Filtertypen Farb-, Interferenz- und Polfilter für die Bildverarbeitung

Die sorgfältige Auswahl einer geeigneten Beleuchtung und passender Filter erleichtert oft die Bildauswertung. Manche Aufgaben lassen sich sogar nur durch Einsatz von Filtern lösen.

Anbieter zum Thema

Treston Deutschland GmbH

Precoplat Präzisions-Leiterplatten-Technik GmbH

SCHURTER AG

STEMMER IMAGING AG

Die Farbe des Prüfobjekts spielt eine wichtige Rolle. Es ist notwendig, die Farbe bzw. Wellenlänge der Beleuchtung sinnvoll auszuwählen und zu kontrollieren. Hat die Lichtquelle weißes Licht, dann können Filter nur den geeigneten Anteil des Farbspektrums auf den Kamera-Sensor durchlassen.

Die Vermeidung von Artefakten zählt zu den wichtigsten Gründe für den Einsatz von Filtern. Dabei wird die Wellenlänge der Beleuchtung mit dem Filter so abgestimmt, dass nur das Licht in die Kamera gelangt, welches für den Prüfvorgang wichtig ist. Umgebungslicht beeinflusst das Bild dann nicht.

Filter können außerdem an beiden Enden des Lichtspektrums eingesetzt werden, um infrarotes oder ultraviolettes Licht zu blockieren, das den Prüfvorgang beeinflussen könnte. Auf ähnliche Weise lassen sich Bandpassfilter verwenden, um genau dieses Wellenlängenband für spezielle Prüfaufgaben zu nutzen.

Farbfilter ermöglichen es zudem, gleichzeitig verschiedene Merkmale auf dem gleichen Prüfobjekt zu untersuchen. Weißlicht wird zur Ausleuchtung des Prüfobjekts und zur Hervorhebung spezieller Merkmale benutzt. Ein Beispiel für eine derartige Prüfung wäre die gleichzeitige Anwesenheitskontrolle eines farbigen Bauteils und eines bedruckten Etiketts (Bild 1).

Drei wichtige Filtertypen für die Bildverarbeitung

Es gibt für die Bildverarbeitung drei wesentliche Typen von Filtern: Farbfilter, Interferenzfilter und Polarisationsfilter. Farbfilter (auch Cut-off-, Gel- oder Absorptionsfilter genannt) sehen aus wie farbiges Glas. Sie lassen meist alle Wellenlängen oberhalb eines bestimmten Wertes passieren, der Cut-off-Wellenlänge genannt wird, und sind die mit Abstand am häufigsten genutzten Filter.

Interferenzfilter nutzen die wellenartigen Eigenschaften des Lichts und sind aus dünnen optischen Schichten aufgebaut, um nur bestimmte, sehr schmale Wellenlängenbanden passieren zu lassen. Sie bedürfen jedoch einer exakten Winkelausrichtung und sind zudem temperaturempfindlich.

Mit der eigentlichen Interferenzschicht wird ein Sperrfilter kombiniert, der das erzeugte Licht „reinigt“ und zusätzliche unerwünschte Wellenlängen (höhere Ordnungen) entfernt, die der Bandpassfilter noch durchlässt. Diese Sandwich-Konstruktion ermöglicht eine sehr exakte Filterwirkung. Anwendungsbereiche dieser Technik finden sich beispielsweise in der Laser-Bildverarbeitung und bei Fluoreszenz-Applikationen.

Spiegelnde Reflexionen von ebenen Oberflächen sind häufig parallel zur Reflexionsoberfläche polarisiert. Dadurch wird ein unerwünschter Glanz erzeugt, der die nachfolgende Bildanalyse erschwert. Um diese Reflexionen zu unterdrücken, können Polarisationsfilter (auch Polfilter genannt) eingesetzt werden.

Die Wirkung eines Polfilters zeigt Bilder 2. Der Glanz, der von der Lichtquelle im linken Bild erzeugt wird, macht es schwierig, das Prüfobjekt auf Fehler zu untersuchen oder den Text zu lesen. Das Bild rechts zeigt das gleiche Objekt: Nun wurden zusätzlich Polfilter benutzt, mit denen eine deutlich bessere Bildqualität erzielt wird.

Polfilter müssen sowohl mit der Beleuchtung als auch mit dem Objektiv eingesetzt und in ihrer relativen Drehlage zueinander justiert werden. In aller Regel reduzieren Polfilter die Lichtintensität, die auf den Sensor gelangt, sodass man zur Kompensation einen Blitz-Controller zum Überblitzen einsetzen sollte.

* * Susanne Schreier ist Produktmanagerin bei STEMMMER IMAGING in Puchheim

(ID:29669280)