CCD上的滤光片
CCD上的滤光片
监控摄像机中的CCD上的滤光片,正确名称叫”光学低通滤波器”滤光片有两大功用:1.滤除红外线.2.修整进来的光线滤除红外线:彩色监控摄像机CCD也可感应红外线,就是因为会感应红外线,会导致D.S.P无法算出正确颜色,，因此须加一片滤光片,把光线中红外线部份隔开,所以只有彩色CCD需要装滤光片,黑白就不用了.修整进光:因为CCD上是一颗颗的感光体(CELL)构成,最好光线是直射进来,但为了怕干扰到邻近感光体,就需要对光线加以修整,因此那片滤光片不是玻璃,而是石英片,利用石英的物理偏光特性,把进来的光线,保留直射部份,反射掉斜射部份,避免去影响旁边的感光点.那么滤光片是怎么做到这些的呢？我们不防来看看1滤除红外线:可用镀膜方式及蓝玻璃,镀膜分真空镀膜及化学镀膜方式,化学镀膜是将石英片浸入溶剂中加以电镀,成本低但镀膜厚度不平均且容易脱落,真空镀膜是用真空蒸镀法,镀膜均匀且不易脱落,但成本高.以上我们称IR Coating , 目地在滤除红外线, 另外还要加上所谓的AR-Coating 的镀膜,目地是增加透光率,因为光线在透过不同介质时(比如从空气进入石英片),会产生部分的折射及反射,加上AR-Coating 后,滤光片可达到98-99%的穿透率,否则只有90-95的穿透率,这对CCD的感光度当然有影响.另外是用蓝玻璃,蓝玻璃是用”吸收”的方式过滤红外线,而IR-Coating是用反射的方式滤掉红外线,但反射光容易造成干扰,如果只考虑滤除红外线,蓝玻璃是比较好的选择. 但上文说玻璃无法修整光线,因此就有一片蓝玻璃加一片石英片的所谓”两片式”滤光片.其中蓝玻璃用来滤红外线,而石英片修整光线用,因此石英片上只需做AR-Coatin就行了.2.修整光线:上文说到, 利用石英的物理偏光特性,把进来的光线,保留直射部份,反射掉斜射部份,但只能对一个方向修整,通常摄像机只考虑到水平分辨率,因此只对光线做水平修整,因此在贴滤光片时方向要对,不可弄反了.那如果垂直光线也要修整的话怎办?很简单,就黏两片,把其中一片转90度就行了,因此就有这种也叫”两片式”的滤光片,一片用在水平修整,一片用在垂直修整,其中一片再做IR-Coating 来滤红外线.那更高级的呢?就是两片石英中间夹片蓝玻璃,那就各项优点就有了,这种”三片式常见于日本进口机.l 石英片整光效果是物理方式的,要配合CCD上感光点而变,因此理论上不同CCD厂牌及不同画素还有N制P制,石英片厚度都不同,黏贴方式：1.直接就夹在遮光片上,再锁在CCD上,好处是方便,须注意防尘2.用UV胶黏,再照紫外线灯,优点是稳固,但须在无尘室或无尘箱中弄,如果不管那么多就硬干了。
手机摄像头原理解析
手机摄像头原理解析手机摄像头是现代手机的重要组成部分，它的原理是基于光学成像和图像传感的技术。
本文将对手机摄像头的工作原理，以及其所使用的传感器技术进行解析。
一、摄像头分类及工作原理手机摄像头根据其成像方式可以分为主摄像头和前置摄像头。
主摄像头通常用于拍摄高质量的照片和视频，而前置摄像头则主要用于自拍和视频通话。
1. 主摄像头工作原理主摄像头的工作原理是基于光学成像和传感器技术。
当我们按下拍照按钮时，光线首先通过摄像头镜头进入摄像头模组。
摄像头模组通常由透镜、光圈和滤光片等组成。
透镜用于聚焦光线，使其尽可能地聚集在传感器上。
光圈则控制光线进入的数量，通过调节光圈大小可以调节拍摄的景深。
滤光片用于过滤不同波长的光线，使得图像色彩更加真实。
聚焦后的光线到达传感器上，传感器根据光线的强弱转化为电信号。
这些电信号经过模数转换后就变为数字图像信号，可以被手机处理器进行二次处理，最后呈现在手机屏幕上。
2. 前置摄像头工作原理前置摄像头与主摄像头的工作原理类似，也是通过光学成像和传感器技术来实现图像的捕捉和传输。
不同之处在于前置摄像头通常使用广角镜头，以便于用户进行自拍。
前置摄像头的图像通常会经过一些增强处理，例如美颜、滤镜等，以提供更好的自拍效果。
