Wärmebildtechnik kurz erklärt

Hochwertige Germanium-Linsen ermöglichen, dass langwellige Wärmestrahlung auf einen Bildsensor projiziert werden kann. Bei einem Blick mit der Wärmebildkamera durch ein Fenster oder auf einen Brillenträger zeigt sich, dass klassisches Glas keine langwellige Wärmestrahlung durchlässt.

Je nach Beobachtungsszenario eignen sich eher größere oder eher kleinere Brennweiten besser. Wärmebildoptiken mit kleineren Brennweiten haben meist eine geringere Reichweite, dafür jedoch ein größeres Sehfeld und eine größere Schärfentiefe, also einen größerer Entfernungsbereich, der scharf abgebildet wird. Sie eignen sich besonders für die Jagd in bewaldeten Gebieten und verschaffen einen guten Überblick. Ein Wärmebildgerät mit großer Brennweite besticht durch eine hohe Reichweite und eignet sich für die Jagd im freien Feld, für präzise Detailerkennung auf weite Distanzen.

Je nach Anwendungsgebiet gilt es sich für eine Brennweite zu entscheiden oder auf Wärmebildkameras zurückzugreifen, die ein Wechselobjektiv anbieten.

Wie funktioniert ein Microbolometer (Sensor)?
Der Microbolometer ist sozusagen das Herz der Wärmebildkamera. Der thermische Sensor wandelt die Wärmestrahlung in elektrisches Signal um.

1. Die Wärmestrahlung trifft auf einen einzelnen Pixel
2. Sie wird von einer speziell hergestellten, sehr dünnen Membran absorbiert
3. Diese Membran erwärmt sich durch die Wärmestrahlung
4. Wenn sich die Temperatur des Absorbers ändert, ändert sich auch sein. elektrischer Widerstand
5. Der spezifische Widerstand wird gemessen und zur Erzeugung des Bildes verwendet

Was bedeutet Pixel Pitch?
Die Pixel sind die Anzahl der Detektorzellen. Wenn eine Pixel Auflösung von 640 x 480, wie bei der ZEISS DTI 6 angegeben wird, bedeutet dies, dass der Detektor 640 Bildpunkte in der Horizontalen und 480 in der Vertikalen besitzt. Bei einer höheren Anzahl ist von einem schärferen Bild und einer besseren Zoomqualität auszugehen.

Der Pixelabstand (Pixel Pitch) ist der Abstand zwischen den Mittelpunkten von zwei Pixeln eines Mikrobolometers.
Ein kleinerer Pixel Pitch bedeutet, dass jeder einzelne Pixel kleiner ist. Ein kleiner Pixelabstand ist jedoch nicht immer von Vorteil. Für optimale Ergebnisse muss die Optik an den Pixelabstand angepasst werden. Beispielsweise führt eine Verringerung des Pixelabstandes zu einem kleineren Sehfeld, sofern alle anderen Komponenten gleichbleiben. Eine Erhöhung der Pixelanzahl führt zu einer höheren Auflösung, während das große Sichtfeld beibehalten wird. Wenn die Optik nicht angepasst wird, kann die Bildqualität auch bei einem kleineren Pixelabstand schlechter sein. Es kommt also auf die perfekte Abstimmung der Komponenten an.

Der Bildverarbeitungsalgorithmus analysiert und verarbeitet die Wärmebildaufnahmen des Mikrobolometers.

Der Algorithmus zerlegt das Bild dazu in einzelne Pixel und optimiert das Bild hinsichtlich Helligkeit, Kontrast, Rauschen und Kantenschärfe. Dabei spielen Präzision und Geschwindigkeit die entscheidende Rolle, um Bilder schnell und ohne Artefakte zu verarbeiten.

Der von ZEISS eigens entwickelte ZSIP Pro optimiert genau diese Aufnahmen in drei Stufen:

1. Das Ausgangssignal wird von störendem Rauschen bereinigt.
2. Das Bild wird in Teilabschnitte unterteilt, die individuell hinsichtlich Kontrast optimiert und aneinander angepasst werden.
3. Die Bildbereiche werden mit Wärmequellen schärfenoptimiert, um ein optimales Bild mit trennscharfer Abgrenzung des Wilds zu seiner Umgebung zu erhalten.

Dank dieser Optimierung wird bei der Beobachtung ebenfalls der Temperaturunterschied zwischen dem kalten Himmel und dem verhältnismäßig warmen Wald kompensiert. Das sorgt für detailreiche Aufnahmen und ein sicheres Ansprechen.

Bei einem LCoS (Liquid Crystal on Silicon) -Display wird Licht von einer dünnen Schicht aus Flüssigkristallen reflektiert. Dadurch ergibt sich ein besonders gleichmäßiges Bild. Ein AMOLED (Active Matrix Organic Light Emiting Diode) -Display bildet das Bild mit Hilfe seiner Leuchtdioden ab und ermöglicht im Vergleich zum LCoS-Display dank seiner sehr geringen Latenz, selbst bei schnellen Schwenkbewegungen, ein flüssiges und besonders kontrastreiches Beobachtungserlebnis.  Jedoch gilt auch hier: Die perfekte Abstimmung der Komponenten macht den Unterschied. Ein extrem hochauflösendes Display bei einer geringen Sensorgröße würde keinen Sinn ergeben.

Um ein immersives Seherlebnis selbst für Brillenträgern zu ermöglichen, muss das Okular perfekt auf die Displayauflösung abgestimmt sein.