erfindungsgemäße Aufnahmesensor vorteilhafterweise eine gegenüber der Chrominanzauflösung erhöhte Luminanzauflösung. Dies ist insbesondere vorteilhaft, da auch das menschliche Auge eine höhere Luminanzauflösung gegenüber der Chrominanzauflösung aufweist und hierdurch der Aufnahmesensor vorteilhaft an die Eigenschaften des Sehsinns des menschlichen Auges angepasst ist. Durch die erhöhte Luminanzauflösung ist die subjektiv empfundene Qualität nicht beeinträchtigt, da auch das menschliche Auge ohnehin nur ein geringes Chrominanzauflösungsvermögen besitzt.
Die genannte Aufgabe wird ferner gelöst von einem Farbfilterelement für einen Aufnahmesensor, wobei das Farbfilterelement voneinander verschieden geformte Zellen (Mosaike) aufweist. Da eine Herstellung von Halbleiter-Sensoren, deren lichtempfindliche Zellen unterschiedliche Größen und/oder Formate aufweisen, möglicherweise fertigungstechnisch schwierig zu realisieren ist, ist es von Vorteil, die unterschiedlichen Größen und/oder Formate von lichtempfindlichen Zellen einfacher zu erhalten. Dies kann beispielsweise durch das erfindungsgemäße Farbfilterelement geschehen.
Hierzu ist es besonders vorteilhaft, wenn die voneinander verschieden geformten Zellen verschiedenfarbig sind. Hierbei haben sie vorzugsweise die Farben rot, grün und blau. Durch die benannten Farben werden die bevorzugten Wellenlängenbereiche für die Farbbildaufnahme bereitgestellt.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein Mosaik des Farbfilterelementes farblos ist. Ist das Mosaik des Farbfilterelementes farblos, ist eine farbblinde Zelle auch weiterhin farbblind, wobei die Auflösung der Zelle nahezu kaum negativ beeinflusst wird.
Das farblose Mosaik kann aber auch vorteilhaft durch eine Materialausnehmung am Farbfilterelement realisiert werden.
Hierbei ist es vorteilhaft, wenn das Farbfilterelement wenigstens eine Materialausnehmung, vorzugsweise eine rechteckige Materialausnehmung, aufweist. Die Materialausnehmung ist hierbei anstelle eines farblosen Mosaiks vorhanden, wobei hierbei die im Bereich der Materialausnehmung angeordneten Sensorzellen auch farbblind bleiben, da sie nicht von einem Bereich des Farbfilterelementes überlagert sind.
Es versteht sich, dass ein Farbfilterelement auch eine Kombination aus einer Materialausnehmung und einem farblosen Mosaik aufweisen kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein Mosaik mehrere Sensorzellen überdeckt. Hierdurch lassen sich unterschiedlich geformte farbblinde Zellenbereiche realisieren, wie beispielsweise vorhergehend beschriebene sich kreuzende Linienbereiche.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein farbiges Mosaik mehr Zellen überdeckt als ein farbloses Mosaik, wodurch sich größere farbselektive Makrozellen und kleinere farbblinde Zellen ergeben. Vorteilhaft ist hierbei, dass durch ein derart gestaltetes Filterelement beispielsweise ein Pixel- Pooling stattfindet, wobei das Pixel-Pooling im Rahmen des Demosaicing- Verfahrens nicht mehr zwingend erforderlich ist.
Auch ist es vorteilhaft, wenn wenigstens ein Mosaik eine von einer aktiven Sensorzellenfläche abweichende Größe aufweist, wobei die Fläche des Mosaiks vorzugsweise mehrere Sensorzellenflächen überdeckt. Auf diese Weise erhält man unterschiedlich große Makrozellen.
Um beispielsweise größere farbselektive Markozellen und kleinere farbblinde Zellen zu erhalten, ist es vorteilhaft, wenn hierzu ein farbiges Filterelement mehr Zellen überdeckt als ein klares Filterelement bzw. eine Materialausnehmung.
Um einen Aufnahmesensor mit unterschiedlich großen Zellen kostengünstig herzustellen, kann man einen zunächst farbblinden Aufnahmesensor mit einer Vielzahl von möglichst kleinen farbblinden Zellen herstellen und anschließend mit einem erfindungsgemäßen Farbfilterelement überdecken.
Die Aufgabe der Erfindung wird verfahrensmäßig von einem Aufnahmesensor zum Aufnehmen eines Bildes mit lichtempfindlichen Zellen (Sensorpixel) gelöst, welche sich in ihrer spektralen Lichtempfindlichkeit unterscheiden, wobei eine Luminanz einer lichtempfindlichen Zelle mittels wenigstens einer weiteren lichtempfindlichen Zelle ermittelt wird und wobei die Luminanz zumindest teilweise mittels wenigstens einer farbblinden Zelle ermittelt wird. Dadurch dass zur Ermittlung der Luminanz einer Bildaufnahme farbblinde Zellen genutzt werden, ist es möglich, Bildaufnahmen auch bei Lichtverhältnissen zu tätigen, bei welchen bekannte Verfahren zur Bildaufnahme ohne Hinzunahme von künstlichen Lichtquellen nicht mehr in der Lage sind. Dies erklärt sich aufgrund der höheren Luminanzauflösung farbblinder Zellen.
