DE102020125235A1

DE102020125235A1 - Kamera und Spektrophotometer

Info

Publication number: DE102020125235A1
Application number: DE102020125235.8A
Authority: DE
Inventors: Andreas Burmeister
Original assignee: Basler AG
Current assignee: Basler AG
Priority date: 2020-09-28
Filing date: 2020-09-28
Publication date: 2022-03-31

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kamera (2), die ein Gehäuse (4), ein Multispektralfilter (6) und einen Matrixsensor (8) aufweist. Der Matrixsensor (8) ist in einem Innenraum (10) des Gehäuses (4) angeordnet. Die Kamera (2) weist eine Aufnahme (12) zur Befestigung eines optischen Objektivs (14) auf. Der Matrixsensor (8) weist in einer zugehörigen Sensorspaltenrichtung S mindestens fünfzehn Sensorzeilen (16) auf, die von einer ersten Sensorzeile (18) bis zu einer letzten Sensorzeile (20) übereinander angeordnet sind. Jede Sensorzeile (16) weist in einer Sensorzeilenrichtung Z des Matrixsensors (8) mindestens fünfzehn hintereinander angeordnete Sensorzellen (22) auf. Das Multispektralfilter (6) ist zwischen der Aufnahme (12) des Gehäuses (4) und dem Matrixsensor (8) angeordnet. Das Multispektralfilter (6) weist mindestens sieben Filterstreifen (24) auf, die sich in ihrer jeweiligen spektralen Filtereigenschaft unterscheiden und sich jeweils in einer Filterlängsrichtung P des Multispektralfilters (6) erstrecken. Die Filterlängsrichtung P ist parallel zu der Sensorzeilenrichtung Z, wobei die Filtersteifen (24) in einer Filterstapelrichtung Q des Multispektralfilters (6) von einem ersten Filterstreifen (26) zu einem letzten Filterstreifen (28) übereinander angeordnet sind. Außerdem betrifft die Erfindung ein Spektrophotometer (44) mit einer derartigen Kamera (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kamera und ein Spektrophotometer. Kameras sowie Spektrophotometer sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Mittels einer Kamera kann ein Objekt optisch erfasst werden, sodass daraus ein digitales Bild des Objekts erzeugt werden kann. Die Kamera weist oftmals ein Gehäuse und ein in dem Gehäuse angeordneten Sensor auf, der zur Erfassung von Licht ausgebildet ist, das auf den Sensor gelenkt wird. Der Sensor weist eine Vielzahl von Sensorzellen auf, die jeweils zur Erfassung von optischem Licht ausgebildet sind. Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von unterschiedlichen Sensorzellen bekannt. So gibt es Sensorzellen, die farbiges Licht erfassen können. Es gibt aber auch Sensorzellen, die nur monochromatisches Licht erfassen können. Die Verwendung von Sensorzellen, die nur monochromatisches Licht erfassen können, bietet den Vorteil, dass die Sensorzellen besonders kostengünstig hergestellt werden können und zugleich das auf den Sensor gelenkte Licht besonders präzise erfassen können. In der Praxis besteht jedoch oftmals das Interesse, festzustellen, welche Farbe ein Objekt oder Teile eines Objekts haben. Wird beispielsweise ein Apfel als Objekt von einer Kamera optisch erfasst, so kann anhand eines digitalen Bildes des Apfels oftmals festgestellt werden, ob der Apfel äußere Verletzungen aufweist, an denen der Apfel eine dunklere Farbe oder Schattierungen aufzeigt. Um die Verletzungen eines Apfels besser erfassen zu können, wird deshalb in der Praxis oftmals die Kamera mit dem Sensor eingesetzt, der farbiges Licht optisch erfassen kann. Es ist jedoch nicht immer möglich, alle Details eines Objektes aus einem digitalen Farbbild entnehmen zu können. Insbesondere bestimmte spektrale Anteile aus dem Farbbild des Objekts können von besonderer Bedeutung sein. Diese spektralen Anteile können aus dem Farbbild jedoch oftmals nur unzureichend genau extrahiert werden. Um eine besonders präzise spektrale Analyse eines Objekts ausführen zu können, sind aus dem Stand der Technik Spektrophotometer bekannt.
Eine bekannte Ausgestaltung eines Spektrophotometers umfasst ein Prisma, das das von dem Objekt eintreffende Licht nach Wellenlängen getrennt auffächert, um dieses aufgefächerte Licht selektiv auf eine Blende zu führen und den jeweils gewünschten Wellenlängenbereich mittels eines Sensors hinter der Blende zu erfassen. Dies erlaubt eine präzise Erfassung eines bestimmten Wellenlängenbereichs des von dem Objekt kommenden Lichts. Aus dem Licht mit einem bestimmten Wellenlängenbereich kann sodann ein zugehöriges Bild des Objekts erzeugt werden, das das Objekt beschränkt auf einen bestimmten Wellenlängenbereich repräsentiert. So kann das Bild beispielsweise den zuvor genannten Apfel ausschließlich mittels des vom Apfel rückreflektierten grünen Wellenlängenbereichs oder für ein anderes Bild ausschließlich mittels des dunkel roten Wellenlängenbereichs des Apfels wiedergegeben werden. Die Bilder, die auf unterschiedliche Wellenlängenbereiche beschränkt sind, erlauben die Extraktion von bestimmten Eigenschaften des Objekts. Ein auf einen dunkel roten Wellenlängenbereich beschränktes Bild des Apfels erlaubt beispielsweise die besonders schnelle und präzise Auffindung von Druckstellen oder beschädigten Oberflächenbereichen des Apfels.
Obwohl Spektrophotometer dazu verwendet werden können, um Bilder mit einem beschränkten Wellenlängenbereich zu erzeugen, werden Spektrophotometer in der Praxis aufgrund der hohen Anschaffungskosten nur in einem beschränkten Umfang eingesetzt. Sollen mehrere, spektral unterschiedliche Bilder mit Hilfe eines Spektrophotometer erzeugt werden, muss außerdem sichergestellt werden, das Objekt zumindest für eine bestimmte Zeit unbewegt festgehalten wird.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kamera und ein Spektrophotometer bereitzustellen, welche die Erzeugung von mehreren, spektral unterschiedlichen Bildern von dem gleichen, bewegten Objekt bei besonders geringem Aufwand und geringer Herstellungskomplexität erlauben.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Kamera mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorgesehen ist also eine Kamera, die ein Gehäuse, einen Multispektralfilter und einen Matrixsensor aufweist. Der Matrixsensor ist in einem Innenraum des Gehäuses angeordnet. Die Kamera weist eine Aufnahme zur Befestigung eines optischen Objektivs auf. Der Matrixsensor weist in einer zugehörigen Sensorspaltenrichtung mindestens fünfzehn Sensorzeilen auf, die von einer ersten Sensorzeile bis zu einer letzten Sensorzeile übereinander angeordnet sind. Jede Sensorzeile weist in einer Sensorzeilenrichtung des Matrixsensors mindestens fünfzehn hintereinander angeordnete Sensorzellen auf. Das Multispektralfilter ist zwischen der Aufnahme des Gehäuses und dem Matrixsensor angeordnet. Das Multispektralfilter weist mindestens sieben Filterstreifen auf, die sich in ihrer jeweiligen spektralen Filtereigenschaft unterscheiden und sich jeweils in einer Filterlängsrichtung des Multispektralfilters erstrecken. Die Filterlängsrichtung ist parallel zu der Sensorzeilenrichtung, wobei die Filtersteifen in einer Filterstapelrichtung des Multispektralfilters von einem ersten Filterstreifen zu einem letzten Filterstreifen übereinander angeordnet sind.
Indem das Multispektralfilter zwischen der Aufnahme des Gehäuses und dem Matrixsensor angeordnet ist, wird Licht, das durch die Aufnahme in Richtung des Matrixsensors gelenkt wird, von dem Multispektralfilter gefiltert. Die Filterstreifen des Multispektralfilters sind übereinander in einer Filterstapelrichtung des Multispektralfilters angeordnet. So können die mindestens sieben Filterstreifen „Filterstreifen für Filterstreifen“ übereinander und in unmittelbarem Kontakt zueinander angeordnet sein, sodass die Filterstreifen spaltenfrei übereinander angeordnet sind.
Die mindestens fünfzehn Sensorzeilen des Matrixsensors sind übereinander in einer Spaltenrichtung des Matrixsensors angeordnet. Die Sensorzeilen sind vorzugsweise „Sensorzeile für Sensorzeile“ unmittelbar nacheinander und in direktem Kontakt angeordnet, sodass die Sensorzeilen spaltenfrei übereinander angeordnet sind. Jede Sensorzeile weist in Sensorzeilenrichtung mindestens fünfzehn hintereinander angeordnete Sensorzellen auf. Vorzugsweise sind die Sensorzeilenrichtung und die Sensorspaltenrichtung senkrecht zueinander. Dadurch kann eine matrixförmige Anordnung von Sensorzellen entsteht.
Jede der Filterstreifen des Multispektralfilters erstreckt sich in einer Filterlängsrichtung, die parallel zu der Sensorzeilenrichtung ist. Somit können die Filterstreifen in ihrer Filterlängsrichtung parallel zu den Sensorzeilen in der zugehörigen Sensorzeilenrichtung angeordnet sein. Außerdem sind Filterstreifen in der Filterstapelrichtung des Multispektralfilters übereinander angeordnet.
