Kennt vielleicht nicht jeder – Pixel-Polarisatoren
Bilder eines Protozoen, bestimmt aus gepixelten Phasendaten.
(a) Hellfeld (Bestrahlungsstärke/Intensität).
(b) Phasenkontrast (Interferenz - ein einziges Interferogramm).
(c) Phasen-Gradientengröße (simuliertes Dunkelfeld).
(d) DIC (simuliert, x-Gradient).
(e) optische Dicke.
(f) 3D optische Dicke.
[Dynamic quantitative phase imaging for biological objects using a pixelated phase mask, Biomedical Optics Express, Vol. 3, Issue 11, pp. 2866-2880 (2012)]
Dass Moxtek thermisch hochfeste Polarisatoren für den Bereich 240 nm - 15 µm liefert, ist nicht ganz neu. Weniger bekannt hingegen ist die „pixelated“-Variante für Kameras. Bei einem Pixel-Polarisator werden bis zu vier Polarisationsrichtungen auf einem Substrat gefertigt. Dabei entspricht die Pixelgröße der des CCD- oder CMOS-Arrays, als Standard sind 5,8 µm, 6,5 µm, 7,4 µm, 8 µm und 9 µm verfügbar. Andere Größen können durch eine Abbildung angepasst werden.
Vergrößerung von vier Feldern eines gepixelten Polarisators
Die Anwendung ist keinesfalls auf den sichtbaren Bereich limitiert. Je nach gewünschter Wellenlänge kann z.B. auch Silizium als Substrat für den erweiterten IR-Bereich verwendet werden und damit InGaAs-Arrays zu neuen Anwendungen führen.
Bereits eingesetzt wird der Polarisator in der polarimetrischen Bildgebung.
Der traditionelle Weg zum 3D-Bild ist die Verwendung von zwei getrennten Aufnahmen, welche mittels Software kombiniert werden. Pixel- Polarisation ermöglicht Echtzeit-3D-Bildgebung mit einer Kamera. Durch die Aufnahme von vier Polarisationsrichtungen kann der Polarisationswinkel des Lichts beim Auftreffen auf den Kamerasensor bestimmt werden. Dies erlaubt indirekt einen Rückschluss auf den Winkel der Oberfläche, von der das Licht reflektiert wurde (unter der Voraussetzung, dass der Einfallswinkel der Lichtquelle bekannt ist). Wenn man nun noch den Abstand zwischen Kamera und Objekt kennt, ist es möglich, die 3D-Form des abgebildeten Objekts zu bestimmen.
Ein ähnlicher Ansatz wird für die Phasenkontrast-Bildgebung genutzt.
Pixel-Polarisatoren sind auch ideal für schwache Lichtverhältnisse. Dann kann das Bild oder Objekt nicht oder nicht ausreichend von Hintergrundrauschen unterschieden werden. Mehrere Polarisationsachsen in einer Aufnahme kompensieren den Mangel und ermöglichen eine klare Darstellung mit hohem Kontrast.
Die PolarCam Mikropolarisationskameras von 4D Technology erfassen gleichzeitig bis zu vier Polarisationsrichtungen in jedem Bild und ermöglichen so eine Reihe von Bildverbesserungstechniken und polarimetrischen Messungen. Die optionale PolarView-Software bietet eine Echtzeitanzeige und Berechnung der wichtigsten Polarisationsparameter (www.4dtechnology.com).
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