Besonders vorteilhaft ist es hierbei, wenn die bessere Auflösungswerte ermittelnden lichtempfindlichen Zellen, insbesondere die besseren Luminanzauflösungswerte ermittelnden lichtempfindlichen Zellen, zur Bildaufnahme genutzt werden. Beispielsweise ist ein Demosaicing-Verfahren so gestaltet, dass bei der Bestimmung des digitalen Bildes diejenigen Werte von lichtempfindlichen Zellen genutzt werden, mit welchen sich die günstigsten Werte ermitteln lassen. Naturgemäß sind dies bei sich verschlechternden Lichtverhältnissen die farbblinden Zellen, da die Luminanzauflösung bei den farbblinden Zellen nicht durch eine farbige Filterschicht eingeschränkt ist.
Eine bevorzugte Verfahrensvariante sieht vor, dass die ermittelten Werte bei farbblinden Zellen gegenüber den ermittelten Werten der farbselektiven Zellen bevorzugt zur Bildaufnahme genutzt werden. Auch hierbei ist beispielsweise das Demosaicing-Verfahren so ausgelegt, dass diejenigen Sensorpixelwerte stärker in die Berechnung zur Bestimmung des digitalen Bildes eingehen, die zuverlässiger ermittelt werden konnten. Bei graduell abnehmender Helligkeit der aufzunehmenden Szene verschlechtert sich beispielsweise ab einem ersten kritischen Wert ein Signal-Rausch-Verhältnis des farbselektiven Sensorpixels überproportional, was sich im Bild beispielsweise durch Farbrauschen bemerkbar macht. Vorzugsweise kann man durch eine Dämpfung des Einflusses dieser Pixelwerte diese vornehmlich im Chrominanzbereich auftretende Störung verhindern. Hierbei verliert die Aufnahme um so mehr an Farbintensität, je schlechter die Lichtverhältnisse sind. Erfindungsgemäß ist es mit dem Verfahren möglich, selbst dann noch Bilder aufzunehmen, wenn herkömmliche Verfahren dies nicht mehr zulassen.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zur Bildaufnahme nur die farbblinden Zellen genutzt werden. Unterschreitet beispielsweise die Helligkeit einen zweiten kritischen Wert, so dass die farbselektiven Zellen bei der Bildaufnahme völlig versagen, ist es vorteilhaft, wenn sich beispielsweise das Demosaicing-Verfahren vollständig auf die Werte der farbblinden Zellen stützt. In diesem Fall werden nur noch Graustufenbilder aufgenommen, was aber immer noch einen Vorteil gegenüber einem üblichen Verfahren zum Aufnehmen eines Bildes mit einem herkömmlichen Farbsensor darstellt, da dieser schon weit vorher die Fähigkeit verloren hat, eine Szene aufzunehmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren schafft hierbei die optimalen Voraussetzungen, die subjektiv empfundene Qualität des menschlichen Auges optimal auszureizen, da das menschliche Auge ohnehin nur ein geringes Chrominanzauflösungsvermögen besitzt. Das Verfahren hat hierbei also den großen Vorteil, neben der Möglichkeit, Bilder bei widrigen Verhältnissen aufzunehmen, auch Bilder hoher subjektiv empfundener Qualität aufzunehmen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch mit einem Verfahren zur Herstellung eines Aufnahmesensors gelöst, bei dem ein farblichtempfindlicher Flächensensor außerhalb der farblichtempfindlichen Fläche um einen farbblinden, lichtempfindlichen Zeilensensor ergänzt wird. Dadurch, dass beide Arten von lichtempfindlichen Zellen auf ein und dem selben Stück Silizium (Aufnahmesensor) angeordnet sind, entstehen bei einer Massenfertigung nur geringe zusätzliche Kosten.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ebenfalls mit einem Verfahren zur Herstellung eines Aufnahmesensors gelöst, bei dem Bereiche des Farbfilterelementes eines farblichtempfindlichen Flächensensors entfernt werden. Vorteilhaft ist hierbei, dass lediglich handelsübliche Sensoren weiterverarbeitet werden müssen und dadurch die Herstellung eines komplett neuen Aufnahmesensors nicht notwendig ist. Vorteilhafterweise werden die Bereiche, die dem farbigen Filterelement des farblichtempfindlichen Flächensensors entnommen werden, als Streifenteile entfernt.
Dadurch werden alle Sensorzellen, also die farbselektiven, wie auch die farbblinden Sensorzellen, zur Aufnahme von farbigen Bildern verwendet.
Die Farbinformation an der Stelle der farbblinden Sensorzellen wird den Werten der aus farbselektiven Sensorzellen bestehenden benachbarten Sensorzellenreihen entnommen.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiter mit einem Verfahren zur Herstellung eines Aufnahmesensors gelöst, bei dem Bereiche eines lichtempfindlichen Flächensensors mit einem Farbfilterelement versehen werden. Dies bedeutet, dass das Farbfilterelement nicht in allen Bereichen des lichtempfindlichen Flächensensors aufgebracht ist, so dass bei diesem Herstellungsverfahren Bereiche entstehen, die für spektral breitbandiges Licht empfindlich sind. Bei diesem Herstellungsverfahren werden beispielsweise ebenfalls herkömmliche Flächensensoren verwendet, was wiederum investitionsfreundlich ist, da keine aufwendigen Produktionsanlagen gebaut bzw. gekauft werden müssen.
Zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe wird ein Aufnahmesensor zur Aufnahme eines Bildes vorgeschlagen, bei welchem die zu den durch schmalbandigen spektralen Verlauf gekennzeichneten Gruppen gehörenden lichtempfindlichen Zellen (farbselektive Zellen) zur Aufnahme der Helligkeits- und Farbinformation des Bildes und die zu der durch breitbandigen spektralen Verlauf gekennzeichneten Gruppe gehörigen lichtempfindlichen Zellen (farbblinde, helligkeitsempfindliche Zellen) zur Aufnahme der Helligkeitsinformation des Bildes verwendet werden.
Vorteilhaft bei der Verwendung ist, dass der erfindungsgemäße Aufnahmesensor auch bei sehr widrigen Lichtverhältnissen immer noch in der Lage ist, die aufzunehmende Szene festzuhalten. Sind solche widrigen Umstände gegeben, bieten die nicht durch eine Farbschicht verdeckten Zellen aufgrund ihrer erhöhten Lichtempfindlichkeit die Möglichkeit, immerhin noch Grauwertbilder aufzunehmen oder wiederzugeben. So kann eine Szene selbst dann noch aufgenommen werden, wenn herkömmliche Farbsensoren bereits vollständig versagen.
Beispielsweise hängt bei dieser Verwendung des erfindungsgemäßen Sensors die Farbigkeit einer Aufnahme wesentlich von den äußeren Lichtbedingungen ab. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn die Helligkeit einen bestimmten kritischen Wert unterschreitet. Dass heißt, die Farbintensität des Bildes sinkt mit schwächer werdenden Lichtverhältnissen. Bei weiter sich verschlechternden Lichtverhältnissen werden nur noch Graustufenbilder aufgenommen, was den Vorteil hat, selbst dann noch Aufnahmen zu erhalten, wenn herkömmliche Sensoren dies nicht mehr zulassen.
Der Aufnahmesensor arbeitet dann ähnlich wie das menschliche Auge, welches bei immer geringer werdendem Lichteinfall die Farbempfindung zurücksetzt, bis der Lichteinfall derart schwach ist, dass es die Farbempfindung komplett ausschaltet.
Es ist noch anzumerken, dass der erfindungsgemäße Aufnahmesensor ebenfalls zur Aufnahme von optischen Codes, insbesondere von Barcodes geeignet ist. Hierbei sind insbesondere die farbblinden Sensorzellen geeignet, Barcodes aufzunehmen. Dadurch erhält der Aufnahmesensor einen erweiterten Einsatzbereich, so dass er nicht nur zur Aufnahme einer farbigen Szene verwendet werden kann.
Weitere Vorteile, Ziele und Eigenschaften vorliegender Erfindung werden anhand nachfolgender Erläuterung anliegender Zeichnung beschrieben, in welcher beispielhaft Aufnahmesensoren mit einer Vielzahl von lichtempfindlichen Zellen dargestellt sind.
Es zeigt dabei
Fig. 1 einen Aufnahmesensor, bei dem sich farbblinde Zellenbereiche mit farbselektiven Zellenbereichen abwechseln,
Fig. 2 jeweils zwei nebeneinanderliegende farbselektive Zellenbereiche, die sich mit jeweils einen farbblinden Zellenbereich abwechseln;
Fig. 3 einen marktüblichen Flächensensor mit farbselektiven Zellen, an dem ein Bereich von farbblinden Zellen (Zeilensensor) angeordnet ist,
Fig. 4 einen Sensorpixel in einer beispielhaften Anordnung, wobei jeweils vier Sensorpixel zu einem Makropixel zusammen gefügt sind und ein Großteil der farbblinden sowie lichtempfindlichen Zellen um die farbselektiven Zellen herum angeordnet ist,
Fig. 5 einen Sensorpixel in einer weiteren beispielhaften Anordnung,
Fig. 6 große und kleine Pixel eines Aufnahmesensors in einer beispielhaften Anordnung,
Fig. 7 farblichtempfindliche Pixel auf einem quadratischen Gitter,
Fig. 8 große und kleine Pixel eines Aufnahmesensors in einer weiteren Anordnung,
Fig. 9A eine Darstellung einer linienförmigen Anordnung von farbblinden Pixeln,
Fig. 9B einen Detailausschnitt der in Fig. 9A gezeigten farbblinden Pixel in einer rechteckigen, länglichen Ausführungsform,
Fig. 10 einen Aufnahmesensor mit einem erfindungsgemäßen Farbfilterelement,
Fig. 11 ein weiteres erfindungsgemäßes Farbfilterelement,
Fig. 12 einen Verfahrensablauf eines bekannten Bildaufnahmeverfahrens und
Fig. 13 einen Verfahrensablauf eines erfindungsgemäßen Bildaufnahmeverfahrens.
Der in Fig. 1 dargestellte Aufnahmesensor 2 besteht aus einer Siliziumschicht 3 und einer Vielzahl von lichtempfindlichen Zellen 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11. Dabei sind die lichtempfindlichen Zellen 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 derart angeordnet, dass sich jeweils eine Reihe von farbselektiven Zellen 4, 6, 8, 10 mit einer Reihe von farbblinden Zellen 5, 7, 9, 11 in ihrer Anordnung abwechselt.