Licht, das durch die Aufnahme der Kamera in Richtung einer der Sensorzeilen gelenkt wird, kann und/oder muss eine der Filterstreifen zuvor durchdringen, und dabei entsprechend der spektralen Filtereigenschaft des jeweiligen Filterstreifens gefiltert werden. Die mindestens sieben Filterstreifen unterscheiden sich in ihrer spektralen Filtereigenschaft. Bei sieben Filterstreifen gibt es also mindestens sieben unterschiedliche Filterstreifen mit jeweils unterschiedlichen, spektralen Filtereigenschaften. Die Filtereigenschaft bezieht sich vorzugsweise auf die Bandbreite des Wellenlängenspektrums, das den Filterstreifen passieren kann. Andere Wellenlängen werden von dem Filterstreifen blockiert oder zumindest stark gedämpft. Die Filtereigenschaften können sich somit auf die Grenzfrequenzen eines Filters beziehen, die die Bandbreite für das durchzulassende Spektrum an Wellenlängen bestimmen.
Das Multispektralfilter ist vorzugsweise derart in dem Innenraum des Gehäuses der Kamera angeordnet, so dass die unterschiedlichen Filtereigenschaften der Filterstreifen bei Eintritt von Licht eines Objekts durch die Aufnahme dazu führen, dass die Sensorzeilen spektral unterschiedlich gefiltertes Licht von einem Objekt erhalten, sodass mittels des von den Sensorzeilen erfassten Lichts spektral unterschiedliche Teilbilder des Objekts erzeugt werden können. Mit anderen Worten kann das Multispektralfilter derart in dem Innenraum des Gehäuses angeordnet sein, dass ein auf den Matrixsensor gerichtetes Licht die sieben Filterstreifen durchdringen muss, bevor das entsprechend gefilterte Licht auf den Matrixsensor trifft. Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn auf jede zweite Sensorzeile spektral gefiltertes Licht trifft, das von genau einem der Filterstreifen zuvor gefiltert ist. Die übrigen Sensorzeilen können gemischt gefiltertes Licht erhalten, da von zwei Filterstreifen gefiltert ist. Für eine Auswertung und/oder Erzeugung von Bildern kann es vorgesehen sein, dass nur die Sensorzeilen berücksichtigt werden, die kein spektral gemischt gefiltertes Licht, sondern ausschließlich spektral gefiltertes Licht von genau einem Filterstreifen erhalten. Dadurch lässt sich eine präzise, spektrale Analyse von zumindest einem Teil eines Objekts ausführen. Außerdem können basierend auf dem von den Sensorzeilen erfassten spektralen Licht Teilbilder des Objekts erzeugt werden.
Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik grundsätzlich Zeilenkameras bekannt. Das Prinzip der Zeilenkamera kann für die zuvor erläuterte Kamera angewendet werden. Wird einer der fünfzehn Sensorzeilen spektral gefiltertes Licht von genau einem der Filterstreifen zugeführt, so kann durch eine Relativbewegung zwischen der Kamera bzw. dem Matrixsensor und dem Objekt erreicht werden, dass ein Bild von dem gesamten Objekt mittels einer Sensorzeile erfasst wird, wobei die Sensorzeile von dem genau einen Filterstreifen spektral gefiltertes Licht erfasst. Bei den zuvor genannten Beispielen kann jede zweite Sensorzeile des Matrixsensors verwendet werden, um eine entsprechende Anzahl von unterschiedlichen Bildern mit unterschiedlichen spektralen Eigenschaften des gleichen Objekts zu erzeugen.
Die Kamera bietet den Vorteil, dass ein vergleichsweise kostengünstiger Aufbau verwendet werden kann, um eine präzise Erfassung von spektral unterschiedlichen Bildern des gleichen Objekts zu erfassen bzw. zu erzeugen.
Wie bereits zuvor erläutert, ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Sensorzeilen in Sensorspaltenrichtung vorzugsweise direkt aufeinander folgend angeordnet sind, sodass kein Spalt oder anderer Abstand zwischen den Sensorzeilen besteht. Außerdem ist es bevorzugt vorgesehen, dass jede Sensorzeile die gleiche Anzahl von Sensorzellen aufweist, die in Sensorzeilenrichtung direkt hintereinander folgend angeordnet sind. Dadurch kann die matrixförmige Anordnung der Sensorzellen erreicht werden. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Matrixsensor mindestens fünfzehn Sensorzeilen und das Multispektralfilter mindestens sieben Filterstreifen aufweist. Grundsätzlich können jedoch noch deutlich mehr Filterstreifen und deutlich mehr Sensorzeilen vorgesehen sein. So können beispielsweise mindestens 100 Sensorzeilen, mindestens 150 Sensorzeilen oder mindestens 250 Sensorzeilen vorgesehen sein. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Anzahl der Sensorzeilen mindestens doppelt so groß ist wie die Anzahl der Filterstreifen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Anzahl der Sensorzeilen beispielsweise mindestens das Dreifache oder Vierfache der Anzahl der Filterstreifen ist. Darüber hinaus hat es sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn beispielsweise mindestens zehn Filterstreifen, mindestens fünfzehn Filterstreifen, mindestens 20 Filterstreifen, mindestens 50 Filterstreifen, mindestens 100 Filterstreifen oder mindestens 150 Filterstreifen vorgesehen sind. Für die Anzahl der Sensorzeilen gilt unter Berücksichtigung der zuvor genannten Zusammenhänge eine entsprechende Anzahl an Sensorzeilen. Auch bei einer hohen Anzahl von Filterstreifen ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Filterstreifen parallel übereinander angeordnet sind. Entsprechendes kann für die Sensorzeilen gelten. Denn auch bei einer hohen Anzahl der Sensorzeilen ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Sensorzeilen parallel übereinander angeordnet sind.
Der Matrixsensor und das Multispektralfilter sind vorzugsweise innenseitig an dem Gehäuse direkt oder indirekt befestigt. Eine optische Gehäuseachse der Kamera kann senkrecht durch eine von der Aufnahme bestimmten Aufnahmeebene hindurchführen. Die Aufnahme ist vorzugsweise als eine Aufnahmevorrichtung ausgestaltet. Vorzugsweise ist die Aufnahme des Gehäuses derart ausgebildet, sodass eine optische Objektivachse eines an der Aufnahme montierbaren und/oder befestigbaren Objektives mit der optischen Gehäuseachse zusammenfällt. In diesem Fall kann vereinfacht von einer optischen Achse der Kamera gesprochen werden. Der Matrixsensor kann grundsätzlich um die optische Gehäuseachse verdreht angeordnet sein, sofern das Multispektralfilter in entsprechender Weise mitverdreht angeordnet wird. Denn es ist vorgesehen, dass die Filterlängsrichtung parallel zu der Sensorzeilenrichtung ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Kamera zeichnet sich dadurch aus, dass jeder Filterstreifen als ein optisches Bandpassfilter mit einer zugehörigen, spektralen Bandbreite ausgebildet ist, die kleiner als 50 nm, vorzugsweise kleiner als 25 nm ist. Die Spektrale Bandbreite kann die Filtereigenschaft des jeweiligen Filterstreifens sein. Die Filterstreifen unterscheiden sich vorzugsweise auch dadurch, dass ihre zugehörigen, spektralen Bandbreiten distinkt sind. Insbesondere gibt es keine Überlappung im spektralen Bereich zwischen der Bandbreite eines Filterstreifens und der Bandbreite eines benachbarten Filterstreifens. Vorzugsweise sind die Filterstreifen zum Filtern von Licht im sichtbaren oder nicht sichtbaren Bereich ausgebildet. So ist es bevorzugt vorgesehen, dass die optischen Bandpassfilter zur Filterung von sichtbarem oder nicht sichtbarem Licht ausgebildet sind. Insbesondere ist die jeweils zugehörige Bandbreite im Bereich zwischen 300 Nanometer (nm) und 800 nm angeordnet. Aus diesem Bereich kann die spektrale Bandbreite von weniger als 50 nm bzw. weniger als 25 nm für das optische Bandpassfilter für jeden der Filterstreifen distinkt gewählt sein. Die kleine spektrale Bandbreite des jeweiligen Filterstreifens erlaubt eine sehr präzise spektrale Zerlegung und die Erzeugung von zugehörigen Bildern, die nur einen sehr begrenzten spektralen Wellenlängenbereich eines Objekts wiedergeben. Die Bilder geben also unterschiedliche spektrale Anteile einer Oberfläche des Objekts wieder.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Kamera zeichnet sich dadurch aus, dass eine optische Gehäuseachse der Kamera senkrecht durch eine von der Aufnahme bestimmten Aufnahmeebene hindurchführt, wobei die Sensorzellen derart angeordnet sind, so dass die Sensorzellen eine gemeinsame Sensorfläche bilden. Die Aufnahme ist vorzugsweise eine Aufnahmevorrichtung, insbesondere eine mechanische Aufnahme. Die erste Sensorzeile ist in einem ersten Sensorabstand zu der Aufnahme angeordnet und die letzte Sensorzeile ist in einem zweiten Sensorabstand zu der Aufnahme angeordnet. Der Matrixsensor ist derart in dem Innenraum des Gehäuses angeordnet, sodass eine senkrecht auf der Sensorfläche stehende Sensornormale in einem vorbestimmten Kippwinkel zu der optischen Gehäuseachse angeordnet ist und der erste Sensorabstand kleiner als der zweite Sensorabstand ist. Indem die Sensornormale nicht parallel zur optischen Gehäuseachse, sondern in dem vorbestimmten Kippwinkel zu der optischen Gehäuseachse angeordnet ist, und indem die entsprechende Kippstellung der Sensorfläche derart gewählt ist, dass der zweite Sensorabstand der letzten Sensorzeile größer als der erste Sensorabstand der ersten Sensorzeile ist, können unterschiedliche Brennpunkte für das auf den Matrixsensor treffende Licht erreicht werden. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass das Multispektralfilter zwischen der Aufnahme des Gehäuses und dem Matrixsensor angeordnet ist. Die Filterstreifen des Multispektralfilters verursachen jeweils eine zugehörige spektrale Filterung. Die entsprechenden, durchgelassenen, spektralen Anteile des Lichts haben unterschiedliche Brennpunkte. Der Brennpunkt für blaues Licht ist beispielsweise dichter an der Aufnahme des Gehäuses als der Brennpunkt für rotes Licht. Durch die unterschiedlichen Sensorabstände (erster Sensorabstand und zweiter Sensorabstand) und dem korrespondierenden Kippwinkel kann gewährleistet werden, dass das durch jeden Filterstreifen gefilterte Licht einen Brennpunkt verursacht, wobei für jeden Brennpunkt jeweils eine der Sensorzeilen derart angeordnet ist, dass der Brennpunkt in der jeweiligen Sensorzeile ist. Die Brennpunkte weisen unterschiedliche Abstände zu der Aufnahme auf. Durch den Kippwinkel und den ersten und zweiten Sensorabstand also kann gewährleistet werden, dass die Brennpunkte jeweils in den zugehörigen Sensorzeilen sind. Dies erlaubt eine präzise Erfassung des von den Filterstreifen gefilterten Lichts.
