安防摄像机滤光片的作用

滤光片,正确名称叫”光学低通滤波器” (OLPF)! 啊!不就是片破玻璃片嘛! 且听我道来:

滤光片的功用:

滤除红外线:

   彩色CCD也可感应红外线,就是因为会感应红外线,会导致D.S.P无法算出正确颜色,，因此须加一片滤光片,把光线中红外线部份隔开,所以只有彩色CCD需要装滤光片,黑白就不用了

修整进光:

   因为CCD上是一颗颗的感光体(CELL)构成,最好光线是直射进来,但为了怕干扰到邻近感光体,就需要对光线加以修整,因此那片滤光片不是玻璃,而是石英片,利用石英的物理偏光特性,把进来的光线,保留直射部份,反射掉斜射部份,避免去影响旁边的感光点.

1、滤除红外线:

   可用镀膜方式及蓝玻璃,镀膜分真空镀膜及化学镀膜方式,化学镀膜是将石英片浸入溶剂中加以电镀,成本低但镀膜厚度不平均且容易脱落,真空镀膜是用真空蒸镀法,镀膜均匀且不易脱落,但成本高.以上我们称IR Coating , 目地在滤除红外线, 另外还要加上所谓的AR-Coating 的镀膜,目地是增加透光率,因为光线在透过不同介质时(比如从空气进入石英片),会产生部分的折射及反射,加上AR-Coating 后,滤光片可达到98-99%的穿透率,否则只有90-95的穿透率,这对CCD的感光度当然有影响.

   另外是用蓝玻璃,蓝玻璃是用”吸收”的方式过滤红外线,而IR-Coating是用反射的方式滤掉红外线,但反射光容易造成干扰,如果只考虑滤除红外线,蓝玻璃是比较好的选择 . 但上文说玻璃无法修整光线,因此就有一片蓝玻璃加一片石英片的所谓”两片式”滤光片.其中蓝玻璃用来滤红外线,而石英片修整光线用,因此石英片上只需做AR-Coating就行了.

2、修整光线

   上文说到, 利用石英的物理偏光特性,把进来的光线,保留直射部份,反射掉斜射部份,但只能对一个方向修整,通常摄像机只考虑到水平分辨率,因此只对光线做水平修整,因此在贴滤光片时方向要对,不可弄反了.那如果垂直光线也要修整的话怎办?很简单,就黏两片,把其中一片转90度就行了,因此就有这种也叫”两片式”的滤光片,一片用在水平修整,一片用在垂直修整,其中一片再做IR-Coating 来滤红外线.。那更高级的呢?就是两片石英中间夹片蓝玻璃,那就各项优点就有了,这种“三片式”常见于日本进口机.

 

现今摄像机市场,好像只剩下红外一体机还可以炒一炒,就因为这样,引起的话题及争议也最多,大家爬文也是越爬越迷糊,因此,在这里把相关知识做个介绍,说是”大汇总”是有些夸张了,主要是希望众专业厂家们在打广告之余,也不忘在此灌灌水,大家吹吹牛,真理越辩越明,大家吵个一段时间,这个版就真的是”大汇总”了!

虽说”水清则无鱼”,但总不能一天到晚打迷糊仗,消费者的权益也得照顾一下

另外一篇关于滤光片的文章

CCD为什么能看到红外线?

CCD本来就能看到红外线! 它本来就对红外光有感应,不信,拿支黑白摄像机,关掉电灯,拿个红外灯一照,影像不就出来了!

那彩色CCD为什么看不到红外线? 事实上,彩色CCD也看的到红外线, 就是因为它能感应到红外线,会干扰到D.S.P (影像处理主芯片)的运算,导致”偏色”,因此,得想个办法,让它不能接收红外线,方法就是:让CCD戴上”太阳眼镜”,只是人戴的太阳眼镜是隔离紫外线,而CCD戴的是隔离红外线,这就是彩色CCD上头黏的那片滤光片.先看张图:

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这是滤光片对每个波长光的穿透率,横轴是波长,以奈米(nm)表示,纵轴是穿透率,我们看到从380nm-645nm 穿透率是约93% ,刚好就是可见光的范围(紫-靛-蓝-绿-黄-橙-红),就是彩虹的颜色嘛! 600多nm是红色光,在它往右以”外”,就叫”红外线”,是”红色以外的光” 不是红色的光,因为眼睛已经看不到了,再来,380nm左右我们眼睛看到的是紫色,在380nm往左以”外”,就叫”紫外线”,眼睛一样看不到,但会照伤我们的皮肤,让青藏高原同胞晒的黑黑的,脸颊红红的.

话扯远了, 从上图我们看到,滤光片已经把红外跟紫外光挡掉了,只剩可见光进来,所以,彩色CCD就看不到红外线了.

那黑白CCD为什么不加滤光片,难到它不怕色干扰吗?呵呵!黑白摄像机本来就没颜色,何来”色”干扰?

所以在早期,红外线摄影机就是用黑白摄像机,加上红外投射灯就行了.

后来彩色摄像机越来越普遍了,总不能白天用彩色摄像机,到了晚上再用黑白摄像机打红外灯吧,这就重复投资了,了解了上头的道理,就有人想出个方法:当有光线时用彩色摄像机,当没光线时,把CCD上头那片滤光片拿掉,再打上红外灯,这不就得了!”日夜型红外线彩色摄像机”就这样出来了!,这很像读书时去办公室找老教授,他在看书时戴个老花眼镜,抬头看你时就把眼镜往头顶上挪开,就是这个动作(我也快有了,呵呵!).

所以,上头那种摄像机,在CCD前装了个机械结构,用电磁阀把滤光片拉开或推回去,在作动时听的到”喀察”一声.

说到这里,学过光学的人必注意到,CCD有滤光片跟没滤光片,光线折射率会不一样,把滤光片拿开,打上红外光,折射率又会因波长不同会有些差异,这加起来就会造成焦点偏移,就是”失焦”,因此,刚刚所说的,不能只把滤光片移开,还得补上一片镜片来调整折射率,也就是一片滤光片跟一片普遍镜片在抽换..

这种”日夜型红外线彩色摄像机”是日本人搞出来的,实在太贵了,想仿吗,模具贵又怕被告,就有些天才老板干脆就把滤光片拿掉了,不就看的到红外线嘛!,怕色干扰,那就用在室内啊,有些偏色? 便宜嘛! 干麻计较那么多,这叫” ” 彩色室内日夜型红外线摄像机”

老是这样蒙也不是办法,后来有人想到办法,依旧从滤光片下手,搞出这种滤光片:

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看到没,”关大门,开小窗” 让850nm那段红外光漏了进来,所以在晚上没灯光时,只要打上850nm的红外光,CCD就看的到了,这招真是既省钱又方便,换个滤光片就行了,只是要注意! 不是随便拿个红外线投射灯就行了,必须是850nm的! 但是因为850nm跟可见光波长很近, 850nm投射灯常会产生少量可见光成份,看到的是红色的,那就是”红爆”的来源.

红外线夜视问题解决了,在来是白天的问题了,既然那滤光片会让850nm的红外线漏进来,就会产生色干扰,也就是”白天偏色”的由来,这只能用软件来调整DSP的程序,尽量减少色偏,谁说没色偏,肯定是吹牛的!

好了!开始步入正题 “红外一体机”:

 

作者说“所以只有彩色CCD需要装滤光片,黑白就不用了”这句话正确吗？？？