ما هو مرشح IR-cut؟ وكيف يعمل مرشح IR-cut؟

في السنوات الأخيرة، زاد الطلب على المراقبة بالفيديو على مدار الساعة بشكل ملحوظ. كما هو معروف لدينا جميعاً، فإن وحدات الكاميرات تشبه العينين في نظام الرؤية. فهي بحاجة إلى التقاط الصور في الوقت الفعلي مثل العين البشرية، ويمكن لمستشعراتها أيضاً اكتشاف الضوء القريب من تحت الحمراء، وهو غير مرئي للعين البشرية. ومع ذلك، تجعل خصائص المستشعرات البصرية هذه الوحدات حساسة بشكل خاص للضوء تحت الأحمر، مما قد يؤدي إلى تشويه الألوان في الصور المسجلة خلال النهار.

بصفتي مستشاراً متخصصاً في وحدات الكاميرات، سأقدم في هذه المقالة فهماً شاملاً لمرشحات قطع الأشعة تحت الحمراء (IR-cut filters). سنستعرض كيف تعمل هذه المرشحات، ولماذا تعتبر مهمة للغاية، وكيف يمكن استخدامها لمعالجة المشكلات التي تظهر أثناء التبديل في أنظمة الرؤية المُدمجة خلال النهار.

ما هو الإشعاع تحت الحمراء؟

الضوء تحت الأحمر هو نوع من الموجات الكهرومغناطيسية غير المرئية للعين البشرية، ويتميز بموجة أطول من الضوء المرئي. بشكل عام، يمكن للعين البشرية رؤية الضوء الذي تتراوح أطوال موجاته بين 320 نانومتر و 760 نانومتر. أما الضوء تحت الأحمر فيغطي نطاق الأطوال الموجية من 700 نانومتر إلى 1000 نانومتر في الطيف الكهرومغناطيسي. في حياتنا اليومية، تستخدم أجهزة مثل أجهزة التحكم عن بُعد والكاميرات الحرارية خصائص الضوء تحت الأحمر.

على الرغم من أنه غير مرئي للعين البشرية، يمكن لحساسات الصورة مثل حساسات CMOS وCCD التقاطه. يمكن أن تؤدي هذه الحساسية للضوء تحت الأحمر إلى تشويه الألوان في الصور النهارية.

ما هو مرشح قطع الأشعة تحت الحمراء؟

مرشح قطع الأشعة تحت الحمراء، ويُعرف أيضًا باسم مرشح القطع تحت الأحمر، هو مرشح بصري يتم تركيبه بين عدسة الكاميرا ومستشعر الصورة. يسمح هذا المرشح بعبور الضوء المرئي ومنع وصول الضوء تحت الأحمر إلى المستشعر.

هذا الفلتر شبه قياسي تقريبًا في وحدات الكاميرات الحديثة. عادةً ما يكون قطعة صغيرة من الزجاج أو طبقة مغطاة بتقنية طلاء الأفلام الرقيقة المتخصصة، ويحدد وجوده خصائص تصوير الكاميرا.

كيف يعمل فلتر قطع الأشعة تحت الحمراء (IR-cut filter)؟

يعتمد مبدأ عمل فلتر قطع الأشعة تحت الحمراء بشكل أساسي على طلاء الأفلام الرقيقة الفريد الخاص به. هذا الطلاء عادةً ما يكون فيلمًا عازلًا يعكس أو يمرر أطوال موجية معينة من الضوء بشكل انتقائي من خلال الاستفادة من تأثير تداخل الضوء.

في وضع النهار، يتم وضع فلتر قطع الأشعة تحت الحمراء أمام المستشعر (السينسور)، حيث يعكس الضوء تحت الحمراء ويسمح بمرور الضوء المرئي. أما في الليل أو في ظروف الإضاءة المنخفضة، فيتم إزالته من الطريق، مما يسمح بدخول الضوء تحت الحمراء إلى المستشعر وبالتالي يكمل إضاءة الأشعة تحت الحمراء الخاصة برؤية الليل.