Durch den Kippwinkel und die unterschiedlichen Sensorabstände (erster Sensorabstand und zweiter Sensorabstand) kann verhindert werden, dass der Matrixsensor für die unterschiedlichen, spektralen Lichtanteile verschoben werden muss, um jeweils ein besonders präzises und scharfes Bild von dem Objekt in Bezug auf das jeweilige Spektrum erfassen zu können. Vielmehr ist es mit dem Multispektralfilter und dem gekippten Matrixsensor möglich, ähnlich wie bei einer Zeilenkamera mehrere spektral unterschiedliche Bilder von dem gleichen Objekt gleichzeitig zu erfassen und/oder zu erzeugen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Kamera zeichnet sich dadurch aus, dass der Kippwinkel zwischen 0,1 Grad und 5 Grad ist. Der Kippwinkel kann also klein gehalten werden, sodass die Kamera weiterhin kompakt ausgestaltet sein kann. Der Kippwinkel kann an die Flächengröße des Sensors, an die Anzahl der Sensorzeilen und/oder an die Anzahl der Filterstreifen angepasst sein. In der Praxis kann der Kippwinkel auch von der Qualität eines optischen Objektivs abhängen, das an der Aufnahme der Kamera befestigt ist. Ein optisches Objektiv weist eine Linse oder mehrere Linsen auf. Die Qualität der Linsen kann die Qualität des Objektivs bestimmen. Hochwertigere Objektive können zu einem kleineren Kippwinkel führen. Deshalb ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Kippwinkel größer als Null Grad und kleiner als 5 Grad, vorzugsweise zwischen 0,1 und 3 Grad ist, um weiterhin eine sehr kompakte Ausgestaltung der Kamera zu gewährleisten.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Kamera zeichnet sich dadurch aus, dass die Kamera eine Einstellvorrichtung aufweist, die direkt oder indirekt mit dem Matrixsensor gekoppelt ist, und wobei die Einstellvorrichtung zum Einstellen des Kippwinkels ausgebildet ist. Die Einstellvorrichtung kann als eine mechanische, elektrische oder elektromechanische Einstellvorrichtung ausgebildet sein. Die Einstellvorrichtung kann beispielsweise händisch betätigbar ausgebildet sein, um den Kippwinkel manuell einzustellen zu können. Bevorzugt ist es jedoch, dass die Einstellvorrichtung einen elektromechanischen Antrieb aufweist, der zum Einstellen des Kippwinkels ausgebildet ist. Die Einstellvorrichtung kann auch derart ausgerichtet sein, um den Matrixsensor in dem eingestellten Kippwinkel zu halten. Die Einstellvorrichtung bietet den Vorteil, dass der Kippwinkel beispielsweise an unterschiedliche Objektive angepasst werden kann. Für hochwertige Objektive kann der Kippwinkel beispielsweise auf einen kleineren Wert eingestellt werden als für weniger hochwertige Objektive.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Kamera zeichnet sich dadurch aus, dass jede n-te Sensorzeile jeweils genau einem der Filterstreifen zugeordnet ist, wobei n eine ganze Zahl von mindestens zwei ist. Dadurch kann gewährleistet werden, dass jede n-te Sensorzeile einem unterschiedlichen Filterstreifen zugeordnet ist. Vorzugsweise ist n eine ganze Zahl zwischen zwei und fünf. So kann n beispielsweise eine der folgenden Zahlen sein: zwei, drei, vier oder fünf. Wenn beispielsweise jede zweite Sensorzeile genau einem jeweils unterschiedlichen Filterstreifen zugeordnet ist, ist es möglich, dass jeder Filterstreifen die zugehörige Sensorzeile in Sensorspaltenrichtung überlappt. Mit anderen Worten kann jeder Filterstreifen die zugehörige Sensorzeile nach oben und nach unten hin überlappen. Dies kann dazu führen, dass die darunter oder darüber angeordnete Sensorzeile anteilig von dem Filterstreifen überlappt ist. Diese teilweise von einem oder mehreren Filterstreifen überlappten Sensorzeilen liegen zwischen den zuvor genannten n-ten Sensorzeilen. Die teilweise von einem oder mehreren Filterstreifen überlappten Sensorstreifen werden nicht zur Erzeugung von spektral unterschiedlichen Bildern des Objekts verwendet. Vielmehr ist es bevorzugt vorgesehen, dass nur jede n-te Sensorzeile, die jeweils von nur genau einem, nämlich dem jeweils zugehörigen Filterstreifen überlappt ist, zur Erzeugung von einem zugehörigen spektralen Bild des Objekts verwendet wird. Mit jeder n-ten Sensorzeile kann also ein entsprechendes, spektrales Bild erzeugt werden. Folglich können n spektral unterschiedliche Bilder von dem gleichen Objekt erzeugt werden. In der Praxis wurde festgestellt, dass Matrixsensoren mit einer Vielzahl von Sensorzeilen günstig und zugleich präzise hergestellt werden können. Es wurde aber auch festgestellt, dass eine präzise Herstellung von Multispektralfiltern mit einer Vielzahl von Filterstreifen einen erheblichen Kostenaufwand verursacht. Hingegen können Filterstreifen mit einer moderaten Präzision besonders kostengünstig hergestellt werden. Derartige Multispektralfilter können für die vorliegende Kamera verwendet werden, da jeder Filterstreifen eine zugehörige Sensorzeile nach oben oder nach unten überlappen kann, und es deshalb nicht notwendig ist, dass der jeweilige Filterstreifen sehr präzise und exakt die gleiche Höhe wie eine Sensorzeile haben muss. Für die Herstellung der Kamera können deshalb die präzisen und zugleich günstig herstellbaren Matrixsensoren verwendet werden und außerdem können die vergleichsweise günstig herstellbaren Multispektralfilter verwendet werden, deren Filterstreifen jede n-te Sensorzeile vollständig und möglicherweise angrenzende Sensorzeilen teilweise überlappt. Somit bietet die Kamera eine vergleichsweise kostengünstige aber dennoch sehr präzise Möglichkeit, um eine Vielzahl von spektral unterschiedlichen Bildern von ein und demselben Objekt gleichzeitig zu erzeugen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Kamera zeichnet sich dadurch aus, dass jede n-te Sensorzeile eine mittlere Zeilenhöhe und die zugeordneten Filterstreifen jeweils eine mittlere Streifenhöhe aufweisen, die größer als die mittlere Zeilenhöhe, vorzugsweise das Zweifache der Zeilenhöhe, ist. Die Zeilenhöhe einer Sensorzeile ist vorzugsweise in Sensorspaltenrichtung des Matrixsensors gemessen. Eine Streifenhöhe eines Filterstreifens ist vorzugsweise in Filterstapelrichtung des Multispektralfilters gemessen. Die mittlere Streifenhöhe der Filterstreifen ist also größer als die mittlere Zeilenhöhe der Sensorzeilen. Die Filterstreifen können also jeweils etwas breiter als die zugeordneten Sensorzeilen sein. Dadurch können die Filterstreifen mit einer moderaten Präzision gefertigt werden und dennoch gewährleisten, dass jeder Filterstreifen die zugeordnete Sensorzeile nach oben und nach unten hin überlappt und dadurch gewährleistet, dass die einem Filterstreifen zugeordnete Sensorzeile ausschließlich von dem jeweiligen Filterstreifen gefiltertes Licht erhält. Die mittlere Streifenhöhe beträgt vorzugsweise das 1,2-fache bis 2-fache der mittleren Zeilenhöhe. Es können jedoch auch andere Verhältnisse vorherrschen. Es hat sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt, wenn beispielsweise jede zweite Sensorzeile jeweils genau einem Filterstreifen zugeordnet ist. In diesem Fall ist die mittlere Streifenhöhe maximal das Doppelte der mittleren Zeilenhöhe. Vorzugsweise ist die mittlere Streifenhöhe das 1,2-fache bis 1,9-fache der mittleren Zeilenhöhe ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Kamera zeichnet sich dadurch aus, dass das Multispektralfilter