Nanophotonische Sensoren von eyeo könnten Kameras deutlich effizienter machen

Digitale Kamerasensoren folgen seit Jahrzehnten demselben Grundprinzip: Über jedem Pixel sitzt ein Farbfilter, der nur einen Teil des Lichts durchlässt. Das niederländische Deep‑Tech‑Startup eyeo will dieses Konzept nun grundlegend verändern. Statt Licht zu filtern – und damit einen Großteil davon zu verlieren – nutzt die Firma eine nanophotonische Architektur, die Licht aufspaltet und gezielt an die richtigen Pixel weiterleitet.

Die Technologie heißt NCOS® (Nanophotonic Color‑Splitting Optics). Ihr Ziel: deutlich effizientere Bildsensoren, die mehr der verfügbaren Photonen nutzen und damit bessere Bilder bei schwierigen Lichtbedingungen ermöglichen.

Parallel dazu hat eyeo kürzlich €40 Millionen in einer Series‑A‑Finanzierungsrunde eingesammelt. Damit steigt das Gesamtinvestment auf €55 Millionen, um die Technologie aus dem Forschungsstadium in die industrielle Produktion zu bringen.

Das grundlegende Problem heutiger Kamerasensoren

Die meisten digitalen Kameras – von Smartphones bis zu industriellen Kameras – verwenden ein Color Filter Array, häufig im sogenannten Bayer‑Muster. Dabei erfasst jedes Pixel nur eine Farbe (Rot, Grün oder Blau), während Filter die übrigen Wellenlängen blockieren.

Dieser Ansatz hat einen großen Nachteil: Ein erheblicher Teil des einfallenden Lichts wird vom Filter absorbiert statt gemessen. Schätzungen zufolge gehen bei klassischen Sensorarchitekturen rund 70 % der Photonen verloren, bevor sie überhaupt das lichtempfindliche Element erreichen.

Hersteller versuchen diese Verluste mit größeren Sensoren, besseren Objektiven oder aufwendiger Softwareverarbeitung auszugleichen. Doch die grundlegende Ineffizienz der Filter bleibt bestehen.

Wie NCOS® Licht statt Filtern nutzt

eyeo verfolgt einen anderen Ansatz. Statt absorbierende Farbfilter einzusetzen, verwendet die Technologie nanophotonische Strukturen, die einfallendes Licht in seine Farbbestandteile zerlegen und diese gezielt zu den entsprechenden Pixeln lenken.

Der entscheidende Unterschied: Das Licht wird umgeleitet statt blockiert.

Laut Berichten des Unternehmens und Branchenanalysen kann diese Architektur eine bis zu dreifach höhere Lichtempfindlichkeit gegenüber klassischen Filter‑Sensoren erreichen.

Mehr nutzbare Photonen bedeuten je nach Kamera‑Design mehrere praktische Vorteile:

• deutlich bessere Bildqualität bei wenig Licht
• höherer Signal‑Rausch‑Abstand und größerer Dynamikumfang
• kleinere Pixel ohne Empfindlichkeitsverlust
• geringerer Energiebedarf der Kamera

Da die Verbesserung direkt im Sensor stattfindet, profitieren nicht nur Kameras für menschliche Betrachter, sondern auch Maschinensicht‑Systeme, die auf zuverlässige Bilddaten angewiesen sind.

Mögliche Einsatzfelder

Die Technologie zielt auf mehrere große Imaging‑Märkte ab, in denen Effizienz und Empfindlichkeit entscheidend sind.

Smartphones

Smartphone‑Kameras sind durch kleine Sensorflächen und dünne Module begrenzt. Effizientere Sensoren könnten bessere Nachtaufnahmen, weniger Software‑Nachbearbeitung oder kompaktere Kameramodule ermöglichen.

Industrielle Bildverarbeitung

In Fabriken, Robotiksystemen oder Inspektionsanlagen schwanken Lichtverhältnisse oft stark. Sensoren mit höherer Empfindlichkeit können präzisere Erkennung und schnellere Bildaufnahme ermöglichen.

XR‑ und Wearable‑Geräte

Augmented‑ und Mixed‑Reality‑Headsets nutzen Kameras für Raumtracking, Gestenerkennung und Eye‑Tracking. Effizientere Sensoren könnten kleinere und stromsparendere Kameras ermöglichen – ein entscheidender Faktor für tragbare Geräte.

Smart‑City‑Infrastruktur

Städtische Sensorsysteme wie Verkehrsüberwachung oder Sicherheitskameras müssen rund um die Uhr zuverlässig funktionieren. Höhere Lichtempfindlichkeit kann bessere Ergebnisse bei Nacht liefern, ohne mehr Energie zu verbrauchen.

Autonome Systeme

Roboter, Drohnen und andere autonome Maschinen sind stark auf visuelle Wahrnehmung angewiesen. Effizientere Sensoren können Computer‑Vision‑Systeme bei schwachem Licht verbessern, während sie innerhalb strenger Energie‑ und Hardwarelimits bleiben.

Wofür die €40‑Millionen‑Finanzierung genutzt wird

Die jüngste Finanzierungsrunde wurde von Innovation Industries angeführt. Zu den weiteren Investoren zählen imec.xpand, Invest‑NL Deep Tech Fund, QBIC, High‑Tech Gründerfonds und die Brabant Development Agency (BOM).

Das Kapital soll mehrere zentrale Schritte ermöglichen:

• Aufbau und Skalierung der Serienproduktion von Bildsensoren
• Ausbau interner Chipdesign‑ und Engineering‑Teams
• Entwicklung von 3D‑gestapelten CMOS‑Sensoren, die die nanophotonische Schicht mit modernen Halbleiterarchitekturen kombinieren

Gerade dieser Übergang von Forschung zu Serienproduktion gilt als kritisch: Viele Sensortechnologien zeigen im Labor beeindruckende Ergebnisse, scheitern aber später an Fertigungskosten, Ausbeute oder Integration in bestehende Halbleiterprozesse.

Warum die Branche genau hinschaut

Sollte eyeo seine Technologie erfolgreich in die Massenproduktion bringen, könnte sie ein grundlegendes Problem der digitalen Bildgebung lösen – einen Effizienzverlust, der Kamerasensoren seit etwa 50 Jahren begleitet.

Einige Branchenberichte sehen in der Architektur bereits eine mögliche Hardware‑Alternative zum dominierenden Farbfilter‑Modell moderner CMOS‑Sensoren.

Ob daraus tatsächlich ein neuer Standard entsteht, hängt jedoch von mehreren Faktoren ab: Herstellbarkeit im großen Maßstab, Kosten, Kompatibilität mit Foundry‑Prozessen und die Frage, ob die Leistungsgewinne auch in Serienchips stabil bleiben.

Wenn diese Hürden überwunden werden, könnten Sensoren, die deutlich mehr Licht nutzen, die nächste große Evolutionsstufe der Kameratechnologie einläuten – von Smartphones bis hin zu autonomen Maschinen.