濾光片技術(shù)詳解和應(yīng)用參數(shù)

OLPF光學(xué)低通濾光片

OLPF全名是 Optical lowpass filter,即光學(xué)低通濾光片，主要工作用來過濾輸入光線中不同頻率波長光訊號，以傳送至CCD，并且避免不同頻率訊號干擾到CCD對色彩的判讀。OLPF對于假色（false colors）的控制上有顯著的影響，假色的產(chǎn)生主要來自于密接條紋、柵欄或是同心圓等主體影像，色彩相近卻不相同，當(dāng)光線穿過鏡頭抵達(dá)CCD時，由于分色馬賽克濾光片僅能分辨25%的紅與藍(lán)色以及50%的綠色，再經(jīng)由色彩處理引擎運用數(shù)據(jù)差值運算整合為完整的影像。

因為先天上色彩資料短缺，CCD根本無法判斷密接條紋相鄰色彩的參數(shù)，終于導(dǎo)致引擎判斷錯誤輸出錯誤的顏色。由于細(xì)條紋的方向不同，需用相對應(yīng)角度的光學(xué)低通濾波晶片加以消除，又因為不同型號的CCD攝像機與 CMOS圖象傳感器在規(guī)格上有些差異，為針對不同的型號及同時兼顧不同方向所產(chǎn)生的干擾雜音，需用不同厚度、片數(shù)、角度組合的OLPF的設(shè)計，以提高取象品質(zhì)。

IR-CUT雙濾光片切換的作用

IR-CUT雙濾光片的使用可以有效解決雙峰濾光片產(chǎn)生問題。IR-CUT雙濾光片由一個紅外截止濾光片和一個全光譜光學(xué)玻璃構(gòu)成，當(dāng)白天的光線充分時紅外截止濾光片工作，CCD還原出真實彩色，當(dāng)夜間光線不足時，紅外截止濾光片自動移開，全光譜光學(xué)玻璃開始工作，使CCD充分利用到所有光線，從而大大提高了低照性能。

IR CUT雙濾光片專為 CCD攝影機修正偏色、失焦的問題，促使擷取影像畫面不失焦、不偏色,紅外夜視更通透，解決紅外一體機，日夜圖像偏色影響，能夠過濾強光讓畫面色彩純美更柔和、達(dá)到人眼視覺色彩一致。

普通日夜型攝象機使用能透過一定比例紅外光線的雙峰濾片，其優(yōu)點是成本低廉，但由于自然光線中含有較多的紅外成份，當(dāng)其進(jìn)入CCD后會干擾色彩還原，比如綠色植物變得灰白，紅色衣服變成灰綠色等等（有陽光室外環(huán)境尤其明顯）。深圳納宏光電技術(shù)有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)精密光學(xué)濾光片的廠家。在夜間由于雙峰濾光片的過濾作用，使CCD不能充分利用所有光線，其低照性能難以令人滿意。

使用和不使用OLPF濾光片的不同效果比較

CCD攝相頭與紅外光

用光學(xué)低通濾波器OLPF應(yīng)注意的問題

提請注意的是，OLPF使用不當(dāng)時會發(fā)生下列問題：

（1）當(dāng)鏡頭的解析度高于CCD圖象傳感器的解析度時，在看到較高頻（超過CCD解析度的部分）的影象時，畫面上將會產(chǎn)生雜訊，使用適當(dāng)?shù)?OLPF就能將高頻所產(chǎn)生的雜訊消除；若使用不適當(dāng)?shù)?OLPF，則會造成解析度降低或是雜訊太多。

（2）當(dāng)鏡頭的解析度不夠，則CCD圖象傳感器的解象力就完全無法發(fā)揮，此時OLPF的功能將會大減，解析度有可能會降低。一般，客戶重視解析度，則采用較薄的OLPF晶片；若客戶重視消除雜訊的效果，則采用較厚的 OLPF晶片。對高階影像產(chǎn)品，可采用四片式；中階產(chǎn)品則可采用二片（或三片）式；低階產(chǎn)品則為單片式。

使用了透紅外濾光片的拍攝效果

使用了紅外截止濾光片的拍攝效果

紅外光及其用途

紅外輻射IR light,IR radiation是波長大于紅色光波長的一定范圍的電磁輻射，波長為780～106nm,分為近紅外（代號IR-A，波長780～1500nm,NIR）、中紅外(IR-B,1500～6000nm,MIR)、遠(yuǎn)紅外(IR-C,6000～14000nm,FIR)3個波段。相應(yīng)的紅外光源分別稱之為近紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外光源。紅外光源常用于加熱、理療、夜視、通訊、導(dǎo)航、植物栽培和禽畜飼養(yǎng)等。紅外光是英國科學(xué)家赫歇爾1800年在實驗室中發(fā)現(xiàn)的.它是波長比紅外長的電磁波,具有明顯的熱效應(yīng),使人能感覺到而看不見.科學(xué)家發(fā)現(xiàn),一定波長的光(可見光或不可見光)照射到某些金屬等材料表面時,金屬等材料會發(fā)射電子流,稱為光電效應(yīng).

