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(jìn)入相機(jī)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(jī)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。“發(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(qiáng)所需波長的光并反射所有其他波長的光。可以通過控制光學(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(dá)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(qiáng)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(jìn)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(jī)拍攝的，而右側(cè)圖像中出現(xiàn)大量反射。