Der in Fig. 2 gezeigte Aufnahmesensor 12 zeigt eine Variante, bei der jeweils zwei Reihen von farbselektiven Zellen 13, 14 und 16, 17 und 19, 20 nebeneinander angeordnet sind und sich jeweils mit einer Reihe farbblinden Zellen 15, 18 abwechseln.
Fig. 3 zeigt dabei eine Variante eines Aufnahmesensors 21, bei der ein Flächenbereich nur mit farbselektiven Zellen 22, 23, 24, 25, 26, 27 und 28 ausgestaltet ist. An diesem Flächenbereich ist eine Reihe 29 mit farbblinden Zellen angeordnet. Dabei befinden sich sowohl die Reihe 29 mit den farbblinden Zellen als auch die farbselektiven Zellen 22 bis 28 auf einem einzigen Stück Silizium 30.
Fig. 4 zeigt in einem Ausschnitt eines Aufnahmesensors 31 eine Anordnung von farbselektiven und farbblinden Zellen. Dabei sind jeweils vier Sensorpixel 32, 33, 34, 35 zu einem Makropixel 36 zusammengefügt. Die nebeneinander liegenden farbselektiven Zellen sind in einem zentralen Bereich 37 angeordnet, wobei in einem Bereich 38 ringförmig um den zentralen Bereich 37 herum eine Vielzahl von farbblinden Zellen 39 angeordnet ist. Hierbei besteht ein Makropixel 36 jeweils aus einer grünlichtempfindlichen Zelle 33, einer rotlichtempfindlichen Zelle 32, einer blaulichtempfindlichen Zelle 35 und einer farbblinden lichtempfindlichen Zelle 34.
Es versteht sich, dass auch jede andere Anordnung von farbselektiven und farbblinden Zellen auf einem Sensor möglich ist. Ebenso versteht es sich, dass die Form der lichtempfindlichen Zellen von der Rechteckform abweichen kann.
Vorteilhaft bei der Anordnung nach Fig. 2 ist, dass die Gesamtheit der Sensorpixel zur Farbbildaufnahme verwendet wird. Dazu wird die Farbinformation an der Stelle eines farbblinden Sensorpixels aus den Werten der darüber und darunter liegenden farbselektiven Sensorpixel bestimmt.
Vorteilhaft bei der Ausgestaltung des in Fig. 3 dargestellten Aufnahmesensors ist, dass hierbei ein marktüblicher farblichtempfindlicher Flächensensor um einen farbblinden Zeilensensor erweitert wird. Dabei werden bei der Herstellung des Sensors der farblichtempfindliche Flächensensor und der farbblinde Zeilensensor auf dem selben Stück Silizium angeordnet. Dadurch entstehen bei einer Massenfertigung nur geringe zusätzliche Kosten.
Vorteilhaft bei der Ausführungsvariante der Fig. 4 ist es, dass die farbblinden Zellen 34, 39 eine wesentlich höhere Auflösung haben als die farbselektiven Zellen 32, 33, 35. Dadurch steigern sie zum einen die gesamte Auflösung des Aufnahmesensors und ermöglichen zum anderen, dass selbst bei schlechten Lichtverhältnissen immer noch Aufnahmen möglich sind, die dann lediglich als schwarzweiß Bilder aufgenommen werden.
Die Fig. 5 zeigt eine alternative Ausführungsform eines Aufnahmesensors 40, wobei der Aufnahmesensor 40 in einem zentralen Bereich 41 farbselektive Zellen 42, 43 und 44 sowie farbblinde Zellen 45, 46 und 47 aufweist. In einem Bereich 48 und 49 um den zentralen Bereich 41 herum sind eine Vielzahl von farbblinden Zellen 50 angeordnet. Die farbblinden Zellen 45, 46, 47, 50 haben hierbei eine längliche Gestalt und sind kleiner als die farbselektiven Zellen 42, 43, 44. Im zentralen Bereich 41 des Aufnahmesensors 40 sind jeweils drei farbselektive Zellen 42, 43, 44 und drei farbblinde Zellen 45, 46, 47 zu einer Makrozelle 51 zusammengefasst.
Fig. 6 zeigt in einem Ausschnitt 52 eine Anordnung von großen mit einer farbigen Filterschicht versehenen Pixelblöcke 53, die in einem bestimmten Muster angelegt sind, wie zum Beispiel das hier dargestellte "Bayer pattern". Hierbei sind grüne Pixel 54 (G), rote Pixel 55 (R) und blaue Pixel 56 (B) nebeneinander angeordnet. Zwischen den Pixelblöcken 53 sind kleinere Pixel 57 in einer horizontalen und einer vertikalen Ausrichtung zwischen den großen Pixelblöcken 53 angeordnet. Hierbei kreuzen sich die horizontal und die vertikal angeordneten Pixel 57 in Bereichen. Durch die horizontale und vertikale Anordnung der kleineren Pixel 57 lassen sich Barcodes, die beispielsweise unterschiedlich orientiert sind, besser lesen.
In Fig. 7 ist in einem Ausschnitt eine Anordnung von mehreren Pixeln 58 dargestellt, wobei die Pixel 58 selbst eine rechteckige Form aufweisen, jedoch auf einem quadratischen Gitter angeordnet sind. Das quadratische Gitter ist durch eine Vielzahl von Abstandslinien 59 und 60 angedeutet.
Die Fig. 8 zeigt in einem Ausschnitt 61 einen Aufnahmesensor, in dem deutlich die linienförmige Anordnung von kleinen Pixeln 62 in einer horizontalen Lage zu erkennen ist. Der Ausschnitt 60 verdeutlicht noch einmal, wie große Pixel 63 und kleine Pixel 62 auf einem Aufnahmesensor angeordnet sind.
