Spektralfotografie mit Abflussrohr und Gelatinefilter
Tomografische Kameras, die Licht in seine Wellenlängenanteile aufteilen können, sind sehr teuer. Forschern an der TU Wien haben mit Abflussrohr und Diffraktionsgitter eine günstigere Alternative gebastelt.
- Carsten Meyer
Die Hyperspektralfotografie ist eine Nische im Bereich der bildgebenden Verfahren: Sie nimmt Bilder nicht wie das Auge multispektral auf, sondern filtert aus dem Wellenlängenspektrum einen sehr engen und scharf begrenzten Bereich heraus. Aus den entstehenden Bildern lassen sich zum Beispiel Rückschlüsse über Bodenformationen und den Zustand der Vegetation ziehen, wenn man eine solche Kamera in ein Flugzeug oder einen Satelliten montiert.
Die Anwendungsgebiete wären sicher breiter aufgestellt, wenn solche Kameras nicht ausgesprochen teuer wären – selbst die einfachsten Systeme sind nicht unter 25.000 Euro zu haben. Den Forschern Ralf Habel, Michael Kudenov und Michael Wimmer von der TU Wien ist es nun gelungen, eine übliche digitale Spiegelreflexkamera mit "Hausmitteln" zu einer Hyperspektralkamera umzubauen. Verwendet wurden neben einigen Linsen, einem Gelatine-Beugungsgitter und einem normalen Makroobjektiv auch Dichtmittel, Isolierband und HT-Abflussrohr aus dem Baumarkt. Als Kamera kommt die ältere Canon EOS 5D Mark I zur Anwendung.
Das Diffraktionsgitter erledigt die Hauptaufgabe: Es setzt die Frequenzauflösung des Lichtspektrums in eine Ortsauflösung auf dem Bildsensor um, da unterschiedliche Frequenzen unterschiedlich stark gebrochen werden und an verschiedenen Stellen auf der Bildsensorfläche landen. Die Auflösung des Systems ist mit 120 × 120 Pixeln schon deshalb nicht besonders hoch, weil nach der Diffraktion zu jedem Real-Bildpunkt ein ganzer Haufen Pixel vorhanden sein muss, der die enthaltenen Wellenlängen repräsentiert. Die Forscher geben allerdings eine Wellenlängen-Auflösung von 4,8 nm an – beachtlich für einen Aufbau, der weniger als 1000 Euro gekostet hat. Als Nachteil gegenüber dedizierten System nennen die Wissenschaftler die deutlich längeren Belichtungszeiten von wenigstens einigen Sekunden.
Das letzte Bild zeigt eine einzelne Aufnahme der Hyperspektralkamera, aus der später per Computer die einzelnen Wellenlängen herausgerechnet werden können (rechte Bildserie). Wer sich für die Details des Aufbaus und der Funktonsweise interessiert, findet auf der Webseite der Forscher weitere Materialien und ein ausführliches PDF-Dokument. (cm)
