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Kontinuierlich variable Filter für Hyperspectral Imaging

Hyperspectral Imaging (HSI) wird seit Jahrzehnten in Anwendungen wie Satellitenfotografie, Luftaufklärung und anderen nicht sehr preissensitiven Märkten genutzt. Klassische HSI-Kameras benutzen Gitter oder Prismen als dispersive Elemente. Die Kameras sind unhandlich, anfällig für Dejustage und teuer. Die Entwicklung alternativer Lösungsansätze macht HSI aber attraktiv für Volumenmärkte.

Kontinuierlich variable Bandpassfilter für Hyperspectral Imaging Systeme können direkt auf einem Sensor montiert werden. (Bild: Delta Optical Thin Film A/S)

Kontinuierlich variable Bandpassfilter für Hyperspectral Imaging Systeme können direkt auf einem Sensor montiert werden. (Bild: Delta Optical Thin Film A/S)

Kundenspezifische kontinuierlich variable Bandpassfilter (CVBPF) für CCD- und CMOS-Sensoren mittlerer bis voller Größe (z.B. 25x25mm oder 24x36mm) helfen, diese Ziele zu erreichen. Die Filter zeichnen sich durch eine hohe Transmission aus und sind im gesamten Wellenlängenbereich, in dem übliche Siliziumsensoren empfindlich sind (200 bis 1.150nm), bis auf mindestens OD4 geblockt. Die Kombination der CVBPF mit Siliziumsensoren ermöglicht die Konstruktion kompakter und preisgünstiger HSI-Detektoren, die gegenüber konventionellen Ansätzen einige Vorteile aufweisen, wie riesige Apertur im Vergleich zu Gittern oder Prismen, höhere Transmission als Gitter oder Prismen, kurze Belichtungszeiten, hohe Unterdrückung von Streulicht sowie ein exzellentes Signal-Hintergrund-Verhältnis. Verschiedene Filter in den Wellenlängenbereichen 450 bis 850nm und 800 bis 1.100nm sind in unterschiedlichen Größen erhältlich. Wegen der diffraktiven Natur von Gittern oder Prismen erfordert deren Einsatz einen bestimmten Abstand zwischen Sensor und dem diffraktiven Element. Dies ergibt ein großes Instrument, das empfindlich auf mechanische Einflüsse reagiert. Ein schmaler Spalt wird benötigt, um eine hohe spektrale Auflösung zu erreichen. Der Spalt begrenzt die zur Verfügung stehende Lichtmenge erheblich. Das Signal-Hintergrund-Verhältnis ist typischerweise nicht besser als 1000:1. CVBPF hingegen können direkt auf dem Sensor montiert werden. Das optische Design erfordert keinen Spalt. Licht wird durch die volle Apertur des Objektivs gesammelt. Zusammen mit der hohen Transmission wird der Detektor sehr lichteffizient, während die hohe Blockung gleichzeitig ein gutes Signal-Hintergrund-Verhältnis gewährleistet und spektrales Übersprechen reduziert. Ohne einen Spalt wird immer eine vollständige 2D-Szene abgebildet, und nicht wie bei Systemen mit Spalt ein schmaler Streifen, der spektral aufgeweitet wird. Dies erlaubt mehr Freiheiten bei der Bildaufnahme und die stereoskopische Rekonstruktion der Höheninformation aus mehreren Bildern mit verschiedenen Blickwinkeln.

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Bild: Delta Optical Thin Film A/S


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