unmittelbar an dem Matrixsensor befestigt ist. So kann jeder Filterstreifen, der genau einem der Sensorzellen zugeordnet ist, auf der jeweiligen Sensorzeile befestigt sein. Der jeweilige Filterstreifen kann beispielsweise auf die zugeordnete Sensorzeile aufgedruckt sein. Vorzugsweise ist die mittlere Streifenhöhe dieses Filterstreifens größer als die mittlere Zeilenhöhe der zugeordneten Sensorzeile, sodass der Filterstreifen die zugeordnete Sensorzeile nach oben und nach unten hin überlappt. Dadurch kann sich der Filterstreifen anteilig auf die Sensorzeilen oberhalb und unterhalb der zugeordneten Sensorzeile erstrecken. Die Filterstreifen können nacheinander auf dem Matrixsensor angeordnet, insbesondere aufgedruckt, werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Filterstreifen oder mehrere der Filterstreifen zeitparallel auf dem Matrixsensor angeordnet, insbesondere aufgedruckt, werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Kamera zeichnet sich dadurch aus, dass alle Sensorzellen des Matrixsensors gleich ausgebildet sind. Dadurch kann eine besonders kostengünstige Herstellung des Matrixsensors erreicht werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Kamera zeichnet sich dadurch aus, dass jede Sensorzelle als eine monochromatische Sensorzelle ausgebildet ist. So kann jede Sensorzelle beispielsweise ausschließlich zur Erfassung der Intensität von Licht im zugehörigen, monochromatischen Wellenlängenbereich oder beispielsweise jeweils allein im Graubereich ausgebildet sein. Dadurch lässt sich der Matrixsensor besonders kostengünstig herstellen. Gleichzeitig ist es möglich, dass die Sensorzellen das erfasste Licht besonders präzise erfassen können.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Kamera zeichnet sich dadurch aus, dass jede Sensorzelle zur Erfassung von Licht in einem jeweils zugehörigen, begrenzten Wellenlängenbereich ausgebildet ist. Die Wellenlängenbereiche können sich teilweise, jedoch nicht vollständig, überlappen. So kann die Sensorzelle beispielsweise mindestens zwei der folgenden Filterstreifen aufweisen: einen Filterstreifen zur Erfassung von grauem Licht, einen Filterstreifen zur Erfassung von rotem Licht, einen Filterstreifen zur Erfassung von blauem Licht, einen Filterstreifen zur Erfassung von grünem Licht, einen Filterstreifen zur Erfassung von Infrarotlicht und einen Filterstreifen zur Erfassung von Ultraviolettlicht.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Kamera zeichnet sich dadurch aus, dass die Kamera ein optisches Objektiv aufweist, das an der Aufnahme des Gehäuses befestigt ist. Das Objektiv kann mindestens eine optische Linse, insbesondere mindestens eine Sammellinse, aufweisen. Die optische Achse des Gehäuses kann durch die optische Achse des Objektivs bestimmt sein. Durch das Objektiv kann das erfasste Licht gebündelt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Kamera zeichnet sich dadurch aus, dass die Aufnahme des Gehäuses von einem integralen Keil des Gehäuses oder von einem lösbar befestigten Keil des Gehäuses gebildet ist. Sofern der Keil als lösbarer Keil ausgebildet ist, kann der Keil an dem übrigen Gehäuse lösbar befestigt sein. Jeder der beiden Ausgestaltungen für den Keil kann derart ausgestaltet sein, sodass der zuvor genannte Kippwinkel der Sensornormale zur optischen Gehäuseachse gewährleistet ist. Der Keil kann einen integralen Teil des Gehäuses bilden. Es ist jedoch auch möglich, dass der Teil an dem Gehäuse derart befestigt ist, sodass der Keil die Aufnahme des Gehäuses bildet. Der integrale oder lösbare Keil des Gehäuses ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Kamera keine Einstellvorrichtung aufweist. In diesem Fall kann der Kippwinkel durch die Wahl des Keils eingestellt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Kamera sowohl den integralen oder lösbaren Keil aufweist und dass die Kamera zusätzlich die Einstellvorrichtung umfasst.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die eingangs genannte Aufgabe gelöst durch ein Spektrophotometer mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorgesehen ist also ein Spektrophotometer, das eine Kamera und eine Prozessoreinheit aufweist. Die Kamera des Spektrophotometers ist gemäß der Kamera nach dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder einer der vorteilhaften, bevorzugten Ausgestaltungen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung ausgebildet. Für die Kamera des Spektrophotometers wird auf die vorteilhaften Erläuterungen, bevorzugten Merkmale, technischen Effekte und/oder Vorteile, wie sie zu der Kamera gemäß dem ersten Aspekt und/oder einer der zugehörigen, vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung bereits erläutert worden sind, zumindest in analoger Weise Bezug genommen. Die Kamera des Spektrophotometers ist außerdem ausgebildet, ein an der Aufnahme der Kamera vorbeigeführtes Objekt optisch zu erfassen und Messsignale mittels der Sensorzellen zu erzeugen, die das erfasste Objekt repräsentieren. Die Prozessoreinheit des Spektrophotometers ist mit dem Matrixsensor der Kamera gekoppelt, um die Messsignale von den Sensorzellen an die Prozessoreinheit zu übertragen. Die Kopplung zwischen dem Matrixsensor und der Prozessoreinheit kann direkt oder indirekt ausgestaltet sein. Vorzugsweise besteht eine leitungsgebundene Verbindung zwischen der Prozessoreinheit und dem Matrixsensor, sodass die Messsignale von den Sensorzellen an die Prozessoreinheit übertragbar sind. Insbesondere kann ein Sensorsignal von dem Matrixsensor an die Prozessoreinheit übertragen werden, wobei das Sensorsignal die Messsignale der Sensorzellen repräsentiert. Die Prozessoreinheit des Spektrophotometers ist konfiguriert, unterschiedliche Bilder des Objekts basierend auf den Messsignalen unterschiedlicher Sensorzellen zu erzeugen, sodass die Bilder unterschiedliche spektrale Anteile einer Oberfläche des Objekts repräsentieren.
Verfahren zur Erzeugung von Bildern aus zeitlich versetzten Zeilenaufnahmen, die mittels der Signale einer Zeilenkamera erzeugt sind, sind grundsätzlich aus dem Stand der Technik bekannt. Die Prozessoreinheit kann ausgebildet sein, ein Bild eines an der Kamera vorbeibewegten Objekts aus einer Mehrzahl von zeitlich nacheinander erzeugten Zeilenaufnahmen des Objekts zu erzeugen, wobei die Prozessoreinheit konfiguriert ist, die Messsignale der Sensorzeilen in einem vorbestimmten Takt zu erfassen und basierend auf den je Takt erfassten Messsignalen der gleichen Sensorzeile jeweils eine Zeilenaufnahme des Objekts zu erzeugen. Die Prozessoreinheit kann außerdem konfiguriert sein, aus der Mehrzahl der Zeilenaufnahmen, die auf Messsignalen der gleichen Sensorzeile basieren, jeweils ein Bild des Objekts zu erzeugen. Dadurch können beispielsweise n spektral unterschiedliche Bilder des bewegten Objekts mittels der Prozessoreinheit erzeugt werden. Somit kann die Prozessoreinheit ausgebildet sein, für jede Sensorzeile das Verfahren zur Erzeugung von Bildern aus zeitlich versetzten Zeilenaufnahmen auszuführen. Bezüglich der Funktionsweise des Verfahrens zur Erzeugung von Bildern aus zeitlich versetzten Zeilenaufnahmen wird auf die Publikation der Patentanmeldung DE 10 2007 015 320 A1 sowie auf die einschlägigen Lehrbücher und Publikationen verwiesen.
