Nah-Infrarot- (NIR) Kameras für hohe Empfindlichkeit bei wenig Licht

Der Bereich des nahen Infrarots (NIR) ist der Bereich des elektromagnetischen Spektrums, der sich direkt an den sichtbaren Bereich anschließt und daher mit dem menschlichen Auge nicht mehr wahrzunehmen ist. NIR-optimierte Industriekameras sind insbesondere für Anwendungen in diesem Wellenlängen-Bereich einsetzbar, d.h. für Anwendungen mit schlechten Lichtverhältnissen, beispielsweise in der Verkehrsüberwachung. Bisher wurden hierfür nur Infrarotkameras mit vergleichsweise teuren CCD-Sensoren verwendet.

Durch die neue CMOS-Technologie ist eine erhöhte Empfindlichkeit der Sensoren im nahen Infrarotbereich von über 850nm technisch relativ einfach realisierbar. Hierzu wird lediglich eine dickere Substratschicht als im Monochrom-Sensor verwendet und somit eine Erhöhung der NIR-Empfindlichkeit erreicht. Dank der neuen CMOS-Technologie sind entsprechende Industriekameras mit einer sehr guten Empfindlichkeit mittlerweile zu einem attraktiven Preis zu bekommen und auf dem Markt der industriellen Bildverarbeitung immer verbreiteter.

Die NIR-optimierten Kameras, wie z.B. mit den NIR-optimierten ams 2 MP und 4 MP Sensoren CMV2000 und CMV4000 oder dem 1.3 MP Sensor EV76C661 von e2V, liefern im Bereich von 850nm noch eine Quanteneffizienz von rund 40%. Im Vergleich zu den nicht-NIR-optimierten Sensoren bedeutet das eine Verdopplung der Empfindlichkeit für diese Wellenlänge.

In einigen Anwendungsbereichen und Inspektionslösungen ist es notwendig, bei hohen Wellenlängen im nahen Infrarotbereich und normalem Licht noch ein sehr kontrastreiches Bild aufzunehmen. Standard-Industriekameras kommen in diesem Fall schnell an ihre Grenzen. Zudem müsste eine sehr gute Lichtumgebung geschaffen werden, um überhaupt verwertbare Bilder zu bekommen. Diese Lichtlösungen sind mit sehr viel Aufwand und hohen Kosten verbunden. Dadurch steigen die Systemkosten und das Preis-Leistungs-Verhältnis leidet. Den Herstellern solcher Inspektionsaufgaben empfehlen wir Industriekameras mit NIR-optimiertem Sensor.

Typische Anwendungsbeispiele sind z.B. die Verkehrsüberwachung bei Tag und Nacht oder spezielle Techniken der ortsaufgelösten Spektroskopie zur Erkennung von schadhaften Stellen bei der Obst-und Gemüseinspektion. Auch in der Inspektion von Solarwafern empfehlen sich Kameras mit NIR-Sensoren.