En visió incrustada, els "ulls" de la càmera capturen molt més que l'espectre visible. Des d’ultraviolet fins a infrarojos, el domini de llum visible no - té una gran quantitat d’informació visual, permetent a les màquines realitzar tasques fora de l’abast dels humans. Tanmateix, utilitzar eficaçment aquesta informació requereix un control precís de la llum que entri al sensor d’imatge. Aquí és on entren els filtres de passada d’infrarojos.
Com a consultor especialitzat en mòduls de càmeres, aquest article proporcionarà una anàlisi de profunditat de - dels principis tècnics i aplicacions de filtres de passada infraroja i filtres de banda infraroja. Explorarem les diferències entre diferents filtres de longitud d’ona i discutirem per què l’elecció de les lents i filtres IR adequats és crucial per exigir entorns de visió incrustats.
Què és un filtre i una lent de pas de banda IR? Una comprensió més profunda dels filtres de lents infrarojos
Un sistema d’imatge d’infrarojos complet consisteix normalment en tres components bàsics: una font de llum, un filtre d’objectius infrarojos i un sensor d’imatge. Un filtre IR de banda IR és un component òptic dissenyat per permetre que només passi la llum infraroja dins d’un rang específic de longitud d’ona, mentre que bloqueja la llum visible i altres longituds d’ona no desitjades. Aquest és el contrari del filtre de tall IR - comú, que bloqueja la llum infraroja per assegurar el color de la imatge precís.
Les lents infrarojos, en canvi, són lents òptiques dissenyades específicament per a la llum infraroja. Les lents convencionals normalment s’optimitzen només per a la llum visible (aproximadament 400-700 nm), cosa que provoca l’aberració cromàtica quan es centra la llum infraroja, donant lloc a imatges borroses. Per tant, en sistemes de visió infrarojos que requereixen imatges precises, s’han d’utilitzar filtres conjuntament amb lents especialitzades d’IR.
Combinant aquests dos formularis una solució òptica d’infrarojos completa: un filtre d’objectius infrarojos. Comprendre els principis d’aquesta combinació és el primer pas per crear un sistema de visió d’infrarojos eficient.
Com funciona un filtre d’infrarojos?
El principi de funcionament d’un filtre d’infrarojos es basa principalment en efectes d’absorció i interferències òptiques. Un filtre consisteix normalment en un substrat de vidre i els recobriments de pel·lícula múltiples -. El gruix i l’índex de refracció d’aquests recobriments es calculen amb precisió per crear interferències constructives o destructives amb longituds d’ona específiques de llum. D’aquesta manera, el filtre transmet selectivament certes longituds d’ona alhora que reflecteix o absorbeix d’altres.
Els filtres de passada infraroja es poden classificar generalment en dos tipus principals: filtres IR LongPass i filtres IR BandPass. Els filtres IR LongPass permeten que passi tota la llum per sobre d’una longitud d’ona de tall específica. Per exemple, un filtre LongPass de 720 Nm bloqueja la llum entre 400 i 720Nm, alhora que permet passar tota la llum per sobre de 720 Nm. En canvi, els filtres IR Bandpass només permeten que passi una banda espectral molt estreta, com ara 850nm ± 10nm. Cada tipus de filtre té els seus propis escenaris d’aplicació i reptes tècnics.
Característiques clau dels filtres IR BandPass
En seleccionar els filtres de passatge de banda IR, els enginyers han de considerar les següents característiques clau, que són crucials per determinar el seu rendiment i la seva idoneïtat:
- Longitud d'ona del centre:Es tracta de la longitud d’ona en què el filtre té la transmitància més alta, normalment coincidint amb la longitud d’ona màxima de la font de llum (com un LED infraroig), com ara 850nm o 940nm.
- Amplada completa a la meitat màxim (FWHM):Aquesta és l'amplada espectral en què la transmitància del filtre assoleix la meitat del seu punt àlgid. Com més estreta sigui la FWHM, més gran és la selectivitat de longitud d’ona del filtre, però menys llum passa.
- Transmissió màxima: The filter's maximum transmittance at its center wavelength. High transmittance (e.g., >El 90%) és un signe d’excel·lent rendiment, garantint que els senyals de llum més efectius arribin al sensor.
- Banda de bloqueig:El rang de longitud d'ona sobre el qual un filtre bloqueja la llum no desitjada. Un bon filtre de pas de banda IR ha de bloquejar completament la llum visible i la seva profunditat de tall es mesura normalment per densitat òptica (OD).
