Ein gut konzipierter optischer Filter ermöglicht die effiziente Übertragung von Licht bei den relevanten Wellenlängen für Ihr auf maschineller Bildverarbeitung basierendes Gerät. Indem der optische Filter die bestmöglichen Bedingungen für den zugrunde liegenden Sensor schafft, optimiert er die Leistung des Geräts und trägt zum Schutz Ihres Geräts als integrierter Teil des Gehäuses bei.
Sind Machine Vision, Embedded Vision und Computer Vision dasselbe? Sind Sie sich über die Unterschiede zwischen diesen Definitionen nicht sicher? Lesen Sie mehr in diesem Artikel.
Im Folgenden gehen wir etwas tiefer auf einige der Schlüsselfaktoren ein, die Sie bei der Gestaltung und Auswahl des optischen Filters für Ihre Anwendung berücksichtigen sollten.
Der Austausch eines Deckglases ist viel einfacher und kostengünstiger als die teure Ausrüstung dahinter! Der einfache mechanische Schutz der Komponenten im Inneren des Gehäuses ist die erste wichtige Aufgabe Ihres optischen Filters. Das Deckglas ist integraler Bestandteil des Gehäuses.
Wird Ihr Produkt in feuchten oder staubigen Umgebungen verwendet? Wenn ja, entwerfen Sie das Gehäuse so, dass es diesen Umgebungen standhält und die Elektronik im Inneren ordnungsgemäß schützt. Natürlich müssen der optische Filter und die zu seiner Befestigung verwendete Verklebung die gleiche Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Einflüssen bieten und gleichzeitig die Übertragung über die gesamte Lebensdauer des Geräts aufrechterhalten.
Darüber hinaus können physische Einwirkungen auch die Lebensdauer und Zuverlässigkeit Ihres Produkts beeinträchtigen, sofern es nicht dafür ausgelegt ist.
Daher sollten Sie bei der Gestaltung des optischen Filters für den Sensor die Umgebung berücksichtigen, in die der Sensor platziert wird. Im Hinblick auf diese Überlegungen sind Schlagfestigkeit, Kratzfestigkeit und Abriebfestigkeit einige der Faktoren, die Sie berücksichtigen sollten.
Die meisten Geräte sind darauf ausgelegt, nur Licht in schmalen Wellenlängenbereichen aufzunehmen. Um bei solchen Geräten eine optimale Übertragung zu erreichen, müssen unerwünschte Lichtwellenlängen herausgefiltert werden, die Störungen verursachen und zu Lesefehlern oder geringeren Lesegeschwindigkeiten führen könnten. Es geht um die Optimierung der Gerätefunktionalität durch Filterung und das ist die zweite wichtige Aufgabe Ihres optischen Filters.
Definieren Sie genau, welche Wellenlängen Ihr Gerät benötigt und welche Wellenlängen Sie herausfiltern müssen. Auf diese Weise können Sie die Filtereigenschaften Ihres optischen Filters entsprechend festlegen. Wenn Sie beispielsweise mit einem Sensor arbeiten, der auf Licht im roten Spektrum basiert, besorgen Sie sich einen optischen Filter, der alle anderen Wellenlängen als die Wellenlängen im roten Spektrum absorbiert.
Die Priorisierung bestimmter Wellenlängen gegenüber anderen wird auch als Gewährleistung des höchstmöglichen Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) bezeichnet. Hier wird Rauschen als Licht mit unerwünschten Wellenlängen definiert. Lesen Sie diesen Artikel, um mehr über SNR zu erfahren und warum es für optische Filter wichtig ist.
Die Filtereigenschaften eines optischen Filters werden durch seine Transmissionskurve bestimmt. Dies ist eine Grafik, die zeigt, welche Wellenlängen herausgefiltert und welche an das Gerät übertragen werden. Erfahren Sie mehr über Transmissionskurven in diesem Artikel.
Sie haben Ihr Gehäuse so konzipiert, dass es den notwendigen Schutz bietet, und Sie haben unerwünschtes Licht herausgefiltert – aber Sie benötigen möglicherweise noch mehr Transmission, als eine einfache PMMA-Lösung bieten kann – kommen Sie zu AR-Beschichtungen.
