IR-cut ฟิลเตอร์คืออะไร และ IR-cut ฟิลเตอร์ทำงานอย่างไร

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความต้องการระบบกล้องวงจรปิดสำหรับใช้งานทั้งกลางวันและกลางคืนเพิ่มขึ้นอย่างมาก อย่างที่เราทราบกันดี โมดูลกล้องนั้นเปรียบเสมือนดวงตาของระบบวิชัน (vision system) ซึ่งต้องสามารถจับภาพแบบเรียลไทม์ได้เหมือนกับดวงตาของมนุษย์ และเซนเซอร์ของมันยังสามารถตรวจจับแสงอินฟราเรดใกล้ (near-infrared light) ที่ตามนุษย์มองไม่เห็นได้อีกด้วย อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติทางกายภาพของเซนเซอร์ภาพทำให้มันไวต่อแสงอินฟราเรดเป็นพิเศษ ซึ่งอาจก่อให้เกิดการบิดเบือนของสีในภาพที่บันทึกไว้ในเวลากลางวัน

ในฐานะที่ปรึกษาที่เชี่ยวชาญด้านโมดูลกล้อง บทความนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจอย่างลึกซึ้งถึงตัวกรอง IR-cut เราจะพิจารณาว่ามันทำงานอย่างไร เหตุใดจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง และวิธีการใช้งานมันเพื่อแก้ไขปัญหาที่พบในระหว่างการเปลี่ยนโหมดเวลากลางวันในระบบวิชันที่ฝังตัวไว้ (embedded vision systems)

อินฟราเรดคืออะไร?

แสงอินฟราเรดเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าชนิดหนึ่งที่ตามนุษย์มองไม่เห็น มีความยาวคลื่นมากกว่าแสงที่ตามนุษย์มองเห็นโดยทั่วไป ตามนุษย์สามารถมองเห็นแสงที่มีความยาวคลื่นระหว่าง 320 นาโนเมตร ถึง 760 นาโนเมตร ในขณะที่แสงอินฟราเรดครอบคลุมช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่ 700 นาโนเมตร ถึง 1000 นาโนเมตรในสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า ในชีวิตประจำวัน อุปกรณ์ต่างๆ เช่น รีโมทคอนโทรลและเครื่องถ่ายภาพความร้อน ใช้คุณสมบัติของแสงอินฟราเรด

แม้ว่าแสงอินฟราเรดจะมองไม่เห็นด้วยตาเปล่า แต่เซ็นเซอร์ภาพอย่างเซ็นเซอร์ CMOS และเซ็นเซอร์ CCD สามารถจับภาพได้ การไวต่อแสงอินฟราเรดของเซ็นเซอร์อาจทำให้เกิดการบิดเบือนของสีในภาพถ่ายช่วงเวลากลางวัน

ตัวกรอง IR-cut คืออะไร

ตัวกรอง IR-cut หรือที่เรียกว่าตัวกรองตัดแสงอินฟราเรด เป็นตัวกรองแสงที่ติดตั้งระหว่างเลนส์กล้องและเซ็นเซอร์ภาพ ตัวกรองนี้อนุญาตให้แสงที่ตามนุษย์มองเห็นสามารถผ่านได้ ขณะเดียวกันก็ปิดกั้นแสงอินฟราเรดมิให้ไปถึงเซ็นเซอร์

ตัวกรองนี้เกือบจะเป็นมาตรฐานในโมดูลกล้องรุ่นใหม่โดยทั่วไป มันมักจะเป็นชิ้นส่วนกระจกเล็กๆ หรือชั้นเคลือบที่ใช้เทคโนโลยีการเคลือบฟิล์มบางเฉพาะทาง และการมีอยู่ของมันมีผลต่อคุณสมบัติในการสร้างภาพของกล้อง

ตัวกรอง IR-cut ทำงานอย่างไร?

หลักการทำงานของตัวกรอง IR-cut ขึ้นอยู่กับชั้นเคลือบฟิล์มบางที่เป็นเอกลักษณ์ของมัน ชั้นเคลือบนี้โดยทั่วไปเป็นฟิล์มฉนวนที่สามารถสะท้อนหรือส่งผ่านช่วงคลื่นแสงที่เฉพาะเจาะจงได้ โดยใช้ปรากฏการณ์การแทรกสอดของแสง

ในโหมดกลางวัน ตัวกรอง IR-cut จะถูกวางไว้ด้านหน้าของเซ็นเซอร์ เพื่อสะท้อนแสงอินฟราเรด แต่ยอมให้แสงที่ตามองเห็นผ่านได้ ในขณะกลางคืนหรือในสภาพแสงน้อย ตัวกรองจะถูกเลื่อนออกไป ทำให้แสงอินฟราเรดเข้าถึงเซ็นเซอร์ได้ จึงช่วยเสริมแสงอินฟราเรดสำหรับการมองเห็นในเวลากลางคืน

