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WP's Farb Interferenz

Dargestellt ist eine Echtzeit-Aufnahme vom Kamera befiltern, dem Anbringen eines Streifenfilters auf einem laufenden(!) CCD Sensor.

Objekt

High-speed Matrixsensor Schaltkreis

Fotos aufgenommen mit einem geöffneten Schwarz/Weiß CCD Flächensensor, also mit abgenommenem Deckglas und blankem Silizium. Blickrichtung: Vom aktiven Sensor durch einen Klebstofftropfen auf dem Sensor auf (und durch) einen Rot-Grün-Blau Streifenfilter auf Glassubstrat in die Lichtquelle. Der Algorithmus zur Farbrückgewinnung ist teilweise noch abgeschaltet.

Kamera

Schwarz/Weiß Flächensensor EG&G Reticon HS0512JAQ, Auflösung 512 Pixel x 512 Pixel, Größe 8,19 mm im Quadrat. Belichtungszeit: 1/1000 sek. (Das Bild ist mit einem Kantenverstärkungsfilter nachbearbeitet, da zu viel Licht den Kleber noch vor der Justage aushärten lassen würde.)
Die Justage erfolgt mit einer Genauigkeit von ±1/4 Mikrometer, da der Füllfaktor nahezu 100% beträgt.

Erklärung

Des obere linke Bild wurde aufgenommen im Reinraum während der Befilterung des Schwarz/Weiß Sensors. Die hellen Linien sind die grünen eines rot - grün - blau - grün Streifenmusters auf dem Glassubstrat. Jede Linie ist 16 Mikrometer breit, inklusive einer Überlappung von ca. 1 Mikrometer mit jeder Nachbarlinie.
Den Stapel von der Seite aus betrachtet, würde man den Sensor zuunterst sehen. Dann den Kleber in einer eierbecherähnlichen Form, ca. 0,5 mm hoch. Zuoberst das Glassubstrat (Dicke: 2,0 mm) mit der Filterstruktur.
Was man ihm Bild erkennt (nur ein Vorschlag ;-): Die Eierbecherkontur zeigt die ursprüngliche Größe des Klebertropfens (auf dem Sensor) bevor er mit dem Glassubstrat in Kontakt gekommen ist. Der dunkle Ring wird durch die Flanken des Kleber-Eierbechers verursacht, da die Blickrichtung auf die Lichtquelle weist. Sein Umfang ist die Berührungsfläche zwischen Kleber und Glassubstrat. Der innere Kreis ist der optische Pfad durch den Kleber, bestimmt durch den schmalsten Querschnitt des Eierbechers.

Zur Farbrückgewinnung ist es notwendig, dass der entsprechende Algorithmus die zum Pixel gehörige Farbe kennt, der Farbfilter also fest und eindeutig zu den Pixel ausgerichtet ist. Ist dies nicht der Fall kommt es zu Fehlinterpretationen und somit Falschfarben. Im unteren Bild links ist der Streifenfilter noch nicht nahe genug auf die Sensoroberfläche abgesenkt. Natürlich hat auch der noch nicht vollständig verlaufene Klebertropfen einen Einfluss.

Endzustand

Handoptimierter Farbsensor

Nach der Fertigstellung: Der Kleber füllt den gesamten Raum zwischen Sensor und Glassubstrat aus. Der Abstand zwischen ihnen beträgt dann ca. 20 bis 30 Mikrometer. Der Kleber wird durch UV-Bestrahlung ausgehärtet und der Rest des Sensors (offen liegende Bonddrähte!) mit Keramik/Epoxy Füllmaterial versiegelt.