TechTipp: Freie Sicht dank Kamerafilter Keine Chance für Staub und Schmutz – freie Sicht dank Kamerafilter Für eine optimale Bildqualität ist es notwendig, dass der Sensor frei von Staub ist. Da heutige Pixelgrößen die gleiche Größe haben wie Staubpartikel oder sogar deutlich kleiner sind, kann bereits ein einziges Staubkorn auf dem Bildsensor die Bildqualität drastisch verschlechtern. Auf Grund des geringen Abstandes zum Pixel kann bei bestimmter Beleuchtung ein Staubkorn auf dem Bildsensor die darunterliegenden Pixel komplett abschatten. Das Staubkorn erscheint dann als dunkler Fleck im Kamerabild. Hintergrund Der Bildsensor einer Kamera ist ein wichtiges Bauteil und benötigt Schutz vor Verschmutzung. Jeder Sensor in einer IDS Kamera besitzt ein fest verklebtes Sensordeckglas vom Typ Schott D263, das für Wellenlängen unter 330 nm nicht durchlässig ist. In allen Gehäusekameras wird standardmäßig ein weiteres Filterglas vor den Bildsensor eingesetzt, um das Eindringen von Staubpartikeln zu verhindern. Der Bereich vor dem Bildsensor wird aufwendig gegen das Eindringen von Staub geschützt. Nachdem die Kamera in der Reinraum-Fertigung bei IDS geschlossen wurde, kann somit kein Staub mehr auf den Bildsensor gelangen. Bei Farbkameras handelt es sich standardmäßig um einen IR-Sperrfilter, der für eine korrekte Farbwiedergabe notwendig ist. Bei Monochromkameras handelt es sich standardmäßig um ein entspiegeltes Glas ohne Filterwirkung. Spektrale Filterung des Lichts Die zweite Aufgabe des Filters ist die spektrale Filterung des Lichts vor dem Bildsensor. Pixel von Farbkameras reagieren auch empfindlich für Licht im IRBereich. Trifft zusätzlich zum sichtbaren Licht auch IR-Licht auf den Bildsensor führt dies zu Verfälschungen der Farben und daher zu einem flauen Bildeindruck. Wellenlänge für Rot, Grün und Blau am Beispiel der UI-324x Aus diesem Grund ist die Detektion von IR-Licht in den meisten Anwendungen nicht erwünscht. IDS Imaging Development Systems GmbH stattet daher alle 1 TechTipp: Freie Sicht dank Kamerafilter Farbkameras standardmäßig mit einem Filter aus, der einfallendes IR-Licht abblockt (HQ-Filter). Filter vom Typ HQ Ein anderer Filter leistet genau die gegenteilige Aufgabe. Er lässt IR-Licht passieren und blockt die sichtbaren Anteile ab. Dies ist besonders in Anwendungen von Vorteil, in denen mit IR-Beleuchtungen gearbeitet wird. Licht anderer Beleuchtungsquellen wird durch den Tageslichtsperrfilter „DL-Cut (Daylight-Cut)“ zuverlässig herausgefiltert. Filter vom Typ DL Kameras mit dem sogenannten GL-Filter – einem Glas ohne spektrale Filtercharakteristik – sind für das gesamte Lichtspektrum empfindlich. Anhand der Transmissionskurven der Filtervarianten, kann beurteilt werden, welcher Filter für eine spezielle Anwendung geeignet ist. So kann es in Ausnahme- 2 TechTipp: Freie Sicht dank Kamerafilter fällen unter Umständen sinnvoll sein, auch eine Farbkamera mit einem GL-Filter oder eine monochrome Kamera mit einem IR Sperrfilter auszurüsten. Filter vom Typ GL Kamerafilter im uEye Cockpit Bei Farbkameras mit IR-Filterglas muss eine passende Farbkorrekturmatrix gesetzt sein, damit die Farben korrekt dargestellt werden. Der Treiber erkennt selbstständig, welcher IR-Filter in einer Kamera verbaut ist und setzt den Wert automatisch. Es ist möglich, die Korrekturstärke manuell über den Schieberegler zu ändern oder sogar ganz zu deaktivieren, indem Sie in den Kameraeigenschaften im Reiter „Farbe“ die entsprechende Einstellung im Bereich „IR-FarbfilterKorrekturmatrix“ vornehmen. Eigenschaften „Farbe“ 3 TechTipp: Freie Sicht dank Kamerafilter Anwendungsgebiete Für die Verwendung eines IR-Sperrfilters bei Farbaufnahmen spricht, dass IRLicht den Effekt hat, die Farbwiedergabe zu verwässern. Farbaufnahme mit und ohne HQ-Filter Aufnahmen mit dem Tageslichtsperrfilter werden verwendet, um spezifische Eigenschaften der fotografierten Objekte auszuwerten, bspw. zur Erkundung von Pflanzenschädigungen. Dabei wird ausgenutzt, dass bspw. Aufnahmen gesunder Blätter mit IR-Licht anders aussehen als die kranker Blätter. Farbaufnahme mit DL-Filter Fazit Filtergläser schützen den Sensor vor Verschmutzung und ermöglichen bei Farbsensoren eine farbgetreue Wiedergabe. Für spezielle Anwendungen können Kameras mit unterschiedlichen Filtergläsern eingesetzt werden oder die Farbkorrektur einfach im uEye Cockpit deaktiviert werden. Alternativ unterbindet der Bildeinzug per RAW-Format jegliche Veränderung der Pixelwerte. Beachten Sie die speziellen Hinweise im uEye Handbuch, wenn Sie verschmutzte Filtergläser reinigen müssen. Da sich Verschmutzungen auf dem Sensor nicht ohne Spezialmaterialien entfernen lassen, betreiben Sie die Kameras am besten immer nur mit eingebautem Filter. Aus diesem Grund kann bei der neuen USB 3 uEye CP Rev. 2 der Filter nicht mehr mit einem Spezialwerkzeug entfernt werden, wie dies bisher bei älteren C-Mount-Modellen möglich war. 4 TechTipp: Freie Sicht dank Kamerafilter Die nachfolgende Tabelle zeigt eine Übersicht der optischen Filter, die in uEye Kameras verbaut werden: Filtertyp Name Brechungsindex (nFilter) Glasart Dicke (f) Trennfrequenz entspiegelt IR-Sperrfilter HQ 1,53 D263 1 mm 650 nm einseitig Glas GL 1,53 D263T 1 mm 330 nm beidseitig TageslichtSperrfilter DL 1,53 RG695 1 mm 695 nm - Weitere Informationen zur den Kamerafiltern finden Sie im uEye Handbuch unter http://de.ids-imaging.com/manuals-ueye.html. Autoren Dana Diezemann, Senior Vision Consultant Marion Gentele, Technische Dokumentation Kontakt IDS Imaging Development Systems GmbH Dimbacher Straße 6-8 74182 Obersulm Deutschland Tel.: +49 7134 96196-0 E-Mail: [email protected] Web: www.ids-imaging.de © 2015 IDS Imaging Development Systems GmbH Weitere TechTipps und Applikationsberichte finden Sie auf unserer Website. 5
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