Qu’est-ce qu’un filtre optique ?
Les filtres optiques sont utilisés dans le trajet du faisceau de la caméra ou de l’éclairage et influencent les parties de la lumière qui y passent. Alors que certaines plages de longueurs d’ondes sont laissées passer, d’autres peuvent être bloquées ou atténuées. Les longueurs d’ondes concernées dépendent du type de filtre. Les filtres passe-bande limitent la lumière à une plage spectrale étroite, tandis que les filtres passe-long et passe-court laissent passer des longueurs d’ondes supérieures ou inférieures à une limite définie. En revanche, les filtres de polarisation n’influencent pas la longueur d’onde, mais la direction d’oscillation de la lumière.
Ainsi, la plage spectrale atteint avant tout la caméra qui est pertinente pour la tâche d’essai correspondante. La lumière ambiante gênante peut ainsi être masquée et les réflexions réduites. Dans le même temps, il est possible de mettre en évidence des propriétés du matériau telles que des différences de couleur ou des structures de surface qui seraient difficiles à voir, voire invisibles, sans le filtre approprié.
Quand les filtres optiques sont-ils utilisés ?
Augmenter les contrastes
Souligner plus clairement les caractéristiques pertinentes
Réduire les réflexions
Améliorer la répétabilité
Rendre visibles les propriétés des matériaux
Réduire la lumière ambiante parasite
Principaux paramètres des filtres optiques
Transmission
La transmission indique la quantité de lumière qui traverse le filtre. Plus la transmission est élevée, plus la lumière utilisable atteint la caméra.
Zone bloquée
La zone bloquée désigne la partie du spectre que le filtre bloque. Un effet de blocage élevé réduit la part de lumière indésirable et donc l’influence de la lumière parasite sur l’image capturée.
Largeur à mi-hauteur (FWHM)
La largeur à mi-hauteur décrit la largeur de la plage spectrale qu’un filtre traverse. Plus la largeur à mi-hauteur est petite, plus la plage de longueurs d’ondes traversée est étroite et sélective.
Le spectre électromagnétique
| Plage spectrale | Longueur d’onde | Applications typiques |
|---|---|---|
| UV | 200–400 nm | Fluorescence, contrôle des matériaux |
| Lumière visible | 400–700 nm | Traitement d’image standard |
| Proche infrarouge (IR) | 700–1 100 nm | Suppression de la lumière parasite, différenciation des matériaux |
| SWIR | 1 000–2 500 nm | Mesure de l’humidité, semi-conducteurs |
| MWIR | 3–5 μm | Thermographie |
| LWIR | 8–14 µm | Imagerie thermique |
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UV
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200–400 nm
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Fluorescence, contrôle des matériaux
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Lumière visible
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400–700 nm
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Traitement d’image standard
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Proche infrarouge (IR)
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700–1 100 nm
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Suppression de la lumière parasite, différenciation des matériaux
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SWIR
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1 000–2 500 nm
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Mesure de l’humidité, semi-conducteurs
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MWIR
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3–5 μm
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Thermographie
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LWIR
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8–14 µm
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Imagerie thermique
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Que faut-il prendre en compte lors du choix d’un filtre optique ?
Position spectrale
Type de filtres
Degré de transmission
Pente des arêtes
Compatibilité mécanique
Le filtre adapté ne fonctionne qu’avec le bon éclairage :
Un filtre seul ne produit pas encore une image optimale. Tout d’abord, l’éclairage adapté à l’objet à tester permet de faire ressortir les caractéristiques souhaitées. Le filtre adapté renforce cet effet en masquant les parties de lumière gênantes et en laissant uniquement les longueurs d’ondes pertinentes pour l’enregistrement de l’image parvenir à la caméra. Ce n’est qu’à ce moment-là qu’une image riche en contraste et exploitable apparaît.
Quels types de filtres optiques existent ?
Filtre de polarisation
Caractéristique : Les filtres de polarisation réduisent les réflexions gênantes sur les surfaces brillantes ou transparentes.
Application typiques : Les filtres de polarisation augmentent le contraste en filtrant les réflexions gênantes, les reflets de surbrillance et les effets miroir sur les surfaces lisses, brillantes ou incurvées. Cela permet d’identifier plus facilement les fissures, les rayures ou les irrégularités qui pourraient être recouvertes par des réflexions. Ils sont donc particulièrement adaptés à l’inspection du verre, des pièces en plastique et des films, ainsi qu’au contrôle des liquides et des surfaces.
Filtre passe-bande à lumière rouge (filtre couleur)
Caractéristique : Les filtres passe-bande rouges laissent passer la lumière de la plage spectrale rouge et suppriment les autres longueurs d’onde.
Application typiques : Associés à un éclairage LED rouge, les filtres passe-bande rouges réduisent les parties de lumière gênantes en dehors du spectre rouge, garantissant ainsi des contrastes stables. Cela permet par exemple de saisir de manière fiable des images imprimées, des étiquettes, des codes-barres ou des textes en clair. Parmi les autres applications, citons l’OCR et la reconnaissance de marquages de couleur et de caractéristiques d’emballage.
Filtre passe-long IR
Caractéristique : Les filtres passe-long IR bloquent la lumière visible et laissent passer la lumière infrarouge.
Application typiques : En combinaison avec l’éclairage IR actif, la lumière ambiante visible gênante peut être presque complètement masquée et le contraste augmenté. Cela permet une évaluation fiable des images, même dans des conditions d’éclairage difficiles, par exemple dans la technique de convoyage et la vision robotisée, ainsi que pour le contrôle de présence, la distinction des matériaux et la reconnaissance de codes.
Filtre passe-bande pour lumière visible
Caractéristique : Limite l’imagerie à la plage spectrale visible de 400–700 nm et réduit les rayons UV et la lumière IR gênants.
Application typiques : Les filtres passe-bande pour la lumière visible réduisent les influences de la lumière ambiante ou de l’éclairage extérieur qui peuvent fausser le contraste et la reproduction des couleurs. Cela permet d’obtenir des valeurs uniformes sur toutes les caméras dans les systèmes à plusieurs caméras. Le contrôle des couleurs, le contrôle de la position et le contrôle qualité sont également plus faciles à comparer dans des conditions d’éclairage variables.
Filtre passe-bande à lumière bleue (filtre couleur)
Caractéristique : Optimise le contraste avec un éclairage LED bleu et supprime la lumière ambiante gênante.
Application typiques : Les filtres passe-bande bleus utilisent la faible diffraction de la lumière à ondes courtes pour imiter des structures fines avec des bords plus nets et des contrastes plus élevés. Simultanément, la lumière en dehors du spectre bleu est masquée. Cela permet une capture à faible bruit et à contraste élevé pour l’inspection de composants électroniques et de circuits imprimés, la détection de bords et de contours, ainsi que pour l’inspection de surfaces, la détection de structures et les mesures de précision.
Filtre UV
Caractéristique : Pour les applications avec éclairage UV ou fluorescence UV pour mettre en évidence des caractéristiques qui ne sont pas visibles à la lumière visible.
Application typiques : Lors du test de fluorescence, les filtres UV bloquent l’excitation intense des rayons UV, tandis que le signal de fluorescence plus faible émis par les substances fluorescentes est utilisé pour l’imagerie. Cela permet de rendre visibles les résidus, les défauts ou les codes. Les applications typiques sont le contrôle des adhésifs, le contrôle des peintures et des revêtements, la lecture de marquages de sécurité invisibles tels que les codes Data Matrix sur les ampoules en verre et l’analyse des matériaux.
