Mikä on IR-suodatin ja miten se toimii?

Viime vuosina päivän ja yöhön kuvaavan valvonnan tarve on merkittävästi lisääntynyt. Kuten kaikki tietävät, kameramoduulit ovat kuin näköjärjestelmän silmät. Niiden on pystyttävä tallentamaan kuvia reaaliajassa aivan kuten ihmisen silmäkin, ja niiden anturit voivat havaita myös lähi-infrapuna-valoa, joka on ihmisen silmälle näkymätöntä. Kuitenkin kuvantajusten fysikaaliset ominaisuudet tekevät niistä erityisen herkkiä infrapunavalle, mikä voi aiheuttaa värinvääristymistä päivällä tallennetuissa kuvissa.

Kameramoduuleihin erikoistuneena konsulttina tämä artikkeli antaa syvällisen ymmärryksen IR-kiertosuodattimista. Tarkastelemme, miten ne toimivat, miksi ne ovat niin tärkeitä, ja kuinka niitä voidaan käyttää ratkaisemaan päivävaihto-ongelmia upotetuissa näköjärjestelmissä.

Mikä on infrapunapuhelin?

Infrapunasäde on ihmisen silmälle näkymätön sähkömagneettinen aalto, jonka aallonpituus on näkyvää valoa pidempi. Yleensä ihmisen silmä voi havaita valoa, jonka aallonpituus on välillä 320 nm – 760 nm. Infrapunasäde puolestaan kattaa sähkömagneettisen spektrin alueen, jonka aallonpituus on 700 nm – 1000 nm. Arkielämässämme esimerkiksi kauko-ohjaimet ja lämpökamerat hyödyntävät infrapunasäteen ominaisuuksia.

Vaikka infrapunasäde on ihmisen silmälle näkymätön, CMOS- ja CCD-kennot voivat kuitenkin tallentaa sitä. Tämä infrapunasäteeseen herkkyys voi aiheuttaa värivääristymiä päivänvalossa otetuissa kuvissa.

Mikä on IR-cut-suodatin?

IR-cut-suodatin, jota kutsutaan myös nimellä infrapunansuodatin, on optinen suodatin, joka on asennettu kameran linssin ja kuvakennon väliin. Se päästää läpi näkyvää valoa, mutta estää infrapunasäteen pääsyn kuvakennon käsittelyyn.

Tämä suodatin on lähes standardi modernimmissa kameramoduuleissa. Se on yleensä pieni lasipala tai pinnoite erikoistetulla ohutkalvoteknologialla, ja sen läsnäolo määrittää kameran kuvanlaatua.

Miten IR-suodatin toimii?

IR-suodattimen toiminnan periaate perustuu ensisijaisesti sen yksilölliseen ohutkalvopinnoitteeseen. Tämä pinnoite on yleensä dielektrinen kalvo, joka valitsevasti heijastaa tai päästää tiettyjä valon aallonpituuksia hyödyntämällä valon interferenssivaikutusta.

Päivätilassa IR-suodatin on sensorin edessä, heijastamalla infrapunaista valoa ja päästämällä näkyvän valon läpi. Yöllä tai heikossa valaistuksessa se siirretään pois tieltä, jolloin infrapuna valo pääsee sensoriin, täydentäen näin infrapunavalmistusta yöllä.

Tämän suodattimen mekaaninen vaihto päivän ja yön välillä on keskeistä modernien turvakameroiden 24/7 valvontamahdollisuuksille.

IR-suodinkameroiden ja IR-estosuodattimien välinen suhde

Kirkkaassa päivänvalossa IR-suodatin kamerat tarvitsevat IR-estosuodattimen oikean toiminnan takaamiseksi. Ilman tätä suodatinta kuvantunnistimen kerää sekä näkyvää että infrapunaista valoa.

Koska kuvantunnistimen herkkyys infrapunaan on suurempaa kuin ihmisen silmä, tästä voi aiheutua epäluonnollinen värisävy kuvissa. Esimerkiksi sellaiset kohteet, joiden pitäisi olla mustia, voivat näyttää violetteilta tai ruskehtavan punaisilta.
IR-suodatin kamerat estävät tämän ylimääräisen infrapunavalmiuden, varmistaen että ainoastaan näkyvä valo pääsee kuvantunnistimelle, jolloin saadaan aikaan oikeat ja tarkat värit. Tämä on suodattimen perustoiminto ja tärkein tehtävä.

Kolme syytä käyttää IR-estosuodatinta

Upotetun kuvantunnistusjärjestelmän suunnittelussa IR-estosuodattimia käytetään yleensä kolmeen keskeiseen syyhyn:

• Mahdollistamaan värinkuvauksen: Tämä on ensisijainen syy. Suodatin poistaa infrapunavalon häiriön kuvan värissä, varmistaen että kameran värintoisto päivänvalossa vastaa ihmisen silmän näkemää.
• Kuvan selkeyden parantaminen: Infrapunasäde ja näkyvä valo ovat eri polttotasoilla. Ilman suodatusta tästä seuraa epäselviä kuvia. IR-suodatin varmistaa, että kaikki valo kohdistuu sensorille, mikä parantaa kuvan selkeyttä ja terävyyttä.
• Päivä/yö-tilan vaihtovaatimusten täyttäminen: Jatkuvatoimisille turvavalmistuslaitteille IR-suodatin mahdollistaa automaattisen vaihdon värimoodin ja mustavalkomoodin välillä päivän ja yön aikana, joten se on keskeinen komponentti kahden moodin kuvantamisessa.

