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    Das Auge des Inspektionssystems

Dreichip-Farbkameras

Einfache Einchip-Farbkameras haben den Nachteil, dass es aufgrund der Bayer-Interpolation zur Ermittlung der RGB-Farbinformationen aus benachbarten Pixeln zu Artefakten im Bild kommt und Strukturdetails verschwimmen. Erst mit Hilfe einer Dreichip-Farbkamera steht dem Anwender wieder die volle Auflösung im Bild zur Verfügung.

 

Einsatzgebiete von Dreichip-Farbkameras

Bei besonders wirklichkeitsgetreuer, farbechter Abbildung der Objekte und benötigter hoher Farbtondifferenzierung werden Dreichip-Farbkameras verwendet. Typische Einsatzgebiete sind:

  • Medizintechnik, Biologie, Mikroskopie & Endoskopie
  • Industrielle Präzisionsfarbmessungen (Detektion kleinster Verunreinigungen, Verfärbungen & Farbverschiebungen)
  • Broadcast (Film & Fernsehen)

 

Funktions-Prinzip der Dreichip-Farbkamera

Dazu wird der einfallende, (weiße) Lichtstrahl über ein mehrteiliges, komplexes Prisma mit geeigneten Sperrfiltern auf drei Sensoren umgelenkt.  Ein Lichtpunkt wird also subpixel-genau auf drei Sensoren gleichzeitig detektiert und generiert so ein echtes RGB-Signal pro Pixel.

Prisma Schema für 3Chip-Farbkamera

Wichtig bei dieser Technologie ist, dass die Anordnung der Sensoren und des Prismenblocks zueinander extrem genau sein muss. Professionelle Kamerahersteller schaffen die mechanische Montage und Justage auf Genauigkeiten von 0,2 Bildpunkten, also etwa im µm-Bereich!

 

Vor- und Nachteile von Dreichip-Farbkameras

Vorteile (gegenüber Einchip-Farbkameras):

  • Allerhöchste Farb-Qualität und Farbtreue: Die Sensoren können teilweise unterschiedlich lange belichtet und verstärkt werden, so dass eine perfekte Bildaufnahme entsteht.
  • RGB-Signale/ Pixel sind gleichmäßig repräsentiert im Gegensatz zu Einchip-Farbkameras, bei denen grüne doppelt häufig vorkommen. Daher ist eine gleichmäßige Empfindlichkeit gegeben. Auch Rottöne können sehr präzise differenziert werden.
  • Kein Verlust der effektiven Auflösung durch Interpolation, keine Kamm-artigen Artefakte entlang der Konturen.

 

Nachteile (gegenüber Einchip-Farbkameras):

  • eher hochpreisig
  • Kamera- und Hersteller-Auswahl deutlich beschränkt
  • Eher geringere Auflösungen von VGA bis 2 Megapixel und kleinere Sensoren (oftmals 1/3"), da drei Sensoren und komplexes Multiprisma einen größeren Platzbedarf haben.

 

Wichtig für die industrielle Bildverarbeitung

  • Dreichip-Kameras setzen hochwertige, farbkorrigierte Objektive voraus, die eine geringe Eintauchtiefe in die Kamera (große Schnittweite der Optik) haben, um Beschädigungen des Prismenblocks zu vermeiden.  Bestimmte Optik-Hersteller bieten für solche Kameras eigene Produktlinien an, die für diese Verwendungszwecke optimiert sind.
  • Etwas eingeschränkter Temperaturbereich gegenüber einfachen Einchip-Kameralösungen aufgrund der Veränderung des mechanischen Alignments (µm-genaue Ausrichtung!) der Sensoren durch thermische Ausdehnungseffekte.

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