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Charakter des Foveonrauschens


Hallo Browny, bis auf das rechte Schema scheint alles zu stimmen. :top:

Man muß noch die vertikalen Ausleseleitungen zueinamder isolieren.
(Ist irgendwo in der Legende auch aufgeführt!) ;)

Außerdem kann man in der Darstellung gut erkennen,
dass diese Vertikalstränge wohl nicht "in einem Stück" realisiert sind,
und oben drein muß noch die Isolationsschicht des Grün-Sensors passiert werden..;):cool:

Daher vermute ich ja in Ihnen ja eine Quelle des Rauschens.

Schönen Gruß
Pitt
 
Ich weis nicht was Du in der Zeichnung siehst, aber die Funktionen sind :

Anhang anzeigen 674939

Zwei gegenläufig geschaltete Dioden für Blau eine Diode für Grün und zwei gegenläufig geschaltete für Rot.
 
Ich weis nicht was Du in der Zeichnung siehst, aber die Funktionen sind :

Anhang anzeigen 674939

Zwei gegenläufig geschaltete Dioden für Blau eine Diode für Grün und zwei gegenläufig geschaltete für Rot.

Schau Dir das Original noch mal in Ruhe an.
Das ist ja nur ein Schema welches den Aufbau der Vertikal-Leitungen demonstriert.

Es sind da weder der Lightshield noch die oberflächlichen Ausleseleitungen dargestellt.
Deshalb mußtest Du ja beides reinmalen. ;)

Dabei hast Du leider übersehen, dass die Punktschraffur für Isolation steht,
und nur die linierte Schraffur bei den "Klumpen" meint eine leitende Dotierung. :)

Da ist dann auch noch eine "leitende Zone" mit einer gepunkteten Linie dargestellt,
aber die kann man leicht übersehen. :rolleyes:

Mein Vorteil Dir gegenüber ist, dass ich mich mit den Zeichnungen
schon mal vor fast 2 Jahren, beschäftigt hatte.:cool:

Ich hatte weiter vorne auch schon mal eine colorierte Version eingestellt.
Vielleicht ist die jetzt etwas deutlicher für Dich, deshalb hänge ich sie noch mal an.;)

[:Spekulationsmodus on:]
Der Lightshield ist beim obersten/blauen Sensor übrigens überflüssig,
da die Ausleseleitung dieses Sensors durchaus selbst als Sensor dienen könnte.
[/:Spekulationsmodus off:]


Schönen Gruß
Pitt
 
Zuletzt bearbeitet:
Schau Dir das Original noch mal in Ruhe an.
Das ist ja nur ein Schema welches den Aufbau der Vertikal-Leitungen demonstriert.

Es sind da weder der Lightshield noch die oberflächlichen Ausleseleitungen dargestellt.
Deshalb mußtest Du ja beides reinmalen. ;)

Dabei hast Du leider übersehen, dass die Punktschraffur für Isolation steht,
und nur die linierte Schraffur bei den "Klumpen" meint eine leitende Dotierung. :)
...
...das sind alles nur schematische Darstellungen, keine Konstruktionspläne. Das was Du als Isolation verstehst ist keine Isolation wie eine "nichtleitende Schicht". "isolation" heißt hier lediglich Trennung von einer anderen Zone innerhalb des Silizium und kann sehr wohl eine Halbleiterfunktion haben, also auch eine Diode sein. Der tatsächliche Aufbau des Sensorpixels ist wesentlich komplexer und die Zeichnungen dienen nur zur Erklärung der Hauptbestandteile für die Patentschrift. Die leitenden Schichten darfst Du Dir auch nicht wie einen Draht vorstellen. Es sind ebenso gezielte "Verunreinigungen" (Dotierungen) des Siliziums mit, für den jeweiligen Zweck, geeigneten anderen Materialien wie Iridium, Arsenid, Gallium etc.

Das "Light Shield" ist weiter vorne in der Patentschrift dargestellt (Fig. 11A) und für die Funktion des Pixels erforderlich. Nur die Sensoren sollen das Licht sehen. Die anderen, integrierten Bauteile, die z.T. auch lichtempfindlich sind sollen ja kein Licht abbekommen. Würden die auch Licht sehen, könntest Du die Sensoren nicht auswerten.

Anhang anzeigen 674988

Die "Klumpen" meinen eine Halbleiterdotierung. Sie können eine Diode sein oder ein FET-Schalter (die breiten "Klumpen"). und die Linien zeigen nur den ungefähren Verlauf der Abgrenzung der für die jeweilige Sensorschicht / Funktionsschicht zuständigen Bereiche.

