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薄膜人生

薄膜光学,魅力人生

 
 
 

日志

 
 

滤光片  

2010-05-23 16:49:30|  分类: 光学其他 |  标签: |举报 |字号 订阅

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到底CCD上那片玻璃片是干嘛用的?

那片滤光片,正确名称叫光学低通滤波器” (OLPF)! !不就是片破玻璃片嘛!

滤光片的功用:1.滤除红外线. 2.修整进来的光线
滤除红外线:
彩色CCD也可感应红外线,就是因为会感应红外线,会导致D.S.P无法算出正确颜色, 因此须加一片滤光片,把光线中红外线部份隔开,所以只有彩色CCD需要装滤光片,黑白就不用了.

修整进光:
因为CCD上是一颗颗的感光体(CELL)构成,最好光线是直射进来,但为了怕干扰到邻近感光体,就需要对光线加以修整,因此那片滤光片不是玻璃,而是石英片,利用石英的物理偏光特性,把进来的光线,保留直射部份,反射掉斜射部份,避免去影响旁边的感光点.

了解了基本功能,再谈谈怎样做到.

1滤除红外线:
可用镀膜方式及蓝玻璃,镀膜分真空镀膜及化学镀膜方式,化学镀膜是将石英片浸入溶剂中加以电镀,成本低但镀膜厚度不平均且容易脱落,真空镀膜是用真空蒸镀法,镀膜均匀且不易脱落,但成本高.以上我们称IR Coating , 目地在滤除红外线, 另外还要加上所谓的AR-Coating 的镀膜,目地是增加透光率,因为光线在透过不同介质时(比如从空气进入石英片),会产生部分的折射及反射,加上AR-Coating ,滤光片可达到98-99%的穿透率,否则只有90-95的穿透率,这对CCD的感光度当然有影响.

另外是用蓝玻璃,蓝玻璃是用吸收的方式过滤红外线,IR-Coating是用反射的方式滤掉红外线,但反射光容易造成干扰,如果只考虑滤除红外线,蓝玻璃是比较好的选择 . 但上文说玻璃无法修整光线,因此就有一片蓝玻璃加一片石英片的所谓两片式滤光片.其中蓝玻璃用来滤红外线,而石英片修整光线用,因此石英片上只需做AR-Coating就行了.

2.修整光线:
上文说到, 利用石英的物理偏光特性,把进来的光线,保留直射部份,反射掉斜射部份,但只能对一个方向修整,通常摄像机只考虑到水平分辨率,因此只对光线做水平修整,因此在贴滤光片时方向要对,不可弄反了.那如果垂直光线也要修整的话怎办?很简单,就黏两片,把其中一片转90度就行了,因此就有这种也叫两片式的滤光片,一片用在水平修整,一片用在垂直修整,其中一片再做IR-Coating 来滤红外线.

那更高级的呢?就是两片石英中间夹片蓝玻璃,那就各项优点就有了,这种三片式常见于日本进口机.

说了那么多,还是没什么概念的话,可做个小测试,道具很简单---一条领带,而且是又细又密横纹会发亮的那种,一片石英式的因为在垂直面上没修整,摄像机照着它就会产生花花的一片色干扰,两片式就不会了,如果横纹领带没色干扰反而是直纹领带有,哈哈!滤光片贴反了.

还有我们常在电视上看到访问来宾,有的带交叉斜纹的领带,摄像机照起来也是花花一片,不是摄像机烂,一台得十几万!而是滤光片只有两片,只能对水平及垂直面修整,遇到45度角的密斜纹就没辄了,除非再加两片对左45度及右45度做修整,这样迭那么多片就变千层糕了. 因此,电视台主播决不会带斜纹领带上镜头,各位万一有机会上电视可得要记得!

再说些有关知识:
l 石英片整光效果是物理方式的,要配合CCD上感光点而变,因此理论上不同CCD厂牌及不同画素还有NP,石英片厚度都不同,但现在大部分厂家都不管,抓来就用了,谁知道是啥回事.

黏贴方式
1.
直接就夹在遮光片上,再锁在CCD,好处是方便,须注意防尘

2.UV胶黏,在照紫外线灯,优点是稳固,但须在无尘室或无尘箱中弄,如果不管那么多就硬干了……那我也没办法.

4.用双面胶带,一黏就好了,这个最方便又省钱,但常常一段时间后就掉下来了,尤其是被太阳晒久了,被客户骂事小,万一出到国外就麻烦了..