这些处理通常是通过手机软件来实现的。
二、摄像头传感器技术摄像头的传感器类型决定了其感光能力和图像质量。
目前主流的摄像头传感器技术包括CMOS和CCD。
1. CMOS传感器CMOS（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）传感器是目前手机摄像头主要采用的技术。
它具有功耗低、集成度高和成本低等优势。
CMOS传感器通过图像传感单元（Pixel）阵列来捕捉图像。
每个Pixel都包含一个光敏元件和一个电荷转换电路。
当光线照射到光敏元件上时，会生成电荷，并通过电荷转换电路转换为电信号。
2. CCD传感器CCD（Charge-Coupled Device）传感器在早期的手机摄像头中比较常见，但由于其成本和功耗较高，目前在手机摄像头中使用较少。
摄像机基础
宽动态（Wide Dynamic Range）
物理宽动态的优缺点：
优点：动态范围宽，能同时兼顾亮区和暗区。 缺点：Sensor成本高、合成区域有噪声、有运动鬼影、工频干 扰更严重、颜色轻微偏。
数字宽动态的优缺点：
优点：对Sensor没有要求、没有运动鬼影、工频干扰不明显。 缺点：动态范围窄、亮区过曝无法抑制、噪声比较大。
卷帘快门与全局快门的区别
global shutter
所有像元同时曝光。
rolling shutter
不同行像元的曝光时间不同。
卷帘快门与全局快门的优缺点
Global shutter
优点：曝光时间更短 缺点：增加读出噪声 Rolling shutter
优点：可以达到更高的帧率，更低的噪声
缺点：当曝光不当或者物体移动较快时，会出现部分曝光，斜 坡图形等现象
进光量会因遮挡受到影响。所谓背照式CMOS就是将它掉转方 向，让光线首先进入感光二极管，从而增大感光量，显著提高 低光照条件下的拍摄效果。
NIR
传统近红外传感器在850nm波长处的量子效率（QE）为20%，
在940nm为8%。具有NIR功能的Sensor，通过新型的架构设计 和工艺，使得QE在近红外波段得到大幅提升。
变焦镜头，AI镜头，在AZ镜头上多 了一个电机控制光圈开关
CS
定焦：4mm,12mm…… 变焦：2.8-12mm……
定焦CS镜头，通常用在拼接摄像机 中； 变焦CS镜头，通常用在枪机上，镜 头由客户自行采购；
安防镜头的分类
CS/C型镜头
清晰 度 焦距 镜头F 值 定焦镜头 成像靶 面
支持IR功 能
变焦镜头（DC Iris）
CS型安装座摄像机上使用C型镜头的话，需要加一个高度为5mm 的转换接圈 10
滤光片基础知识
从字面上不难理解，滤光片就是滤光的。为什么要滤光呢？因为在大自然界中，除了紫-靛-蓝-绿-黄-橙-红七种可见光外，还存在着红外光和紫外光等复杂光线。然而CCD作为一个电子元器件，他是无法识别哪些光有用，哪些光没用。滤光片的作用就是将这些光线给滤除，保证接收的图像不会受到这些影响。正常可见光的波长范围是380nm-645nm，装上这样一个滤光片相当于给CCD带了一副“太阳眼镜”。
目前行业里，滤光片的材质根据优劣分为：水晶和玻璃两种。水晶内部结构紧密、均匀，较好的避免光传播过程中的折射、反射现象。因此被做为高档产品使用。
对于红外一体机，是利用近红外和部分中红外来提高夜间照射距离，这时我们使用的滤光片是380nm-84nm的，他可以使得CCD能够采集的部分红外光线提高夜间照射距离，但也随之带来了一个很大的缺点——白天CCD也能接收到大自然界的红外光，而近红外光本身是有颜色的，使得摄像机成像偏色。
IR-CUT双滤光片切换器的原理
IR-CUT双滤光片切换器是由:滤光片(一片红外截止或吸收滤光片和一片全透光谱滤光片) + 动力部分(可以是电磁、电机或其他动力源)构成。