التبديل الميكانيكي لهذا الفلتر بين وضع النهار والليل هو مفتاح القدرة على المراقبة على مدار 24/7 في كاميرات الأمن الحديثة.

العلاقة بين كاميرات الأشعة تحت الحمراء وفلاتر قطع الأشعة تحت الحمراء

في ضوء النهار الساطع، تعتمد كاميرات مرشح الأشعة تحت الحمراء على مرشح قطع الأشعة تحت الحمراء للعمل بشكل صحيح. بدون هذا المرشح، يلتقط مستشعر الصورة كلًا من الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء.

بما أن المستشعر أكثر حساسية للأشعة تحت الحمراء من العين البشرية، يمكن أن يتسبب ذلك في ظهور لون غير طبيعي في الصور. على سبيل المثال، قد تظهر الأشياء التي يجب أن تكون سوداء بلون أرجواني أو بني مائل إلى الحمرة.
تمنع كاميرات مرشح الأشعة تحت الحمراء هذا الضوء الزائد من الأشعة تحت الحمراء، مما يضمن دخول المستشعر فقط للضوء المرئي، وبالتالي إعادة إنتاج ألوان حقيقية ودقيقة. هذه هي الوظيفة الأساسية والأهم للمرشح.

ثلاثة أسباب لاستخدام مرشح قطع الأشعة تحت الحمراء

في تصميم أنظمة الرؤية المُدمجة، تُستخدم مرشحات قطع الأشعة تحت الحمراء عادةً للأسباب الثلاثة التالية:

• تمكين إعادة إنتاج الألوان: هذه هي السبب الرئيسي. يزيل المرشح تداخل الأشعة تحت الحمراء على لون الصورة، مما يضمن أن تكون ألوان الكاميرا في ضوء النهار مطابقة لما تراه العين البشرية.
• تحسين وضوح الصورة: للضوء تحت الأحمر والضوء المرئي مستويات بؤرية مختلفة. بدون تصفية، يؤدي ذلك إلى صور ضبابية. يضمن مرشح قطع الأشعة تحت الحمراء أن يركز كل الضوء على المستشعر، مما يحسن وضوح الصورة وحدها.
• تلبية متطلبات التبديل بين وضع النهار/الليل: بالنسبة لمعدات المراقبة الأمنية التي تعمل على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، يسمح مرشحات قطع الأشعة تحت الحمراء بالتبديل التلقائي بين الوضع اللوني خلال النهار والوضع بالأبيض والأسود في الليل، مما يجعلها مكونًا رئيسيًا لتحقيق التصوير ثنائي الوضع.

دورها في كاميرات الدوائر التلفزيونية المغلقة تحت الحمراء

تتميز مرشحات قطع الأشعة تحت الحمراء بأهمية كبيرة في كاميرات الدوائر التلفزيونية المغلقة تحت الحمراء (كاميرات الدوائر التلفزيونية المغلقة تحت الحمراء). يجب أن تتكيف هذه الكاميرات مع مجموعة واسعة من ظروف الإضاءة، من ضوء النهار الساطع إلى الظلام الدامس في الليل.

خلال النهار، يتم تبديل الفلتر تلقائيًا إلى مكانه، مما يحجب الضوء تحت الأحمر ويضمن الألوان الحقيقية في اللقطات المسجلة. عندما تنخفض مستويات الإضاءة، يقوم النظام بإزالة فلتر القطع تحت الأحمر وتفعيل أضواء الأشعة تحت الحمراء لكاميرات المراقبة، مما يُحوّلها إلى وضع الرؤية الليلية بالأبيض والأسود عالي الحساسية.

إن الانتقال السلس بين النهار والليل هو التكنولوجيا الأساسية التي تتيح لكاميرات المراقبة تحت الحمراء تحقيق مراقبة على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع، مما يجعلها حلاً شائعًا في صناعة الأمن.