好了,做个总结:
从成本上讨论:
最便宜的: 找个玻璃镀个膜, 一两块就搞定了,便宜就好,品质就不管了
稍有良心的: 就用块蓝玻璃吧
有点良心的: 就用一片石英吧,什么石英?再说吧!
算是有良心的:单片石英,正规厂出的晶振级石英,非工业级石英
有良心的: 二片式,但只有高解析机种,420线的,算了吧!
三片式的: 不多见了!

至于红外线机的滤光片,下次谈红外一体机时再说

还有,全世界绝大多数的石英原料片,都是Made in China ,了不起吧!
 

 要感应红外灯,要从CCD 谈起, CCD 本身就感应红外线, 但不是无限制的, 所以如果黑白摄像机搭配800nm 的红外灯,就没问题,但如果用900nm,CCD过了900nm ,其频谱响应本来就差了,所以效果也不好.

那一般彩色摄像机为什么看不到红外线? 原因在滤光片,各位有没有想过为什么彩色摄像机有滤光片而黑白摄像机没有,那是因为红外线的关系,彩色CCD也可感应红外线,就是因为会感应红外线,会导致D.S.P无法算出正确颜色, 因此须加一片滤光片,把从750nm以后的光谱隔开,这样颜色正确了,但红外线也看不到了,

不相信把彩色摄像机的滤光片拔下来,每支都变成红外感应了,只是颜色会怪怪的.
但是滤光片不是只有这个功能,还有其它重要功能,有空再说.

总结以上的: 1. 黑白摄像机可感应红外线(但效果好的频谱在900nm以下)
2.
彩色摄像机因装了滤光片所以无法感应红外线.

有了以上观念,我们继续讨论日夜型彩色摄像机 或是彩转黑

因为有了滤光片,导致彩色CCD无法感应红外线, 因此十多年前,日本鬼子想了个点子,搞个机械结构,用电磁阀,在需要用红外线时,把那片滤光片抽开,不就可以了吗,这时为了怕红外线干扰色彩,干脆把视频讯号中的颜色关掉,变成黑白,没有颜色,那来色干扰!, 这就变彩转黑. 这种机子,就叫日夜型红外感应彩转黑摄像机

这种机子在十多年前得卖好几万,想抄嘛,那个机械结构开模挺贵的,还牵涉到专利及可靠度的问题,因此有黑心厂家想了一招,真的把滤光片拿掉,再搞个小电路可以关掉颜色( C讯号),不就变成日夜型红外感应彩转黑摄像机了吗? 可是在白天时阳光中的红外线会干扰色彩? 那就改个名: 日夜型红外感应彩转黑室内用摄像机放在室内不就得了.

这个点子让厂家海捞了一票,但久了知道的人多了,就骗不了了,这时又有人想了个点子,从滤光片下手,本来是从750nm以后全砍了,但是在850nm的地方开个窗口让它进来,等于是关大门开小窗,这种滤光片叫日夜型滤光片”850滤光片这种滤光片可阻隔红外线但是可让850nm的红外线穿透,所以只能配850nm的红外投射灯或LED,现在红外一体机几乎是这样做的,用的是850nmLED,但虽然是850nm的红外光人眼看不到,LED在制造上还是有一些700nm的光线产生,所以可以在LED上看到红点,也就是所谓的红爆”,

这样的摄像机在白天时还是有自然光中的850nm红外线成份会渗入造成色偏,这时就需要软件调整,将他尽量补偿回来,所以有些红外感应机在阳光下颜色不对,就是调整不良或是跟本没调.

所以回达楼主的话: “如果要感应红外灯,摄像一定是黑白或彩转黑的那种吧
1.
黑白一定可以
2.
不一定是彩转黑,只要用850滤光片 或机械式抽移滤光片方式

再谈彩转黑问题:
要彩转黑,有两种方式,以索尼2163方案为例,他是Y(亮度),C(彩度)分离输出,只要砍掉C输出就行了,或是在软件上摄定,低于一定讯号水平就把C关掉.但是很多D.S.P(3142)并无Y/C输出,就只能在软件上下手了,只是效果不好,不过不用担心,当很暗的时后,本来C讯号就很弱了,不就彩转黑了嘛! 想想看,房间里面很暗时,有谁能够分辨出颜色来,人眼也具备彩转黑功能,呵呵!
那彩转黑照度会变好吗?了解以上的事后,就会知道,没变好,只是感觉!变好而已.

还有彩转黑后分辨率会变好吗?没这回事,如果用以上方式做出的彩转黑只是把颜色砍掉,试问:420线的彩色讯号跟420线的黑白讯号那个分辨率高? 一公斤的棉花跟一公斤的铁那个重?

 

 

 

 

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