CMOS Image Sensors – Oberflächeninspektion

Der 60-Zeilen Hochgeschwindigkeits-Sensor ist doppelt so schnell wie heute verfügbare Lösungen und liefert gleichzeitig qualitativ hochwertige Bilder in sehr hoher Auflösung. Der Hochgeschwindigkeits-Sensor erfasst z.B. Banknotenbögen – ähnlich wie ein Scanner – Zeile für Zeile, wenn sie aus der Druckerpresse kommen. Pro Sekunde nimmt der Hochgeschwindigkeits-Sensor dabei bei Belichtungszeiten von wenigen Millionstel Sekunden bis zu 200.000 Farbbilder auf. Eine Software vergleicht die Bildaufnahmen mit einem Soll-Bild und identifiziert Banknoten mit fehlerhaften Sicherheitsmerkmalen. Um die hohe Geschwindigkeit zu erreichen, hat das Fraunhofer IMS für jede Pixelspalte eine eigene Auslesekette auf dem Chip integriert. Zudem wurden spezielle Pixel entwickelt, dank derer man trotz der kurzen Belichtungszeiten mit herkömmlichen Optiken arbeiten kann. In jeder Pixelspalte werden die drei Farben Rot, Grün und Blau gleichzeitig und über die gesamte Pixelfläche erfasst. Dies sorgt für eine qualitativ hochwertige Farbwiedergabe. Eine weitere Besonderheit des Sensors: Die hohe Anzahl an Zeilen ermöglicht es, Objekte aus unterschiedlichen Blickwinkeln zu erfassen, womit sich Oberflächenstrukturen in 3D wie etwa Kippeffekte von Hologrammen überprüfen lassen. Die spezielle Architektur des Sensors eröffnet Spielräume für eine Vielzahl von Anwendungen. Dank der hohen Zeilenanzahl ist sein Wellenlängenspektrum erweiterbar bis in den UV- und den Infrarotbereich. Mit der Fähigkeit auch 3D-Oberflächen zu analysieren eignet sich der Hochgeschwindigkeits-Sensor für die Qualitätsprüfung unterschiedlicher Materialien in der industriellen Fertigung. Ein weiteres Einsatzgebiet ist die Untersuchung von Schienen oder Fahrdrähten der Bahn. Selbst bei einer Geschwindigkeit von rund 300 km/h ist der Hochgeschwindigkeits-Sensor in der Lage, gestochen scharfe Bilder mit einer Auflösung von bis zu 0,4 mm zu liefern und so winzigste Haarrisse zu erkennen. Erdnahe Satelliten, die mit einem solchen Sensor ausgestattet sind und die Erde mit einer Geschwindigkeit von 26.000 Kilometern pro Stunde umkreisen, können Farbaufnahmen von der Erdoberfläche mit einer Auflösung von drei Zentimetern machen.