Aktuální vydání

celé číslo

11

2019

Využití robotů, dopravníků a manipulační techniky ve výrobních linkách

Průmyslové a servisní roboty

celé číslo

Nové polarizační snímače obrazu dokážou objevit i skryté vady

Pracovníci Fraunhoferova ústavu pro in­tegrované obvody IIS (Institut für Integrierte Schaltungen) v Erlangenu se v poslední době zabývají novými možnostmi detekce směru polarizace a spektrálního složení světla k mě­řicím účelům. Za tím účelem vyvinuli speci­ální snímač obrazu využívající modifikované nanostruktury vytvořené technologií CMOS. Jde o novou techniku umožňující snímat smě­ry polarizace světla po jednotlivých obrazo­vých bodech a realizovat tak polarizační sní­mač obrazu, s nímž lze v reálném čase poří­dit snímky, které zachycují současně světelné paprsky s různou přesně určenou polarizací. Navíc lze v jednotlivých obrazových bodech nastavit různou spektrální citlivost, což dovo­luje zhotovit také spektrální snímače obrazu (senzory barvy).
 
Princip nového snímače barvy a polariza­ce světla (obrazu) spočívá v uspořádání ko­vových vrstev vytvářených moderní techni­kou CMOS takovým způsobem, aby v oboru vlnových délek λ menších než vlnová délka viditelného světla (λ < 400 nm) bylo dosaže­no požadované optické funkce. Při realizaci polarizačního snímače obrazu se – podobně jako u Bayerovy masky – jednotlivé dílčí ob­razové body (barevný model RGB) na čipu snímače opatří kovovými mřížkami propouš­tějícími jen světlo polarizované např. vodo­rovně nebo svisle, popř. také v libovolném směru (obr. 1). Jako výsledek lze simultánně sejmout a zobrazit několik obrazů předmětu zájmu v různě polarizovaném světle. Uvede­ný postup umožňuje pozorovat jinak nevidi­telné vlastnosti materiálů, jako např. vnitřní pnutí nebo poškození skrytá třeba pod povr­chovou vrstvou laku. Při vhodně zvoleném počtu a seřízení polarizačních prvků lze do­sáhnout značně velkého úhlového rozlišení směru polarizace, a to velikosti řádově asi jedna tisícina stupně. Nový snímač obrazu je tudíž použitelný také v polarimetrech.
 
Podle pracovníků IIS se nové polarizač­ní snímače obrazu uplatní například v těch­to přístrojích:
  • v polarimetrech s velkým rozlišením k che­mickému rozboru látek;
  • v polarizačních kamerách k účelům:
  • kontroly kvality zjišťováním skrytých vý­robních vad, např. mikroskopických de­fektů v optických sklech cestou zviditel­nění dvojitého lomu světelných paprsků,
  • dosažení většího kontrastu při inspekci kovových povrchů,
  • lékařské diagnostiky, např. při vyšetřo­vání buněk a tkání;
  • v kamerách sledujících povrch vozovky pro detekci přítomnosti náledí a vody,
  • v elipsometrech k měření tloušťky tenkých vrstev.
Některé zajímavé výsledky své činnost představili odborníci z IIS odborné veřejnosti na veletrhu Sensor+Test 2011 v Norimberku. Mimo jiné zde názorně předvedli použití nové polarizační snímací kamery Polka (obr. 2), umožňující zviditelnit dvojitý lom světelných paprsků v izotropním plastu nebo ve skle.
[Verborgenes erkennen mit neuartiger Polarisa­tions- und Spektralmesstechnik. Pressemitteilung Fraunhofer IIS, 7. června 2011.]
Kab.
 
Obr. 1. Kovové mřížky pro jednotlivé dílčí obrazové body (subpixel) na čipu snímače polarizovaného obrazu (foto: Fraunhofer IIS)
Obr. 2. Kamera Polka ke snímání polarizova­ného obrazu (foto: Fraunhofer IIS)