Grundsätzlich kann ein an der Kamera vorbeibewegtes Objekt durch unterschiedliche Relativbewegungen entstehen. Dazu kann das Objekt gegenüber einer fest montierten und/oder ortsfesten Kamera bewegt werden, so dass das Objekt an der Kamera vorbeibewegt wird. Es ist aber auch möglich, dass die Kamera gegenüber einem fest montierten und/oder ortsfesten Objekt bewegt wird. Durch die dabei entstehende Relativbewegung zwischen der Kamera und dem Objekt kann dieser Fall dennoch aufgefasst werden als ein an der Kamera vorbeibewegtes Objekt. Schließlich ist es auch möglich, dass eine bewegliche Kamera und ein bewegliches Objekt relativ zueinander bewegt werden, so dass das Objekt an der Kamera vorbeibewegt wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Spektrophotometers zeichnet sich dadurch aus, dass die Prozessoreinheit konfiguriert ist, ein erstes Bild basierend auf den Messsignalen der ersten Sensorzeile, ein zweites Bild basierend auf den Messsignalen der letzten Sensorzeile, sowie mehrere weitere Bilder basierend auf den Messsignalen von jeweils genau einer weiteren Sensorzeile zu erzeugen. Die Prozessoreinheit kann somit ausgebildet sein, eine Mehrzahl von Bildern zu erzeugen, die unterschiedliche spektrale Anteile der Oberfläche des Objekts repräsentieren. Zwischen den Sensorzeilen, die zur Erzeugung von Bildern verwendet sind, sind vorzugsweise weitere Sensorzeilen des Matrixsensors angeordnet, dessen Messsignale ignoriert werden, insbesondere nicht an die Prozessoreinheit übertragen werden. Sensorzeilen mit Sensorzellen dessen Messsignale zu ignorieren und/oder nicht zu übertragen sind, sind beispielsweise nicht mit der Prozessoreinheit gekoppelt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Prozessoreinheit konfiguriert ist, die entsprechenden Messsignale nach dem Empfang zu ignorieren.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Spektrophotometers zeichnet sich dadurch aus, dass die Prozessoreinheit derart mit dem Matrixsensor gekoppelt ist, um ausschließlich die Messsignale von jeder n-ten Sensorzeile zu empfangen. In Zusammenhang mit der Kamera gemäß dem ersten Aspekt wurde bereits erläutert, dass es bevorzugt vorgesehen ist, dass jede n-te Sensorzeile jeweils genau einem der Filterstreifen zugeordnet ist, sodass ausschließlich von dem zugeordneten Filterstreifen gefiltertes Licht auf die jeweilige Sensorzeile treffen kann. Dadurch wird gewährleistet, dass die Prozessoreinheit Bilder mit unterschiedlichen spektralen Anteilen der Oberfläche des Objekts erzeugen kann. Die spektralen Unterschiede der Bilder werden dabei insbesondere durch die präzise spektrale Trennung der Filtereigenschaften gewährleistet, die durch die Filterstreifen hervorgerufen werden. Selbst wenn die Messsignale der übrigen Sensorzeilen, die zwischen den n-ten Sensorzeilen angeordnet sind, an die Prozessoreinheit übertragen werden, so kann die Prozessoreinheit ausgebildet sein, diese Messsignale für die Erzeugung der Bilder nicht zu berücksichtigen, sondern die entsprechenden Messsignale vorzugsweise zu ignorieren.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Spektrophotometers zeichnet sich dadurch aus, dass die Prozessoreinheit (46) konfiguriert ist, die Bilder ausschließlich basierend auf den Messsignalen von jeder n-ten Sensorzeile (16) zu erzeugen. Selbst wenn die Messsignale der Sensorzeilen, die zwischen den n-ten Sensorzeilen angeordnet sind, an die Prozessoreinheit übertragen werden, so kann die Prozessoreinheit ausgebildet sein, diese Messsignale für die Erzeugung der Bilder nicht zu berücksichtigen, sondern die entsprechenden Messsignale vorzugsweise zu ignorieren.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele und den Figuren. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich und in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung auch unabhängig von ihrer Zusammensetzung in den einzelnen Ansprüchen oder deren Rückbezügen. In den Figuren stehen weiterhin gleiche Bezugszeichen für gleiche oder ähnliche Objekte.

1 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung der Kamera in einer schematischen Darstellung.
2 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung des Matrixsensors in einer schematischen Darstellung.
3 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung des Multispektralfilters auf dem Matrixsensor aus 2 in einer schematischen Darstellung.
4 bis 6 zeigen jeweils eine weitere, vorteilhafte Ausgestaltung der Kamera in einer schematischen Ausgestaltung.
7 zeigt eine vorteilhafte Ausgestaltung des Spektrophotometers in einer schematischen Darstellung.

In der 1 ist eine beispielhafte Ausgestaltung der Kamera 2 schematisch dargestellt. Die Kamera 2 weist ein Gehäuse 4, ein Multispektralfilter 6 und einen Matrixsensor 8 auf. Das Multispektralfilter 6 und der Matrixsensor 8 sind jeweils in einem Innenraum 10 des Gehäuses 4 angeordnet. So kann der Matrixsensor 8 beispielsweise an einer Innenwand des Gehäuses 4 befestigt sein. Das Multispektralfilter 6 kann unmittelbar an einer von dem Matrixsensor 8 gebildeten Sensorfläche 30 befestigt sein.
Die Kamera 2 weist eine Aufnahme 12 auf, die zur Befestigung eines Objektivs (nicht dargestellt) ausgebildet ist. Die Aufnahme 12 ist also eine mechanische Befestigungsaufnahme für das Objektiv. Durch die Aufnahme 12 wird eine Öffnung 42 zum Innenraum 10 der Kamera 2 gebildet. Die Öffnung 42 liegt in einer Aufnahmeebene E, die von der Aufnahme 12 gebildet ist. Das Multispektralfilter 6 ist zwischen der Aufnahme 12 und dem Matrixsensor 8 angeordnet. Licht, das durch die Öffnung 42 der Aufnahme 12 in Richtung des Matrixsensors 8 gelenkt wird, passiert deshalb zuvor das Multispektralfilter 6. Mit anderen Worten ist das Multispektralfilter 6 derart zwischen der Öffnung 42 der Aufnahme 12 und dem Matrixsensor 8 angeordnet, sodass das durch die Öffnung 42 der Aufnahme 12 in Richtung des Matrixsensors 8 gelenkte Licht von dem Multispektralfilter 6 gefiltert wird.
Der Matrixsensor 8 der Kamera 2 aus 1 ist in 2 in einer auf die von dem Matrixsensor 8 gebildeten Sensorfläche 30 blickenden Richtung dargestellt. Der Matrixsensor 8 weist in einer zugehörigen Sensorspaltenrichtung S mindestens fünfzehn Sensorzeilen 16, vorzugsweise mindestens einhundert Sensorzeilen auf, die von einer ersten Sensorzeile 18 bis zu einer letzten Sensorzeile 20 übereinander angeordnet sind. Jede Sensorzeile 16 weist in einer Sensorzeilenrichtung Z des Matrixsensors 8 mindestens fünfzehn, vorzugsweise mindestens einhundert hintereinander angeordnete Sensorzellen 22 auf. Jede Sensorzeile 16 weist eine mittlere Zeilenhöhe M in Sensorspaltenrichtung S auf.
In der 3 ist eine schematische Draufsicht auf den Matrixsensor 8 dargestellt, wobei der Matrixsensor 8 auf der Sensorfläche 30 des Matrixsensors 8 befestigt ist.
Das Multispektralfilter 6 weist mindestens sieben Filterstreifen 24, vorzugsweise mindestens 49 Filterstreifen auf. Jeder Filterstreifen 24 ist als ein optisches Bandpassfilter mit einer zugehörigen, spektralen Bandbreite ausgebildet, die kleiner als 50 nm und vorzugsweise kleiner als 25 nm ist. Die spektralen Bandbreiten der Filterstreifen 24 sind weder identisch zueinander noch überlappen sie einander. Vielmehr ist es bevorzugt vorgesehen, dass die spektralen Bandbreiten ohne Überlappung beabstandet zueinander ausgestaltet sind. Jeder der Filterstreifen 24 kann von einem Material oder mehreren Materialien gebildet sein, das bzw. die als optisches Bandpassfilter mit einer zugehörigen, spektralen Bandbreite wirkt bzw. wirken.
Für eine vorteilhafte Ausgestaltung der Kamera 2 hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn das Multispektralfilter 6 für jeden im Folgenden genannten Wellenlängenbereich bzw. Farbbereich mindestens einen, vorzugsweise mehrere Filterstreifen 24 aufweist und/oder wenn der Matrixsensor 8 für jeden im Folgenden genannten Wellenlängenbereich bzw. Farbbereich mindestens eine Sensorzeile 16, vorzugsweise mehrere Sensorzeilen 16 aufweist:

- Hochfrequentes UV-Licht,
- UV-Licht, insbesondere umfassend hochfrequentes UV-Licht bis niederfrequentes UV-Licht,
- Niederfrequentes UV-Licht,
- Hochfrequentes blaues Licht
- Blaues Licht, insbesondere umfassend hochfrequentes blaues Licht bis niederfrequentes blaues Licht, weiter vorteilhaft mit einem relativ breiten blauen Spektralkanal,
- Niederfrequentes blaues Licht,
- Grünes Licht, insbesondere umfassend hochfrequentes grünes Licht bis niederfrequentes grünes Licht, weiter vorteilhaft mit einem relativ breiten grünen Spektralkanal,
- Niederfrequentes grünes Licht,
- Hochfrequentes rotes Licht
- Rotes Licht, insbesondere umfassend hochfrequentes rotes Licht bis niederfrequentes rotes Licht, weiter vorteilhaft mit einem relativ breiten roten Spektralkanal,
- Niederfrequentes rotes Licht,
- Hochfrequentes Infrarotlicht,
- Infrarotlicht, insbesondere umfassend hochfrequentes Infrarotlicht bis niederfrequentes Infrarotlicht, und
- Niederfrequentes Infrarotlicht.

Bevorzugt ist es vorgesehen, dass jeder Filterstreifen 24 von zwei unterschiedlichen Materialien gebildet sein kann, die übereinander angeordnet sind. Jedes der beiden Materialien bildet einen Filterteil des Bandpassfilters. Das Bandpassfilter kann somit aus zwei übereinander angeordneten Filterteilen gebildet sein. Insbesondere ist es möglich, dass die beiden Materialien zur Herstellung der entsprechenden Filterteile übereinander gedruckt sind. Zusammen bilden die beiden Filterteile anschließend das Bandpassfilter. Soll beispielsweise ein Bandpassfilter mit einem Durchlass von 500 nm bis 550 nm hergestellt werden, kann zunächst ein erstes Filterteil aus einem ersten Material streifenförmig gedruckt werden, wobei dieses Material ausgebildet ist, Licht im Wellenlängenbereich von 0 nm bis 500 nm zu sperren. Auf das erste Filterteil kann ein zweites Material gedruckt werden, um das zweite Filterteil herzustellen. Das zweite Material kann ausgebildet sein, um Licht im Wellenlängenbereich über 550 nm zu sperren. Das aus den beiden Filterteilen gebildete Bandpassfilter ist in diesem beispielhaften Fall derart ausgebildet, um Licht ausschließlich im Wellenlängenbereich von 500 nm bis 550 nm durchzulassen. Licht aus den anderen Wellenlängenbereichen wird nicht durchgelassen, sondern gesperrt.
