Polarisationskamera mit nanostrukturierten Bildsensoren macht Unsichtbares sichtbar

Mit Hilfe von polarisiertem Licht können in Bildern Kontraste verbessert, Reflexionen unterdrückt und Dinge sichtbar gemacht werden, die das Auge nicht erkennen kann. Herkömmliche Ansätze zur Realisierung von Polarisationskameras basieren auf mechanisch drehenden Filtern oder auf einer Strahlteilung durch Prismas und der Verwendung mehrerer Kameras. Bei der vorliegenden Arbeit wird dagegen ein nanostrukturierter Bildsensor zur Realisierung einer Polarisationskamera eingesetzt. Solche Bildsensoren lassen sich mit modernen, Submikron-CMOS-Prozessen im Standard-Prozess-Flow herstellen. Dabei wird analog zur bekannten Bayer-Matrix eine Vierer-Anordnung von modifizierten Pixeln verwendet. Über den Pixeln befindet sich hier jeweils ein Drahtgitterpolarisator mit unterschiedlicher Orientierung. Damit kann das einfallende Licht in seine Schwingungsebenen bei 0°, 45°, 90° und 135° zerlegt und genau analysiert werden. Somit entsteht eine nahezu "normale" Industriekamera ohne me-chanisch bewegte Teile und ohne weitere optische Bauelemente. Die Analysemöglichkeiten sind jedoch vielfältig und versprechen eine breite Einsatzmöglichkeit in vielen Anwendungsfeldern in der Medizintechnik, industriellen Bildverarbeitung, Automobiltechnik und Sicherheitstechnik. Abstract Using polarized light contrast in images can be improved, reflexions be suppressed and things can be made visible that the eye is not able to recognize. Conventional approaches for realization of polarisation cameras are based on mechanically rotating filters or on beam splitters and utilization of 2 cameras. In contrast, in the frame of this work a new polarisation camera is composed based on a nanostructured image sensor. Those image sensors can be fabricated with modern, submicron CMOS technologies using a standard process flow. Analog to the well-known Bayer matrix, an arrangement of four modified pixels is structured to form a meta pixel. Above the pixels wire grid polarisers are structured with different respective orientations. Therefore, incoming light can be divided in its components at 0°, 45°, 90° and 135°, respectively, and analysed in great detail. Thus, a nearly "normal" industrial camera without mechanically moving parts and without additional optical devices can be built. The camera offers a big variety of analytical investigations and can be used in many applications including industrial image processing, medical, automotive and security technologies.