Vision & Control Präzisere Bildverarbeitung mit blauem Licht

Die Produktlinie „vicotar“ von Vision & Control umfasst jetzt neue telezentrische Objektive für den blauen Spektralbereich.

Die industrielle Bildverarbeitung verlangt von einer optischen Abbildung optimale Bildschärfe und zugleich große Schärfentiefe – zwei Forderungen, die sich eigentlich widersprechen. Dr. Jürgen Geffe, Geschäftsführer von Vision & Control, erläutert, wie das Unternehmen beides in Einklang bringt.

Markt&Technik: Wie hängen Bildschärfe und Schärfentiefe einer optischen Abbildung zusammen?

Dr. Jürgen Geffe: Bildschärfe und Schärfentiefe sind zwei Parameter, die gegeneinander wirken. Je weiter man ein Objektiv zur Erzeugung der gewünschten Schärfentiefe abblendet, desto unschärfer wird das Bild durch die damit einhergehende Lichtbeugung.

Vision & Control hat aber trotzdem einen guten Kompromiss gefunden?

Wir machen uns die Tatsache zunutze, dass die Intensität der Beugung von der Wellenlänge abhängt. So erzeugt ein Objektiv mit Blende 10 bei rotem Licht ein Beugungsscheibchen mit 8 µm Radius. Mit blauem Licht ist der Radius dagegen nur 5,5 µm groß. Die Unschärfe ist also um ein Drittel geringer. Hinzu kommt, dass LEDs mit 450 nm Wellenlänge (Deep Blue) einen sehr hohen Wirkungsgrad haben.

Mit blauem Licht sind also genauere optische Inspektionen möglich?

Ja, so ist es. Deshalb haben wir bei Vision & Control jetzt tiefblaue Beleuchtungen mit 450 nm Wellenlänge entwickelt. Durch ihre großen Leistungsreserven erreichen sie auch unter schwierigen Bedingungen eine sehr gute Ausleuchtung, sowohl bei Dauerlicht als auch im Blitzbetrieb.

Lassen sich bei monochromatischer Beleuchtung einfache Objektive ohne Farbkorrektur einsetzen?

Nur mit Abstrichen. Eine LED ist nie völlig monochromatisch, sie hat eine gewisse Halbwertsbreite um die 20 bis 30 nm. Das erscheint wenig, erzeugt aber eine Dispersion, die nicht zu vernachlässigen ist. Sie verursacht sowohl Farbquerfehler (Lateral Color, der Abbildungsmaßstab ändert sich mit der Wellenlänge) als auch Farblängsfehler (Focal Shift, der Fokus verschiebt sich).

Bei einem Abbildungsmaßstab von 0,2 und einem Objektfeld mit 15 mm Durchmesser beispielsweise misst man bei einem farblich nicht korrigierten Objektiv am Bildrand Farbsäume von mehr als 10 µm, wenn sich die Wellenlänge um 20 nm ändert. Um diesen Betrag werden die äußeren Bildpunkte verwaschen, was zu erheblicher Unschärfe führt. Der zusätzliche Farblängsfehler erzeugt außerdem in der Bildmitte ebenfalls Unschärfen. Das bedeutet, dass auch bei Verwendung von einfarbigem Licht nicht auf eine Farbkorrektur des Objektivs verzichtet werden kann.