BSI

Definition

BSI steht für „Back-Side Illuminated“ (rückseitig beleuchtet) und beschreibt eine spezielle Art von Bildsensoren, die in Digitalkameras verwendet werden. Diese Technologie verbessert die Lichtempfindlichkeit und Bildqualität, insbesondere bei schlechten Lichtverhältnissen. BSI-Sensoren sind eine Weiterentwicklung der traditionell frontal beleuchteten CMOS-Sensoren.

Funktionsweise

Bei rückseitig belichteten Sensoren ist die Verdrahtung auf der Rückseite des Sensors angeordnet. Diese Gestaltung führt zu einer signifikanten Verbesserung der dynamischen Reichweite und einer höheren Auslesegeschwindigkeit im Vergleich zu herkömmlichen CMOS-Sensoren. Zudem bieten BSI-Sensoren eine überlegene Leistung bei schwachem Licht, da die Photodioden das Licht nicht mehr an die Metallkontakte verlieren, weil diese jetzt nicht mehr durchdrungen werden müssen. Durch diese Bauweise wird das ISO-Rauschen spürbar verringert und die Lichtausbeute (Quanteneffizienz) maximiert.

Stacked CMOS (BSI Stacked CMOS)

Stacked CMOS-Sensoren stellen die nächste Generation der BSI-Sensoren dar. Sie verfügen über zwei Schichten von Verdrahtungen auf der Rückseite, was eine noch schnellere Auslesung ermöglicht und Rolling-Shutter-Artefakte nahezu eliminiert. Der Stacked Sensor bietet auch einen verbesserten Autofokus, da in der gleichen Zeit mehr Berechnungen durchgeführt werden können.

Stacked CMOS-Chips haben sich als de facto Standard für hochwertige Systemkameras etabliert, die von Profis genutzt werden, um schnelle Momente festzuhalten. Kameramodelle wie die Sony a1 und die Canon EOS R3 erreichen beeindruckende 30 Bilder pro Sekunde, während die Nikon Z 9 dank ihres Stacked Sensors und der dualen Prozessoren sogar in der Lage ist, 11-MP-Fotos mit 120 fps aufzunehmen. Diese extrem raschen Auslese- und Verarbeitungsfähigkeiten verbessern zudem den Autofokus erheblich und sorgen für durchgehend scharfe Bilder.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Sensoren, bei denen die lichtempfindlichen Pixel von Schaltkreisen und anderen Komponenten verdeckt werden, ist bei BSI-Sensoren die Anordnung umgekehrt. Das bedeutet, dass die photodioden Licht von der Rückseite des Sensors empfangen, während die elektrischen Schaltkreise auf der Vorderseite angeordnet sind. Diese Konstruktion ermöglicht es, mehr Licht in die sensiblen Bereiche des Sensors gelangen zu lassen und somit die Lichtempfindlichkeit zu erhöhen.

Vorteile von BSI-Sensoren

BSI-Sensoren bieten mehrere wesentliche Vorteile:

1. Verbesserte Lichtempfindlichkeit: Da mehr Licht auf die aktiven Pixel trifft, können BSI-Sensoren besonders bei schwachem Licht bessere Ergebnisse liefern. Dies ist besonders vorteilhaft für Fotografen, die häufig in schwierigen Lichtbedingungen arbeiten.
2. Bessere Bildqualität: BSI-Sensoren neigen weniger zu Bildrauschen und können in den Schattenbereich mehr Details wiedergeben. Dies führt zu insgesamt höheren Auflösungen und klareren Bildern.
3. Schnellere Belichtungszeiten: Durch die verbesserte Lichtausbeute können kürzere Belichtungszeiten verwendet werden, was die Aufnahme schneller bewegter Motive erleichtert.
4. Erhöhte Dynamik: BSI-Sensoren können eine breitere Dynamik erfassen, was bedeutet, dass sie sowohl in hellen als auch in dunklen Bereichen mehr Details darstellen können.
5. Geringere Stromaufnahme: BSI-Sensoren benötigen weniger Energie, was die Batterielebensdauer von Kameras verlängert – ein erheblicher Vorteil für Fotografen, die unterwegs sind.

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