濾光片術(shù)語

入射角度：入射光線和濾光片表面法線之間的夾角。當(dāng)光線正入射時，入射角為0°。

光譜特性：濾光片光譜參數(shù)(透過率T，反射率R，光密度OD，位相，偏振狀態(tài)s，p等相對于波長變化的特性)。

中心波長：

帶通濾光片

的中心稱為中心波長（CWL）。通帶寬度用*大透過率一半處的寬度表示（FWHM），通常稱為半寬。

有效孔徑：光學(xué)系統(tǒng)中有效利用的物理區(qū)域。通常于濾光片的外觀尺寸相似，同心，尺寸略小些。

截止位置/前-后：cut-on對應(yīng)光譜特性從衰減到透過的 50%點，cut-off對應(yīng)光譜特性從透過到衰減的50%點。有時也可定義為峰值透過率的5%或者10%點。

公差Tolerance：:任何產(chǎn)品都有制造公差。以帶通濾光片為例，中心波長要有公差，半寬要有公差，因此定購產(chǎn)品時一定要標(biāo)明公差范圍。濾光片實際使用過程中并非公差越小越好，公差越小，制造難度越大，成本越高。用戶可以根據(jù)實際需要，提出合理公差范圍。

長波通濾光片

：干涉截止濾光片要求某一波長范圍的光束高透過,而偏離這一波長區(qū)域的光束驟然變成高反射(或稱抑制).它有著廣泛的應(yīng)用,通常我們把抑制短波區(qū)透射長波區(qū)的濾光片稱長波通濾光片,相反為

短波通濾光片通過成核劑以及結(jié)晶劑和玻璃纖維增強的改進(jìn)，PET除了具有 PBT的性質(zhì)外，還有以下的特點：

1．熱變形溫度和長期使用溫度是熱塑性通用工程塑料中*高的；

2．因為耐熱高，增強 PET在 250℃的焊錫浴中浸漬10s，幾乎不變形也不變色，特別適合制備錫焊的電子、電器零件；

3．彎曲強度 200MPa，彈性模量達(dá)4000MPa，耐蠕變及疲勞性也很好，表面硬度高，機械性能與熱固性塑料相近；

4．由于生產(chǎn) PET所用乙二醇比生產(chǎn) PBT所用丁二醇的價格幾乎便宜一半，所以PET樹脂和增強 PET是工程塑料中價格是*低的，具有很高的性價比。抗反射濾光片的功能用來減少光的反射及增加穿透強度。只要希望增強光線穿透強度的地方,都有它的存在。由于各種片材廣泛用于顯示系統(tǒng)的屏幕前做表面防護(hù)，表面存在著10%左右的反射率，形成環(huán)境反射現(xiàn)象，使整個系統(tǒng)的顯示水平下降。本公司提供各種規(guī)格的減反光塑膠片材，反射率由原來的10%下降到1%，是顯示屏保護(hù)窗口的理想選擇。

減反射膜（增透膜）工作原理

光具有波粒二相性，即從微觀上既可以把它理解成一種波、又可以把他理解成一束高速運動的粒子（注意，這里可千萬別把它理解成一種簡單的波和一種簡單的粒子。它們都是微觀上來講的。紅光波的波長=0.750微米紫光波長=0.400微米。而一個光子的質(zhì)量是 6.63E-34千克.如此看來他們都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是我們所想想的那種宏觀波和粒子.)增透膜的原理是把光當(dāng)成一種波來考慮的，因為光波和機械波一樣也具有干涉的性質(zhì)。在鏡頭前面涂上一層增透膜(一般是"氟化鈣",微溶于水),如果膜的厚度等于紅光（注意：這里說的是紅光）在增透膜中波長的四分之一時,那么在這層膜的兩側(cè)反射回去的紅光就會發(fā)生干涉,從而相互抵消,你在鏡頭前將看不到一點反光,因為這束紅光已經(jīng)全部穿過鏡頭了.為什么我從來沒有看到?jīng)]有反光的鏡頭?原因很簡單,因為可見光有“紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫”七種顏色，而膜的厚度是唯壹的，所以只能照顧到一種顏色的光讓它完全進(jìn)入鏡頭，一般情況下都是讓綠光全部進(jìn)入的，這種情況下，你在可見光中看到的鏡頭反光其顏色就是藍(lán)紫色，因為這反射光中已經(jīng)沒有了綠光。膜的厚度也可以根據(jù)鏡頭的色彩特性來決定。

