¿Qué es un filtro IR-cut? y ¿Cómo funciona un filtro IR-cut?

En los últimos años, la demanda de vigilancia por video día y noche ha aumentado significativamente. Como todos sabemos, los módulos de cámaras son como los ojos de un sistema de visión. Necesitan capturar imágenes en tiempo real como el ojo humano, y sus sensores también pueden detectar luz infrarroja cercana, invisible para el ojo humano. Sin embargo, las propiedades físicas de los sensores de imagen los hacen especialmente sensibles a la luz infrarroja, lo que puede causar distorsión de color en las imágenes grabadas durante el día.

Como consultor especializado en módulos de cámaras, este artículo proporcionará una comprensión profunda sobre los filtros IR-cut. Exploraremos cómo funcionan, por qué son tan importantes, y cómo pueden utilizarse para resolver problemas encontrados durante el cambio diurno en sistemas de visión embebidos.

¿Qué es el infrarrojo?

La luz infrarroja es un tipo de onda electromagnética invisible para el ojo humano, con una longitud de onda más larga que la luz visible. En general, el ojo humano puede ver luz con longitudes de onda entre 320 nm y 760 nm. La luz infrarroja, por otro lado, abarca el rango de longitud de onda de 700 nm a 1000 nm en el espectro electromagnético. En nuestra vida diaria, dispositivos como controles remotos e imágenes térmicas utilizan las propiedades de la luz infrarroja.

Aunque invisible para el ojo humano, sensores de imagen como sensores CMOS y CCD pueden capturarla. Esta sensibilidad a la luz infrarroja puede causar distorsión del color en imágenes diurnas.

¿Qué es un filtro IR-cut?

Un filtro IR-cut, también conocido como filtro de corte infrarrojo, es un filtro óptico instalado entre el lente de la cámara y el sensor de imagen. Permite que pase la luz visible mientras bloquea la luz infrarroja para que no llegue al sensor.

Este filtro es casi estándar en los módulos de cámara modernos. Generalmente es un pequeño trozo de vidrio o recubrimiento fabricado con una tecnología especializada de películas delgadas, y su presencia determina las características de imagen de la cámara.

¿Cómo funciona un filtro IR-cut?

El principio de funcionamiento de un filtro IR-cut depende principalmente de su recubrimiento especial de película delgada. Este recubrimiento suele ser una película dieléctrica que refleja o transmite selectivamente ciertas longitudes de onda de luz aprovechando el efecto de interferencia de la luz.

En modo día, el filtro IR-cut se coloca frente al sensor, reflejando la luz infrarroja mientras permite el paso de la luz visible. Durante la noche o en condiciones de poca luz, se retira, permitiendo que la luz infrarroja llegue al sensor, complementando así la iluminación infrarroja para visión nocturna.

El cambio mecánico de este filtro entre día y noche es clave para la funcionalidad de vigilancia las 24 horas de las cámaras de seguridad modernas.

La Relación Entre Cámaras con Filtro IR y Filtros IR-Cut

En plena luz del día, las cámaras con filtro IR dependen de un filtro de corte IR para funcionar correctamente. Sin este filtro, el sensor de imagen captura tanto luz visible como infrarroja.

Debido a que el sensor es más sensible a la luz infrarroja que al ojo humano, esto puede causar una tonalidad de color poco natural en las imágenes. Por ejemplo, objetos que deberían ser negros pueden aparecer morados o rojizos-marrones.
Las cámaras con filtro IR bloquean esta luz infrarroja excesiva, asegurando que solo entre luz visible al sensor, reproduciendo así colores verdaderos y precisos. Esta es la función más básica e importante del filtro.