Jeder der Filterstreifen 24 kann auf die Sensoroberfläche 30 des Matrixsensors 8 aufgelegt sein. Es ist aber auch möglich, dass jeder der Filterstreifen 24 auf den Matrixsensor 8 aufgedruckt und/oder aufgeklebt ist. Grundsätzlich kann auch eine andere Anordnung und/oder Befestigung für das Multispektralfilter 6 vorgesehen sein. So können die Filterstreifen 24 beispielsweise an Befestigungsstreifen 36, die an gegenüberliegenden Enden der Filterstreifen 24 angeordnet sind, befestigt sein. Die Filterstreifen können mittels der Befestigungsstreifen 36 relativ zueinander ausgerichtet und befestigt sein. Mittels der Befestigungsstreifen 36 kann das Multispektralfilter 6 außerdem an und/oder innerhalb des Gehäuses 4 befestigt und/oder angeordnet sein.
Jeder Filterstreifen 24 kann eine mittlere Streifenhöhe N in Filterstapelrichtung Q aufweisen. Die Filterstreifen 24 unterscheiden sich jeweils in ihrer spektralen Filtereigenschaft. So kann ein erster Filterstreifen 26 eine andere Filtereigenschaft aufweisen als der letzte Filterstreifen 28. Die Filterstreifen 24 sind in der Filterstapelrichtung Q des Multispektralfilters 6 von dem ersten Filterstreifen 26 bis zu dem letzten Filterstreifen 28 übereinander angeordnet. Zwischen den Filterstreifen 24 kann in Filterstapelrichtung Q jeweils ein Spalt 40 ausgebildet sein. Bevorzugt ist es jedoch vorgesehen, dass die Filterstreifen 24 von dem ersten Filterstreifen 26 bis zu dem letzten Filterstreifen 28 spaltfrei übereinander angeordnet sind, sodass zwischen den Filterstreifen 24 in Filterstapelrichtung Q kein Spalt besteht. Die Filterstreifen 24 können außerdem jeweils eine vorbestimmte Querschnittsform aufweisen, die als Kontur bezeichnet werden soll. Die jeweilige Kontur ist vorzugsweise jedoch derart ausgebildet, dass der jeweilige Filterstreifen 24 eine der Sensorzeilen 16 vollständig abdeckt. Die Kontur eines jeden Filterstreifens 24 kann beispielsweise rechteckförmig, trapezförmig oder dreieckig sein. Andere Formen sind auch möglich.
Die Filterstreifen 24 erstrecken sich jeweils in einer Filterlängsrichtung P, die parallel zur Sensorzeilenrichtung Z ist. Außerdem hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn jede n-te Sensorzeile 16, vorzugsweise 2-te Sensorzeile 16, jeweils genau einem der Filterstreifen 24 zugeordnet ist. Die Anzahl n ist vorzugsweise eine ganze Zahl von mindestens 2, insbesondere 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10. Grundsätzlich kann die Anzahl n auch größer als 10 sein. Die einem Filterstreifen 24 zugeordnete Sensorzeile 16 wird vollständig von dem jeweiligen Filterstreifen 24 überdeckt. Außerdem ist es bevorzugt vorgesehen, dass die mittlere Zeilenhöhe M der Sensorzeilen 16 kleiner als die mittlere Streifenhöhe N der Filterstreifen 24 ist. So kann die mittlere Streifenhöhe N beispielsweise das 1,5-fache bis 2-fache der mittleren Zeilenhöhe M betragen. Darüber hinaus ist es bevorzugt vorgesehen, dass der einer Sensorzeile 16 zugeordnete Filterstreifen die Sensorzeilen 16, die in Sensorspaltenrichtung S oberhalb und unterhalb zu der dem Filterstreifen 24 zugeordneten Sensorzeile 16 sind, zumindest teilweise überdeckt. Mit anderen Worten kann jeder Filterstreifen 24 die zugehörige Sensorzeile 16 vollständig sowie die darunter und darüber angeordneten Sensorzeilen 16 anteilig überdecken.
Außerdem hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn jede n-te Sensorzeile 16, vorzugsweise 2-te Sensorzeile 16, jeweils einer Anzahl von k spaltfrei übereinander angeordneten Filterstreifen 24 zugeordnet ist (nicht dargestellt). Die Anzahl k ist vorzugsweise eine ganze Zahl von mindestens 2, insbesondere 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10. Grundsätzlich kann die Anzahl n auch größer als 10 sein. Beispielsweise kann jede 2-te Sensorzeile 16 jeweils eine Anzahl von 3 spaltfrei übereinander angeordneten Filterstreifen zugeordnet sein. Die drei spaltfrei übereinander angeordneten Filterstreifen können ein Filterstreifenpaket bilden. Entsprechend der Anzahl der Sensorzeilen können deshalb eine gleiche Anzahl von Filterstreifenpaketen vorgesehen sein. Zwischen zwei benachbarten Filterstreifenpaketen kann mindestens ein weiterer Filterstreifen, insbesondere spaltfrei, angeordnet sein.
Die Messsignale jeder einem Filterstreifen 24 zugeordnete Sensorzeile 16 können wie die Messsignale einer Sensorzeile von einer Zeilenkamera verwendet werden. Wird eine Relativbewegung zwischen einem Objekt und der Kamera 2 verursacht, sodass es zu einer Relativbewegung zwischen der Kamera 2 und dem Objekt kommt, können die Messsignale der jeweiligen Sensorzeile 16 in einem vorbestimmten Takt erfasst werden, um aus den dem Takt entsprechenden, erfassten Messsignalen der Sensorzeile ein Bild der Oberfläche des Objekts zu erzeugen. Jede einem Filterstreifen 24 zugeordnete Sensorzeile 16 wird jedoch nicht mit dem ursprünglich von dem Objekt kommenden Licht beaufschlagt, sondern das von dem Objekt kommende Licht wird zunächst durch den jeweiligen Filterstreifen 24 gefiltert, sodass jede einem Filterstreifen 24 zugeordnete Sensorzeile 16 dazu verwendet werden kann, um ein Bild mit entsprechenden spektralen Anteilen einer Oberfläche des Objekts zu erzeugen. Die mehreren Filterstreifen 24 unterscheiden sich in ihren spektralen Filtereigenschaften. Somit kann eine Anzahl von Bildern, die zu der Anzahl der Filterstreifen 24 korrespondiert, mittels der Kamera 2 erzeugt werden, sodass die Bilder unterschiedliche spektrale Anteile einer Oberfläche des gleichen Objekts repräsentieren. Die Kamera 2 kann deshalb dazu verwendet werden, um spektral unterschiedliche Bilder eines Objekts zu erzeugen. Die Kamera 2 weist den Vorteil auf, dass diese besonders kostengünstig hergestellt werden kann. Die Herstellung von einem Matrixsensor 8, wie dieser beispielhaft und schematisch in der 2 dargestellt ist, ist mit moderatem Aufwand möglich. Die präzise Herstellung von Filterstreifen 24 ist wesentlich aufwändiger und teurer. Wie aus der 3 jedoch zu entnehmen ist, bedarf es für die Kamera 2 nicht der Herstellung von besonders präzisen Filterstreifen 24, und zwar im Sinne von präzisen geometrischen Abmessungen der Filterstreifen 24. Vielmehr können die Filterstreifen 24 mit moderatem Aufwand und Genauigkeit derart hergestellt werden, dass ihre mittlere Streifenhöhe N zumindest größer als die mittlere Zeilenhöhe M ist. Die Herstellung eines Filterstreifens 24, der außerdem kleiner als das Doppelte der mittleren Zeilenhöhe M ist, kann ebenfalls mit moderatem Aufwand gewährleistet werden. Insgesamt können die mindestens sieben Filterstreifen 24 des Multispektralfilters 6 deshalb mit vergleichsweise geringem Aufwand und geringen Kosten hergestellt werden. Die erläuterte Anordnung der Filterstreifen 24 ist besonders vorteilhaft, da auf die Messsignale von Sensorzellen 22 von Sensorzeilen 16 verzichtet werden kann, die nur anteilig von einer oder mehreren der Filterstreifen 24 überlappt sind. Die entsprechenden Messsignale können ignoriert werden. Relevant sind also nur die Messsignale der Sensorzellen 22 der Sensorzeilen 16, die jeweils vollständig von dem jeweils zugehörigen Filterstreifen 24 überdeckt sind. Die Messsignale dieser Sensorzeilen können mittels einer Schnittstelle 38 der Kamera 2 zur Verfügung gestellt werden. Die Schnittstelle 38 kann über entsprechende Signalleitungen mit jeder n-ten Sensorzeile gekoppelt sein. Schnittstelle 38 kann ausgebildet sein, um keine kabelgebundene Verbindung zu einem Signalkabel herzustellen. Es ist aber auch möglich, dass die Schnittstelle 38 zur Herstellung einer Funkverbindung ausgebildet ist, um die Messsignale zur Verfügung zu stellen, insbesondere an eine andere Einheit zu übertragen.