定義及其設(shè)計：

二十世紀(jì)三十年代發(fā)現(xiàn)的增透膜促進(jìn)了薄膜光學(xué)的早期發(fā)展．對于技術(shù)光學(xué)的推動來說，在所有的光學(xué)薄膜中，增透膜也起著*重要的作用．直至今天，就其生產(chǎn)的總量來說，它仍然超過所有其他的薄膜因此，研究增透膜的設(shè)計和制備教術(shù)，對于生產(chǎn)實踐有著重要的意義．

我們都知道，當(dāng)光線從折射率n0的介質(zhì)射入折射率為 n1的另一介質(zhì)時，在兩介質(zhì)的分界面上就會產(chǎn)生光的反射．如果介質(zhì)沒有吸收，分界面是一光學(xué)表面，光線又是垂直入射，則反射率R為透射率為

例如，折射率為1。52的冕牌玻璃，每個表面的反射約為 4．2％左右。折射率較高的火石玻璃，則表面反射更為顯著．這種表面反射造成了兩個嚴(yán)重的后果：光能量損失，使象的亮度降低；表面反射光經(jīng)過多次反射或漫射，有一部分成為雜散光，*后也到達(dá)象平面，使象的襯度降低，從而影響系統(tǒng)的成象質(zhì)量，特別是電視、電影攝影鏡頭等復(fù)雜系統(tǒng)，都包臺了很多個與空氣相鄰的表面，如不敷上增透膜將完全不能應(yīng)用。目前已有很多不同類型的增透膜可供利用．以滿足技術(shù)光學(xué)領(lǐng)域的極大部分需要．可是復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)和激光光學(xué)，對減反射性能往往有特殊嚴(yán)格的要求．例如．大功率激光系統(tǒng)要求某些元件有極低的表面反射，以避免敏感元件受到不需要的反射的破壞．此外，寬帶增透膜提高了象質(zhì)量、色平衡和作用距離，而使系統(tǒng)的全部性能增強．因此，生產(chǎn)實際的需要促使了減反射膜的不斷發(fā)展．

在比較復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)中，入射光的能量往往因多次反射而損失。例如，上等照相機的鏡頭有六、七個透鏡組成。反射損失的光能約占入射光能的一半，同時反射的雜散光還要影響成像的質(zhì)量。為了減少入射光能在透鏡玻璃表面上反射時所引起的損失，常在鏡面上鍍一層厚度均勻的透明薄膜（常用氟化鎂MgF2，其折射率為1.38，介于玻璃與空氣之間），利用薄膜的干涉使反射光能減到*小，這樣的薄膜稱為增透膜。

現(xiàn)在我們來看一下簡單的單層增透膜。設(shè)膜的厚度為e，當(dāng)光垂直入射時，薄膜兩表面反射光的光程差為 2ne，由于在膜的上、下表面反射時都有相位突變，結(jié)果沒有附加的相位差，兩反射光干涉相消時應(yīng)滿足：

單層增透膜

膜的*小厚度應(yīng)為（相應(yīng)于k=0）

由于反射光相消，因而透射光加強。

單層增透膜只能使某個特定波長λ的光盡量減少反射，對于相近波長的其他反射光也有不同程度的減弱，但不是減到*弱，對于一般的照相機和目視光學(xué)儀器，常選人眼*敏感的波長λ=550nm作為“控制波長”，在白光下觀看此薄膜的反射光，黃綠色光*弱，紅光藍(lán)光相對強一些，因此鏡面呈籃紫色。有些光學(xué)器件需要減少其透射率，以增加反射光的強度。如氦氖激光器中的諧振腔反射鏡，要求對波長λ=632.8nm的單色光的反射率達(dá) 99%以上。如果把低折射率的膜改成同樣厚度的高折射率的膜，則薄膜上下表面的兩反射光使干涉加強，這就使反射光增強了，而透射光就減弱，這樣的薄膜就是增反膜或高反射膜。一般的單層增反膜可使反射率提高到30%以上，而多層增反膜可以提高的更多。由于這種介質(zhì)膜對光的吸收很少，所以比鍍銀、鍍鋁的反射鏡效果更佳。

上海卷柔新技術(shù)光電有限公司是一家專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)光學(xué)儀器及其零配件?的高科技企業(yè)，公司成立２００５年，專業(yè)的光電鍍膜公司，公司產(chǎn)品主要涉及光學(xué)儀器及其零配件的研發(fā)和加工；光學(xué)透鏡、反射鏡、棱鏡等光學(xué)鍍膜產(chǎn)品的開發(fā)和生產(chǎn)，為全球客戶提供上等的產(chǎn)品和服務(wù)。

采用德國薄膜制備工藝，形成了一套具有嚴(yán)格工藝標(biāo)準(zhǔn)的閉環(huán)式流程技術(shù)制備體系，能夠制備各種超高性能光學(xué)薄膜，包括紅外薄膜、增透膜，ARcoating, 激光薄膜、特種薄膜、紫外薄膜、x射線薄膜，應(yīng)用領(lǐng)域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫(yī)用激光器、紅外制導(dǎo)、面部識別、VR/AR應(yīng)用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫框等。