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。濾光片的設計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比度。無(wú)論哪種方式，濾光片的目的都是減少進(jìn)入相機的光。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(lèi)型的濾光片，并詳細解釋濾光片的原理。其他示例包括使用濾光片的實(shí)際應用，例如智能交通系統(ITS)、機器視覺(jué)和檢測、精準農業(yè)和多光譜成像。

　　濾光片的原理

　　主要有兩種根據波長(cháng)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(cháng)的光并透過(guò)其他波長(cháng)的光，從而使材料具有與其透過(guò)的光相對應的顏色。利用玻璃內發(fā)色成分的組合，吸收各種波長(cháng)的光。“發(fā)色”指的是一組被稱(chēng)為發(fā)色團的化學(xué)物質(zhì)，它們能夠吸收特定波長(cháng)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。這是因為二向色濾光片反射而不是吸收不需要的波長(cháng)的光。

　　例如，圖1中的濾光片都能透過(guò)藍光(帶通為470nm)。但是，左側的濾光片看起來(lái)是綠色而不是藍色，因為該濾光片反射了不在帶通區域內的其他波長(cháng)的光。右邊的濾光片是只透過(guò)藍光的吸收型濾光片。

　　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。按順序將這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所需波長(cháng)的光并反射所有其他波長(cháng)的光。可以通過(guò)控制光學(xué)涂層的選擇、厚度和數量來(lái)仔細調整圖樣，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(lèi)似的效果。當油在水面聚集時(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(cháng)的光。

　　濾光片有助于阻止不需要波長(cháng)的光到達傳感器，但任何濾光片仍會(huì )因反射而產(chǎn)生損耗。在光學(xué)系統中，需要最大限度地增加所需波長(cháng)的光以實(shí)現盡可能強的信號。任何濾光片甚至玻璃元件都會(huì )反射至少一小部分的光，從而導致信號損失。當多個(gè)玻璃表面按順序放置在光路中時(shí)，例如多鏡頭系統，損失是由每個(gè)表面的反射相加而成。因為透射率的降低，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(chē)輛的前照燈，這一功能對于智能交通系統(ITS)至關(guān)重要。眩光減少后，尋找要讀取車(chē)牌的光學(xué)字符識別(OCR)軟件的準確性有所提高。自動(dòng)車(chē)牌識別(ALPR)系統的視覺(jué)示例如圖3所示，其中左側圖像是用配有增透膜的相機拍攝的，而右側圖像中出現大量反射。