Wie aus der 1 schematisch zu entnehmen ist, weist die Kamera 2 eine Aufnahme 12 an dem Gehäuse 4 auf, wobei die Aufnahme 12 zur Befestigung eines optischen Objektivs 14 ausgebildet ist. Ein derartiges Objektiv 14 ist rein beispielhaft in der 4 einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Kamera 2 dargestellt. Wird ein derartiges Objektiv 14, das vorzugsweise eine Sammellinse aufweist, an der Aufnahme 12 befestigt, so werden für unterschiedliche spektrale Anteile des vom Objekt 14 zum Matrixsensor 8 gelenkten Lichts mehrere Brennpunkte erzeugt, die jeweils einen unterschiedlichen Abstand zu der Sammellinse des Objektivs 14 und/oder zur Aufnahme 12 der Kamera 2 aufweisen. Der Brennpunkt für blaues Licht weist beispielsweise einen geringeren Abstand zu der Aufnahme 12 auf als der Brennpunkt für rotes Licht. Vor diesem Hintergrund kann es vorgesehen sein, dass beispielsweise der erste Filterstreifen 26 als ein optisches Bandpassfilter mit einer zugehörigen spektralen Bandbreite ausgebildet ist, so dass dieses Bandpassfilter ausschließlich ultraviolettes Licht passieren lässt. Der letzte Filterstreifen 28 kann ebenfalls als ein optisches Bandpassfilter mit einer zugehörigen spektralen Bandbreite derart ausgebildet sein, so dass dieses Bandpassfilter ausschließlich infrarotes Licht passieren lässt. Zwischen dem ersten Filterstreifen 26 und dem letzten Filterstreifen 28 können eine Vielzahl weiterer Filterstreifen 24 angeordnet sein, die ebenfalls jeweils als optische Bandpassfilter mit einer zugehörigen spektralen Bandbreite ausgebildet sind. Die Filterstreifen 24 können entsprechend dem Spektrum zwischen UV-Licht und Infrarotlicht jeweils einzelne spektrale Anteile durchlassen und die übrigen spektralen Anteile sperren. Da der Brennpunkt für die unterschiedlichen Lichtfarben unterschiedlich weit weg von der Aufnahme 12 des Gehäuses 4 sein wird, ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Matrixsensor 8 gekippt in Bezug zur Gehäuseachse G ist. Bevorzugt ist es dabei vorgesehen, dass die optische Gehäuseachse G der Kamera 2 senkrecht durch eine von der Aufnahme 12 bestimmten Aufnahmeebene E hindurchführt, wobei die Sensorzellen 22 derart angeordnet sind, sodass die Sensorzellen 22 eine gemeinsame Sensorfläche 30 bilden, und wobei die erste Sensorzeile 18 in einem ersten Sensorabstand A zu der Aufnahme 12 angeordnet ist, und wobei die letzte Sensorzeile 20 in einem zweiten Sensorabstand B zu der Aufnahme 12 angeordnet ist, und wobei der Matrixsensor 8 derart in dem Innenraum 10 des Gehäuses 4 angeordnet ist, dass eine senkrecht auf der Sensorfläche 30 stehende Sensornormale L in einem vorbestimmten Kippwinkel K zu der optischen Gehäuseachse G angeordnet ist und der erste Sensorabstand A kleiner als der zweite Sensorabstand B ist. Durch den Kippwinkel K, den ersten Sensorabstand A und den zweiten Sensorabstand B kann gewährleistet werden, dass die unterschiedlichen Brennpunkte jeweils in einer Sensorzeile 16 sind, die jeweils einem der Filterstreifen 24 zugeordnet sind. Indem die Brennpunkte in diesen Sensorstreifen 16 angeordnet sind, deren Sensorzellen zur Erzeugung der relevanten Messsignale dienen, können besonders präzise Bilder für spektral unterschiedliche Anteile der Oberfläche des Objekts erzeugt werden. In der Praxis hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn der Kippwinkel K zwischen 0,1 Grad und 5 Grad ist. Oftmals wird der Kippwinkel K an das tatsächlich verwendete Objektiv 14 angepasst. Damit die Kamera 2 auch für unterschiedliche Objektive 14 geeignet ist, kann es vorgesehen sein, dass die Kamera 2 eine Einstellvorrichtung 32 aufweist. In der 4 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung der Kamera 2 mit einer Einstellvorrichtung 32 schematisch dargestellt. Die Einstellvorrichtung 32 ist ausgebildet, um den Kippwinkel K einzustellen. Die Einstellvorrichtung 32 kann mit dem Matrixsensor 8 mechanisch gekoppelt sein, um den Kippwinkel K einzustellen. Die Einstellvorrichtung 32 kann eine händisch betätigbare Einstellvorrichtung 32 oder eine elektromechanisch und über ein Steuersignal steuerbare Einstellvorrichtung 32 sein.
Es kann vorteilhaft sein, wenn das Objektiv und/oder die zugehörige Linse aus Zylinderlinsen aufgebaut ist. In diesem Fall kann durch ein „Verkippen“ einzelner Zylinderlinsen oder des gesamten Objektivs die Chromatische Aberration (insbesondere der spektrale Farblängsfehler) minimiert werden.
In der 5 ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Kamera 2 schematisch dargestellt. Die Kamera 2 entspricht zumindest im Wesentlichen der Kamera 2 aus 1. Jedoch ist es für die in 5 dargestellte Kamera 2 bevorzugt vorgesehen, dass der Matrixsensor 8 nicht unmittelbar an der Sensoroberfläche 30 des Matrixsensors 8 befestigt ist. Vielmehr ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Multispektralfilter 6 in einem vorbestimmten Abstand zu der Sensoroberfläche 30 des Matrixsensors 8 angeordnet ist. Der Abstand ist derart gewählt, dass das auf die einem Filterstreifen zugeordneten Sensorzeilen treffende Licht zuvor das Multispektralfilter 6 passiert hat. Weiterhin bleibt es auch bei der Zuordnung von jeder n-ten Sensorzeile 16, insbesondere jeder zweiten Sensorzeile 16, zu jeweils genau einem der Filterstreifen 24. Die weiteren, vorteilhaften Erläuterungen, bevorzugten Merkmale, technischen Effekte und/oder Vorteile, wie sie bereits zu der Kamera 2 erläuterte worden sind, gelten für die in 5 dargestellte Kamera 2 in analoger Weise.
In der 6 ist eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Kamera 2 dargestellt. Die in 6 dargestellte Kamera 2 entspricht zumindest im Wesentlichen der in 1 dargestellten Kamera 2. Allerdings weist das Gehäuse 4 der Kamera 2 einen Keil 34 auf, der die Aufnahme 12 der Kamera 2 bildet. Der Keil 34 kann einen integralen Teil des Gehäuses 4 bilden. Es ist jedoch auch möglich, dass der Keil 34 lösbar an dem Gehäuse 4 befestigt ist. Dennoch ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Keil 34 als ein Teil des Gehäuses 4 der Kamera 2 verstanden wird. Mit dem Keil 34 kann der Kippwinkel K eingestellt werden. Der Keil 34 kann deshalb alternativ zu der Einstellvorrichtung 32 verwendet werden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Kamera 2 sowohl die Einstellvorrichtung 32 aus der 2 als auch den Keil 34 aus 6 aufweisen kann, um den Kippwinkel K einzustellen.
In der 7 ist eine vorteilhafte Ausgestaltung des Spektrophotometers 44 dargestellt. Das Spektrophotometer 44 weist eine Kamera 2 auf. In Bezug auf die Kamera 2 wird auf die vorteilhaften Erläuterungen, bevorzugten Merkmale, technischen Effekte und/oder Vorteile Bezug genommen, wie sie für die Kamera 2 im Zusammenhang mit den 1 bis 6 bereits erläutert worden sind. Das Spektrophotometer 44 weist also eine entsprechende Kamera 2 auf. Außerdem weist das Spektrophotometer 44 eine Prozessoreinheit 46 auf, die in dem Innenraum 10 der Kamera 2 angeordnet sein kann. Die Kamera 2 ist außerdem ausgebildet, ein an der Aufnahme 12 der Kamera 2 vorbeigeführtes Objekt (nicht dargestellt) optisch zu erfassen und Messsignale mittels der Sensorzellen 22 zu erzeugen, die das erfasste Objekt repräsentieren. Die Prozessoreinheit 46 ist mit dem Matrixsensor 8 gekoppelt, um die Messsignale von den Sensorzellen 22 an die Prozessoreinheit 46 zu übertragen.
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass ausschließlich die Messsignale der Sensorzellen 22 der einem Filterstreifen 24 zugeordneten Sensorzeile 16 an die Prozessoreinheit 46 übertragen wird. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass ausschließlich jede n-te Sensorzeile 16 und/oder die Sensorzellen 22 jeder n-ten Sensorzeile 16 über zugehörige Signalleitungen 48 mit der Prozessoreinheit 46 gekoppelt sind, um die von den entsprechenden Sensorzellen 22 erzeugten Messsignale an die Prozessoreinheit 46 zu übertragen. Die Prozessoreinheit 46 des Spektrophotometers 44 ist vorzugsweise derart konfiguriert, um unterschiedliche Bilder des Objekts basierend auf den empfangenen Messsignalen der unterschiedlichen Sensorzellen 22 zu erzeugen, sodass die Bilder unterschiedliche spektrale Anteile einer Oberfläche des Objekts repräsentieren. Mittels der Messsignale der Sensorzellen 22 der Sensorzeile 16, die dem ersten Filterstreifen 26 zugeordnet ist, kann beispielsweise der ultraviolette Anteil der Oberfläche des Objekts erfasst werden, indem die Messsignale der entsprechenden Sensorzellen 22 in einem vorbestimmten Takt an die Prozessoreinheit 46 übertragen werden, während das Objekt an der Kamera 2 vorbeigeführt wird. Basierend auf diesen Messsignalen kann die Prozessoreinheit 46 konfiguriert sein, ein Bild, das den Ultraviolettanteil der Oberfläche des Objekts repräsentiert, zu erzeugen. In entsprechender Weise können auch die Messsignale der Sensorzellen 22 der Sensorzeile 16, die dem letzten Filterstreifen 28 zugeordnet sind, an die Prozessoreinheit 46 übertragen werden, sodass die Prozessoreinheit 46 aus den entsprechenden Messsignalen ein Bild zu erzeugen kann, dass die Infrarotteile der Oberfläche des Objekts repräsentiert.
