利用濾光片最大限度提高相機性能

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

　　下文將通過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際應(yīng)用，例如智能交通系統(tǒng)(ITS)、機器視覺和檢測、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)波長過濾光的方法：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的光并透過其他波長的光，從而使材料具有與其透過的光相對應(yīng)的顏色。利用玻璃內(nèi)發(fā)色成分的組合，吸收各種波長的光?！鞍l(fā)色”指的是一組被稱為發(fā)色團的化學(xué)物質(zhì)，它們能夠吸收特定波長范圍的光。

　　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上指示其透過的顏色。這是因為二向色濾光片反射而不是吸收不需要的波長的光。

　　例如，圖1中的濾光片都能透過藍(lán)光(帶通為470nm)。但是，左側(cè)的濾光片看起來是綠色而不是藍(lán)色，因為該濾光片反射了不在帶通區(qū)域內(nèi)的其他波長的光。右邊的濾光片是只透過藍(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，這些濾光片會產(chǎn)生特定的干涉圖樣。這使得干涉圖樣的作用是增強所需波長的光并反射所有其他波長的光?？梢酝ㄟ^控制光學(xué)涂層的選擇、厚度和數(shù)量來仔細(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，如圖2所示，看到的顏色來自不同油層，水中的每一層油反射特定波長的光。

　　濾光片有助于阻止不需要波長的光到達傳感器，但任何濾光片仍會因反射而產(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的光以實現(xiàn)盡可能強的信號。任何濾光片甚至玻璃元件都會反射至少一小部分的光，從而導(dǎo)致信號損失。當(dāng)多個玻璃表面按順序放置在光路中時，例如多鏡頭系統(tǒng)，損失是由每個表面的反射相加而成。因為透射率的降低，光路中的每個表面都需要用增透(AR)膜進行處理。

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