Die Fig. 9A gibt einen Ausschnitt 64 eines Sensors wieder, wobei farbblinde Pixel 65 rechteckförmig ausgeführt sind. Durch die längliche Bauweise eignen sich die Pixel 65 besonders gut für ein Einlesen von optischen Codes. Besonders vorteilhaft ist hierbei die linienförmige Anordnung der Pixel 65 im Bereich 66, ähnlich wie bei einem Zeilensensor.
Fig. 9B gibt einen Ausschnitt 67 eines Aufnahmesensors wieder, bei dem die Maße des Pixels 65 noch einmal verdeutlicht werden. Da die Breite a des Pixels 65 für die Qualität der Auflösung bestimmend ist, wird auch eine entsprechend schmale Breite a für diesen Pixel 65 gewählt. Durch die Wahl einer entsprechend größeren Höhe b des Pixels 65 wird gleichzeitig auch eine hohe Empfindlichkeit gewährleistet, da die Empfindlichkeit im wesentlichen proportional zur Fläche a.b ist. Dadurch ergibt sich ein Vorteil gegenüber den quadratisch ausgeführten Pixeln.
Die Fig. 10 zeigt einen Aufnahmesensor 68 mit einer Vielzahl von farbblinden Pixeln 69. Hierbei sind die Pixel 69 stellvertretend durch einen Pixel 70 näher gekennzeichnet. Über dem Aufnahmesensor 68 ist ein Farbfilterelement 71 angedeutet. Das Farbfilterelement 71 ist bei einem fertiggestellten Farbsensor beispielsweise auf den Korpus des Aufnahmesensors 68 aufgebracht. Das Farbfilterelement 71 weist eine Vielzahl von Mosaiken 72, 73, 74, 75 und 76 auf (die Mosaike 72 bis 76 sind hierbei stellvertretend für alle Mosaike des Farbfilterelementes beziffert).
Das Mosaik 72 überlagert hierbei mehrere farbblinde Zellen 69. Das Mosaik 72 weist eine grüne lichtdurchlässige Schicht auf, so dass im Bereich des Mosaiks 72 überwiegend der Grünanteil des Lichtes zu den farbblinden Zellen 69 des Aufnahmesensors 68 durchdringt. Durch das Aufbringen des farbigen Filterelementes 71 werden die farbblinden Zellen 69 in den Bereichen, in denen sie durch eine farbige Filterschicht überlagert sind zu farbselektiven Zellen. Die Mosaike 74 und 76 dagegen sind farblos, so dass in diesen Bereichen die farbblinden Zellen 69 auch weiterhin farbblind bleiben. Das Filterelement 71 weist im Bereich des Mosaiks 75 eine Materialausnehmung auf, so dass in diesem Bereich die farbblinden Zellen 69 ebenfalls farbblind bleiben.
Fig. 11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Filterschicht 77. Die Filterschicht 77 hat in ihren äußeren Bereichen eine Vielzahl von kleinen Mosaiken 78. Hierbei entspricht die Größe eines Mosaiks 78 der Filterschicht 77 genau der Größe der Oberfläche einer farbblinden Zelle eines Aufnahmesensors. Im Zentrum der Filterschicht 77 ist eine Vielzahl von größeren Mosaiken 79, 80 sowie 81 angeordnet. Die Mosaike 79, 80, 81 haben hierbei eine unterschiedliche Farbe.
Des weiteren befinden sich im Zentrum des Farbelementes 77 weitere Zellen 78. Die Mosaike 79 bis 81 überlagern jeweils für sich eine Vielzahl von lichtempfindlichen Zellen des Aufnahmesensors, so dass die lichtempfindlichen Zellen eines Mosaiks 79 bis 81 jeweils eine Makrozelle bilden. Hierbei hat das Mosaik 79 die Farbe Rot, so dass eine Vielzahl von lichtempfindlichen Zellen für die Farbe Rot farbselektiv werden.
Durch das Aufbringen eines Filterelementes 77 auf einen bekannten Aufnahmesensor ist auf einfache und kostengünstige Weise ein erfindungsgemäßer Aufnahmesensor mit farbselektiven und farbblinden Zellen hergestellt.
Es versteht sich, dass hierbei eine beliebige Anordnung von farbselektiven und farbblinden Mosaiken realisiert werden kann. Des weiteren ist die Gestalt solcher Mosaike nicht auf eine quadratische bzw. rechteckige Form beschränkt, sondern kann jede vorteilhafte Form annehmen.
Fig. 12 zeigt einen Verfahrensablauf zur Aufnahme eines digitalen Bildes eines bekannten Bildaufnahmeverfahrens. Dies beginnt mit der Aufnahme einer Szene mittels farblichtempfindlicher Sensorzellen eines bekannten Aufnahmesensors. Hierbei werden zunächst die Grauwertinformation und die Farbinformation am Ort der Sensorzellen ermittelt. Es ergibt sich die Luminanz eines Bildpixels durch eine gewichtete Mittelung der Farbkomponenten des entsprechenden Bildpixels. Die reine Luminanz an der Stelle eines gefärbten Sensorpixels kann nicht aus dem Wert dieses Sensorpixels allein bestimmt werden. Da die Luminanz einer gewichteten Summe der roten, grünen und blauen Farbkomponenten entspricht, muss beispielsweise zur Bestimmung des Grauwertes an der Stelle eines grün gefärbten Sensorpixels der Wert dieses Pixels (Grünkomponente) zusammen mit den aus den Werten der umliegenden rot bzw. blau gefärbten Sensorpixeln geschätzten Rot- und Blaukomponenten zur Bestimmung der Luminanz an der Stelle des betrachteten Sensorpixels herangezogen werden. Somit werden nicht nur zur Bestimmung der Farbkomponenten, sondern zur Bestimmung der Luminanz am Ort eines Sensorpixels die Werte benachbarter Sensorpixel herangezogen, was letztlich auf eine örtliche Mittelung hinausläuft. Diese örtliche Mittelung äußert sich jedoch in einem Verlust an Bildschärfe bzw. effektiver, also tatsächlich nutzbarer, Bildauflösung.