Auf entsprechender Weise kann die Prozessoreinheit 46 ausgebildet sein, ein erstes Bild basierend auf den Messsignalen einer Sensorzeile 16, die dem ersten Filterstreifen 26 zugeordnet ist, ein zweites Bild basierend auf den Messsignalen einer anderen Sensorzeile 16, die dem letzten Filterstreifen 28 zugeordnet ist, sowie mehrere weitere Bilder basierend auf den Messsignalen von jeweils genau einer noch weiteren Sensorzeile 16 zu erzeugen, die jeweils einem der zwischen dem ersten und letzten Filterstreifen 26, 28 angeordneten Filterstreifen 24 zugeordnet ist, zu erzeugen. Wenn beispielsweise jede zweite Sensorzeile 16 jeweils einem der Filterstreifen 24 zugeordnet ist, so kann es vorgesehen sein, dass die Prozessoreinheit 46 derart mit dem Matrixsensor 8 gekoppelt ist, um ausschließlich die Messsignale von jeder zweiten Sensorzeile 16 zu empfangen und basierend auf den Messsignalen der jeweiligen Sensorzeile 16 ein zugehöriges Bild (pro n-te Sensorzeile) zu erzeugen, wobei sich die Bilder in ihren spektralen Anteilen der Oberfläche des Objekts unterscheiden. Somit können unterschiedliche spektrale Anteile von den unterschiedlichen Bildern des gleichen Objekts erzeugt werden. Das Spektrophotometer kann außerdem eine Schnittstelle 39 aufweisen, die mit der Prozessoreinheit 46 gekoppelt ist. Die Prozessoreinheit 46 kann außerdem konfiguriert sein, ein Ausgangssignal zu erzeugen, dass die von der Prozessoreinheit erzeugten Bilder repräsentiert. Außerdem kann die Prozessoreinheit ausgebildet sein, die Schnittstelle 39 derart zu steuern, um das Ausgangssignal zur Verfügung zu stellen und/oder zu übertragen, insbesondere an eine andere Einheit zu senden.
Ergänzend sei darauf hingewiesen, dass „aufweisend“ keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und „ein“ oder „eine“ keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
Bezugszeichenliste

A: erster Sensorabstand
B: zweiter Sensorabstand
E: Aufnahmeebene
G: Gehäuseachse
K: Kippwinkel
L: Sensornormale
M: mittlere Zeilenhöhe
N: mittlere Streifenhöhe
P: Filterlängsrichtung
Q: Filterstapelrichtung
S: Sensorspaltenrichtung
Z: Sensorzeilenrichtung
2: Kamera
4: Gehäuse
6: Multispektralfilter
8: Matrixsensor
10: Innenraum
12: Aufnahme
14: Objektiv
16: Sensorzeile
18: erste Sensorzeile
20: letzte Sensorzeile
22: Sensorzelle
24: Filterstreifen
26: erster Filterstreifen
28: letzter Filterstreifen
30: Sensorfläche
32: Einstellvorrichtung
34: Keil
36: Befestigungsstreifen
38: Schnittstelle
39: Schnittstelle
40: Spalt
42: Öffnung
44: Spektrophotometer
46: Prozessoreinheit
48: Signalleitung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007015320 A1 [0029]

Claims

Kamera (2), aufweisend: ein Gehäuse (4), ein Multispektralfilter (6), einen Matrixsensor (8), der in einem Innenraum (10) des Gehäuses (4) angeordnet ist, wobei die Kamera (2) eine Aufnahme (12) zur Befestigung eines optischen Objektivs (14) aufweist, wobei der Matrixsensor (8) in einer zugehörigen Sensorspaltenrichtung S mindestens fünfzehn Sensorzeilen (16) aufweist, die von einer ersten Sensorzeile (18) bis zu einer letzten Sensorzeile (20) übereinander angeordnet sind, wobei jede Sensorzeile (16) in einer Sensorzeilenrichtung Z des Matrixsensors (8) mindestens fünfzehn hintereinander angeordnete Sensorzellen (22) aufweist, wobei das Multispektralfilter (6) zwischen der Aufnahme (12) des Gehäuses (4) und dem Matrixsensor (8) angeordnet ist, wobei das Multispektralfilter (6) mindestens sieben Filterstreifen (24) aufweist, die sich in ihrer jeweiligen spektralen Filtereigenschaft unterscheiden und sich jeweils in einer Filterlängsrichtung P des Multispektralfilters (6) erstrecken, wobei die Filterlängsrichtung P parallel zu der Sensorzeilenrichtung Z ist, und wobei die Filtersteifen (24) in einer Filterstapelrichtung Q des Multispektralfilters (6) von einem ersten Filterstreifen (26) zu einem letzten Filterstreifen (28) übereinander angeordnet sind.
Kamera (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Filterstreifen (24) als ein optisches Bandpassfilter mit einer zugehörigen, spektralen Bandbreite ausgebildet ist, die kleiner als 50 nm, vorzugsweise kleiner als 25 nm ist.
Kamera (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Gehäuseachse G der Kamera (2) senkrecht durch eine von der Aufnahme (12) bestimmten Aufnahmeebene E hindurchführt, wobei die Sensorzellen (22) derart angeordnet sind, sodass die Sensorzellen (22) eine gemeinsame Sensorfläche (30) bilden, wobei die erste Sensorzeile (18) in einem ersten Sensorabstand A zu der Aufnahme (12) angeordnet ist, wobei die letzte Sensorzeile (20) in einem zweiten Sensorabstand B zu der Aufnahme (12) angeordnet ist, und wobei der Matrixsensor (8) derart in dem Innenraum (10) des Gehäuses (4) angeordnet ist, sodass eine senkrecht auf der Sensorfläche (30) stehende Sensornormale L in einem vorbestimmten Kippwinkel K zu der optischen Gehäuseachse G angeordnet ist und der erste Sensorabstand A kleiner als der zweite Sensorabstand B ist.
Kamera (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Kippwinkel K zwischen 0,1 Grad und 5 Grad ist.
Kamera (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (2) eine Einstellvorrichtung (32) aufweist, die direkt oder indirekt mit dem Matrixsensor (8) gekoppelt ist, und wobei die Einstellvorrichtung (32) zum Einstellen des Kippwinkels K ausgebildet ist.
Kamera (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede n-te Sensorzeile (16) jeweils genau einem der Filterstreifen (24) zugeordnet ist, wobei n eine ganze Zahl von mindestens zwei ist.
Kamera (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede n-te Sensorzeile (16) eine mittlere Zeilenhöhe M und die zugeordneten Filterstreifen (24) jeweils eine mittlere Streifenhöhe N aufweisen, die größer als die mittlere Zeilenhöhe M, vorzugsweise das Zweifache der Zeilenhöhe, ist.
Kamera (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass alle Sensorzellen (22) des Matrixsensors (8) gleich ausgebildet sind.
Kamera (2) nach einem der vorhergehend Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jede Sensorzelle (22) als eine monochromatische Sensorzelle ausgebildet ist.
Kamera (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kamera (2) ein optisches Objektiv (14) aufweist, das an der Aufnahme (14) des Gehäuses (4) befestigt ist.
Kamera (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (12) des Gehäuses (4) von einem integralen Keil (34) des Gehäuses (4) oder von einem lösbar befestigten Keil (34) des Gehäuses (4) gebildet ist.
Spektrophotometer (44), aufweisend eine Kamera (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, und eine Prozessoreinheit (46), wobei die Kamera (2) ausgebildet ist, ein an der Aufnahme (12) der Kamera (2) vorbeigeführtes Objekt optisch zu erfassen und Messsignale mittels der Sensorzellen (22) zu erzeugen, die das erfasste Objekt repräsentieren, wobei die Prozessoreinheit (46) mit dem Matrixsensor (8) gekoppelt ist, um die Messsignale von den Sensorzellen (22) an die Prozessoreinheit (46) zu übertragen, und wobei die Prozessoreinheit (46) konfiguriert ist, unterschiedliche Bilder des Objekts basierend auf den Messsignalen unterschiedlicher Sensorzeilen (16) zu erzeugen, so dass die Bilder unterschiedliche spektrale Anteile einer Oberfläche des Objekts repräsentieren.
Spektrophotometer (44) nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinheit (46) konfiguriert ist, ein erstes Bild basierend auf den Messsignalen der ersten Sensorzeile (18), ein zweites Bild basierend auf den Messsignalen der letzten Sensorzeile (20), sowie mehrere weitere Bilder basierend auf den Messsignalen von jeweils genau einer weiteren Sensorzeile (16) zu erzeugen.
Spektrophotometer (44) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinheit (46) derart mit dem Matrixsensor (8) gekoppelt ist, um ausschließlich die Messsignale (48) von jeder n-ten Sensorzeile (16) zu empfangen.
Spektrophotometer (44) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessoreinheit (46) konfiguriert ist, die Bilder ausschließlich basierend auf den Messsignalen von jeder n-ten Sensorzeile (16) zu erzeugen.