Gruss,

Browny.

P.S.

http://de.wikipedia.org/wiki/Halbleitertechnologie
http://de.wikipedia.org/wiki/Halbleiter#Chemische_Einteilung
 
Zuletzt bearbeitet:
Ich weis nicht was Du in der Zeichnung siehst, aber die Funktionen sind :

Anhang anzeigen 674939

Zwei gegenläufig geschaltete Dioden für Blau eine Diode für Grün und zwei gegenläufig geschaltete für Rot.

nach meiner bisherigen kenntnis(immer noch stand von gestern,erweitert jetzt durch deine zeichnung:top:) komme ich zu folgender interpretation aufgrund deines schemas:
der chip besteht aus silizium mit den bekannten eigenschaften,die dioden ebenso,eigentlich eine ziemlich homogene angelegenheit,bei der die fotosensoren nicht wie ein fremdkörper eingebettet sind,sonder ein absolut integraler bestandteil des ganzen sensors sind.
diese allgemeine einleitung ist wichtig,um die funktionsweise verstehen zu können.
man könnte nämlich annehmen,dass die links eingezeichneten lichtaktiven flecken ein bestandteil der fotosensoren und damit lichtundurchlässig sind,bzw.sich abschatten.
diese bereiche,durch die das licht in das material eintaucht sind bestandteil der sensoren und gleichzeit auch teil des trägersubstrats.der abgeschattete teil der sensoren dient dann als signalleiter für die pn übergänge,die,wie auch andere verarbeitungselektronik in dem trägermaterial liegen.
irgendwie müssen die absorbierten photonen eine horizontalbewegung machen,um den pn-übergang zu erreichen.
was ich nicht verstehe,warum für grün nur eine diode da ist.
grüße
 
...
Statt zwei Dioden, wie in der Patentschrift, hat man beim Foveon-Pixel eben drei Dioden untereinander - der 3 Primärfarben R,G und B wegen.

ich weiss nicht,ob sich deine meinung inzwischen geändert hat,aber so stimmt das wohl nicht.
die zwei dioden sind ja bestandteil einer double layer diode.
da eine doppeldiode einen spektralbereich messen soll,sind für den foveon also drei davon nötig.

grüße
 
ich weiss nicht,ob sich deine meinung inzwischen geändert hat,aber so stimmt das wohl nicht.
die zwei dioden sind ja bestandteil einer double layer diode.
da eine doppeldiode einen spektralbereich messen soll,sind für den foveon also drei davon nötig.

grüße

Hmm, ich bin auf diesem Sektor (Dioden, Schältungen etc.) ziemlicher Laie,
deshalb müßt Ihr mir mal auf die Sprünge helfen:

"p" steht doch für "positiv" und "n" für "negativ" geladene Bereiche. :)

Die Übergänge "n/p" sind zwar die Grenze, stellen also den "Messpunkt" dar,
sind aber nur indirekt erfaßt, da anscheinend nur der n-Teil der Diode ausgelesen wird?
Sieht in der Zeichnung für mich so aus. :confused:

Ich habe das Schema unten mal coloriert, um die PN-Paarungen besser auseinander zuhalten.
p = rot, n = blau!

Jedenfalls sehe ich in dem Schema nur 3 und nicht 6-n-p-Übergänge. :rolleyes:
und nur 2 p-n, die zählen demnach wohl nicht?

In der Skizze sind aber jedenfalls nur 3 Werte verschaltet.


Schönen Gruß
Pitt
 
Zuletzt bearbeitet:
Anhang anzeigen 674939

Zwei gegenläufig geschaltete Dioden für Blau eine Diode für Grün und zwei gegenläufig geschaltete für Rot.


also im moment bin ich eigentlich an einem punkt,wo ich nicht mehr so richtig den überblick habe.
aus der zeichnung ist ersichtlich,dass ja immer das gesamte licht durch die sensoren geht,je nach eindringtiefe.wie kommt es nun,dass z.b.nur blau eingesammelt wird?
die zwei eingezeichneten dioden für blau sollen dann wohl so etwas wie eine double layer diode darstellen.würde bedeuten,dass zwar das ganze spektrum auftritt,aufgrund der anordnung der beiden dioden aber nur der blaue wellenbereich umgewandelt wird.
also von der zeichnung her kann ich mir die funktion des foveonsensors nicht klar vorstellen.
ich hoffe,dass da noch mal der groschen fällt.
im detail bleiben viele fragen offen.
z.b.die genaue art der fotodioden,wird nur eine bauart verwendet,werden sorten verwendet,die auch die intensität der lichtenergie messen(luminanz),
warum scheint grün eine sonderstellung zu haben,fragen über fragen und keine antworten.
deshalb wäre mir eine prinzipielle klärung der funktionsweise eigentlich schon genug,wo man aber vielleicht nur dann hinkommt,wenn man die funktionsweise aller möglichen variationen von dioden analysiert und dann mit dem bislang konträrem,vorhandenen wissen abgleicht.
und das scheint mir im moment ein wenig kompliziert und aufwendig.