Ergibt die Ermittelung der Luminanz am Ort der Sensorzellen einen Wert, der für die Luminanzauflösung nicht ausreichend ist, wird das Bildaufnahmeverfahren abgebrochen. Um das Bildaufnahmeverfahren fortzuführen, muss die aufzunehmende Szene durch eine zusätzliche Lichtquelle ausgeleuchtet und somit aufgehellt werden.
Sind die Werte der Luminanz am Ort der Sensorzellen jedoch ausreichend gut, wird das Aufnahmeverfahren, wie im rechten Ast des Verfahrensablaufs dargestellt ist, fortgesetzt, so dass aus den ermittelten Werten der Sensorzellen die entsprechenden Werte der Bildpixel eines digitalen Bildes bestimmt werden. Eine Kumulierung der einzelnen Bildpixel ergibt dann ein farbiges digitales Bild.
Fig. 13 zeigt schematisch den Verfahrensablauf bezüglich einer Aufnahme einer Szene mittels lichtempfindlicher Sensorzellen eines erfindungsgemäßen Aufnahmesensors. Hierbei umfasst der Aufnahmesensor farbselektive sowie farbblinde Sensorzellen.
Um ein digitales Bild zu erzeugen, ermittelt das Verfahren die Grauwertinformation und die Farbwertinformation am Ort der einzelnen Sensorzellen des erfindungsgemäßen Aufnahmesensors. Ergeben die ermittelten Werte der Luminanz am Ort der Sensorzelle ein ausreichendes Ergebnis, wird das Bildaufnahmeverfahren ähnlich wie bei einem bekannten Bildaufnahmeverfahren eines bekannten Aufnahmesensors fortgeführt. Erfindungsgemäß werden bei diesem Verfahren jedoch neben den farbselektiven Zellen zusätzlich direkt auch farbblinde Zellen zur Bestimmung der Luminanz genutzt. Der große Vorteil bei diesem Verfahren liegt darin, dass die farbblinden Sensorzellen eine wesentlich höhere Luminanzauflösung aufweisen als die farbselektiven Sensorzellen, da die Luminanzauflösung der farbblinden Sensorzellen nicht durch ein Farbfilterelement gestört bzw. verringert ist.
Ebenso wie bei einem bekannten Aufnahmeverfahren werden aus den ermittelten Werten der Sensorzellen die Bildpixel eines digitalen Bildes bestimmt. Auch hierbei ergibt die Kumulierung der einzelnen Bildpixel ein farbiges digitales Bild.
Ergeben die gemittelten Werte der Luminanz am Ort der Sensorzellen ein unzureichendes Ergebnis, ist es möglich, das Demosaicing-Verfahren derart zu gestalten, dass bei der Bestimmung des digitalen Bildes diejenigen Sensorpixelwerte stärker in die Berechnung eingehen, die zuverlässiger ermittelt werden konnten. Bei graduell abnehmender Helligkeit der aufzunehmenden Szene verschlechtert sich ab einem ersten kritischen Wert das Signal-Rausch-Verhältnis der farbselektiven Sensorpixel überproportional, was sich im Bild durch Farbrauschen bemerkbar macht. Durch eine Dämpfung des Einflusses dieser Pixelwerte wird diese Form der überwiegend im Chrominanzbereich auftretenden Störungen verringert. Dadurch verliert die Aufnahme um so mehr an Farbintensität je schlechter die Lichtverhältnisse sind. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, eine Szene aufzunehmen, ohne auf eine künstliche Ausleuchtung mit einer künstlichen Lichtquelle angewiesen zu sein. Dies ist ein besonders großer Vorteil gegenüber bekannten Aufnahmeverfahren, da mit den bekannten Aufnahmeverfahren eine Bildaufnahme ohne eine Benutzung von Hilfsmitteln hier nicht mehr möglich wäre.
Unterschreitet die Helligkeit, welche am Ort der aufzunehmenden Szene vorherrscht, einen zweiten kritischen Wert, so dass die farbselektiven Zellen für die Bildaufnahme völlig versagen, verzichtet das erfindungsgemäße Verfahren zur Bildaufnahme vollständig auf die Werte der farbselektiven Zellen und nutzt in einem solchen Fall vornehmlich nur noch die farbblinden Sensorzellen zur Bildaufnahme. Hierbei stützt sich das Demosaicing- Verfahren dann vollständig auf die Werte der farbblinden Zellen. In diesem Falle werden nur noch Grauwertbilder aufgenommen, was aber immer noch einen großen Vorteil gegenüber einem herkömmlichen Aufnahmeverfahren darstellt. Bekannte Aufnahmeverfahren würden bei einer derartig niedrigen Helligkeit vollständig die Fähigkeit verlieren, die Szene aufzunehmen. Eine Kumulierung der einzelnen Bildpixel ergibt hierbei als Ergebnis ein schwarzweißes digitales Bild.