国际整流-CUT双滤光片切换器的原理是通过一块电路控制板和切换器,当白天的光线充分时,电路控制板驱使切换器中切换到红外截止滤光片工作,CCD还原出真实彩色,当夜间光线不足时,红外截止滤光片自动移开,全光谱光学玻璃开始工作,能够感应晚上红外灯的辅光,使CCD充分利用到所有光线,从而大大提高了红外摄像机的低照性能,整个画面清晰自然。
白天由于红外及各种光线的对CCD的参杂,干扰了色彩还原,摄像机反映在监视器上的物体与人眼直接看到的就变样了,产生彩色失真。
如人眼看到绿色,通过摄像机则变成蓝色,鲜艳的色彩变灰淡。
IR -CUT双滤光片专为CCD摄影机修正偏色、失焦的问题,促使撷取影像画面不失焦、不偏色,红外夜视更通透,解决红外一体机,日夜图像偏色影响,能够过滤强光让画面色彩纯美更柔和、达到人眼视觉色彩一致。
这也就很好的解决了色差的问题。
Day & Night network camerasAll types of network cameras—fixed, fixed dome, PTZ, and PTZ dome—can offer day and night functionality. A day and night camera is designed to be used in outdoor installations or in indoor environment s with poor lighting.A day and night, color network camera delivers color images during the day. As light diminishes below a cert ain level, the camera can automatically swit ch to night mode to make use of near infrared (IR) light to deliver high-qualit y, black and whit e images.Near-infrared light, which spans from 700 nanomet ers (nm) up t o about 1000 nm, is beyond what the human eye can see, but most camera sensors can detect it and make use of it. During the day, a day and night camera uses an IR-cut filter. IR light is filtered out so t hat it does not distort t he colors of images as the human eye sees them. When the camera is in night (black and whit e) mode, the IR-cut filt er is removed, allowing t he camera’s light se nsitivit y t o reach down to 0.001 lux or lower.Day and night cameras are useful in environments that restrict the use of artificial light. They include low-light video surveillance situations, covert surveillance and discreet applications, for example, in a traffic surveillance situation where bright lights would disturb drivers at night.An IR illuminator that provides near-infrared light can also be used in conjunction with a day and night camera to further enhance the camera’s ability to produce high-quality video in lowlight or nighttime conditions。