Reflexionen vom Deckglas verringern die Lichtdurchlässigkeit. Wenn Sie mit Hochleistungssensoren arbeiten, kann dies zu Ineffizienzen und Lesefehlern führen. Um dieses Problem zu lösen, müssen Sie die Signalstärke über das hinaus maximieren, was mit einem optischen Filter ohne Oberflächenbehandlung möglich ist. Das Hinzufügen einer AR-Beschichtung ist eine äußerst effektive Möglichkeit, die Transmission Ihres optischen Filters zu erhöhen, indem Oberflächenreflexionen deutlich reduziert werden.
Reflexionen absorbieren typischerweise etwa 8 % des einfallenden Lichts, das auf das Deckglas trifft (4 % auf jeder Seite des Deckglases), was bedeutet, dass weniger Licht zum darunter liegenden Sensor übertragen wird. Eine AR-Beschichtung sorgt dafür, dass viel weniger Licht reflektiert wird: Der normale Verlust von 8 % kann auf unter 1 % Reflexion reduziert werden, sodass Sie eine Lichtdurchlässigkeit von über 99 % erhalten.
Sie sind sich nicht sicher, was die Unterschiede zwischen Blendschutz und Antireflexion sind? Klicken Sie hier, um unseren Artikel darüber zu lesen.
Reflexionen im Detail
Um die beteiligte Physik etwas detaillierter zu erklären: An jeder Grenzfläche zwischen Acryl und Luft gehen etwa 4 % des Lichts durch Brechung verloren, wenn es die Grenzfläche passiert (da Luft und Acryl unterschiedliche Brechungsindizes haben). Dies geschieht in zwei Fällen (einmal auf jeder Seite des Deckglases), was zu einem Lichtverlust von etwa 8 % führt. Eine AR-Beschichtung reduziert die Reflexionen, ohne das Licht entlang der Glasoberfläche in alle Richtungen zu streuen, und mehr Licht wird durch das Material durchgelassen.
Befinden sich mehr als ein Sensor oder eine integrierte Lichtquelle hinter dem Deckglas, kann auch eine Schattenmaske die Leistung verbessern. Licht von integrierten Quellen hat die gleiche Wirkung wie einfallendes Licht: Es wird vom Deckglas reflektiert und kann den/die Sensor(en) stören. Eine Schattenmaske hilft, diese internen Reflexionen zu absorbieren und so die Leistung des Geräts zu verbessern.
Schutz, Filterung und AR-Beschichtung sind die drei Schlüsselfaktoren, die Sie bei der Auswahl eines optischen Filters berücksichtigen müssen, aber möglicherweise müssen Sie auch andere Parameter berücksichtigen:
Das Design des Filters kann bei manchen Anwendungen wichtig sein. Wenn Sie beispielsweise Überwachungskamerasysteme entwerfen, möchten Sie möglicherweise nicht, dass das Vorhandensein einer Kamera für den zufälligen Beobachter offensichtlich ist. Oder vielleicht haben Sie einfach starke Vorlieben für das Aussehen des Geräts. In solchen Anwendungen möchten Sie möglicherweise einen optischen Filter mit Black-Panel-Effekt vor Ihrem Bildverarbeitungssystem, während Sie beim Entwurf eines optischen Filters dennoch die drei oben genannten Faktoren berücksichtigen.
Wir hoffen, dass Ihnen dieser Artikel einige Einblicke gegeben hat, was Sie bei der Auswahl einer optischen Filterlösung beachten sollten. Ob diese Überlegungen relevant sind, hängt natürlich von Ihrer spezifischen Anwendung ab. Wir empfehlen Ihnen jedoch, deren Bedeutung bei der Entwicklung Ihres Geräts zu bewerten, um die Haltbarkeit und Leistung Ihres Sensors zu maximieren.
Wenn bei Ihnen ein Projekt ansteht, bei dem Sie einen optischen Filter benötigen, helfen wir Ihnen gerne dabei, die richtige Lösung zu finden. Sie können sicher sein, dass wir bei der Entwicklung des optischen Filters für Ihr konkretes Projekt an alles denken – einschließlich der oben genannten Faktoren. Wir helfen Ihnen, das richtige Gleichgewicht zwischen Kosten und Leistung zu finden, damit Sie sicher sein können, dass Ihr Gerät bestimmte Anforderungen an Lesegeschwindigkeit und Genauigkeit erfüllt.
Sie können uns jederzeit kontaktieren, wenn Sie auf unsere Expertise zurückgreifen möchten. Wir helfen Ihnen gerne dabei, eine maßgeschneiderte Lösung für Ihr Projekt zu finden.