grüße
 
...irgendwie müssen die absorbierten photonen eine horizontalbewegung machen,um den pn-übergang zu erreichen.
was ich nicht verstehe,warum für grün nur eine diode da ist. ...
...die Photonen machen nur eines, die gehen von oben nach unten oder besser von vorne nach hinten durch den Sensor durch. Du nimmst doch auch keine Photonen als Signal ab, sondern Elektronen :

Anhang anzeigen 676088
 
Leute - so schwer ist das doch nicht, es steht doch alles über die grundlegenden Funktionen in den Patentschriften. Nicht interpretieren - lesen.

OK ? :o
 
Wellenlänge = Farbe aus dem Farbspektrum des Lichts. Das hat mit Bayer-Sensoren Farbgewinnung absolut nichts zu tun und die Helligkeit ist völlig uninteressant, so lange sie ausreicht um die Dioden arbeiten zu lassen.


bei meinem bemühen um das verständnis des foveonsensors(im moment verzögern die englischen texte mein vorankommen noch ganz enorm)
ist mir diese textstelle aufgefallen und möchte sie nach meinem verstehen dahin erweitern,
dass zwar für die erkennung der wellenlänge wenig licht ausreicht,aber die intensität(helligkeit) dann doch schon auch gemessen wird.
Die Absorbtion von Photonenenergie in jeder Diode generiert in dieser Elektronenlochpaare die in jeder Diode zu einer Änderung der Leitfähigkeit führt, welche proportional zu der Energie verläuft, die durch die Dioden absorbiert wird.
grüße
 
@browny

auf seite 10#93

Anhang anzeigen 676947

In diesem Beispiel hätte die Mischfarbe Orange, bedingt durch die - von der Wellenlänge des detektierten Lichtes abhängige - unterschiedliche Leitfähigkeit der Sensordioden den Wert 156µA, denn dieses Orange enthält Blauanteile, welche die Leitfähigkeit des oberen Sensors soweit Ändern, dass 3µA fliessen, Grünanteile, die im Mittleren 53µA und Rotanteile, die im unteren Sensor 100µA fliessen lassen.

Die Skizze dient aber nur der Eklärung des Funktionsprinzips und erhebt keinen Anspruch auf die Richtigkeit der angegebenen Werte - nur um etwaigen Missverständnissen vorzubeugen.

die 156µa hättest du aber auch bei einer ganz anderen prozentualen verteilung,also auch bei einer ganz anderen farbe.
dein schema kann demnach so nicht stimmen.

ich will hier nicht erbsen zählen,aber solche ungereimtheiten reihen sich bei mir nachher auf und ich kriege keine stringenz in das ganze rein.
grüße
 
bei meinem bemühen um das verständnis des foveonsensors(im moment verzögern die englischen texte mein vorankommen noch ganz enorm)
ist mir diese textstelle aufgefallen und möchte sie nach meinem verstehen dahin erweitern,
dass zwar für die erkennung der wellenlänge wenig licht ausreicht,aber die intensität(helligkeit) dann doch schon auch gemessen wird.

grüße
Zäumen wir das Pferd doch mal anders auf: :evil:

Der Sensor liefert 3 Informationspaare von Farbe (Wellenlänge!) und eine Lichtintensität.
Also mißt er die auch. :cool:

Warum er nur die Farbe messen soll ist für mich nicht nachvollziehbar.:rolleyes:

Alle Kamera-Sensoren nutzen, laut Wikipedia, den sogenannten inneren photoelektrischen Effekt,
der unter anderem zum Beispiel auch in Fotovoltaikanlagen genutzt wird.

Das dedeutet, dass natürlich auch die Intensität gemessen wird, die Farbe ist,
wie ich weiter oben schon mal geschrieben habe, eine Information,
die durch die Eindringtiefe, bzw durch die Platzierung der Sensoren im Silizium bereits vordefiniert ist. :)

Ich stelle mir das Ganze nun etwa so vor:

Zunächst dringt eine Lichtwelle ins ein Kristallgitter ein.

