Czym jest filtr podczerwieni (IR-cut)? Jak działa filtr podczerwieni (IR-cut)?

W ostatnich latach znacząco wzrosło zapotrzebowanie na wideo dozór w dzień i w nocy. Jak wszyscy wiemy, moduły kamerowe są niczym oczy systemu wizyjnego. Muszą one przechwytywać obrazy w czasie rzeczywistym tak jak ludzkie oko, a ich czujniki potrafią również wykrywać światło bliskiej podczerwieni, niewidzialne dla oka ludzkiego. Jednak właściwości fizyczne czujników obrazu sprawiają, że są one szczególnie wrażliwe na światło podczerwone, co może prowadzić do zniekształceń barw obrazów zarejestrowanych w ciągu dnia.

Jako konsultant specjalizujący się w modułach kamerowych, w niniejszym artykule zaprezentuję dogłębne omówienie filtrów IR-cut. Omówimy, jak one działają, dlaczego są tak ważne oraz w jaki sposób mogą być wykorzystywane do rozwiązywania problemów napotykanych podczas przełączania w ciągu dnia w systemach wizyjnych zintegrowanych.

Co to jest podczerwień?

Światło podczerwone to rodzaj niewidzialnej dla ludzkiego oka fali elektromagnetycznej o długości fali dłuższej niż światło widzialne. Ogólnie rzecz biorąc, ludzkie oko potrafi dostrzegać światło o długości fali między 320 nm a 760 nm. Natomiast światło podczerwone obejmuje zakres długości fali od 700 nm do 1000 nm w widmie elektromagnetycznym. W naszym codziennym życiu urządzenia takie jak piloci i kamery termowizyjne wykorzystują właściwości światła podczerwonego.

Chociaż jest ono niewidoczne dla ludzkiego oka, czujniki obrazu takie jak czujniki CMOS i CCD mogą je przechwytywać. Wrażliwość na światło podczerwone może powodować zniekształcenia barw w obrazach uzyskanych w ciągu dnia.

Czym jest filtr IR-cut?

Filtr IR-cut, znany również jako filtr odcinający podczerwień, to filtr optyczny montowany pomiędzy obiektywem a czujnikiem obrazu. Pozwala on na przechodzenie światła widzialnego, zatrzymując jednocześnie światło podczerwone, zanim dotrze do czujnika.

Ten filtr jest niemal standardowy w nowoczesnych modułach kamer. Zazwyczaj jest to mały kawałek szkła lub powłoki z zastosowaniem specjalistycznej technologii cienkowarstwowej, a jego obecność decyduje o charakterystyce obrazowania kamery.

Jak działa filtr podczerwieni (IR-cut)?

Zasada działania filtra podczerwieni opiera się przede wszystkim na jego unikalnym cienkowarstwowym pokryciu. Ta powłoka jest zazwyczaj warstwą dielektryczną, która selektywnie odbija lub przepuszcza konkretne długości fal światła, wykorzystując efekt interferencji światła.

W trybie dziennym filtr IR-cut znajduje się przed sensorem, odbijając światło podczerwone i przepuszczając światło widzialne. W nocy lub w warunkach słabego oświetlenia jest przesuwany, pozwalając światłu podczerwonemu trafić na sensor, uzupełniając w ten sposób podświetlenie IR dla widzenia nocnego.

Mechaniczne przełączanie tego filtra pomiędzy trybem dziennym i nocnym jest kluczowe dla możliwości monitoringu 24/7 w nowoczesnych kamerach bezpieczeństwa.

Związek między kamerami z filtrem IR a filtrem podczerwieni (IR-cut)

W jasnym świetle dziennym kamery z filtrem podczerwieni polegają na filtrze IR (cut), aby prawidłowo działać. Bez tego filtra czujnik obrazu rejestruje zarówno światło widzialne, jak i podczerwone.

Ponieważ czujnik jest bardziej wrażliwy na światło podczerwone niż ludzkie oko, może to powodować nieprawidłowy kolorowy odcień obrazu. Na przykład obiekty, które powinny być czarne, mogą wyglądać fioletowo lub brązowawo-czerwonawo.
Kamery z filtrem podczerwieni blokują nadmiarowe światło podczerwone, zapewniając, że do czujnika trafia tylko światło widzialne, a tym samym uzyskiwane są rzeczywiste i dokładne kolory. Jest to najbardziej podstawowa i ważna funkcja filtra.

Trzy powody, aby używać filtra IR-Cut

W projektowaniu systemów wizyjnych embedded filtry IR-Cut są zazwyczaj stosowane z następujących trzech podstawowych powodów:

• Umożliwienie odtwarzania kolorów: Jest to główny powód. Filtr eliminuje zakłócenia światła podczerwonego na kolor obrazu, zapewniając, że renderowanie kolorów przez kamerę w ciągu dnia odpowiada temu, co widzi ludzkie oko.
• Poprawa ostrości obrazu: Światło podczerwone i widzialne mają różne płaszczyzny ogniskowe. Brak filtracji powoduje uzyskiwanie nieostrych obrazów. Filtr IR-cut zapewnia skupienie całego światła na czujniku, co poprawia ostrość i jasność obrazu.
• Spełnianie wymagań trybu dziennego/nocnego: W przypadku urządzeń do monitoringu bezpieczeństwa pracujących non-stop filtry IR-cut umożliwiają automatyczne przełączanie się między trybem kolorowym w ciągu dnia a trybem czarno-białym w nocy, co czyni je kluczowym elementem umożliwiającym uzyskanie obrazu w dwóch trybach.