การเปลี่ยนตัวกรองนี้ระหว่างกลางวันและกลางคืนแบบกลไก เป็นสิ่งสำคัญที่ทำให้กล้องวงจรปิดรุ่นใหม่สามารถใช้งานเฝ้าสังเกตได้ตลอด 24/7

ความสัมพันธ์ระหว่างกล้องตัวกรอง IR และตัวกรอง IR-cut

ในเวลากลางวันที่มีแสงสว่างมาก กล้องแบบ IR filter จะต้องพึ่งพาตัวกรอง IR cut เพื่อให้ทำงานได้อย่างเหมาะสม หากไม่มีตัวกรองนี้ ภาพเซนเซอร์จะจับแสงที่มองเห็นได้และแสงอินฟราเรดพร้อมกัน

เนื่องจากเซนเซอร์มีความไวต่อแสงอินฟราเรดมากกว่าตาคน จึงอาจทำให้สีของภาพมีโทสีผิดธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น วัตถุที่ควรเป็นสีดำอาจปรากฏเป็นสีม่วงหรือสีน้ำตาลแดง
กล้องแบบ IR filter จะปิดกั้นแสงอินฟราเรดที่เกินนี้ไว้ เพื่อให้แสงที่มองเห็นได้เท่านั้นเข้าสู่เซนเซอร์ ทำให้สามารถแสดงสีสันที่แท้จริงและแม่นยำได้ นี่คือหน้าที่พื้นฐานและสำคัญที่สุดของตัวกรอง

3 เหตุผลที่ควรใช้ตัวกรอง IR-Cut

ในการออกแบบระบบวิชันแบบฝังตัว (Embedded Vision System) โดยทั่วไปแล้วตัวกรอง IR-cut มักถูกใช้เพื่อเหตุผลหลัก 3 ประการดังนี้:

• ช่วยให้แสดงสีสันได้อย่างถูกต้อง: นี่คือเหตุผลหลัก ตัวกรองจะกำจัดการรบกวนของแสงอินฟราเรดที่มีต่อสีของภาพ ทำให้การแสดงสีของกล้องในเวลากลางวันตรงกับสิ่งที่ตาคนมองเห็น
• การเพิ่มความชัดเจนของภาพ: แสงอินฟราเรดและแสงที่ตามองเห็นมีระนาบโฟกัสที่แตกต่างกัน โดยหากไม่มีการกรอง อาจทำให้ภาพเบลอ ตัวกรอง IR-cut จะช่วยให้แสงทั้งหมดโฟกัสลงเซ็นเซอร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ช่วยเพิ่มความชัดเจนและความคมชัดของภาพ
• การตอบสนองความต้องการในการสลับโหมดกลางวัน/กลางคืน: อุปกรณ์ตรวจสอบความปลอดภัยที่ใช้งานตลอด 24 ชั่วโมง ต้องพึ่งพาตัวกรอง IR-cut เพื่อให้สามารถสลับโหมดอัตโนมัติระหว่างโหมดสีในเวลากลางวัน และโหมดขาวดำในเวลากลางคืน ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญสำหรับการถ่ายภาพแบบสองโหมด

บทบาทของตัวกรองในกล้องวงจรปิดอินฟราเรด

ตัวกรอง IR-cut มีความสำคัญอย่างมากในกล้องวงจรปิดอินฟราเรด (IR CCTV) กล้องประเภทนี้ต้องสามารถปรับตัวให้เข้ากับสภาพแสงที่หลากหลาย ตั้งแต่กลางวันที่สว่างจ้าไปจนถึงกลางคืนที่มืดสนิท

ในเวลากลางวัน ตัวกรองจะเปลี่ยนเข้าสู่ตำแหน่งโดยอัตโนมัติ บล็อกแสงอินฟราเรดและรับประกันสีสันที่แท้จริงในภาพที่บันทึกไว้ เมื่อระดับแสงต่ำ ระบบจะถอดตัวกรองตัดแสงอินฟราเรดออกและเปิดใช้งานไฟอินฟราเรดสำหรับกล้องวงจรปิด ทำให้กล้องเปลี่ยนไปเป็นโหมดภาพแบบขาวดำที่มีความไวสูงในเวลากลางคืน

การเปลี่ยนผ่านระหว่างกลางวันและกลางคืนอย่างไร้รอยต่อนี้ คือเทคโนโลยีหลักที่ทำให้กล้องวงจรปิดแบบอินฟราเรดสามารถดำเนินการเฝ้าสังเกตตลอด 24/7 และกลายเป็นทางเลือกหลักในอุตสาหกรรมความปลอดภัย

ไฟอินฟราเรดสำหรับกล้องวงจรปิด

ไฟอินฟราเรดสำหรับกล้องวงจรปิด (ไฟอินฟราเรดเติมแสง) และตัวกรองตัดอินฟราเรดทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิด ตัวกรองตัดอินฟราเรดจะกำหนดคุณภาพของภาพในเวลากลางวันของกล้อง ในขณะที่ตัวกรองตัดอินฟราเรดจะกำหนดประสิทธิภาพการมองเห็นในเวลากลางคืน