- Efecte de l'angle d'incidència:El rendiment del filtre varia amb l’angle d’incidència, una preocupació tècnica important per a les lents d’angle - i els sistemes òptics telecèntrics no -.
Quina diferència hi ha entre filtres infrarojos de 720nm i 950 Nm?
En aplicacions pràctiques, 720 Nm i 950 Nm són dos filtres de passada d'infrarojos comuns. La diferència entre ells és una consideració clau a l’hora de seleccionar un filtre.
Filtre d’infrarojos de 720nm:
- Característiques:Pertany a la gamma propera - infraroed (a prop - ir) IR). Permet passar tota la llum infraroja per sobre dels 720 nm, mentre bloqueja la llum més visible.
- Avantatges:Transmet un rang espectral més ampli, donant lloc a un flux de llum més elevat i imatges més brillants. És adequat per a escenaris que requereixen una certa informació de llum visible (com ara el contrast entre la llum infraroja i la llum visible).
- Punts de dolor:A causa de la seva longitud d'ona de tall inferior, encara pot passar una petita quantitat de llum visible vermella, cosa que és un problema en les aplicacions que requereixen la puresa del color.
Filtre d’infrarojos de 950 nm:
- Característiques:Pertany al rang d’infrarojos profunds. Només permet que la llum per sobre dels 950 nm passi, bloquejant gairebé completament tota la llum visible.
- Avantatges:Permet una imatge infraroja "pura" sense interferències de la llum visible. Sovint s’utilitza per a la vigilància de la visió nocturna que requereix una dissimulació completa, ja que la llum emesa pels LED d’infrarojos de 940nm és completament invisible per a l’ull humà.
- Punts de dolor:El flux de llum és molt inferior al del filtre de 720 Nm, que requereix una font de llum infraroja més forta.
L’elecció d’un filtre de passatge de banda d’infrarojos depèn dels requisits específics de l’aplicació per ocultar -se, fer rendiment lleuger i puresa.
Aplicacions de visió incrustades que requereixen filtres de pas de banda IR
Els filtres IR BandPass són components bàsics de moltes aplicacions de visió incrustades de precisió altes -. El seu punt de venda és la seva capacitat per revelar informació que la llum visible no pot.
- Biomètrica i seguretat:En el reconeixement facial i de l’iris, la llum infraroja de longituds d’ona específiques pot penetrar en la superfície de la pell per capturar patrons de venes únics o característiques d’iris, sense afectar -se pel maquillatge, la il·luminació i altres factors. Un filtre de 940nm permet un seguiment de visió nocturna completament invisible sense llum visible, garantint el furt.
- Inspecció de qualitat industrial:A les indústries d’alimentació i fabricació, la llum infraroja pot penetrar en superfícies per detectar defectes interns. Per exemple,càmeres industrialsL'ús de filtres infrarojos pot detectar putrefacció interna en fruita, nivells de líquid en ampolles de plàstic o la integritat dels envasos de tauletes.
- Transport i conducció autònoma:En condicions meteorològiques adverses, com la boira, la fosca, la pluja i la neu, la llum infraroja té un major poder penetrant. Per tant, als sistemes de visió del vehicle - utilitzen lents infrarojos (IR) i filtres de passada infraroja per millorar la visió nocturna i l'adaptabilitat del temps.
- Recerca científica i imatge mèdica:En els camps de la visió de la màquina i la medicina, l’espectroscòpia infraroja s’utilitza per analitzar la composició de materials, l’activitat cel·lular i la saturació d’oxigen en sang.
Sumari
Els filtres de passada d’infrarojos i els filtres de pas de banda infrarojos són components òptics essencials a la caixa d’eines de l’enginyer de visió incrustada. Controlant amb precisió la llum, permeten a les càmeres captar la llum visible no -, ampliant molt els límits de l'aplicació de la visió de la màquina. Des de comprendre els principis de funcionament dels filtres IR Longpass fins a pesar els avantatges i els contres de filtres de 720nm i 950nm, cada decisió afecta directament el rendiment final del sistema.
Un sistema de visió infraroja amb èxit és una combinació perfecta de filtres de passada infraroja, lents IR, sensors i algoritmes. Només tenint en compte de forma exhaustiva aquests punts clau tècnics es pot realitzar la visió de "veure la invisible".
MuchVision us pot ajudar amb la vostra solució infraroja
El vostre projecte requereix llum infraroja per afrontar els reptes que es troben amb la llum visible?Poseu -vos en contacte amb el nostre equip d’experts avuiI us proporcionarem solucions professionals de selecció i integració de filtres d’infrarojos per ajudar -vos a crear un sistema de visió incrustat de rendiment -.