Ich rola w kamerach CCTV z podczerwienią

Filtry IR-cut mają dużą wartość w kamerach CCTV z podczerwienią (kamery CCTV z podczerwienią). Muszą one dostosować się do szerokiego zakresu warunków oświetleniowych, od jasnego dnia po całkowitą ciemność nocą.

W ciągu dnia filtr automatycznie wchodzi w miejsce, blokując światło podczerwone i zapewniając prawidłowe kolory w nagranym materiale. Gdy poziom oświetlenia jest niski, system usuwa filtr odcinający podczerwień i aktywuje lampy IR dla kamer bezpieczeństwa, przełączając je w tryb noktowizyjny w czerni i bieli o wysokiej wrażliwości.

Bezproblemowa zmiana trybu dzień/noc to kluczowa technologia, która umożliwia kamerom CCTV z podczerwienią osiągnięcie monitoringu 24/7 i staje się rozwiązaniem głównym w branży ochrony.

Lampy IR do kamer monitoringu

Lampy IR do kamer monitoringu (światła wypełniające podczerwone) oraz filtry IR ściśle ze sobą współpracują. Jakość obrazu kamer w dzień zależy od filtra odcinającego podczerwień, a jego zdolność do noktowizji w nocy również od filtra IR.

W ciągu dnia filtr jest aktywny, a światło wypełniające wyłączone. W nocy filtr jest usuwany, a światło wypełniające włączone. Tylko w ten sposób kamera może odbierać światło podczerwone z lampy wypełniającej w warunkach ciemności i wyraźnie zarejestrować obiekty w scenie.

Dokładna koordynacja między nimi ma kluczowe znaczenie, aby zapewnić, że kamera tworzy wysokiej jakości obrazy w dowolnym środowisku i jest podstawowym aspektem projektowania zintegrowanych systemów wizyjnych.

Filtr podczerwieni Minolta

Filtry podczerwieni Minolta istnieją od czasów fotografii analogowej. Zasadniczo stosuje się je do specjalistycznych zastosowań fotograficznych, takich jak tworzenie wyjątkowych czarno-białych zdjęć podczerwonych. W przeciwieństwie do automatycznie przełączanych filtrów IR stosowanych w nowoczesnych modułach kamer, filtry te są zazwyczaj mocowane ręcznie do obiektywu.

Chociaż technologie się różnią, zasady są takie same: kontrolowanie ilości światła podczerwonego docierającego do czujnika. Zrozumienie tego historycznego kontekstu może pomóc nam w pełni docenić znaczenie filtrów podczerwieni w rozwoju technologii obrazowania.

Filtry UV IR Cut

Oprócz powszechnie stosowanych filtrów IR-cut dostępne są bardziej zaawansowane filtry UV/IR cut. Te filtry blokują zarówno światło ultrafioletowe, jak i podczerwone, zapewniając ochronę w szerszym zakresie spektralnym. W profesjonalnych zastosowaniach wymagających wyjątkowo wysokiej jakości obrazu, takich jak obrazowanie medyczne czy badania naukowe, filtry te skutecznie eliminują zakłócenia ze strony światła ultrafioletowego i podczerwonego, gwarantując czystość i dokładność obrazu. Jest to szczególnie istotne w dziedzinach opartych na precyzyjnych informacjach pikseli.

Podsumowanie

Filtry IR-cut są nieodzownym, kluczowym komponentem w nowoczesnych moduły kamer . Filtry te optycznie oddzielają światło widzialne od podczerwieni, rozwiązując problem zabarwienia kolorów czujników obrazu podczas fotografowania w dzień i umożliwiając wykorzystanie możliwości widzenia nokturnego w podczerwieni. Zrozumienie zasad działania, funkcji oraz scenariuszy zastosowania filtrów IR-cut jest niezbędną wiedzą dla każdego inżyniera zajmującego się wizją wbudowaną. Nie tylko one decydują o wierności oddania barw obrazu, ale również o niezawodnym działaniu systemu zabezpieczeń w każdych warunkach.

Rozwiązania filtrów IR-cut firmy Muchvision

Pewniałeś się wyzwań związanych z obrazowaniem w dzień i w nocy w projekcie systemu wizji wbudowanej? Skontaktuj się z naszym zespołem ekspertów już dziś po konsultację doboru modułu kamery, aby upewnić się, że Twój produkt będzie rejestrował wyraźne i realistyczne obrazy w każdych warunkach oświetlenia.