ในเวลากลางวัน ตัวกรองจะทำงานอยู่ในขณะที่ไฟเติมแสงปิดอยู่ แต่ในเวลากลางคืน ตัวกรองจะถูกถอดออกและไฟเติมแสงจะเปิดใช้งาน เท่านี้กล้องจึงจะสามารถรับแสงอินฟราเรดจากไฟเติมแสงในที่มืด และจับภาพวัตถุในฉากได้อย่างชัดเจน

การประสานงานที่แม่นยำระหว่างสองสิ่งนี้ คือสิ่งสำคัญที่ทำให้กล้องสามารถสร้างภาพคุณภาพสูงได้ในทุกสภาพแวดล้อม และถือเป็นปัจจัยหลักในการออกแบบระบบวิชันแบบฝังตัว (Embedded Vision System)

ตัวกรองอินฟราเรดของมินโอลต้า (Minolta Infrared Filter)

ตัวกรองอินฟราเรดของมินโอลต้า (Minolta Infrared Filter) มีมาตั้งแต่ยุคของการถ่ายภาพด้วยฟิล์มแล้ว ตัวกรองเหล่านี้มักถูกใช้เพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะทางด้านการถ่ายภาพ เช่น การสร้างภาพขาวดำอินฟราเรดที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัว ต่างจากตัวกรองตัดแสงอินฟราเรดแบบอัตโนมัติที่พบในโมดูลกล้องรุ่นใหม่ๆ ตัวกรองเหล่านี้โดยทั่วไปจะต้องติดตั้งบนเลนส์ด้วยตนเอง

แม้ว่าเทคโนโลยีจะแตกต่างกัน แต่หลักการนั้นเหมือนกัน นั่นคือการควบคุมปริมาณแสงอินฟราเรดที่เข้าสู่เซ็นเซอร์ การเข้าใจบริบททางประวัติศาสตร์นี้ สามารถช่วยให้เราซาบซึ้งในความสำคัญของตัวกรองแสงอินฟราเรดตัด (infrared cut filters) ในการพัฒนาเทคโนโลยีการสร้างภาพได้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น

ตัวกรอง UV IR Cut

นอกเหนือจากตัวกรองอินฟราเรดตัดทั่วไปแล้ว ยังมีตัวกรอง UV/IR cut ที่มีความก้าวหน้ามากกว่า ตัวกรองเหล่านี้จะบล็อกทั้งแสงอัลตราไวโอเลตและแสงอินฟราเรด ให้การป้องกันที่ครอบคลุมทั้งช่วงคลื่น สเปกตรัมที่กว้างขึ้น สำหรับการใช้งานเชิงมืออาชีพที่ต้องการคุณภาพของภาพสูงมาก เช่น การถ่ายภาพทางการแพทย์และการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ ตัวกรองเหล่านี้สามารถกำจัดสัญญาณรบกวนจากแสงอัลตราไวโอเลตและแสงอินฟราเรดได้อย่างมีประสิทธิภาพ รับประกันความบริสุทธิ์และความแม่นยำของภาพ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในสาขาที่ต้องการข้อมูลพิกเซลที่แม่นยำ

สรุป

ตัวกรองอินฟราเรดตัด (IR-cut filters) เป็นองค์ประกอบหลักที่ขาดไม่ได้ในเทคโนโลยีการสร้างภาพยุคใหม่ โมดูลกล้อง . โดยการกรองแสงในช่วงที่มองเห็นได้และแสงอินฟราเรดแยกจากกัน พวกเขาแก้ปัญหาเรื่องโทนสีของเซ็นเซอร์ภาพในช่วงเวลากลางวัน และเปิดทางสู่ความสามารถในการมองเห็นยามค่ำคืนด้วยแสงอินฟราเรด การเข้าใจหลักการ หน้าที่ และสถานการณ์การใช้งานของตัวกรองอินฟราเรด (IR-cut filters) ถือเป็นความรู้พื้นฐานที่จำเป็นสำหรับวิศวกรระบบภาพแบบฝังตัวทุกคน พวกเขาไม่เพียงแต่กำหนดความถูกต้องของสีในภาพ แต่ยังกำหนดความน่าเชื่อถือในการทำงานของระบบกล้องวงจรปิดในทุกสภาพแสงอีกด้วย

โซลูชัน IR-cut filter จาก Muchvision

กำลังเผชิญกับความท้าทายด้านการถ่ายภาพเวลากลางวันและกลางคืนในกระบวนการออกแบบโปรเจกต์ระบบภาพแบบฝังตัวของคุณอยู่หรือไม่? ติดต่อทีมผู้เชี่ยวชาญของเราในวันนี้ เพื่อรับคำปรึกษาในการเลือกโมดูลกล้องจากผู้เชี่ยวชาญ ให้มั่นใจว่าผลิตภัณฑ์ของคุณสามารถถ่ายทอดภาพที่ชัดเจนและสมจริงภายใต้ทุกสภาพแสง