Bộ lọc IR-cut là gì? và Bộ lọc IR-cut hoạt động như thế nào?

Trong những năm gần đây, nhu cầu giám sát video ngày và đêm đã tăng lên đáng kể. Như chúng ta đều biết, các mô-đun camera giống như đôi mắt của một hệ thống thị giác. Chúng cần có khả năng ghi lại hình ảnh thời gian thực như mắt người, và các cảm biến của chúng cũng có thể phát hiện ánh sáng cận hồng ngoại, thứ mà mắt người không nhìn thấy được. Tuy nhiên, tính chất vật lý của cảm biến hình ảnh khiến chúng đặc biệt nhạy cảm với ánh sáng hồng ngoại, điều này có thể gây ra hiện tượng méo màu trong các hình ảnh được ghi lại vào ban ngày.

Là một chuyên gia tư vấn chuyên về mô-đun camera, bài viết này sẽ cung cấp cái nhìn sâu sắc về các bộ lọc IR-cut. Chúng ta sẽ cùng tìm hiểu nguyên lý hoạt động của chúng, lý do vì sao chúng lại quan trọng đến vậy, và cách chúng có thể được sử dụng để giải quyết các vấn đề gặp phải trong quá trình chuyển đổi ban ngày trên các hệ thống thị giác tích hợp.

Hồng ngoại là gì?

Tia hồng ngoại là một loại sóng điện từ mà mắt người không nhìn thấy được, có bước sóng dài hơn ánh sáng nhìn thấy. Nói chung, mắt người có thể nhìn thấy ánh sáng có bước sóng từ 320nm đến 760nm. Tia hồng ngoại lại có bước sóng nằm trong khoảng từ 700nm đến 1000nm trên quang phổ điện từ. Trong cuộc sống hàng ngày, các thiết bị như điều khiển từ xa và máy ảnh nhiệt sử dụng tính chất của tia hồng ngoại.

Mặc dù mắt người không nhìn thấy được, nhưng các cảm biến hình ảnh như cảm biến CMOS và CCD vẫn có thể ghi nhận được. Độ nhạy với tia hồng ngoại này có thể gây ra hiện tượng méo màu trên hình ảnh vào ban ngày.

Bộ lọc IR-cut là gì?

Bộ lọc IR-cut, còn được gọi là bộ lọc cắt hồng ngoại, là một bộ lọc quang học được lắp đặt giữa ống kính camera và cảm biến hình ảnh. Nó cho phép ánh sáng nhìn thấy đi qua, đồng thời chặn tia hồng ngoại không cho tiếp xúc với cảm biến.

Bộ lọc này gần như là tiêu chuẩn trong các mô-đun máy ảnh hiện đại. Nó thường là một mảnh thủy tinh nhỏ hoặc lớp phủ sử dụng công nghệ lớp phủ mỏng chuyên dụng, và sự hiện diện của nó quyết định đặc tính hình ảnh của máy ảnh.

Bộ lọc IR-cut hoạt động như thế nào?

Nguyên lý hoạt động của bộ lọc IR-cut chủ yếu dựa vào lớp phủ mỏng đặc biệt của nó. Lớp phủ này thường là một lớp điện môi, có khả năng phản xạ hoặc truyền qua các bước sóng ánh sáng cụ thể bằng cách tận dụng hiệu ứng giao thoa của ánh sáng.

Ở chế độ ban ngày, bộ lọc IR-cut được đặt phía trước cảm biến, phản xạ ánh sáng hồng ngoại trong khi cho phép ánh sáng nhìn thấy đi qua. Vào ban đêm hoặc trong điều kiện ánh sáng yếu, bộ lọc được dịch chuyển ra khỏi vị trí, cho phép ánh sáng hồng ngoại đi vào cảm biến, từ đó bổ sung ánh sáng hồng ngoại cho khả năng quan sát ban đêm.

Việc chuyển đổi cơ học của bộ lọc này giữa ban ngày và ban đêm là yếu tố quan trọng giúp camera an ninh hiện đại có khả năng giám sát 24/7.

