亿照光电
Yi Zhao Photonics

利用滤光片最大限度提高相机性能

发表时间:2023-02-16 10:47

  使用滤光片可以让相机能够更好地选择与传感器接触的光。滤光片的设计通常旨在阻挡一定量的光,无论是通过特定的光带(一组颜色)还是通过消除潜在的眩光和提高对比度。无论哪种方式,滤光片的目的都是减少进入相机的光。因此,在选择合适的滤光片时需要考虑传感器的灵敏度。

  下文将通过示例介绍不同类型的滤光片,并详细解释滤光片的原理。其他示例包括使用滤光片的实际应用,例如智能交通系统(ITS)、机器视觉和检测、精准农业和多光谱成像。

滤光片

  滤光片的原理

  主要有两种根据波长过滤光的方法:吸收型滤光片和二向色滤光片。顾名思义,吸收型滤光片旨在吸收特定波长的光并透过其他波长的光,从而使材料具有与其透过的光相对应的颜色。利用玻璃内发色成分的组合,吸收各种波长的光。“发色”指的是一组被称为发色团的化学物质,它们能够吸收特定波长范围的光。

  二向色滤光片的同义词:

  相比之下,二向色滤光片不一定能在视觉上指示其透过的颜色。这是因为二向色滤光片反射而不是吸收不需要的波长的光。

  例如,图1中的滤光片都能透过蓝光(带通为470nm)。但是,左侧的滤光片看起来是绿色而不是蓝色,因为该滤光片反射了不在带通区域内的其他波长的光。右边的滤光片是只透过蓝光的吸收型滤光片。

  二向色滤光片

  二向色滤光片由具有一系列高折射率的薄玻璃层制成。按顺序将这些玻璃层均匀地间隔起来,这些滤光片会产生特定的干涉图样。这使得干涉图样的作用是增强所需波长的光并反射所有其他波长的光。可以通过控制光学涂层的选择、厚度和数量来仔细调整图样,从而允许创造各种滤光片。

  利用水面上的油也可以看到类似的效果。当油在水面聚集时,如图2所示,看到的颜色来自不同油层,水中的每一层油反射特定波长的光。

  滤光片有助于阻止不需要波长的光到达传感器,但任何滤光片仍会因反射而产生损耗。在光学系统中,需要最大限度地增加所需波长的光以实现尽可能强的信号。任何滤光片甚至玻璃元件都会反射至少一小部分的光,从而导致信号损失。当多个玻璃表面按顺序放置在光路中时,例如多镜头系统,损失是由每个表面的反射相加而成。因为透射率的降低,光路中的每个表面都需要用增透(AR)膜进行处理。

  增透膜有助于减少各种场景中的眩光,例如夜间车辆的前照灯,这一功能对于智能交通系统(ITS)至关重要。眩光减少后,寻找要读取车牌的光学字符识别(OCR)软件的准确性有所提高。自动车牌识别(ALPR)系统的视觉示例如图3所示,其中左侧图像是用配有增透膜的相机拍摄的,而右侧图像中出现大量反射。

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