Spektralkameras sind Systeme zur Darstellung der räumlichen Verteilung des Spektrums eines Objekts. Im Gegensatz zu herkömmlichen Spektrographen liefern Spektralkameras an jedem Punkt des Objekts vollständige Spektralinformationen.
Grundprinzip
Die Verteilung der spektralen Eigenschaften eines Objekts lässt sich somit direkt auf einem einzigen Bild erkennen. Eine Spektralkamera besteht aus einem Spektrografen und einer Digitalkamera. Der Eingangsspalt des Spektrografen ist so klein, dass er nur Informationen über eine einzige Zeile des Objekts liefert. Das vom Objekt kommende Licht wird im Spektrographen spektral zerlegt, wobei sowohl die räumlichen als auch die Polarisationsinformationen erhalten bleiben. Das Licht trifft anschließend auf den in die Kamera integrierten Detektor, der die räumlichen Informationen auf der x-Achse und das entsprechende Spektrum auf der y-Achse abbildet. Jedes aufgenommene Bild liefert Informationen über die aktuelle spektrale Verteilung in einer Zeile des abgebildeten Objekts. Es können bis zu 16.000 Spektren mit einer Auflösung von 2 nm parallel angeordnet werden. Um ein 2D-Spektralbild zu erhalten, muss entweder das Objekt oder die Kamera bewegt werden. Typische sich bewegende Objekte sind beispielsweise Produkte auf einem Förderband oder auf Verschiebetischen.
Stationäre Objekte können durch Bewegung der Kamera erfasst werden, z. B. wenn die Kamera auf einer Dreheinheit montiert ist oder wenn Objekte aus einem fahrenden Fahrzeug heraus erfasst werden. In einigen Fällen bewegen sich weder das Objekt noch die Kamera, z. B. bei der Analyse der menschlichen Haut oder in anderen medizinischen Anwendungen. In diesen Fällen kann sich vor der Kamera ein beweglicher Spiegel (Scanner) befinden, der durch Rotation die erforderliche Bewegung gewährleistet.
Einsatz und Anwendungen
Spektralkameras kommen dort zum Einsatz, wo eine schnelle Analyse der spektralen Verteilung erforderlich ist, beispielsweise für die räumliche Analyse der Verteilung von Mineralien, Pflanzen, Materialien, Farben oder Licht. Spektrale Informationen als Angaben zu den Materialeigenschaften lassen sich bei vielen verschiedenen chemischen Verbindungen in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen finden. So wird beispielsweise das Licht, das das menschliche Auge beeinflusst, im sichtbaren Wellenlängenbereich gemessen. Viele synthetische Stoffe weisen hingegen eine Absorption im NIR-Bereich auf, und Mineralien werden häufig im SWIR-Bereich untersucht.
Beispiele für einige Anwendungen
Wir bieten Spektralkameras für alle Wellenlängenbereiche von UV bis LWIR an. Sowohl der Spektrograph als auch der Detektor sind stets für den jeweiligen Bereich optimiert. Die bestmöglichen Ergebnisse lassen sich erzielen, wenn die Lichtquelle und das Kameraobjektiv für den jeweiligen Messwellenlängenbereich optimiert sind.