أضواء الأشعة تحت الحمراء لكاميرات الأمن

تعمل أضواء الأشعة تحت الحمراء لكاميرات الأمن (أضواء التعبئة تحت الحمراء) وأفلاتر القطع تحت الحمراء معًا بشكل وثيق. حيث يحدد فلتر القطع تحت الأحمر جودة الصورة في النهار، في حين يحدد فلتر القطع تحت الأحمر قدرة الكاميرا على الرؤية الليلية.

خلال النهار، يكون الفلتر نشطًا ومصدر الإضاءة الإضافي (Fill Light) معطلاً. وفي الليل، يُزال الفلتر ويُفعّل مصدر الإضاءة الإضافي. فقط بهذه الطريقة يمكن للكاميرا استقبال الضوء تحت الأحمر من مصدر الإضاءة الإضافي في الظلام، والتقاط الأجسام في المشهد بوضوح.

التنسيق الدقيق بين الاثنين هو مفتاح ضمان قدرة الكاميرا على إنتاج صور عالية الجودة في أي بيئة، وهو من العوامل الأساسية في تصميم أنظمة الرؤية المُدمجة.

فلتر مينولتا تحت الأحمر

لقد ظهرت مرشحات مينولتا تحت الحمراء منذ أيام التصوير الفوتوغرافي باستخدام الأفلام. وتُستخدم هذه المرشحات بشكل أساسي لأغراض تصويرية متخصصة، مثل إنشاء صور بالأبيض والأسود باستخدام الضوء تحت الأحمر بأسلوب فريد. وعلى عكس مرشحات IR Cut التي تتحول تلقائيًا في وحدات الكاميرات الحديثة، فإن هذه المرشحات تُثبت عادةً يدويًا على العدسة.

على الرغم من اختلاف التكنولوجيا، فإن المبادئ تظل نفسها: التحكم في كمية الضوء تحت الأحمر الذي يدخل المستشعر. ويمكن لفهم هذا السياق التاريخي أن يساعدنا على تقدير أهمية مرشحات قطع الأشعة تحت الحمراء في تطوير تكنولوجيا التصوير بشكل أفضل.

مرشحات قطع الأشعة فوق البنفسجية وتحت الحمراء

بالإضافة إلى المرشحات الشائعة لقطع الأشعة تحت الحمراء، هناك مرشحات متقدمة لقطع الأشعة فوق البنفسجية وتحت الحمراء معًا. هذه المرشحات تحجب كلًا من الضوء فوق البنفسجي وتحت الأحمر، مما توفر حماية أوسع نطاقًا. ولتطبيقات متقدمة تتطلب جودة صورة عالية للغاية، مثل التصوير الطبي والبحث العلمي، فإن هذه المرشحات تزيل بشكل فعال التداخل الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية وتحت الحمراء، مما يضمن نقاء الصورة ودقتها. وهذا أمر بالغ الأهمية في المجالات التي تعتمد على معلومات دقيقة عن البكسل.

ملخص

مرشحات قطع الأشعة تحت الحمراء تُعد مكونًا أساسيًا لا غنى عنه في الأنظمة الحديثة وحدات الكاميرا .من خلال التصفية البصرية بين الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء، فإنها تعالج مشكلة انحراف الألوان في مستشعرات الصور أثناء التصوير النهاري، وتفتح الطريق أمام إمكانية الرؤية الليلية بالأشعة تحت الحمراء. ففهم المبادئ والوظائف وسيناريوهات التطبيق الخاصة بمرشحات IR-cut يُعد معرفة أساسية يجب أن يمتلكها كل مهندس في مجال الرؤية المُدمجة. إذ لا تحدد هذه المرشحات فقط دقة الألوان في الصورة، بل تحدد أيضًا تشغيل أنظمة المراقبة الأمنية بشكل موثوق طوال الوقت.

حلول مرشحات IR-cut من Muchvision

هل تواجه تحديات في التصوير النهاري والليلي ضمن تصميم مشروع الرؤية المُدمجة؟ تواصل مع فريق الخبراء لدينا اليوم للحصول على استشارة مهنية في اختيار وحدة الكاميرا المناسبة، وضمان التقط صورًا واضحة وواقعية من منتجك تحت أي ظروف إضاءة.