什么是光学滤光片?
光学滤光片用于摄像头或照明系统的光路中,并影响光线通过的部分。在透射某些波长范围时,其他波长可能会被阻断或减弱。这涉及的波长取决于滤光片类型。带通滤波器将光限制在窄小的光谱范围内,而长通滤波器和短通滤波器则让高于或低于某一规定限值的波长通过。相反,偏振滤镜不会影响光的波长,而会影响光的振动方向。
因此,最重要的是,与相应检测任务相关的光谱范围能够到达摄像头。这样可以屏蔽干扰性环境光线,并减少反射。同时,还可以突出材料特性,如颜色差异或表面结构,如果没有合适的滤光片,则难以看到或根本看不到。
什么时候使用光学滤光片?
请注意:摄像头本身并不会产生对比度 – 只有照明系统和滤光片的相互作用才能确保最佳的可分析图像。
增强对比度 h4>
更清楚地突出相关特征
最大程度地减少反射 h4>
减少表面上的干扰性反射
提高重复精度 h4>
为图像采集创造稳定的条件
使材料属性可见 h4>
突出颜色差异或表面结构
减少干扰性环境光线 h4>
有针对性地抑制外来光线
光学滤光片的重要参数
透射率
透射率表示通过滤光片的光量。透射率越高,到达摄像头的可用光线越多。
屏蔽区
屏蔽区是指滤光片阻挡的光谱部分。高的阻挡效果可减少不需要的光线部分,从而减少外来光线对图像采集的影响。
半值宽度(FWHM)
半值宽度是指滤光片通过的光谱范围的宽度。半值宽度越小,通过的波长范围越窄,选择性越大。
电磁波谱
电磁辐射涵盖了宽广的不同波长范围。对于工业图像处理,根据应用的不同,不同光谱范围具有相关性,它们在特性和应用可能性方面各不相同。
| 光谱范围 | 波长 | 典型应用 |
|---|---|---|
| 紫外光 | 200–400 nm | 荧光,材料检测 |
| 可视光 | 400–700 nm | 标准图像处理 |
| 近红外光 (IR) | 700–1,100 nm | 干扰光抑制,材料区分 |
| SWIR | 1,000–2,500 nm | 湿度测量,半导体 |
| MWIR | 3–5 µm | 热成像 |
| LWIR | 8–14 µm | 热成像技术 |
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紫外光
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200–400 nm
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荧光,材料检测
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可视光
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400–700 nm
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标准图像处理
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近红外光 (IR)
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700–1,100 nm
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干扰光抑制,材料区分
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SWIR
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1,000–2,500 nm
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湿度测量,半导体
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MWIR
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3–5 µm
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热成像
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LWIR
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8–14 µm
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热成像技术
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选择光学滤光片时需要注意什么?
光谱位置 h4>
滤光片的波长必须与所用的照明系统相匹配,例如红光、蓝光、紫外光或红外光。
滤光片类型 h4>
合适的滤光片类型取决于具体的测试任务,以及要通过、阻挡或偏振的光分量。
透射率 h4>
透射率是指在所需光谱范围内通过滤光片的光量。透射率的高低尤其会影响图像亮度和所需的曝光时间等因素。
边缘陡度 h4>
边缘陡度描述了通带与屏蔽区之间的过渡。当要将紧邻的波长彼此分离时,较高的边缘陡度尤其重要。
机械兼容性 h4>
除了光学特性外,滤光片尺寸、螺纹和结构形式还必须与物镜和摄像头相匹配。