Optische Filter
für die eingebettete Bildverarbeitung

So wählen Sie den richtigen optischen Filter aus

Um den optimalen optischen Filter auszuwählen, müssen Sie die spektralen Anforderungen Ihrer Anwendung, die Umgebungsbedingungen und die Einbaubedingungen kennen. Dieser technische Leitfaden behandelt die wichtigsten Auswahlkriterien für Bildverarbeitungs- und Embedded-Kamera-Anwendungen.

Auswahl anhand der Bewerbung

• Farbbildgebung (RGB-Kameras) Verwenden Sie IR-Sperrfilter mit einer Grenzfrequenz von 650 nm, um Nahinfrarotlicht zu blockieren, das zu einer Entsättigung der Farben führt. CMOS-Sensoren sind von Natur aus IR-empfindlich, daher ist die IR-Blockierung für eine genaue Farbwiedergabe entsprechend der menschlichen Wahrnehmung unerlässlich.
• Bildverarbeitung mit LED-/Laserbeleuchtung Wählen Sie Bandpassfilter aus, die auf die Wellenlänge Ihrer Beleuchtung abgestimmt sind (typischerweise 850 nm, 940 nm für NIR oder Wellenlängen im sichtbaren Bereich für Farb-LEDs). Eine schmale FWHM (10–25 nm) maximiert den Kontrast, indem sie Umgebungslicht ausblendet und gleichzeitig strukturierte Beleuchtung durchlässt.
• 24/7-Überwachungssysteme Dualband-Tag-/Nachtfilter wechseln zwischen sichtbarer Tagesbildgebung und NIR-Nachtbetrieb ohne mechanische IR-Sperrfilter. Wählen Sie den 850-nm-Durchlassbereich für sichtbare Glühbeleuchtung oder 940 nm für verdeckte Anwendungen.
• Reine NIR-Bildgebung Langpassfilter (Cutoff bei 780 nm+) blockieren sichtbares Licht und eignen sich somit für verdeckte Überwachung, landwirtschaftliche Bildgebung (NDVI) oder die Inspektion von Siliziumwafern, bei denen eine Durchdringung im NIR-Bereich erforderlich ist.

Zu berücksichtigende technische Spezifikationen

• Zentralwellenlänge (CWL) und Bandbreite (FWHM) Bei Bandpassfiltern sollte die CWL innerhalb von ±5 nm mit Ihrer Beleuchtungsquelle übereinstimmen. Die FWHM bestimmt die Selektivität: Eine schmalere Bandbreite sorgt für eine bessere Unterdrückung von Umgebungslicht, erfordert jedoch eine präzise Wellenlängenanpassung. Typische FWHM-Werte im Bereich der industriellen Bildverarbeitung reichen von 10 nm (schmal) bis 50 nm (breit).
• Optische Dichte (OD) und Blockierung OD4 (99,99 % Blockierung) ist der Standard für die industrielle Bildverarbeitung. Für Anwendungen mit starken Signalen außerhalb des Spektralbereichs ist eine höhere OD erforderlich. Überprüfen Sie die Blockierung über den gesamten spektralen Empfindlichkeitsbereich Ihres Sensors hinaus, nicht nur im sichtbaren Wellenlängenbereich.
• Einfallswinkel (AOI) Interferenzfilter weisen bei abseits der Achse liegenden Winkeln eine Blauverschiebung auf. Bei Weitwinkelobjektiven (>60° Sichtfeld) sollten spezielle Weitwinkel-Interferenzbeschichtungen in Betracht gezogen werden, um eine gleichmäßige spektrale Empfindlichkeit über das gesamte Sichtfeld hinweg zu gewährleisten.
• Abmessungen und Montage Frontmontierte Filter müssen die freie Öffnung des Objektivs übersteigen; rückseitig aufgebrachte Filter müssen lediglich die Fläche des konvergierenden Strahls an der Montageposition abdecken. Für den Einbau in M12-Objektive betragen die typischen Filtergrößen 4,5 mm bis 8 mm im Durchmesser. Überprüfen Sie die Kompatibilität der Dicke mit dem verfügbaren hinteren Brennabstand in Ihrem optischen Aufbau.