Fraunhofer-Gesellschaft
Die besondere Herausforderung bei multispektralen Kameras ist die gleichzeitige Aufnahme hochaufgelöster Bilder in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen, um zeitgleich räumliche wie auch spektrale Informationen erfassen zu können. Dies erfordert gewöhnlich scannende Verfahren mit großem Platzbedarf.
Forschende des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF, Jena, präsentieren auf der Control nun eine ultrakompakte multimodale Kamera mit einer Größe von 9 x 4 x 2,5 cm3. Das System arbeitet auf Basis eines Multiapertur-Abbildungssystems mit spektralen Bandpassfiltern und einem polarisationsempfindlichen Bildsensor, dem Sony IMX250 MZR.
Simultane Bildaufnahme in neun Spektralkanälen
Die neuartige Kamera nimmt simultan Bilder in neun Spektralkanälen auf. Jeder Einzelkanal bildet dabei ein volles diagonales Gesichtsfeld von 45° mit einer Rohauflösung von 760 x 640 Pixeln ab. Daraus folgt eine finale Auflösung von 380 x 320 Superpixeln (2 x 2 Polarisationspixel = 1 Superpixel).
Das Multikanal-Abbildungssystem, auf dem die Kamera basiert, besteht aus einem doppelseitigen Mikrolinsen-Array mit rückseitigen konvexen Mikrolinsen. Diese sind kanalspezifisch im Krümmungsradius angepasst, um den axialen chromatischen Fokusfehler zu korrigieren. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, mit einer Vorsatzlinse die tiefenabhängigen Disparitäten zwischen den einzelnen Kanälen für kurze Objektabstände zu minimieren und damit einen Bildauflösungsverlust zu vermeiden. Zusätzlich zur Orts- und spektralen Information kann auch die Polarisation ausgewertet werden, um z.B. Doppelbrechung an transparenten Objekten zu erfassen.
Die spektralen Bänder werden durch kommerziell erhältliche, vereinzelte Bandpassfilter mit Blockungseigenschaften von >OD 4 im Sperrbereich realisiert, welche mechanisch aneinandergefügt werden. Hierbei wurden die Transmissionsbreite und die Blende kanalspezifisch angepasst, um eine möglichst homogene Empfindlichkeit über den kompletten Spektralbereich zu erzielen.
Mögliche Anwendungsbereiche sind Sortierung, Produktionsüberwachung und Qualitätskontrolle (z. B. Wareneingangskontrolle in der Mikromontage) sowie sensorische bzw. analytische Bildaufnahmen in der Umwelt- und Agrarüberwachung und der Biomedizin.