Die größte Anforderung an multispektrale Kamerasysteme liegt in der zeitgleichen Aufnahme von hochaufgelösten spektralen sowie räumlichen Informationen. Klassische Lösungen basieren hierbei häufig auf scannenden Verfahren, bei denen entweder eine räumliche Dimension oder das Spektrum zeitsequentiell aufgenommen wird. Forschende des Fraunhofer IOF haben nun eine neue multispektrale Kamera entwickelt, die diese Einschränkungen überwindet.
Neue ultrakompakte Multispektralkamera basierend auf Mikrooptik
Hierfür wurde ein Multi-Apertur-Systemansatz mit spezifisch angepasstem Mikrolinsen-Array in Kombination mit einem schrägen, linear variablen Spektralfilter herangezogen. Das kompakte System bietet mit einer Größe von nur 60 x 60 x 28 mm3 und einem Gewicht von gerade mal 200 g ein großes Sichtfeld von 68° sowie eine räumliche Abtastung von 400 x 400 Pixeln pro Kanal. Mögliche Anwendungsbereiche der Multispektralkamera finden sich in der Umwelt- und Agrarüberwachung, industriellen Produktionskontrolle und Sortierung sowie in der biomedizinischen Bildgebung.
Neuartiger Arrayfilter
Darüber hinaus wurde am Fraunhofer IOF ein neuer Arrayfilter entwickelt. Dabei handelt es sich um einen speziellen Fabry-Pérot-Filter, welcher durch eine Kombination von Grautonlithographie und eines Trockenätzprozesses lateral strukturiert wird. Im Zusammenspiel mit einem angepassten Mikrolinsen-Array kann so eine weitere ultrakompakte Multispektralkamera realisiert werden. Diese besitzt eine räumliche Auflösung von 610 x 610 Pixel bei einem Gesichtsfeld von 32°. Eine Rekonstruktion des kompletten multispektralen Datenwürfels erfolgt anschließend durch eine Überlagerung der Einzelkanäle basierend auf einer spektralen Kalibrierung jedes Pixels sowie einer räumlichen Kalibrierung der relativen Einzelbildkoordinaten.
Ultrakompakte Multispektralkamera mit neuartigem Arrayfilter. Dieser ermöglicht die parallele Detektion in Echtzeit über zwölf individuelle Spektralkanäle.