Ist die Wellenlänge sehr kurz, kollidiert sie bereits oberflächennah mit dem Kristallgitter des Siliziums.
Je länger die Wellenlänge aber ist, desto tiefer kann das Licht eindringen , ohne mit der Struktur zu kollidieren.
Auf diese Art dürfte die "Eindringttiefe" etwa arbeiten. ;)

Die Lichtabsorbtion (=Kollision der Photonen bzw Anregung der Elektronen),
geschieht gleichmäßig im gesamten Siliziumsubstrat, also auch dort, wo das Silizium dotiert ist ---> in der Diode.

Gemessen wird, derzeit jedenfalls, an nur drei Stellen, und zwar nur das,
was im Inneren der jeweiligen Diode absorbiert wird! :)

Wie dick diese Dioden sind... keine Ahnung, aber die Patentzeichnungen, die nicht das Diodenschema zeigen,
lassen vermuten, dass die einzelne Diode nur eine eher dünne Einlagerung im Silizium ist.

Wahrscheinlich habe ich jetzt eine Menge Begriffe unsauber verwendet, bzw nicht ganz richtig benutzt,
aber das Modell als solches erscheint mir, zur Zeit jedenfalls, erst mal schlüssig zu sein.

Ich lasse mich aber gerne korrigieren, wenn Ihr ein besseres Modell haben solltet. :angel:

Schönen Gruß
Pitt
 
Leute, lasst mal die "Farbe" bei der Aufnahme weg. Farbe ist etwas, das in unserem Kopf entsteht.

Jedweder Lichtsensor kann nur Luminanzwerte wahrnehmen. Das gilt für Bayer, Foveon, 3CCD oder Zapfen. Wenn man Lichtsensoren hat, die ihr Empfindlichkeitsmaximum bei unterschiedlichen Wellenlängen haben, dann kann man nachher mit diesen Messwerten die Spektralverteilung weiter ausdifferenzieren. Unser Hirn ordnet diesen differenzierbaren SVs dann einen Sinneseindruck zu, den wir gemeinhin als Farbe kennen.

Im übrigen funktioniert das System theoretisch auch bei Überlappungen. Im Auge hat man auch nicht drei schöne Glockenkurven mit einem Peak bei 450,550 und 650. Mit dem Foveon wird etwas ähnliches gemacht wie im Auge, das einfallende Licht reizt alles "irgendwie" und man rechnet nachher aus den Differenzen Farbe aus.
 
@skater

so ähnlich wirds wohl ablaufen.

dazu noch ein gedanke

wie ich das bis jetzt sehe,gibt es materiell,zumindest in bezug auf die wellendurchlässigkeit,keinen unterschied zwischen träger und dioden.
der ganze siliziumkörper ist quasi aufgeteilt in p und n zonen.
die funktionsweise des ganzen ähnelt einer mehrteiligen diode.
grundlage der messung wird das prinzip einer dualdiode sein.
das ergebnis der jeweiligen p-n messung ist einwertig und entspricht einem durchschnittswert des gemessenen spektralbereiches.bei richtiger anordnung der diodenelektronik müßte das dann ein rgb angenäherter wert sein.
soweit ist es für mich schlüssig,nur bei der gedanklichen umsetzung in ein schema haperts noch.
grüße
 
@Skater,

vergiss bitte "Sensoren" zur Energiegewinnung (Wikipedia, Solarpanel etc.) oder zur Messung der Lichtintensität (Belichtungsmesser, Bayer-Sensor etc.). Gemessen wird die Wellenlänge bzw. die Frequenz des Spektralabschnittes (Blau, Grün, Rot > blue-, green-, red-detector).

Tabelle 1 aus der Patentschrift :

Anhang anzeigen 677795

Der gesamte sensorische (farbauswertende) Teil des Pixels hat eine Dicke ca. 5 µm.

Die Lichtabsorbtion (=Kollision der Photonen bzw Anregung der Elektronen),
geschieht gleichmäßig im gesamten Siliziumsubstrat, also auch dort, wo das Silizium dotiert ist ---> in der Diode.
...ne - nicht gleichmäßig, sondern farbabhängig, was nicht absorbiert wird geht durch, was absorbiert ist kann die nächste Diode nicht mehr sehen !