Claims

1. Aufnahmesensor (2; 12; 21; 31; 40; 68) mit lichtempfindlichen Zellen (4 bis 11; 13 bis 20; 22 bis 29; 32 bis 35; 39; 42 bis 47; 50; 53 bis 58; 62, 63; 65; 69, 70), die sich durch ihre spektrale Lichtempfindlichkeit unterscheiden, dadurch gekennzeichnet, dass die spektrale Lichtempfindlichkeit der lichtempfindlichen Zellen (1 bis 11; 13 bis 20; 22 bis 29; 32 bis 35; 39; 42 bis 47; 50; 53 bis 58; 62, 63; 65; 69, 70) aus mindestens einer Gruppe einen breitbandigen Verlauf (5, 7, 9, 11; 15, 18; 29; 34, 39; 45, 46, 47, 50; 57; 62; 65; 69, 70) (farbblinde, helligkeitsempfindliche Zellen) und die spektrale Empfindlichkeit der lichtempfindlichen Zellen (4 bis 11; 13 bis 20; 22 bis 29; 32 bis 35; 39; 42 bis 47; 50; 53 bis 58; 62, 63; 65; 69, 70) aus mindestens einer weiteren Gruppe einen schmalbandigen Verlauf (4, 6, 8, 10; 13, 14, 16, 17, 19, 20; 22 bis 28; 32, 33, 35; 42 bis 44; 53 bis 56; 63) (farbselektive Zellen) aufweist.

2. Aufnahmesensor (2; 12; 21; 31; 40; 68) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die farbselektiven Zellen (4, 6, 8, 10; 13, 14, 16, 17, 19, 20; 22 bis 28; 32, 33, 35; 42 bis 44; 53 bis 56; 63) mit farbblinden Zellen (5, 7, 9, 11; 15, 16; 29; 34, 39; 45 bis 47, 50; 57; 62; 65; 69, 70) im Zentrum (37; 41) des Aufnahmesensors (2; 12; 21; 31; 40; 68) angeordnet sind, und zusätzlich weitere farbblinde Zellen (5, 7, 9, 11; 15, 16; 29; 34, 39; 45 bis 47, 50; 57; 62; 65; 69, 70) in Bereichen des Aufnahmesensors (2; 12; 21; 31; 40; 68) um die farbselektiven Zellen (4, 6, 8, 10; 13, 14, 16, 17, 19, 20; 22 bis 28; 32, 33, 35; 42 bis 44; 53 bis 56; 63) herum angeordnet sind.

3. Aufnahmesensor (2; 12; 21; 31; 40; 68) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die farbblinden Zellen (5, 7, 9, 11; 15, 16; 29; 34, 39; 45 bis 47, 50; 57; 62; 65; 69, 70) dichter untereinander angeordnet sind als die farbselektiven Zellen (4, 6, 8, 10; 13, 14, 16, 17, 19, 20; 22 bis 28; 32, 33, 35; 42 bis 44; 53 bis 56; 63).

4. Aufnahmesensor (2; 12; 21; 31; 40; 68) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Sensorpixel (4 bis 11; 13 bis 20; 20 bis 29; 32 bis 35; 39; 42 bis 47; 50; 53 bis 58; 62, 63; 65; 69, 70), vorzugsweise jeweils vier Sensorpixel (32 bis 35), des Aufnahmesensors (2; 12; 21; 31; 40; 68) zu einem Makropixel (36; 51; 53) zusammengefasst sind.

5. Aufnahmesensor (2; 12; 21; 31; 40; 68) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die farbblinden Zellen (5, 7, 9, 11; 15, 16; 29; 34, 39; 45 bis 47, 50; 57; 62; 65; 69, 70) kleiner ausgestaltet sind als die farbselektiven Zellen (4, 6, 8, 10; 13, 14, 16, 17, 19, 20; 22 bis 28; 32, 33, 35; 42 bis 44; 53 bis 56; 63).

6. Aufnahmesensor (2; 12; 21; 31; 40; 68) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der farbblinden Zellen (5, 7, 9, 11; 15, 16; 29; 34, 39; 45 bis 47, 50; 57; 62; 65; 69, 70) sich kreuzende Linienbereiche umfasst.

7. Aufnahmesensor (2; 12; 21; 31; 40; 68) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die farbselektiven Zellen (4, 6, 8, 10; 13, 14, 16, 17, 19, 20; 22 bis 28; 32, 33, 35; 42 bis 44; 53 bis 56; 63) in einem quadratischen Raster angeordnet sind.

8. Aufnahmesensor (2; 12; 21; 31; 40; 68) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtempfindlichen Zellen (4 bis 11; 13 bis 20; 22 bis 29; 32 bis 35; 39; 42 bis 47; 50; 53 bis 58; 62, 63; 65; 69, 70) in einem quadratischen Raster angeordnet sind, und vorzugsweise an jeder dritten Pixelreihe (15, 18) keine farbige Filterschicht (71; 77) angeordnet ist.

9. Aufnahmesensor (2; 12; 21; 31; 40; 68) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die farbblinden Zellen (5, 7, 9, 11; 15, 16; 29; 34, 39; 45 bis 47, 50; 57; 62; 65; 69, 70) länglich ausgebildet sind.

10. Aufnahmesensor (2; 12; 21; 31; 40; 68) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmesensor (2; 12; 21; 31; 40; 68) eine gegenüber der Chrominanzauflösung erhöhte Luminanzauflösung aufweist.

11. Farbfilterelement (71; 77) für einen Aufnahmesensor (2; 12; 21; 31; 40; 68), dadurch gekennzeichnet, dass das Farbfilterelement (71; 77) voneinander verschieden geformte Zellen (72 bis 76; 78 bis 81) (Mosaike) aufweist.

