利用濾光片最大限度提高相機(jī)性能

　　使用濾光片可以讓相機(jī)能夠更好地選擇與傳感器接觸的光。濾光片的設(shè)計(jì)通常旨在阻擋一定量的光，無(wú)論是通過(guò)特定的光帶(一組顏色)還是通過(guò)消除潛在的眩光和提高對(duì)比度。無(wú)論哪種方式，濾光片的目的都是減少進(jìn)入相機(jī)的光。因此，在選擇合適的濾光片時(shí)需要考慮傳感器的靈敏度。

　　下文將通過(guò)示例介紹不同類型的濾光片，并詳細(xì)解釋濾光片的原理。其他示例包括使用濾光片的實(shí)際應(yīng)用，例如智能交通系統(tǒng)(ITS)、機(jī)器視覺(jué)和檢測(cè)、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和多光譜成像。

　　濾光片的原理

　　主要有兩種根據(jù)波長(zhǎng)過(guò)濾光的方法：吸收型濾光片和二向色濾光片。顧名思義，吸收型濾光片旨在吸收特定波長(zhǎng)的光并透過(guò)其他波長(zhǎng)的光，從而使材料具有與其透過(guò)的光相對(duì)應(yīng)的顏色。利用玻璃內(nèi)發(fā)色成分的組合，吸收各種波長(zhǎng)的光?！鞍l(fā)色”指的是一組被稱為發(fā)色團(tuán)的化學(xué)物質(zhì)，它們能夠吸收特定波長(zhǎng)范圍的光。

　　二向色濾光片的同義詞：

　　相比之下，二向色濾光片不一定能在視覺(jué)上指示其透過(guò)的顏色。這是因?yàn)槎蛏珵V光片反射而不是吸收不需要的波長(zhǎng)的光。

　　例如，圖1中的濾光片都能透過(guò)藍(lán)光(帶通為470nm)。但是，左側(cè)的濾光片看起來(lái)是綠色而不是藍(lán)色，因?yàn)樵摓V光片反射了不在帶通區(qū)域內(nèi)的其他波長(zhǎng)的光。右邊的濾光片是只透過(guò)藍(lán)光的吸收型濾光片。

　　二向色濾光片

　　二向色濾光片由具有一系列高折射率的薄玻璃層制成。按順序?qū)⑦@些玻璃層均勻地間隔起來(lái)，這些濾光片會(huì)產(chǎn)生特定的干涉圖樣。這使得干涉圖樣的作用是增強(qiáng)所需波長(zhǎng)的光并反射所有其他波長(zhǎng)的光?？梢酝ㄟ^(guò)控制光學(xué)涂層的選擇、厚度和數(shù)量來(lái)仔細(xì)調(diào)整圖樣，從而允許創(chuàng)造各種濾光片。

　　利用水面上的油也可以看到類似的效果。當(dāng)油在水面聚集時(shí)，如圖2所示，看到的顏色來(lái)自不同油層，水中的每一層油反射特定波長(zhǎng)的光。

　　濾光片有助于阻止不需要波長(zhǎng)的光到達(dá)傳感器，但任何濾光片仍會(huì)因反射而產(chǎn)生損耗。在光學(xué)系統(tǒng)中，需要最大限度地增加所需波長(zhǎng)的光以實(shí)現(xiàn)盡可能強(qiáng)的信號(hào)。任何濾光片甚至玻璃元件都會(huì)反射至少一小部分的光，從而導(dǎo)致信號(hào)損失。當(dāng)多個(gè)玻璃表面按順序放置在光路中時(shí)，例如多鏡頭系統(tǒng)，損失是由每個(gè)表面的反射相加而成。因?yàn)橥干渎实慕档?，光路中的每個(gè)表面都需要用增透(AR)膜進(jìn)行處理。

　　增透膜有助于減少各種場(chǎng)景中的眩光，例如夜間車輛的前照燈，這一功能對(duì)于智能交通系統(tǒng)(ITS)至關(guān)重要。眩光減少后，尋找要讀取車牌的光學(xué)字符識(shí)別(OCR)軟件的準(zhǔn)確性有所提高。自動(dòng)車牌識(shí)別(ALPR)系統(tǒng)的視覺(jué)示例如圖3所示，其中左側(cè)圖像是用配有增透膜的相機(jī)拍攝的，而右側(cè)圖像中出現(xiàn)大量反射。