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Mehr Licht

sCMOS Bildverstärkerkamera für höhere Lichtausbeute

Wo andere Kameras die Segel streichen, läuft die pco.dicam C1 zu Höchstform auf. Die neuentwickelte Bildverstärkerkamera von PCO erzeugt selbst bei schwächsten Lichtverhältnissen und kürzesten Belichtungszeiten großartige Aufnahmen. Möglich macht das die einzigartige Kombination aus Bildverstärker, Tandemlinse und sCMOS-Sensor. Die pco.dicam C4 setzt sogar noch einen drauf: Sie vereint vier pco.dicam C1 in einem Gehäuse.

 (Bild: PCO AG)

(Bild: PCO AG)

Mit zwei Neuentwicklungen erfüllt PCO die Wünsche anspruchsvoller Anwender in Wissenschaft und Forschung: pco.dicam C1 und pco.dicam C4 sind Kameras mit Bildverstärker und damit für Anwendungen mit schwachen Lichtverhältnissen geeignet. Einzigartig ist die Kombination des Bildverstärkers mit einem effizienten Tandemobjektiv und sCMOS-Sensor. Mit einer Vollauflösung von 4 MPix und 16Bit erreicht der Sensor über 100 Bilder/s. Auf sCMOS setzt PCO auch in anderen Hochleistungskameras. Die beiden Systeme kommen bei Aufnahmen mit sehr wenig Licht und sehr kurzen Belichtungszeiten zum Einsatz; so etwa in der Forschung an großen Teilchenbeschleunigern. PCO setzt damit eine lange Tradition fort: Schon seit 30 Jahren baut das Unternehmen in Kelheim Kameras mit Bildverstärkern, die bei Anwendern hohes Ansehen genießen.

Um aus wenig Licht viel Licht und eine detailreiche Aufnahme zu schaffen, besitzt die pco.dicam C1 einen leistungsfähigen Bildverstärker. Er vervielfacht das Licht, sodass sogar einzelne Photonen sichtbar werden. Die Photonen treffen auf eine Photokathode, wo sie Ladungsträger freisetzen. Die Ladungsträger werden mit einem elektrischen Feld durch dünne Kanäle gesaugt. Dort schlagen sie weitere Ladungsträger aus den Wänden und erzeugen eine Lawine. Dahinter treffen die nun vervielfachten Ladungsträger auf eine Phosphorschicht, die Licht erzeugt. Dank der zwischengeschalteten Verstärkung ist dies nun deutlich heller. Das Bild auf der Phosphorschicht wird mit einer sCMOS-Kamera abgebildet. Die vielen feinen Kanäle sind 6µm dünn und 0,5mm lang. Sie werden in eine Glasplatte geätzt, die einen Durchmesser von 25mm hat. Der komplette Bildverstärker samt Ein- und Ausgangsfenster ist 2cm dick.

Um noch mehr Licht mit gleichzeitig bestmöglicher Bildqualität zu erzeugen, besitzt die pco.dicam C1 zwischen Bildverstärker und Bildsensor ein Tandemobjektiv. Die erste Linse darin macht die Lichtstrahlen parallel, die zweite fokussiert sie wieder auf den Bildsensor. Durch diesen Trick steigt die Lichtausbeute auf 30 Prozent. Bei einer einzelnen Linse liegt diese dagegen nur bei 6%.

Die Krönung ist die pco.dicam C4. Sie vereint vier pco.dicam C1 in einem Gehäuse. Vier Bildverstärker, vier Tandemlinsen, vier Bildsensoren – alles ist vierfach vorhanden. Außerdem gibt es vor den Bildverstärkern eine weitere Tandemlinse mit Prismen. Sie verteilt das Bild auf die vier Kanäle. Zwar ist die pco.dicam C4 nicht so kompakt wie viele andere PCO-Kameras. Bei der Lichtausbeute und Bildwiederholrate bietet sie aber das heute maximal Mögliche. „Der Markt ist eine Nische“, sagt Walter Tutsch, Vertriebsingenieur bei PCO. „Aber die Teilchenphysik, z.B. die Hochenergiephysik, wo Belichtungszeiten manchmal nur milliardstel Sekunden betragen, benötigt solche Kameras.“

Kunden, die solche Hochleistungskameras erwerben, machen auch bei der Datenübertragung keine Kompromisse. Deshalb übermitteln die pco.dicam C1 und die pco.dicam C4 ihre Daten über Camera Link HS. Dabei handelt es sich um einen neuen internationalen Kommunikationsstandard, den PCO mitentwickelt hat und derzeit exklusiv einsetzt. Camera Link HS überwindet die Beschränkungen des 20 Jahre alten Camera-Link-Standards. Letzterer kann die Bilddaten über Kupferkabel nur 5m weit und mit limitierter Geschwindigkeit übertragen. Auch Standards wie USB oder Ethernet haben beim Anschluss von Kameras Nachteile. Camera Link HS dagegen übermittelt pro Kanal 1.187MB pro Sekunde. Die Zahl der Kanäle ist dabei nicht limitiert. Die Verbindung erfolgt rein optisch über Glasfasern, sodass die Distanz damit praktisch unbegrenzt ist. Um dies sinnvoll nutzen zu können, lassen sich pco.dicam C1 und pco.dicam C4 mit Fernsteuerungen von elektronischen EF- und EF-S-Objektiven von Canon ausrüsten. „Die Kunden sind von Camera Link HS begeistert“, sagt Walter Tutsch, „und da die Lizenzen günstig sind, dürften bald auch andere Kamerahersteller auf diesen Standard setzen.“

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