{"id":9152,"date":"2023-06-01T07:26:20","date_gmt":"2023-06-01T07:26:20","guid":{"rendered":"https:\/\/framos.com\/articles\/5-wege-wie-optische-filter-probleme-loesen-und-grossartige-ergebnisse-liefern\/"},"modified":"2026-07-01T08:17:57","modified_gmt":"2026-07-01T08:17:57","slug":"5-ways-optical-filters-solve-problems-and-deliver-great-results","status":"publish","type":"articles","link":"https:\/\/framos.com\/de\/fachartikel\/5-ways-optical-filters-solve-problems-and-deliver-great-results\/","title":{"rendered":"5 Wege, wie optische Filter Probleme l\u00f6sen und gro\u00dfartige Ergebnisse liefern"},"content":{"rendered":"\n

Was optische Filter tun und wie sie funktionieren<\/strong><\/h2>\n\n

Optical filters<\/a> and optical diffusers<\/a> are pieces of treated or coated glass designed to modify the light reaching the sensor of a camera. They come in three types: as external filters that screw on over the front of a lens, as unmounted filters that slide into a holder in front of the lens, or as internal filters that fit between the rear element of the lens and the image sensor. Internal filters are sometimes called \u201cin-camera window filters\u201d. Optical filters are essential components in advanced imaging systems, especially when designed for specific wavelength ranges.<\/p>\n\n

Optische Filter sind integrale Bestandteile von Bildgebungssystemen, die in vielen Bereichen eingesetzt werden, einschlie\u00dflich der Biowissenschaften und der biomedizinischen Forschung.<\/p>\n\n

Optical filters use a variety of coatings to either absorb, partially reflect, or polarize light. Types of filters include interference filters, which selectively transmit or block specific wavelengths, making them crucial for high-precision imaging. Here are 5 ways that optical filters can be used as a component of a camera system to solve problems<\/a>.<\/p>\n\n

5 Wege zur L\u00f6sung von Abbildungsproblemen mit optischen Filtern<\/strong><\/h2>\n\n

1. Steuern Sie die Lichtverh\u00e4ltnisse mit Neutraldichtefiltern<\/h3>\n\n

Die meisten Objektive und Bildsensoren sind so konzipiert, dass sie bei schwachem Licht so empfindlich wie m\u00f6glich sind. Das ist in Ordnung, wenn Sie ein Kamerasystem unter kontrollierten Lichtverh\u00e4ltnissen verwenden, aber es kann zu Problemen im Freien oder bei sehr hellen Bedingungen f\u00fchren. Gr\u00f6\u00dfere Objektive haben variable Blenden, um die Lichtmenge, die den Sensor erreicht, zu steuern. <\/p>\n\n

Neutraldichtefilter sind eine elegante L\u00f6sung f\u00fcr dieses Problem. Neutraldichtefilter sind einfache, teilweise abgedunkelte Glasfilter, die einen Teil des Lichts, das durch sie hindurchf\u00e4llt, blockieren. Sie sind in verschiedenen Dichten erh\u00e4ltlich und k\u00f6nnen einfach \u00fcber das Objektiv geschraubt werden, um die Belichtung f\u00fcr eine optimale Sensorverst\u00e4rkung und Verschlusszeit zu steuern. <\/p>\n\n

Neutraldichtefilter k\u00f6nnen auch bei Objektiven mit variabler Blende n\u00fctzlich sein. Bei den meisten Bildverarbeitungs- und Industrieanwendungen m\u00f6chten Sie die kleinstm\u00f6gliche Blende unter den gegebenen Lichtverh\u00e4ltnissen verwenden, um die bestm\u00f6gliche Sch\u00e4rfentiefe zu erhalten. F\u00fcr kreative Anwendungen und Videografie k\u00f6nnen Sie jedoch eine gro\u00dfe Blende verwenden, um die Sch\u00e4rfentiefe zu verringern. Neutraldichtefilter erm\u00f6glichen es Ihnen, ein Objektiv mit gro\u00dfer Blende auch bei sehr hellen Bedingungen zu verwenden.<\/p>\n\n

