3 min

Keine verfälschte Abbildung mehr bei optischen Filtern

Wellenlängenverschiebung durch Filter vor Objektiven mit geringer Brennweite

Verschiebung der Transmissionskurve eines Bandpassfilters bei schrägem Lichteinfall

In der industriellen Bildverarbeitung sind optische Filter preiswerte Komponenten, die in vielen Anwendungen sehr hilfreich sind und die eigentliche Bildauswertung erheblich vereinfachen. Aber Vorsicht: Es drohen verfälschte Abbildungen durch ein Phänomen, das durch immer kleiner werdende Optiken zunehmend problematisch wird.

Der einfachste Filter ist ein simples Glas, das die teure Optik vor Verschmutzungen und Verschleiß schützt. Doch schon der Einsatz eines Bandpassfilters in Kombination mit der passenden LED-Beleuchtung verhindert den Einfluss von Umgebungslicht und vereinfacht die Programmierung der Auswertung, die damit deutlich sicherer und stabiler wird. Filter erlauben aber auch, Bildeigenschaften hervorzuheben und unerwünschte Bildinhalte auszublenden.

Allerdings sind Filter und ihre Eigenschaften in der Regel richtungsabhängig. Hat beispielsweise ein Bandpassfilter bei einem Lichteinfall direkt von vorne das Maximum der Transmissionskurve exakt wie spezifiziert, so verschiebt sich dieses Maximum je nach Lichteinfallswinkel in der Regel zu einer niedrigeren Wellenlänge.

Dieser Effekt tritt verstärkt bei Objektiven mit Brennweiten von unter 12 mm auf. Der Trend, Bildverarbeitungssysteme immer kompakter auszulegen, führt zu Objektiven mit geringeren Brennweiten und lässt das Phänomen der Wellenlängenverschiebung immer häufiger auftreten.

Das Phänomen zeigt sich besonders, wenn man kollimiertes Licht durch einen Filter „schickt“. Der traditionelle Filter ruft eine deutliche Wellenlängenverschiebung zu kürzeren Wellenlängen hervor.

Dies kann die Ergebnisse bei vielen Anwendungen verfälschen und zu Fehlinterpretationen führen.

Ein eindrückliches Beispiel ist der Verlauf einer Laserlinie, die mit einem aufgesetzten Bandpassfilter aufgenommen wird. Der Bandpassfilter sollte eigentlich dafür Sorge tragen, dass nur die Laserlinie abgebildet und das Umgebungslicht ausgefiltert wird. Aufgrund der Wellenlängenverschiebung verschwindet die rote Laserlinie zum Rand hin fast völlig.

StablEDGE® Filter von Midwest Optical Systems wurden entwickelt, um diesen Effekt zu verhindern. Die Filter nutzen eine Eigenschaft von Absorptionsfilterglas an ihrer Vorderseite, um die Verschiebung der Wellenlänge bei schräg einfallendem Licht, also am Rand der Objektiveingangslinse, zu verhindern. Als nützlicher Nebeneffekt garantiert diese Art von Filtern auch eine höhere Lebensdauer der Optik durch mechanischen Schutz.

Polytec bietet ungefähr 3500 Midwest-Filter an, die sich durch etwa 130 unterschiedliche Filtertypen und 27 Größen ergeben. Sollte in dieser großen Auswahl nicht der passende Filter für die eigene Anwendung dabei sein, sind kundenspezifische Filter schnell und preiswert realisierbar.

Bildnachweise: Soweit nachfolgend nicht anders aufgeführt bei Midwest Optical Systems, Inc..