(参考资料)3-2光学薄膜系统设计
在整个透射带，透过率在两个极值之间振荡：
R1
0－g 0 +g
2
膜厚4的偶数倍，
膜层变为虚设层
R2
0－E2 0 + E2
g g
2
膜厚4的奇数倍
产生波纹的原因： 1）等效光学导纳失配(波纹的幅度)(R1-R20)； 2）等效位相厚度随波长变化。
压缩波纹的方法
R1
0－g 0 +g
2
,
R2
通常波纹幅度大小是由等效折射率与基片和入射介质的匹配程度决定的而波纹的密度是由周期数多少决定的因为周期数多那么这个等效层的厚度就大高级次干涉峰就会靠的很近波纹就密
§2.4 干涉截止虑光片
1）什么叫干涉截止滤光片：利用多光束干涉原理，让某一 波长范围的光束高透，而让偏离这一波长区域的光束变为 高反的光学膜片。
主要参数： 中心波长（峰值波长）； 中心波长处的透过率； 通带宽度：透射率降为峰值透过率一半的波长宽度。
两种典型结构： 1）由一长波通膜系和一短波通膜系的重叠带波段形成的通 带。其特点为较宽的截止带和较深的截止度，但不易得到窄 的通带宽度。 2）Fabry-perot（F-P）干涉仪式的滤光膜系。其特点为可得 到很窄的通带宽度，但截止带也较窄，截止度也浅。
2 2 arcsin(1 R )
0 m
2R
中心波长的峰值透射率：
Tmax
T1T2 (1 R)2
当反射膜没有吸收、散射损失，而且反射膜是完全对称时， 滤光片的透射率和光洁基板一样高。
当反射膜有吸收、散射损失时，假定反射膜是完全对称时，
Tmax
T12 (1 R12 )2
(T12
T122 A12 )2
12
ccd影像检测仪的原理
ccd影像检测仪的原理哎呀，说起这个CCD影像检测仪，我可得好好和你掰扯掰扯。
这玩意儿，你别看它名字听起来挺高大上的，其实它的原理，说穿了，就是用一种叫做CCD的传感器来捕捉图像。
你可能会问，CCD是啥？别急，我这就给你慢慢道来。
CCD，全称Charge-Coupled Device，翻译过来就是电荷耦合器件。
这玩意儿，简单来说，就是一小块芯片，上面密密麻麻地排列着成千上万个光敏元件。
这些光敏元件，就像一个个小眼睛，能捕捉到光线的变化。
当光线照射到这些小眼睛上时，它们就会把光信号转换成电信号。
这个过程，就像是你用手机拍照，只不过CCD是专业级别的，比手机摄像头要灵敏得多。
你可能会好奇，这CCD影像检测仪，它到底是怎么工作的呢？别急，听我慢慢道来。
首先，CCD传感器会接收到来自物体的光线。
这些光线，会经过一系列的光学系统，比如透镜啊、滤光片啊，最终聚焦到CCD芯片上。
然后，这些光敏元件就会把光线转换成电信号。
这些电信号，会被送到一个叫做模拟/数字转换器的部件，转换成数字信号。
这样，我们就可以把图像存储在计算机里，或者通过显示器显示出来了。
说到这儿，我突然想起了一件事。
有一次，我在实验室里，用CCD影像检测仪观察一个微小的昆虫。
那个昆虫，小得几乎肉眼都看不见。
但是，通过CCD影像检测仪，我竟然能清晰地看到它身上的每一个细节，甚至连它的触角上的绒毛都看得一清二楚。
那一刻，我真的是被CCD影像检测仪的强大功能给震撼到了。
CCD影像检测仪的应用，可不止于此。
它在工业检测、医学诊断、天文观测等领域，都有着广泛的应用。
比如，在工业检测中，CCD影像检测仪可以用来检测产品的缺陷，提高产品质量。
在医学诊断中，CCD影像检测仪可以用来拍摄X光片，帮助医生诊断疾病。
在天文观测中，CCD 影像检测仪可以用来捕捉遥远的星系，探索宇宙的奥秘。
总之，CCD影像检测仪，虽然听起来挺复杂的，但其实它的原理，就是用CCD传感器来捕捉图像。
彩色摄像机的工作原理