2. Beseitigen Sie Blendungen und verbessern Sie Farbe und Kontrast mit Ultraviolett-Sperrfiltern<\/h3>\n\n

If you are using a camera for visible light imaging outdoors under ambient light, unwanted wavelengths can reduce the overall image clarity and contrast. RGB color image sensors<\/a> can suffer from a loss of image clarity and vibrance because of unwanted ultraviolet or infrared light.<\/p>\n\n

Ein Ultraviolett-Sperrfilter kann helfen, diese Probleme zu l\u00f6sen und die Qualit\u00e4t des aufgenommenen Bildes zu verbessern. Durch die Blockierung von UV-Licht verbessern diese Filter auch die Farbgenauigkeit. Sie stellen sicher, dass nur sichtbare Wellenl\u00e4ngen den Sensor erreichen und sorgen so f\u00fcr eine originalgetreue Farbwiedergabe.<\/p>\n\n

Bei RGB-Sensoren kann ein UV-Sperrfilter kurze Wellenl\u00e4ngen von weniger als 400 Nanometern (0,4 Mikrometer) blockieren, die mit den sichtbaren Wellenl\u00e4ngen konkurrieren.<\/p>\n\n

Diese Filter scheinen f\u00fcr das blo\u00dfe Auge nahezu transparent zu sein. Sie lassen nur sichtbares Licht durch, w\u00e4hrend sie k\u00fcrzere Wellenl\u00e4ngen absorbieren oder reflektieren. Diese Filter werden so gut wie \u00fcberall f\u00fcr die Au\u00dfenfotografie oder Videografie empfohlen und erm\u00f6glichen es den Sensoren f\u00fcr sichtbares Licht, ein Bild mit verbessertem Kontrast, Farbgenauigkeit und nat\u00fcrlicheren, ges\u00e4ttigten Farben aufzunehmen. <\/p>\n\n

Das Gegenteil von Ultraviolett-Sperrfiltern sind Ultraviolett-Bandpassfilter. Diese sind f\u00fcr die Verwendung mit speziellen Ultraviolett-Bildsensoren konzipiert und lassen nur Wellenl\u00e4ngen im Bereich von 10 Nanometern bis 400 Nanometern (0,01 – 0,4 Mikrometer) durch. <\/p>\n\n

3. Beseitigen Sie unerw\u00fcnschtes sichtbares Licht bei der Verwendung von Infrarotsensoren mit Bandpassfiltern <\/h3>\n\n

Short-wave infrared (SWIR) sensors use low-dispersion glass optics to minimize focal shift for wide spectral ranges. These sensors are incredibly useful for visualizing things that don\u2019t show up under ordinary visible light. SWIR cameras<\/a> typically require illumination from an infrared light source.<\/p>\n\n

Diese Sensoren k\u00f6nnen unter hellen Bedingungen von sichtbarem Licht \u00fcberw\u00e4ltigt werden. L\u00e4ngere Wellenl\u00e4ngen im sichtbaren Licht k\u00f6nnen den Bildsensor \u201es\u00e4ttigen\u201c und die allgemeine Bildqualit\u00e4t und Empfindlichkeit f\u00fcr das kurzwellige Infrarotlicht, das Sie aufnehmen m\u00f6chten, verringern. <\/p>\n\n

Ein Bandpassfilter ist ein spezieller optischer Filter, der ein bestimmtes Wellenl\u00e4ngenband isoliert und nur einen bestimmten Bereich von Wellenl\u00e4ngen f\u00fcr pr\u00e4zise Bildgebungsanwendungen durchl\u00e4sst. Bandpassfilter k\u00f6nnen hier Abhilfe schaffen. Es gibt eine Vielzahl von Bandpassfiltern, die je nach Wellenl\u00e4nge, f\u00fcr die der Sensor optimiert ist, und je nach Betriebsumgebung, in der die Kamera eingesetzt wird, verschiedene Bereiche des sichtbaren Lichts blockieren, w\u00e4hrend sie Infrarotlicht durchlassen. Manchmal handelt es sich dabei um „Absorptionsfilter“ – das hei\u00dft, sie absorbieren einige Wellenl\u00e4ngen des Lichts, w\u00e4hrend sie andere Wellenl\u00e4ngen durchlassen. <\/p>\n\n

