Qu'est-ce qu'un filtre IR-cut ? et Comment fonctionne un filtre IR-cut ?

Ces dernières années, la demande de vidéosurveillance de jour et de nuit a connu une augmentation significative. Comme nous le savons tous, les modules de caméra sont comparables aux yeux d'un système de vision. Ils doivent capturer des images en temps réel comme le fait l'œil humain, et leurs capteurs peuvent également détecter la lumière infrarouge proche, invisible pour l'œil humain. Cependant, les propriétés physiques des capteurs d'image les rendent particulièrement sensibles à la lumière infrarouge, ce qui peut entraîner une distorsion des couleurs dans les images enregistrées pendant la journée.

En tant que consultant spécialisé dans les modules de caméra, cet article offre une compréhension approfondie des filtres IR-cut. Nous étudierons leur fonctionnement, leur importance essentielle, ainsi que leur utilisation pour résoudre les problèmes rencontrés lors du basculement en journée dans les systèmes de vision embarqués.

Qu'est-ce que l'infrarouge ?

La lumière infrarouge est un type d'onde électromagnétique invisible pour l'œil humain, dont la longueur d'onde est supérieure à celle de la lumière visible. En général, l'œil humain peut percevoir la lumière dont les longueurs d'onde varient entre 320 nm et 760 nm. La lumière infrarouge, quant à elle, couvre la plage de longueurs d'onde allant de 700 nm à 1000 nm dans le spectre électromagnétique. Dans notre vie quotidienne, des appareils tels que les télécommandes et les caméras thermiques utilisent les propriétés de la lumière infrarouge.

Bien qu'invisible à l'œil humain, des capteurs d'image tels que les capteurs CMOS et CCD peuvent la capturer. Cette sensibilité à la lumière infrarouge peut provoquer une distorsion des couleurs dans les images diurnes.

Qu'est-ce qu'un filtre coupe-infrarouge (IR-cut) ?

Un filtre coupe-infrarouge (IR-cut), également appelé filtre d'absorption des infrarouges, est un filtre optique installé entre l'objectif de la caméra et le capteur d'image. Il laisse passer la lumière visible tout en bloquant la lumière infrarouge pour empêcher qu'elle n'atteigne le capteur.

Ce filtre est presque standard dans les modules de caméra modernes. Il s'agit généralement d'un minuscule morceau de verre ou d'un revêtement doté d'une technologie de couche mince spécialisée, et sa présence détermine les caractéristiques d'imagerie de la caméra.

Comment fonctionne un filtre coupe-infrarouge (IR-cut) ?

Le principe de fonctionnement d'un filtre coupe-infrarouge repose principalement sur son revêtement en couche mince spécifique. Ce revêtement est généralement constitué d'un film diélectrique qui réfléchit ou transmet sélectivement certaines longueurs d'onde de la lumière en exploitant l'effet d'interférence de la lumière.

En mode jour, le filtre coupe-infrarouge est placé devant le capteur, reflétant la lumière infrarouge tout en laissant passer la lumière visible. La nuit ou dans des conditions de faible éclairage, il est déplacé, permettant à la lumière infrarouge d'atteindre le capteur, ce qui complète l'éclairage infrarouge pour la vision de nuit.

La commutation mécanique de ce filtre entre le jour et la nuit est essentielle pour les capacités de surveillance 24/7 des caméras de sécurité modernes.

La relation entre les caméras avec filtre IR et les filtres coupe-infrarouge

En plein jour, les caméras à filtre IR s'appuient sur un filtre coupe-IR pour fonctionner correctement. Sans ce filtre, le capteur d'image capture à la fois la lumière visible et la lumière infrarouge.

Étant donné que le capteur est plus sensible à la lumière infrarouge que l'œil humain, cela peut provoquer un dégradé de couleur artificiel dans les images. Par exemple, des objets qui devraient être noirs peuvent apparaître violets ou marron-rougeâtres.
Les caméras à filtre IR bloquent cette lumière infrarouge excédentaire, garantissant que seule la lumière visible pénètre dans le capteur, reproduisant ainsi des couleurs réelles et précises. C'est la fonction la plus basique et la plus importante du filtre.