Mối Quan Hệ Giữa Camera Lọc Hồng Ngoại và Bộ Lọc IR-Cut

Trong điều kiện ánh sáng ban ngày mạnh, camera hồng ngoại (IR) dựa vào bộ lọc IR để hoạt động đúng cách. Nếu không có bộ lọc này, cảm biến hình ảnh sẽ thu nhận cả ánh sáng nhìn thấy và ánh sáng hồng ngoại.

Vì cảm biến nhạy cảm với ánh sáng hồng ngoại hơn mắt người, điều này có thể gây ra hiện tượng lệch màu không tự nhiên trên hình ảnh. Ví dụ, các vật thể lẽ ra màu đen có thể xuất hiện màu tím hoặc đỏ nâu.
Camera sử dụng bộ lọc IR để chặn ánh sáng hồng ngoại dư thừa, đảm bảo chỉ có ánh sáng nhìn thấy đi vào cảm biến, từ đó tái tạo màu sắc chính xác và trung thực. Đây là chức năng cơ bản và quan trọng nhất của bộ lọc.

Ba lý do nên sử dụng bộ lọc IR-cut

Trong thiết kế hệ thống thị giác nhúng, bộ lọc IR-cut thường được sử dụng vì ba lý do cốt lõi sau đây:

• Cho phép tái tạo màu sắc: Đây là lý do chính. Bộ lọc loại bỏ sự can thiệp của ánh sáng hồng ngoại lên màu sắc hình ảnh, đảm bảo khả năng tái tạo màu của camera vào ban ngày phù hợp với những gì mắt người nhìn thấy.
• Cải thiện độ rõ nét của hình ảnh: Ánh sáng hồng ngoại và ánh sáng nhìn thấy có các mặt phẳng tiêu cự khác nhau. Nếu không được lọc, điều này sẽ dẫn đến hình ảnh mờ. Bộ lọc IR-cut đảm bảo toàn bộ ánh sáng đều được tập trung lên cảm biến, cải thiện độ rõ nét và sắc nét của hình ảnh.
• Đáp ứng yêu cầu chuyển đổi chế độ ngày/đêm: Đối với thiết bị giám sát an ninh hoạt động 24/7, bộ lọc IR-cut cho phép tự động chuyển đổi giữa chế độ màu vào ban ngày và chế độ đen trắng vào ban đêm, trở thành thành phần quan trọng để đạt được khả năng chụp hình hai chế độ.

Vai trò của chúng trong camera CCTV hồng ngoại

Bộ lọc IR-cut có giá trị cao trong các camera CCTV hồng ngoại (camera CCTV dùng tia hồng ngoại). Những camera này phải thích nghi với nhiều điều kiện ánh sáng khác nhau, từ ánh sáng ban ngày chói chang cho đến bóng tối hoàn toàn vào ban đêm.

Vào ban ngày, bộ lọc tự động chuyển sang vị trí hoạt động, chặn ánh sáng hồng ngoại và đảm bảo màu sắc trung thực trong video ghi lại. Khi mức ánh sáng thấp, hệ thống loại bỏ bộ lọc cắt hồng ngoại và kích hoạt đèn hồng ngoại cho camera an ninh, chuyển chúng sang chế độ hồng ngoại đen trắng với độ nhạy cao.

Sự chuyển đổi ngày/đêm mượt mà này là công nghệ cốt lõi giúp camera CCTV hồng ngoại đạt được khả năng giám sát 24/7 và trở thành giải pháp phổ biến trong ngành an ninh.

Đèn hồng ngoại cho camera an ninh

Đèn hồng ngoại cho camera an ninh (đèn hồng ngoại bù) và bộ lọc cắt hồng ngoại hoạt động chặt chẽ với nhau. Bộ lọc cắt hồng ngoại quyết định chất lượng hình ảnh vào ban ngày của camera, trong khi bộ lọc cắt hồng ngoại cũng chính là yếu tố quyết định khả năng quan sát ban đêm của camera.