彩色摄像机的工作原理彩色摄像机是一种能够捕捉彩色图像的设备，它的工作原理基于三原色光的混合和感光元件的工作。
首先，彩色摄像机使用了三原色光的混合原理。
我们知道，彩色图像可由红、绿、蓝三种基本颜色的光按一定比例混合而成。
摄像机中的彩色滤光片根据这个原理，将光分成红、绿、蓝三个通道。
具体来说，彩色滤光片会将光分解为红光、绿光和蓝光，然后每个通道只允许通过对应颜色的光。
这样，相机就能获取到每个通道上的光信号。
其次，感光元件是摄像机的核心部件。
常见的感光元件主要有互补金属-氧化物-半导体（CMOS）和电荷耦合器件（CCD）。
这两种感光元件都能够将光信号转换为电信号。
对于CMOS感光元件来说，当光经过滤光片传入时，被各个光敏电荷转换器感受到。
每个感光元件只能接收一种颜色的光。
然后，光信号会被转换成电荷，在每个感光元件的输出端被收集并通过转换电路转化为电信号。
之后，RGB通道的信号会被按照比例合成，将最后的彩色图像信号输出。
对于CCD感光元件，也是通过滤光片将光分为红、绿、蓝三个通道。
光信号会将感光元件中的电子进行光电转换。
传感器中的电荷会随着快门速度的变化而改变。
这些电荷将在感光元件上的电极中积聚，然后通过电信号放大器放大并转换为电信号，最终将RGB通道的信号合成为彩色图像信号。
总结来说，彩色摄像机的工作原理主要基于感光元件的工作和三原色光的混合。
通过感光元件将光信号转换为电信号，并用彩色滤光片将光分为红、绿、蓝三个通道。
最后，根据这三个通道的信号合成最终的彩色图像信号。
这样，我们可以实时捕捉到彩色的图像。
彩色摄像机是现代摄影和视频行业中很重要的设备之一，它能够捕捉到真实世界中丰富多彩的图像。
在这篇文章中，我们将继续深入探讨彩色摄像机的工作原理，并介绍其关键组成部分及其工作流程。
一、关键组成部分：1. 彩色滤光片：彩色滤光片通常由红、绿、蓝三个滤光层组成，通过滤波的方式分离出各个颜色通道的光线。
这些滤光片通常位于感光元件的上方，确保只有特定颜色的光线能够射入感光元件中。
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CCD上的滤光片
监控摄像机中的CCD上的滤光片,正确名称叫”光学低通滤波器” 滤光片有两大功用:
1.滤除红外线.
2.修整进来的光线
滤除红外线:
彩色监控摄像机CCD也可感应红外线,就是因为会感应红外线,会导致D.S.P无法算出正确颜色,，因此须加一片滤光片,把光线中红外线部份隔开,所以只有彩色CCD需要装滤
光片,黑白就不用了.
修整进光:
因为CCD上是一颗颗的感光体(CELL)构成,最好光线是直射进来,但为了怕干扰到邻近感光体,就需要对光线加以修整,因此那片滤光片不是玻璃,而是石英片,利用石英的物理偏光特性,把进来的光线,保留直射部份,反
射掉斜射部份,避免去影响旁边的感光点. 那么滤光片是怎么做到这些的呢？我们不
防来看看 1滤除红外线:
可用镀膜方式及蓝玻璃,镀膜分真空镀膜及化学镀膜方式,化学镀膜是将石英片浸入溶剂中加以电镀,成本低但镀膜厚度不平均且容易脱落,真空镀膜是用真空蒸镀法,镀膜均匀
且不易脱落,但成本高.以上我们称IR Coating , 目地在滤除红外线, 另外还要加上所谓的AR-Coating 的镀膜,目地是增加透光率,因为光线在透过不同介质时(比如从空气进入石英片),会产生部分的折射及反射,加上AR-Coating 后,滤光片可达到98-99%的穿透率,否
则只有90-95的穿透率,这对CCD的感光度当然有影响. 另外是用蓝玻璃,蓝玻璃是用”吸收”的方式过滤红外线,而IR-Coating是用反射的方式滤掉红外线,但反射光容易造成干扰,如果只考虑滤除红外线,蓝玻璃是比较好的选择 . 但上文说玻璃无法修整光线,因此就有一片蓝玻璃加一片石英片的所谓”两片式”滤光片.其中蓝玻璃用来滤红外线,而石英片修整光线用,因此石英片上
只需做AR-Coatin就行了.