Tres razones para usar un filtro de corte IR

En el diseño de sistemas de visión embebidos, los filtros de corte IR generalmente se utilizan por las siguientes tres razones fundamentales:

• Posibilitar la reproducción del color: Esta es la razón principal. El filtro elimina la interferencia de la luz infrarroja en el color de la imagen, asegurando que la representación del color por parte de la cámara a la luz del día coincida con lo que el ojo humano percibe.
• Mejora de la claridad de la imagen: La luz infrarroja y la luz visible tienen planos focales diferentes. Sin filtrado, esto resulta en imágenes borrosas. Un filtro IR-cut asegura que toda la luz se enfoque en el sensor, mejorando la claridad y nitidez de la imagen.
• Cumplimiento de los requisitos de cambio entre modo día/noche: Para equipos de vigilancia de seguridad que operan las 24 horas, los filtros IR-cut permiten el cambio automático entre el modo color durante el día y el modo blanco y negro por la noche, convirtiéndolos en un componente clave para lograr imágenes en ambos modos.

Su función en cámaras CCTV infrarrojas

Los filtros IR-cut son muy valiosos en cámaras CCTV IR (cámaras CCTV infrarrojas). Estas cámaras deben adaptarse a una amplia gama de condiciones de iluminación, desde la luz solar brillante hasta la oscuridad total de la noche.

Durante el día, el filtro se cambia automáticamente a su posición, bloqueando la luz infrarroja y asegurando colores reales en las grabaciones. Cuando los niveles de luz son bajos, el sistema elimina el filtro de corte infrarrojo y activa las luces IR para cámaras de seguridad, cambiándolas a un modo de visión nocturna en blanco y negro de alta sensibilidad.

Esta transición perfecta entre día y noche es la tecnología clave que permite a las cámaras CCTV con IR lograr vigilancia las 24/7 y convertirse en una solución estándar en la industria de seguridad.

Luzes IR para cámaras de seguridad

Las luces IR para cámaras de seguridad (luces de relleno infrarrojas) y los filtros de corte IR trabajan estrechamente juntos. El filtro de corte IR determina la calidad de imagen de la cámara durante el día, mientras que el filtro de corte IR determina sus capacidades de visión nocturna.

Durante el día, el filtro está activo y la luz de relleno está apagada. Por la noche, el filtro se retira y la luz de relleno se enciende. Solo de esta manera la cámara puede recibir la luz infrarroja de la luz de relleno en la oscuridad y capturar claramente los objetos en la escena.

La coordinación precisa entre ambos es fundamental para garantizar que la cámara produzca imágenes de alta calidad en cualquier entorno y es un aspecto clave en el diseño de sistemas de visión embebida.

Filtro infrarrojo Minolta

Los filtros infrarrojos Minolta han existido desde los días de la fotografía con película. Estos filtros se utilizan principalmente para propósitos fotográficos especializados, como crear imágenes infrarrojas en blanco y negro únicas. A diferencia de los filtros IR cut que cambian automáticamente en los módulos de cámara modernos, estos filtros generalmente se fijan manualmente al objetivo.

Aunque las tecnologías difieren, los principios son los mismos: controlar la cantidad de luz infrarroja que entra en el sensor. Comprender este contexto histórico puede ayudarnos a apreciar plenamente la importancia de los filtros de corte infrarrojo en el desarrollo de la tecnología de imágenes.

Filtros de corte UV/IR

Además de los filtros IR-cut comunes, existen filtros UV/IR-cut más avanzados. Estos filtros bloquean tanto la luz ultravioleta como la infrarroja, ofreciendo una protección de mayor espectro. Para aplicaciones profesionales que requieren una calidad de imagen extremadamente alta, como la imagen médica e investigación científica, estos filtros eliminan eficazmente las interferencias causadas por la luz ultravioleta e infrarroja, garantizando la pureza y precisión de la imagen. Esto es especialmente importante en campos que dependen de información precisa de píxeles.

RESUMEN

Los filtros IR-cut son un componente fundamental e indispensable en la tecnología moderna módulos de cámara . Al filtrar ópticamente entre luz visible e infrarroja, resuelven el problema de tono de color de los sensores de imagen durante la captación diurna y allanan el camino para las capacidades de visión nocturna infrarroja. Comprender los principios, funciones y escenarios de aplicación de los filtros IR-cut es un conocimiento esencial para cada ingeniero de visión embebida. No solo determinan la fidelidad del color de una imagen, sino también el funcionamiento confiable de un sistema de seguridad y vigilancia en todo momento.

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