濾光片技術詳解和應用參數

OLPF光學低通濾光片

OLPF全名是 Optical lowpass filter,即光學低通濾光片，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，當光線穿過鏡頭抵達CCD時，由于分色馬賽克濾光片僅能分辨25%的紅與藍色以及50%的綠色，再經由色彩處理引擎運用數據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，終于導致引擎判斷錯誤輸出錯誤的顏色。由于細條紋的方向不同，需用相對應角度的光學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生的干擾雜音，需用不同厚度、片數、角度組合的OLPF的設計，以提高取象品質。

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玻璃構成，當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，當夜間光線不足時，紅外截止濾光片自動移開，全光譜光學玻璃開始工作，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，其優點是成本低廉，但由于自然光線中含有較多的紅外成份，當其進入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（有陽光室外環境尤其明顯）。深圳納宏光電技術有限公司是一家專業生產精密光學濾光片的廠家。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

用光學低通濾波器OLPF應注意的問題

提請注意的是，OLPF使用不當時會發生下列問題：

（1）當鏡頭的解析度高于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，畫面上將會產生雜訊，使用適當的 OLPF就能將高頻所產生的雜訊消除；若使用不適當的 OLPF，則會造成解析度降低或是雜訊太多。

（2）當鏡頭的解析度不夠，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。對高階影像產品，可采用四片式；中階產品則可采用二片（或三片）式；低階產品則為單片式。

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)、遠紅外(IR-C,6000～14000nm,FIR)3個波段。相應的紅外光源分別稱之為近紅外、中紅外和遠紅外光源。紅外光源常用于加熱、理療、夜視、通訊、導航、植物栽培和禽畜飼養等。紅外光是英國科學家赫歇爾1800年在實驗室中發現的.它是波長比紅外長的電磁波,具有明顯的熱效應,使人能感覺到而看不見.科學家發現,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,金屬等材料會發射電子流,稱為光電效應.

濾光片術語

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

光譜特性：濾光片光譜參數(透過率T，反射率R，光密度OD，位相，偏振狀態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：光學系統中有效利用的物理區域。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對應光譜特性從衰減到透過的 50%點，cut-off對應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，因此定購產品時一定要標明公差范圍。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,而偏離這一波長區域的光束驟然變成高反射(或稱抑制).它有著廣泛的應用,通常我們把抑制短波區透射長波區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晶劑和玻璃纖維增強的改進，PET除了具有 PBT的性質外，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 PET所用乙二醇比生產 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的屏幕前做表面防護，表面存在著10%左右的反射率，形成環境反射現象，使整個系統的顯示水平下降。本公司提供各種規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。而一個光子的質量是 6.63E-34千克.如此看來他們都遠遠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。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反射回去的紅光就會發生干涉,從而相互抵消,你在鏡頭前將看不到一點反光,因為這束紅光已經全部穿過鏡頭了.為什么我從來沒有看到沒有反光的鏡頭?原因很簡單,因為可見光有“紅、橙、黃、綠、藍、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入鏡頭，一般情況下都是讓綠光全部進入的，這種情況下，你在可見光中看到的鏡頭反光其顏色就是藍紫色，因為這反射光中已經沒有了綠光。膜的厚度也可以根據鏡頭的色彩特性來決定。

定義及其設計：

二十世紀三十年代發現的增透膜促進了薄膜光學的早期發展．對于技術光學的推動來說，在所有的光學薄膜中，增透膜也起著*重要的作用．直至今天，就其生產的總量來說，它仍然超過所有其他的薄膜因此，研究增透膜的設計和制備教術，對于生產實踐有著重要的意義．

我們都知道，當光線從折射率n0的介質射入折射率為 n1的另一介質時，在兩介質的分界面上就會產生光的反射．如果介質沒有吸收，分界面是一光學表面，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重的后果：光能量損失，使象的亮度降低；表面反射光經過多次反射或漫射，有一部分成為雜散光，*后也到達象平面，使象的襯度降低，從而影響系統的成象質量，特別是電視、電影攝影鏡頭等復雜系統，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用。目前已有很多不同類型的增透膜可供利用．以滿足技術光學領域的極大部分需要．可是復雜的光學系統和激光光學，對減反射性能往往有特殊嚴格的要求．例如．大功率激光系統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量、色平衡和作用距離，而使系統的全部性能增強．因此，生產實際的需要促使了減反射膜的不斷發展．

在比較復雜的光學系統中，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。

現在我們來看一下簡單的單層增透膜。設膜的厚度為e，當光垂直入射時，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，結果沒有附加的相位差，兩反射光干涉相消時應滿足：

單層增透膜

膜的*小厚度應為（相應于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，紅光藍光相對強一些，因此鏡面呈籃紫色。有些光學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 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。

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

采用德國薄膜制備工藝，形成了一套具有嚴格工藝標準的閉環式流程技術制備體系，能夠制備各種超高性能光學薄膜，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，應用領域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、醫用激光器、紅外制導、面部識別、VR/AR應用,博物館，低反射櫥窗玻璃，畫框等。