2.修整光线:
上文说到, 利用石英的物理偏光特性,把进来的光线,保留直射部份,反射掉斜射部份,但只能对一个方向修整,通常摄像机只考虑到水平分辨率,因此只对光线做水平修整,因此
在贴滤光片时方向要对,不可弄反了.那如果垂直光线也要修整的话怎办?很简单,就黏两片,把其中一片转90度就行了,因此就有这种也叫”两片式”的滤光片,一片用在水平修整,一片用在垂直修整,其中一片再做IR-Coating 来滤红外线. 那更高级的呢?就是两片石英中间夹片蓝玻璃,那就各项优点就有了,这种”三片式常见于日本进口机. l 石英片整光效果
是物理方式的,要配合CCD上感光点而变,因此理论上不同CCD厂牌及不同画素还有N制P 制,石英片厚度都不同,
黏贴方式：
1.直接就夹在遮光片上,再锁在CCD上,好处是方便,须注意防尘
2.用UV胶黏,再照紫外线灯,优点是稳固,但须在无尘室或无尘箱中弄,如果不管那么多就硬干了。
3.用双面胶带,一黏就好了,这个最方便又省钱,但常常一段时间后就掉下来了,尤其是被太阳晒久了。
如何选用和订购滤光片
在选用滤光片之前必须对滤光片的分类有基本的了解。
滤光片产品主要按光谱波段、光谱特性、应用特点等方式分类。
光谱波段：紫外滤光片、可见滤光片、红外滤光片；（如对光谱不清楚，可以参考光谱图如下：）
光谱特性：带通滤光片、截止滤光片、分光滤光片、中性密度滤光片、反射滤光片；
其中带通型即选定波段的光通过，通带以外的光截止。
比如我们的红外带通滤光片。
短波通型即短于选定波长的光通过，长于该波长的光截止。
比如我们的红外截止滤光片。
长波通型即长于选定波长的光通过，短于该波长的光截止。
比如我们的红外滤光片，IPL滤光片
使用红外截止滤光片和透红外滤光片拍摄的不同效果对比
红外截止滤光片即允许可见光透过而截止或反射红外光的光学滤光片。
其功能是防止CCD影像传感器由于像素间隔而产生的伪色和波纹，改善红外线对CCD成像的影响。
红外线截止滤光片通常被使用在保护需避免热伤害的光学系统中，藉由反射红外光，也将热能反射回光源方向。
红外线截止滤光片对数位相机镜头的CCD,CMOS感测器非常重要，因为这些感测器通常对红外光过份敏感，会造成侦测的影像色偏或出现人眼看不到的影像。
因此它可校正影像感测器比较接近人眼的状态。
带通滤光片是一种可以让特定波长的光通过而让其他波段的光反射（或衰减）的光学元件。
带通滤光片的工作区域可以是紫外光波段，可见光波段，近红外光波段，远红外光波段，依您的应用范围而定。
和一般通过截止滤光片，或彩色滤光片相比，带通滤光片设计及制作上都较困难，主要原因是，因为光谱波峰两端的位置都需要比较精确的控制。
而控制两点的位置当然比一点的困难度高多了。
带通滤光片是一种带宽比较窄，短波和长波有明显截止的玻璃，它光谱特性由透射比
的最大值(TM)及其波长(λM)位置，短波截止波长，长波截止波长和半宽度来表示。
最大
透射比的一半所对应的波长λ1和λ2之差(λ1-λ1)nm称为半宽度FWHM。
防水防尘膜使水、尘等脏污与镜片的接触面积变小呈110度角，与使其不易粘附于镜
片表面，所以滤光片表面会更加光洁，增加了防水、防雾、防尘、防指纹等防污染的功能。
可广泛用于摄相机摄影机镜头上，电子数码产品的窗口片，触摸屏等视窗产品上起防尘片
等光学产品。
通常防水防尘膜与增透膜一起使用在视窗产品上，还可以起到增加镜片表面
的硬度，同时也可以起到防止划伤的作用。
这里防刮伤并不是100%的防刮伤，这里是指常规的微小的刮擦，对窗口起到保护的作用。
此种镀膜还可以与反光膜一起用在车用后视镜
产品。
当水落在滤光片表面上时尤如水落到了荷叶上可迅速滑落，可使光学窗口保持清晰
的视野。