Bandpassfilter k\u00f6nnen auch mit dichroitischen oder teilreflektierenden Beschichtungen hergestellt werden, die einige Lichtwellenl\u00e4ngen durchlassen, w\u00e4hrend sie andere reflektieren.<\/p>\n\n

Bei der Auswahl eines Filters und der Optimierung des Sensors ist die mittlere Wellenl\u00e4nge ein entscheidender Parameter f\u00fcr die Auswahl des geeigneten Filters f\u00fcr eine bestimmte Anwendung, um eine optimale spektrale Leistung und eine pr\u00e4zise Filterung zu gew\u00e4hrleisten.<\/p>\n\n

Filter f\u00fcr kurzwelliges Infrarotlicht (SWIR) sind Breitbandfilter, die Licht im Bereich von 1000 bis 2500 Nanometern (1-2,5 Mikrometer) durchlassen.<\/p>\n\n

Nachfolgend finden Sie eine Tabelle mit g\u00e4ngigen Cutoff- und Bandpassfiltern:<\/p>\n\n

Filter Typ<\/th>Wellenl\u00e4ngen-Verhalten<\/strong><\/th><\/tr>
UV-Sperre (blockiert UV-Licht f\u00fcr VIS-Anwendungen)<\/strong><\/td>Blockiert Wellenl\u00e4ngen k\u00fcrzer als 0,4 \u00b5m\\ (UV-Cut-Off)<\/td><\/tr>
UV-Bandpass (l\u00e4sst UV-Licht hindurch)<\/strong><\/td>Durchl\u00e4sst 0,01 bis 0,4 \u00b5m (UV-Bandpass)<\/td><\/tr>
VIS-Bandpass (l\u00e4sst VIS-Licht hindurch)<\/strong><\/td>Durchl\u00e4sst 0,4 – 0,78 \u00b5m (IR-Cut-Off)<\/td><\/tr>
NIR (schmaler Bandpass f\u00fcr NIR-Anwendungen)<\/strong><\/td>Durchl\u00e4sst 0,78 – 1 \u00b5m (NIR-Bandpass)<\/td><\/tr>
SWIR (Breitbandfilter f\u00fcr SWIR-Anwendungen)<\/strong><\/td>Durchl\u00e4sst 1-2,5 \u00b5m (SWIR-Breitband)<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n

Tabelle der g\u00e4ngigen Grenzwert- und Bandpassfilter.<\/em><\/p>\n\n

The SWIR band, typically defined as the 900-1700 nm wavelength range, is crucial for advanced imaging applications. Dedicated sensors such as indium gallium arsenide (InGaAs)<\/a> and mercury cadmium telluride are primary sensors for detecting SWIR light, as the upper limit of silicon-based sensors is around 1000 nm. Short wave infrared cameras and SWIR camera technology, including InGaAs cameras<\/a>, enable imaging in this specific wavelength range, allowing for the detection of different materials that can be easily differentiated due to the strong contrast needed, even when they appear similar in visible images. By isolating specific spectral lines, SWIR imaging enables more accurate material identification and differentiation in multispectral and hyperspectral imaging systems. The SWIR spectrum and SWIR wavelengths are especially useful in industrial and scientific applications, as they allow for imaging through water vapor, haze, and fog, and are enhanced by background radiance and natural emitters like ambient star light, making them suitable for outdoor and low-light environments. SWIR cameras are widely used in hyperspectral imaging, thermal imaging, and are often mounted on unmanned aerial vehicles for agricultural and surveillance purposes. Compared to NIR wavelengths, mid wave infrared, and long wave infrared, SWIR imaging offers advantages such as improved penetration, strong contrast, and the ability to image features not visible in other bands. Over the last few decades, a large number of applications have emerged due to these capabilities. Manufacturers display camera specifications such as frame rate and data output for short wave infrared cameras, and SWIR imaging can enhance the detection of water vapor and other features. For example, artworks or objects can be imaged using SWIR cameras to reveal underdrawings or material differences not visible to the naked eye.<\/p>\n\n

