Che cos'è un filtro IR-cut? e Come funziona un filtro IR-cut?

Negli ultimi anni, la domanda di videosorveglianza giorno e notte è aumentata significativamente. Come tutti sappiamo, i moduli della fotocamera sono come gli occhi di un sistema visivo. Devono catturare immagini in tempo reale come l'occhio umano e i loro sensori possono anche rilevare la luce infrarossa vicina, invisibile all'occhio umano. Tuttavia, le proprietà fisiche dei sensori d'immagine li rendono particolarmente sensibili alla luce infrarossa, il che può causare distorsioni di colore nelle immagini registrate durante il giorno.

Come consulente specializzato nei moduli della fotocamera, questo articolo fornirà una comprensione approfondita dei filtri IR-cut. Esploreremo il loro funzionamento, il motivo della loro importanza e come possono essere utilizzati per risolvere i problemi riscontrati durante il passaggio del giorno nei sistemi di visione embedded.

Cos'e' l'infrarosso?

La luce infrarossa è un tipo di onda elettromagnetica invisibile all'occhio umano, con una lunghezza d'onda superiore a quella della luce visibile. In generale, l'occhio umano può vedere la luce con lunghezze d'onda comprese tra 320 nm e 760 nm. La luce infrarossa, invece, copre l'intervallo di lunghezze d'onda tra 700 nm e 1000 nm nello spettro elettromagnetico. Nella vita quotidiana, dispositivi come telecomandi e termocamere sfruttano le proprietà della luce infrarossa.

Sebbene invisibile all'occhio umano, sensori d'immagine come i sensori CMOS e CCD possono catturarla. Questa sensibilità alla luce infrarossa può causare distorsioni di colore nelle immagini diurne.

Che cos'è un filtro IR-cut?

Un filtro IR-cut, noto anche come filtro per il taglio dell'infrarosso, è un filtro ottico installato tra l'obiettivo della telecamera e il sensore d'immagine. Permette il passaggio della luce visibile bloccando la luce infrarossa in modo che non raggiunga il sensore.

Questo filtro è quasi standard nei moderni moduli di telecamere. È tipicamente un piccolo pezzo di vetro o rivestimento con una tecnologia di rivestimento sottile specializzata, e la sua presenza determina le caratteristiche di imaging della telecamera.

Come funziona un filtro IR-cut?

Il principio di funzionamento di un filtro IR-cut si basa principalmente sul suo rivestimento sottile unico. Questo rivestimento è tipicamente un film dielettrico che riflette o trasmette selettivamente determinate lunghezze d'onda della luce sfruttando l'effetto di interferenza della luce.

In modalità giorno, il filtro IR-cut viene posizionato davanti al sensore, riflettendo la luce infrarossa mentre permette il passaggio della luce visibile. Di notte o in condizioni di scarsa illuminazione, viene spostato, permettendo alla luce infrarossa di entrare nel sensore, migliorando così l'illuminazione IR per la visione notturna.

L'interruttore meccanico di questo filtro tra giorno e notte è fondamentale per le capacità di monitoraggio 24/7 delle moderne telecamere di sicurezza.

La relazione tra telecamere con filtro IR e filtri IR-cut

In piena luce diurna, le telecamere con filtro IR dipendono da un filtro IR cut per funzionare correttamente. Senza questo filtro, il sensore d'immagine cattura sia luce visibile che infrarossa.

Poiché il sensore è più sensibile alla luce infrarossa rispetto all'occhio umano, ciò può causare un effetto di tonalità di colore innaturale nelle immagini. Ad esempio, oggetti che dovrebbero apparire neri possono mostrarsi viola o marrone-rossicci.
Le telecamere con filtro IR bloccano questa luce infrarossa in eccesso, assicurando che solo la luce visibile entri nel sensore, riproducendo così colori reali e precisi. Questa è la funzione base e più importante del filtro.