12. Farbfilterelement (71; 77) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die voneinander verschieden geformten Zellen (72 bis 76; 78 bis 81) verschiedenfarbig sind.

13. Farbfilterelement (71; 77) nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Mosaik (72 bis 76; 78 bis 81) des Farbfilterelementes (71; 77) farblos ist.

14. Farbfilterelement (71; 77) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Farbfilterelement (71; 77) wenigstens eine Materialausnehmung (75), vorzugsweise eine rechteckige Materialausnehmung (75), aufweist.

15. Farbfilterelement (71; 77) nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Mosaik (72 bis 76; 78 bis 81) mehrere Sensorzellen (4 bis 11; 13 bis 20; 22 bis 29; 32 bis 35; 39; 42 bis 47; 50; 53 bis 58; 62, 63; 65; 69, 70) überdeckt.

16. Farbfilterelement (71; 77) nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein farbiges Mosaik (72, 73; 79 bis 81) mehr Zellen überdeckt als ein farbloses Mosaik (74 bis 76), wodurch sich größere farbselektive Makrozellen (36; 51; 53) und kleinere farbblinde Zellen ergeben.

17. Aufnahmesensor (2; 12; 21; 31; 40; 68) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmesensor (2; 12; 21; 31; 40; 68) ein Farbfilterelement (71; 77) nach einem der Ansprüche 11 bis 16 aufweist.

18. Verfahren zum Aufnehmen eines Bildes mit lichtempfindlichen Zellen (4 bis 11; 13 bis 20; 22 bis 29; 32 bis 35; 39; 42 bis 47; 50; 53 bis 58; 62, 63; 65; 69, 70) (Sensorpixel), welche sich in ihrer spektralen Lichtempfindlichkeit unterscheiden, wobei eine Luminanz einer lichtempfindlichen Zelle (4 bis 11; 13 bis 20; 22 bis 29; 32 bis 35; 39; 42 bis 47; 50; 53 bis 58; 62, 63; 65; 69, 70) mittels wenigstens einer weiteren lichtempfindlichen Zelle (4 bis 11; 13 bis 20; 22 bis 29; 32 bis 35; 39; 42 bis 47; 50; 53 bis 58; 62, 63; 65; 69, 70) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Luminanz zumindest teilweise mittels wenigstens einer farbblinden Zelle (5, 7, 9, 11; 15, 18; 29; 34, 39; 45 bis 47, 50; 57; 62; 65; 69, 70) ermittelt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die bessere Auflösungswerte ermittelnden lichtempfindlichen Zellen (4 bis 11; 13 bis 20; 22 bis 29; 32 bis 35; 39; 42 bis 47; 50; 53 bis 58; 62, 63; 65; 69, 70), insbesondere die bessere Luminanzauflösungswerte ermittelnden lichtempfindlichen Zellen (4 bis 11; 13 bis 20; 22 bis 29; 32 bis 35; 39; 42 bis 47; 50; 53 bis 58; 62, 63; 65; 69, 70), zur Bildaufnahme genutzt werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Werte der farbblinden Zellen (5, 7, 9, 11; 15, 18; 29; 34, 39; 45 bis 47, 50; 57; 62; 65; 69, 70) gegenüber den ermittelten Werten der farbselektiven Zellen (4, 6, 8, 10; 13, 14, 16, 17, 19, 20; 22 bis 28; 32, 33, 35; 42 bis 44; 53 bis 56; 63) bevorzugt zur Bildaufnahme genutzt werden.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildaufnahme nur die farbblinden Zellen (5, 7, 9, 11; 15, 18; 29; 34, 39; 45 bis 47, 50; 57; 62; 65; 69, 70) genutzt werden.

22. Verfahren zur Herstellung eines Aufnahmesensors (2; 12; 21; 31; 40; 68), dadurch gekennzeichnet, dass ein farblichtempfindlicher Flächensensor außerhalb der farblichtempfindlichen Fläche um einen farbblinden, lichtempfindlichen Zeilensensor (29) ergänzt wird.

23. Verfahren zur Herstellung eines Aufnahmesensors (2; 12; 21; 31; 40; 68), dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche des Farbfilterelementes (71; 77) eines farblichtempfindlichen Flächensensors (2; 12; 21; 31; 40; 86) entfernt werden.

24. Verfahren zur Herstellung eines Aufnahmesensors (2; 12; 21; 31; 40; 68), dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche eines lichtempfindlichen Flächensensors (2; 12; 21; 31; 40; 68) mit einem Farbfilterelement (71; 77) versehen werden.

25. Verwendung eines Aufnahmesensors (2; 12; 21; 31; 40; 68) nach den Ansprüchen 1 bis 10 zur Aufnahme eines Bildes, bei welchem die zu den durch schmalbandigen spektralen Verlauf gekennzeichneten Gruppen gehörenden lichtempfindlichen Zellen (4, 6, 8, 10; 13, 14, 16, 17, 19; 22 bis 28; 32, 33, 35; 42 bis 44; 53 bis 56; 63) (farbselektive Zellen) zur Aufnahme der Helligkeits- und Farbinformation des Bildes und die zu der durch breitbandigen spektralen Verlauf gekennzeichneten Gruppe gehörigen lichtempfindlichen Zellen (5, 7, 9, 11; 15, 18; 29; 34, 39; 45 bis 47, 50; 57; 62; 65; 69, 70) (farbblinde, helligkeitsempfindliche Zellen) zur Aufnahme der Helligkeitsinformation des Bildes verwendet werden.