Die Verwendung des richtigen Bandpassfilters mit der passenden Zentralwellenl\u00e4nge und den technischen Parametern erm\u00f6glicht hochpr\u00e4zise Ergebnisse bei der Bildgebung und Analyse.<\/p>\n\n

4. Kontrolle der Infrarotfrequenzen f\u00fcr Tag\/Nacht-Kameras mit dichroitischen Filtern <\/h3>\n\n

In manchen F\u00e4llen m\u00fcssen Sie die Menge einer bestimmten Wellenl\u00e4nge des Lichts kontrollieren, die durch ein Objektiv gelangt, ohne andere Frequenzen zu absorbieren. Dies gilt insbesondere f\u00fcr Tag\/Nacht-\u00dcberwachungskameras, die tags\u00fcber sichtbares Licht und nachts Infrarotlicht aufzeichnen m\u00fcssen und Bildsensoren verwenden, die sowohl f\u00fcr sichtbares als auch f\u00fcr infrarotes Licht empfindlich sind. <\/p>\n\n

\"dichroitische<\/figure>\n\n

Security cameras<\/a> use sensors<\/a> that require optics with broadband color correction and anti-reflection coatings.<\/p>\n\n

Diese Kameras k\u00f6nnen zwischen dem Betrieb mit sichtbarem Licht (VIS) und dem Betrieb mit Nahinfrarotlicht (NIR) umgeschaltet werden, indem kamerainterne Fensterfilter verwendet werden, die in den optischen Pfad hinein- und herausgeschoben werden k\u00f6nnen.<\/p>\n\n

Bei Nacht kann die Kamera einen absorbierenden oder reflektierenden Bandpassfilter einschalten, der unerw\u00fcnschtes sichtbares Licht blockiert, w\u00e4hrend Infrarotlicht den Bildsensor erreichen kann.<\/p>\n\n

Tags\u00fcber kann Infrarotlicht den Bildsensor \u00fcberw\u00e4ltigen und die Farben verzerren, die er aufnimmt. Sie k\u00f6nnen einen dichroitischen Filter verwenden, um diese Frequenzen zu blockieren, damit der Sensor die Farben korrekt wiedergeben kann. <\/p>\n\n

Dichroitische Filter sind mit einer d\u00fcnnen Schicht versehen, die einen bestimmten Wellenl\u00e4ngenbereich des Lichts reflektiert, w\u00e4hrend alle anderen Wellenl\u00e4ngen durchgelassen werden.<\/p>\n\n

Dichroitische Filter k\u00f6nnen die Frequenz des Lichts mit enormer Pr\u00e4zision steuern, wenn sie in Kombination verwendet werden. In den Tagen der Filmkameras verwendeten die Negativvergr\u00f6\u00dferer eine Kombination aus dichroitischen Filtern in den Farben Cyan, Magenta und Gelb, um die Farbe des Lichts, das durch das Negativ f\u00e4llt, bei der Herstellung von Farbabz\u00fcgen anzupassen. <\/p>\n\n

5. Reduzieren Sie unerw\u00fcnschte Reflexionen mit Polarisationsfiltern<\/h3>\n\n

A common problem when recording images is dealing with reflections on glass, water, or other shiny surfaces. Unwanted reflections can reduce image clarity, and even completely block the visibility of underwater objects. By minimizing glare, polarizing filters<\/a> also help reveal fine detail in images, making it easier to recognize subtle features that are important for accurate analysis.<\/p>\n\n

Dieses Problem l\u00e4sst sich leicht mit Polfiltern beheben. Polarisatoren sind in der Regel externe Filter, die \u00fcber die Vorderseite des Objektivs geschraubt werden. Polfilter gibt es haupts\u00e4chlich in zwei Varianten: lineare Polarisatoren und zirkulare Polarisatoren – die Sonderf\u00e4lle der elliptischen Polarisation. <\/p>\n\n

Sowohl lineare als auch zirkulare Polarisatoren haben den gleichen Zweck – n\u00e4mlich die Beseitigung von Reflexionen – aber sie funktionieren etwas anders:<\/p>\n\n