Tre motivi per utilizzare un filtro IR-Cut

Nella progettazione di sistemi di visione embedded, i filtri IR-Cut sono generalmente utilizzati per le seguenti tre ragioni principali:

• Abilitare la riproduzione dei colori: Questa è la ragione principale. Il filtro elimina l'interferenza della luce infrarossa sui colori dell'immagine, assicurando che la resa cromatica della telecamera in pieno giorno corrisponda a ciò che l'occhio umano percepisce.
• Miglioramento della nitidezza dell'immagine: la luce infrarossa e la luce visibile hanno diversi piani focali. Senza filtraggio, questo fenomeno produce immagini sfocate. Un filtro IR-cut assicura che tutta la luce sia focalizzata sul sensore, migliorando la chiarezza e la definizione dell'immagine.
• Soddisfare i requisiti di commutazione tra modalità giorno/notte: per l'equipaggiamento di videosorveglianza che opera 24/7, i filtri IR-cut permettono l'attivazione automatica della modalità colore durante il giorno e della modalità bianco e nero durante la notte, diventando così un componente chiave per ottenere l'imaging duale.

Il loro ruolo nelle telecamere CCTV a infrarossi

I filtri IR-cut sono molto utili nelle telecamere CCTV IR (telecamere CCTV a infrarossi). Queste telecamere devono adattarsi a una vasta gamma di condizioni di illuminazione, dalla piena luce solare fino all'oscurità totale.

Durante il giorno, il filtro si attiva automaticamente, bloccando la luce infrarossa e garantendo colori reali nelle immagini registrate. Quando i livelli di luce sono bassi, il sistema rimuove il filtro infrarosso e attiva le luci IR per le telecamere di sicurezza, attivando una modalità di visione notturna in bianco e nero ad alta sensibilità.

Questa transizione fluida tra giorno e notte è la tecnologia chiave che permette alle telecamere CCTV IR di garantire una sorveglianza 24/7, diventando una soluzione mainstream nel settore della sicurezza.

Luci IR per telecamere di sicurezza

Le luci IR per telecamere di sicurezza (luci di riempimento infrarosse) e i filtri IR lavorano in stretta collaborazione. Il filtro IR determina la qualità dell'imaging durante il giorno, mentre il filtro IR determina le capacità di visione notturna della telecamera.

Durante il giorno, il filtro è attivo e la luce di riempimento è spenta. Di notte, il filtro viene rimosso e la luce di riempimento è accesa. Solo in questo modo la telecamera può ricevere la luce infrarossa dalla fonte di illuminazione in condizioni di oscurità e catturare chiaramente gli oggetti nella scena.

La precisa coordinazione tra i due elementi è fondamentale per garantire che la telecamera produca immagini di alta qualità in qualsiasi ambiente ed è un aspetto essenziale nella progettazione dei sistemi di visione embedded.

Filtro infrarosso Minolta

I filtri infrarossi Minolta esistono fin dai tempi della fotografia tradizionale su pellicola. Questi filtri vengono principalmente utilizzati per scopi fotografici specifici, ad esempio per creare immagini in bianco e nero ad infrarossi con effetti particolari. A differenza dei filtri IR cut automatici presenti nei moderni moduli di telecamere, questi filtri vengono solitamente applicati manualmente sull'obiettivo.

Sebbene le tecnologie siano diverse, i principi sono gli stessi: controllare la quantità di luce infrarossa che entra nel sensore. Comprendere questo contesto storico può aiutarci ad apprezzare appieno l'importanza dei filtri infrarossi nel taglio nello sviluppo della tecnologia delle immagini.

Filtri UV IR Cut

Oltre ai comuni filtri IR-cut, esistono filtri UV/IR-cut più avanzati. Questi filtri bloccano sia la luce ultravioletta che infrarossa, offrendo una protezione su uno spettro più ampio. Per applicazioni professionali che richiedono un'altissima qualità dell'immagine, come l'imaging medico e la ricerca scientifica, questi filtri eliminano efficacemente l'interferenza della luce ultravioletta e infrarossa, garantendo purezza e accuratezza dell'immagine. Questo è particolarmente importante nei settori che dipendono da informazioni precise sui pixel.

Sintesi

I filtri IR-cut sono un componente nucleare indispensabile nella tecnologia moderna moduli per telecamere . Filtrando otticamente tra luce visibile e infrarossa, risolvono il problema della dominante cromatica dei sensori d'immagine durante l'imaging diurno e aprono la strada alle capacità di visione notturna a infrarossi. Comprendere i principi, le funzioni e gli scenari applicativi dei filtri IR-cut è una conoscenza essenziale per ogni ingegnere specializzato in visione embedded. Essi non determinano soltanto la fedeltà cromatica di un'immagine, ma anche il funzionamento affidabile di un sistema di videosorveglianza in ogni momento.

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