Trois raisons d'utiliser un filtre coupe-IR

Dans la conception des systèmes de vision embarquée, les filtres coupe-IR sont généralement utilisés pour les trois raisons fondamentales suivantes :

• Permettre la reproduction des couleurs : c'est la raison principale. Le filtre élimine l'interférence de la lumière infrarouge sur les couleurs de l'image, garantissant ainsi que la restitution des couleurs par la caméra en plein jour corresponde à ce que l'œil humain perçoit.
• Amélioration de la netteté de l'image : Les rayons infrarouges et la lumière visible n'ont pas le même plan focal. Sans filtre, cela entraîne des images floues. Un filtre coupe-infrarouge (IR-cut filter) garantit que toute la lumière se concentre sur le capteur, améliorant ainsi la clarté et la netteté de l'image.
• Répondre aux exigences de commutation jour/nuit : Pour les équipements de surveillance de sécurité fonctionnant 24h/24, les filtres coupe-infrarouges permettent de passer automatiquement du mode couleur le jour au mode noir et blanc la nuit, devenant ainsi un composant clé pour obtenir un système d'imagerie à double mode.

Leur rôle dans les caméras CCTV infrarouges

Les filtres coupe-infrarouges sont très utiles dans les caméras CCTV IR (caméras de vidéosurveillance infrarouges). Ces caméras doivent s'adapter à des conditions d'éclairage variées, allant d'une lumière intense en plein jour à une obscurité totale la nuit.

Durant la journée, le filtre s'insère automatiquement, bloquant la lumière infrarouge et garantissant des couleurs réelles dans les images enregistrées. Lorsque le niveau de lumière est faible, le système retire le filtre coupe-infrarouge et active les lumières IR pour caméras de sécurité, les basculant en mode vision nocturne noir et blanc à haute sensibilité.

Cette transition fluide jour/nuit constitue la technologie clé permettant aux caméras CCTV infrarouges d'assurer une surveillance 24h/24 et 7j/7, devenant ainsi une solution dominante dans le secteur de la sécurité.

Lumières IR pour caméras de sécurité

Les lumières IR pour caméras de sécurité (lumières de remplissage infrarouges) et les filtres coupe-infrarouge travaillent étroitement ensemble. Le filtre coupe-infrarouge détermine la qualité d'image de la caméra en journée, tandis que le même filtre détermine ses capacités de vision nocturne.

Pendant la journée, le filtre est actif et la lumière de remplissage est éteinte. La nuit, le filtre est retiré et la lumière de remplissage est allumée. Seule cette approche permet à la caméra de recevoir la lumière infrarouge provenant de la lumière de remplissage dans l'obscurité et de capturer clairement les objets présents dans la scène.

La coordination précise entre les deux éléments est essentielle pour garantir que la caméra produise des images de haute qualité dans n'importe quel environnement et constitue un aspect fondamental de la conception des systèmes de vision embarqués.

Filtre infrarouge Minolta

Les filtres infrarouges Minolta existent depuis l'époque de la photographie argentique. Ces filtres sont principalement utilisés à des fins photographiques spécifiques, comme la création d'images en noir et blanc par infrarouge présentant des effets particuliers. Contrairement aux filtres coupe-infrarouge automatiques présents dans les modules de caméra modernes, ces filtres sont généralement fixés manuellement sur l'objectif.

Bien que les technologies diffèrent, les principes sont les mêmes : contrôler la quantité de lumière infrarouge pénétrant dans le capteur. Comprendre ce contexte historique peut nous aider à mieux apprécier l'importance des filtres coupe-infrarouge dans le développement de la technologie d'imagerie.

Filtres coupe UV/IR

En plus des filtres IR classiques, il existe des filtres coupe UV/IR plus avancés. Ces filtres bloquent à la fois la lumière ultraviolette et infrarouge, offrant une protection sur une plage spectrale plus large. Pour des applications professionnelles exigeant une qualité d'image extrêmement élevée, telles que l'imagerie médicale et la recherche scientifique, ces filtres éliminent efficacement les interférences causées par la lumière ultraviolette et infrarouge, garantissant ainsi la pureté et la précision de l'image. Cela est particulièrement important dans les domaines qui dépendent d'informations précises au niveau des pixels.

Résumé

Les filtres coupe-infrarouge constituent un composant essentiel indispensable dans les systèmes d'imagerie modernes modules caméra . En filtrant optiquement la lumière visible et la lumière infrarouge, ils résolvent le problème de teinte de couleur des capteurs d'image pendant l'imagerie diurne et ouvrent la voie aux capacités de vision nocturne infrarouge. Comprendre les principes, les fonctions et les scénarios d'application des filtres IR-cut est une connaissance essentielle pour tout ingénieur en vision embarquée. Ils déterminent non seulement la fidélité des couleurs d'une image, mais aussi le fonctionnement fiable d'un système de surveillance de sécurité à tout moment.

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