Niiden rooli IR-valvontakameroissa

IR-suodattimilla on suuri arvo IR-valvontakameroissa (infrapuna-valvontakameroissa). Näiden kameroiden on sojauduttava valaistusolosuhteisiin, jotka vaihtelevat kirkkaasta päivävalosta täydelliseen pimeyteen.

Päivän aikana suodin asettuu automaattisesti paikalleen estäen infrapunasäteilyn ja takaen väritarkat nauhoitukset. Kun valaistus on heikko, järjestelmä poistaa infrapunasäteilyä estoavan suodattimen ja aktivoi IR-valot turvavahvistimissa, siirtyen korkean herkkyyden mustavalkoiseen yökuvaustilaan.

Tämä saumaton päivä/yö-vaihtoehto on keskeinen teknologia, joka mahdollistaa IR-valojen käytön turvavahvistimissa ja tekee niistä turvallisuusteollisuuden yleisimmin käytettyjä ratkaisuja.

IR-valot turvavahvistimille

IR-valot turvavahvistimille (infrapunatäyttövalot) ja IR-suodattimet toimivat tiiviisti yhdessä. IR-suodatin määrittää kameran päivävalossa tapahtuvan kuvanlaadun, kun taas IR-suodatin määrittää sen yöllä tapahtuvan yökuvauskyvyn.

Päivällä suodin on aktiivinen ja täyttövalo on pois päältä. Yöllä suodin poistetaan ja täyttövalo on käytössä. Vain tällä tavalla kamera voi vastaanottaa täyttövalon infrapunasäteilyä pimeydessä ja selvästi kuvata kohdetta kuvatilanteessa.

Näiden kahden tarkan yhteistyönä on avain siihen, että kamera tuottaa korkealaatuisia kuvia missä tahansa ympäristössä, ja se on keskeinen huomio upotettujen näköjärjestelmien suunnittelussa.

Minoltan infrapunasuodin

Minoltan infrapunasuodinten käyttö alkoi jo filmivalokuvauksen aikana. Näitä suodinten käytetään pääasiassa erityiskäyttöön liittyvään valokuvaamiseen, kuten erityisten mustavalkoisten infrapuvien valmistamiseen. Toisin kuin nykyaikaisten kameramodulien automaattisesti vaihtuvat IR-estosuodinten kanssa, nämä suodinten liitännätään tavallisesti manuaalisesti objektiiviin.

Vaikka teknologiat vaihtelevat, periaatteet ovat samat: valvonnan määrä infrapunasäteilyä, joka pääsee sensoriin. Tämän historiallisen kontekstin ymmärtäminen voi auttaa meitä arvostamaan entistä enemmän infrapunasuodattimien merkitystä kuvantamisteknologian kehityksessä.

UV IR -poistosuodattimet

Yleisten IR-suodattimien lisäksi on edistyneempiä UV/IR-poistosuodattimia. Nämä suodattimet estävät sekä ultraviolettivalon että infrapunasäteilyn, tarjoten laajemman spektrinsuojan. Ammattikäyttöön, jossa vaaditaan erittäin korkealaatuista kuvaa, kuten lääketieteellinen kuvantaminen ja tieteellinen tutkimus, nämä suodattimet poistavat tehokkaasti ultraviolettivalon ja infrapunasäteilyn häiriöt, takaen kuvan puhtauden ja tarkkuuden. Tämä on erityisen tärkeää aloilla, jotka perustuvat tarkkaan pikselitietoon.

Yhteenveto

IR-suodattimet ovat välttämätön ydinosa modernissa kameran moduulit . Näkyvän ja infrapunan valon optisella suodatuksella ne ratkaisevat kuvantajunnan väriepäisyyden ongelman päivävalon kuvauksessa ja avaavat tien infrapunaisten yönnäköominaisuuksien käyttöön. IR-suodattimien periaatteiden, toimintojen ja käyttöskenaarioiden ymmärtäminen on välttämätöntä tietoa jokaiselle upotetun näköjärjestelmän insinöörille. Ne eivät ainoastaan määritä kuvan väritarkkuutta, vaan myös turvavalvonnan järjestelmän luotettavan toiminnan kaikissa olosuhteissa.

Muchvisionin IR-suodatinratkaisut

Kohtaako päivän ja yön kuvauksen haasteita upotetun näköjärjestelmäsi projektisuunnittelussa? Ota yhteyttä asiantuntijatiimiimme jo tänään saadaksesi kameramoduulin valinnan asiantuntevaa neuvontaa ja varmistaaksesi, että tuotteesi tallentaa selkeitä, realistisia kuvia kaikissa valaistusolosuhteissa.