Betrachte sichtbares Licht einfach als ein, von 380nm bis 700nm reichendes, Frequenzgemisch aus dem Du, ähnlich wie bei Deinem Radio die gewünschten Sender (auf der Skala von 87,5 bis 108MHz ) die Farben, auf der Skala von Infrarot bis Ultraviolett, einstellen kannst.

Bei Deinem Radio hast Du nur einen Zeiger, denn 3 Sender gleichzeitig mit analogen Ohren hören und verstehen ist schwer. Bei dem Foveon X3-Sensor hast Du 3 "Zeiger" einen für Blau, einen für Grün und einen für Rot und eine Elektronik, welche die Signale für Dich "verarbeitet" und zu einem Bild zusammensetzt.

Die frequenz- bzw. wellenlängenabhängigkeit der Sensoren ist doch in dem Patent mit der Doppeldiode erklärt.

Auf dem Sensor gibt es weitere abgeschattete Teile, die in dem Schnittbild nicht dargestellt / darstellbar sind und unter denen die gesamte Zeilenmatrix liegt.

@sola.de.st,

Deine Auffassung ist falsch. Beim Foveon wird nicht die Menge der Photonen gemessen, sondern die Wellenlänge der Frequenz mit der sie schwingen.

@lumischa,

Dein Gedankengang ist richtig, Du musst nur noch mit einbeziehen, dass die unteren Dioden von den oberhalb absorbierten Wellenlängen (fast) nichts mehr zu sehen bekommen; die sind ja absorbiert, also weg.

@Trayloader,

danke für den Beitrag. Der Verfasser geht jedoch davon aus, dass er keine "Farbkonvertierung" vorgenommen hat. Das ist falsch !

In dem Augenblick, wo er ein aus den RAW-Daten gewonnenes 8 (oder mehr) - Bit Image mit einem herkömmlichen EBV-Programm öffnet wird es in den Arbeitsfarbraum des bearbeitenden Programms konvertiert.

Somit ist seine Darstellung des Gretag Macbeth Bildes zwar farblich richtig, seine Schlussfolgerungen sind, aus vorgenanntem Grund, jedoch falsch.

Gruss,

Browny.
 
@sola.de.st,
Deine Auffassung ist falsch. Beim Foveon wird nicht die Menge der Photonen gemessen, sondern die Wellenlänge der Frequenz mit der sie schwingen.

Mir ist kein Sensor bekannt, der die Frequenz von elektromagnetischer Strahlung im Bereich des sichtbaren Lichts messen kann. Das wäre allzu schön. Ein Sensor kann letzlich nur sagen, dass er zu einem bestimmten Grad gereizt worden ist, ob das nun durch seine Primärwellenlänge, Langzeitbelichtung mit einer anderen Wellenlänge oder einen Gamma Ray Burst geschehen ist, kann nicht gesagt werden. Ist in den meisten Fällen auch egal, weil es das Auge auch nicht kann.

Die Menge der Photonen wird natürlich näherungsweise gemessen, ansonsten hätte man ja keine Helligkeitsinformation und es ist ohnehin der einzige Weg.

Eine Näherung an die original vorhandene Spektralverteilung des Lichts geschieht dann durch das Verrechnen der drei Luminanzwerte gegeneinander.
 
lumischa;4087592... schrieb:
die 156µa hättest du aber auch bei einer ganz anderen prozentualen verteilung,also auch bei einer ganz anderen farbe.
dein schema kann demnach so nicht stimmen.
...doch es stimmt.

Die Werte dienen doch nur dem schnelleren, leichteren Verständnis und sind nur Beispiele, also so nicht wirklich richtig.

Anhang anzeigen 677826

oben, orange = 3% B, 53% G, 100% R > 156% > Binärwert nach der A/D-Konvertierung 111111111000011100001000, Hex-Wert nach der A/D-Konvertierung FF8708
Mitte, grün = 3% B, 100% G, 53% R > 156% > Binärwert nach der A/D-Konvertierung 100001111111111100001000, Hex-Wert nach der A/D Konvertierung 87FF08
unten, blau = 100% B, 53% G, 3% R > 156% > Binärwert nach der A/D-Konvertierung 10001000011111111111, Hex-Wert nach der A/D-Konvertierung 0887FF

Ich kann doch jetzt hier nicht auch noch eine Abhandlung über digitale Signalverarbeitung, Binärcode, Hexadezimalcode und Signalberechnung auf der ebene von Bits und Bytes reinbringen.


Gruss,

Browny.
 
Zuletzt bearbeitet:
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