Vào ban ngày, bộ lọc hoạt động và đèn bù tắt. Vào ban đêm, bộ lọc được loại bỏ và đèn bù bật. Chỉ bằng cách này, camera mới có thể nhận ánh sáng hồng ngoại từ đèn bù trong bóng tối và ghi lại rõ ràng các vật thể trong khung hình.

Sự phối hợp chính xác giữa hai yếu tố này là chìa khóa để đảm bảo camera tạo ra hình ảnh chất lượng cao trong mọi môi trường và là yếu tố cốt lõi trong thiết kế hệ thống thị giác tích hợp.

Bộ lọc hồng ngoại Minolta

Bộ lọc hồng ngoại Minolta đã tồn tại từ thời kỳ chụp ảnh bằng phim. Những bộ lọc này chủ yếu được sử dụng cho các mục đích chụp ảnh chuyên biệt, ví dụ như tạo ra hình ảnh hồng ngoại đen trắng độc đáo. Khác với các bộ lọc cắt hồng ngoại (IR cut filter) tự động chuyển đổi trong các module camera hiện đại, các bộ lọc này thường được gắn thủ công vào ống kính.

Mặc dù công nghệ có khác biệt, nhưng nguyên lý vẫn giống nhau: kiểm soát lượng ánh sáng hồng ngoại đi vào cảm biến. Việc hiểu rõ bối cảnh lịch sử này có thể giúp chúng ta đánh giá đầy đủ hơn tầm quan trọng của các bộ lọc cắt hồng ngoại (IR-cut filters) trong quá trình phát triển công nghệ hình ảnh.

Bộ Lọc UV/IR Cut

Ngoài các bộ lọc hồng ngoại thông thường, còn có các bộ lọc UV/IR cắt nâng cao hơn. Những bộ lọc này chặn cả ánh sáng tử ngoại (ultraviolet) và ánh sáng hồng ngoại, cung cấp khả năng bảo vệ trên dải quang phổ rộng hơn. Đối với các ứng dụng chuyên nghiệp đòi hỏi chất lượng hình ảnh cực cao như chụp ảnh y học và nghiên cứu khoa học, các bộ lọc này giúp loại bỏ hiệu quả sự can thiệp từ ánh sáng tử ngoại và hồng ngoại, đảm bảo độ tinh khiết và độ chính xác của hình ảnh. Điều này đặc biệt quan trọng trong các lĩnh vực phụ thuộc vào thông tin pixel chính xác.

TỔNG QUAN

Bộ lọc IR-cut là một thành phần cốt lõi không thể thiếu trong công nghệ hình ảnh hiện đại các mô-đun máy ảnh . Bằng cách lọc quang học giữa ánh sáng nhìn thấy và tia hồng ngoại, chúng giải quyết vấn đề lệch màu của cảm biến hình ảnh trong quá trình chụp ảnh vào ban ngày và mở đường cho khả năng quan sát ban đêm bằng hồng ngoại. Việc hiểu rõ các nguyên lý, chức năng và các kịch bản ứng dụng của bộ lọc hồng ngoại là kiến thức thiết yếu đối với mỗi kỹ sư thị giác tích hợp. Chúng không chỉ xác định độ trung thực màu sắc của hình ảnh mà còn đảm bảo hoạt động đáng tin cậy của hệ thống giám sát an ninh vào mọi thời điểm.

Giải pháp bộ lọc hồng ngoại của Muchvision

Đang đối mặt với các thách thức về chụp ảnh ban ngày và ban đêm trong thiết kế dự án thị giác tích hợp của bạn? Liên hệ với đội ngũ chuyên gia của chúng tôi ngay hôm nay để được tư vấn lựa chọn mô-đun camera chuyên nghiệp nhằm đảm bảo sản phẩm của bạn ghi lại được những hình ảnh rõ nét, chân thực trong mọi điều kiện ánh sáng.