3. Dimension der Lichtverarbeitung
Zeilenkameras mit mehreren Polarisationsfiltern
Die meisten Kameras nutzen heute die s/w- oder Farbbildgebung. Dabei wird die Intensität des Lichts über ein breites Spektrum auf Pixelebene gemessen oder die Lichtintensität für die Farben Rot, Grün und Blau (und eventuell noch mehr Bereiche) erfasst. Neue Kameratechnologien können Veränderungen im Winkel des elektrischen Felds erkennen und messen die Intensität des Lichts in mehreren Polarisationszuständen. Dies erweitert die Sichtbereiche über die üblichen (Intensität und Wellenlänge) in die 3. Dimension der Lichtverarbeitung: die Polarisation.
Ein Plastiklineal aufgenommen mit einer Polarisationskamera (a) und mit einer konventionellen Kamera (b). Die Farbcodierung der Polarisationskamera macht die Belastung im Lineal sichtbar. (Bild: Teledyne Dalsa)
Durch die hohe Empfindlichkeit gegenüber Veränderungen an einem Objekt können Polarisationskameras den Kontrast so weit erhöhen, dass Probleme offengelegt werden, die andernfalls nicht erkennbar wären. Dazu gehören z.B. Doppelbrechung, Belastung, Rauheit, Dicke usw. Wenn sich etwa die physikalischen Eigenschaften eines Objekts aufgrund eines Defekts verändern, hat dies Einfluss auf den Polarisationszustand. Im Bild einer Polarisationskamera erscheint der Defekt oder der betroffene Bereich mit einem höheren Kontrast als bei herkömmlichen Bildgebungsverfahren.
Filter für das Sichtbarmachen
Konventionelle Sensoren wie das menschliche Auge können die Polarisierung des Lichts nicht ’sehen‘, deshalb verwendet man bei herkömmlichen Kameras einen Polarisationsfilter vor dem Bildsensor. Die Kamera erzeugt ein Bild, in dem die Polarisation in Intensität übersetzt wird, um eine visuelle Darstellung des ansonsten unsichtbaren polarisierten Abbilds zu erhalten. Mithilfe mehrerer Filter können – ähnlich wie beim Farbspektrum – präzisere Darstellungen des Polarisationswinkels erzeugt werden. Bild 1 zeigt ein farbcodiertes Polarisationsbild eines Plastiklineals (links) und ein herkömmliches Bild desselben Lineals (rechts). Das Polarisationsbild macht die Belastung der Plastikmoleküle im Lineal sichtbar, die im herkömmlichen Bild nicht zu erkennen ist. In Bild 1 verändert sich die Polarisierung des Lichts beim Durchqueren des Lineals und macht damit die ansonsten nicht erkennbare Belastung durch Pink und Blau sichtbar. Der grüne Hintergrund verdeutlicht den Polarisationswinkel der Lichtquelle.
