ماذا هو مرشح الأشعة تحت الحمراء؟ وكيف يعمل؟

في السنوات الأخيرة، أصبحت مراقبة الفيديو ليلًا ونهارًا شائعة بشكل متزايد، ويستخدم المؤلف أيضًا هذا المعدات في منزله لضمان السلامة. عمومًا، كاميرات CMOS وكاميرات CCD يمكنها الكشف عن الأشعة تحت الحمراء القريبة التي لا يمكن للعين البشرية رؤيتها. وعلى الرغم من أهميتها للمعدات الليلية، إلا أن الأشعة تحت الحمراء يمكن أن تشوه الصور النهارية.

قبل أن نتحدث عن مرشح IR Cut، دعنا نفهم ما هو الإشعاع تحت الحمراء.

ما هو الإشعاع تحت الحمراء؟

الأشعة تحت الحمراء (اختصاراً IR)، أو ما يُعرف بالإشعاع تحت الحمراء، هي موجة كهرومغناطيسية ذات طول موجي بين الموجات الدقيقة والضوء المرئي. يتراوح طول موجتها بين 760 نانومتر و1 مليمتر، وهو ضوء غير مرئي ذو طول موجي أطول من الضوء الأحمر، ويتوافق مع تردد يتراوح بين حوالي 430 تيرا هرتز و300 غيغا هرتز. لذلك، لا يمكن للعين البشرية رؤيته وحدها.

ماذا يعني مرشح IR Cut؟

المرشح المقطوع للأشعة تحت الحمراء (IR Cut Filter)، والمعروف أيضًا بمرشح قطع الأشعة تحت الحمراء، هو عنصر بصري يستخدم في الكاميرات لتحسين جودة الصورة. عادةً ما يتكون من مرشح امتصاص الأشعة تحت الحمراء ومرشح طيفي كامل النقل. بشكل عام، لا يمكن للعين البشرية رؤية ضوء الأشعة تحت الحمراء، بينما يمكن للكاميرا رؤيته، لذلك من أجل جعل العين البشرية والكاميرا ترى اتساق لون الصورة، يجب استخدام مرشح الأشعة تحت الحمراء. يتم دمج المرشحين بواسطة محرك كهرومغناطيسي أو كهربائي لتحقيق التبديل التلقائي لضبط الانحراف اللوني الناتج عن ضوء الأشعة تحت الحمراء خلال النهار.

كيف يعمل مرشح قطع الأشعة تحت الحمراء؟

مبدأ عمل مرشح قطع الأشعة تحت الحمراء هو ضبط حالة المرشح تلقائيًا بناءً على تغيرات الإضاءة المحيطة لتحسين تأثير التصوير للكاميرا تحت ظروف الإضاءة المختلفة. يتم تحقيق كل هذا بناءً على آلية التبديل التلقائي.

آلية التبديل التلقائي

يعمل نظام التبديل التلقائي لفلتر IR Cut عادةً بواسطة المغناطيسية الكهربائية أو المحرك، عندما يراقب مستشعر الأشعة تحت الحمراء في الكاميرا تغيرات الضوء، يقوم النظام الداخلي بالتبديل تلقائيًا لحالة الفلتر بناءً على شدة الضوء للحصول على أفضل جودة صورة. يتطلب تنفيذ هذه التقنية تصميمًا بصريًا ومعمارية ميكانيكية معقدة، لذلك يجب اختيار مادة وطبقة الفلتر بعناية لضمان قطع الأشعة تحت الحمراء مع تقليل التأثير على الضوء المرئي. وبالطبع، فإن استجابة النظام وموثوقيته مهمة أيضًا.

التغيرات في الضوء

خلال النهار عندما يكون هناك ضوء كافٍ، سيعترض أو يمتص مرشح قطع∕امتصاص الأشعة تحت الحمراء معظم أشعة تحت الحمراء، تجنبًا لتأثيرها على الألوان في الصورة، مما يسمح للكاميرا بإعادة إنتاج ألوان أقرب لما يراه العين البشرية. نظرًا لأن طول موجة الأشعة تحت الحمراء يكون طويلًا نسبيًا، فإن عدم فلترتها قد يؤدي إلى ظهور ظاهرة اختلال الألوان، مثل أن تبدو النباتات الخضراء رمادية.

في الليل أو في ظروف الإضاءة المنخفضة، سيتحول مرشح قطع الأشعة تحت الحمراء تلقائيًا إلى حالة المرشح الطيفي الكامل. في هذا الوقت، سيتحرك مرشح قطع∕امتصاص الأشعة تحت الحمراء بعيدًا، مما يسمح بدخول المزيد من الضوء (بما في ذلك ضوء الأشعة تحت الحمراء) إلى مستشعر الكاميرا، مما يتيح للكاميرا تحسين سطوع ووضوح الصورة حتى في ظروف الإضاءة المنخفضة، وبالتالي تحقيق المراقبة أو التصوير الليلي.

ما هي فوائد استخدام مرشح قطع الأشعة تحت الحمراء؟

التكيف التلقائي مع التغيرات البيئية: ميزة التبديل التلقائي لمرشح IR Cut تتيح للكاميرا التكيف بسرعة مع تغيرات الإضاءة المحيطة دون تدخل بشري، مما يؤدي إلى جودة صورة مثلى.

التقاط الصور في الإضاءة المنخفضة وساعات الليل: في ظروف الإضاءة المنخفضة أو أثناء الليل، يسمح مرشح الطيف الكامل الخاص بمرشح IR Cut بدخول المزيد من الضوء إلى المستشعر، مما يحسن أداء الكاميرا.

الحفاظ على الألوان: في ظروف الإضاءة الجيدة، يلتقط مرشح IR Cut ويمنع ضوء الأشعة تحت الحمراء، مما يقلل من تشوهات ألوان الصورة ويُحسّن القدرة على الحفاظ على ألوان الصورة مشابهة لتلك التي يراها العين البشرية.

عمر خدمة أطول: يقلل مرشح IR Cut من التعديلات اليدوية بسبب تغيرات الإضاءة المحيطة ويطيل عمر الخدمة بشكل كبير من خلال التعديلات التلقائية.

التكامل مع كاميرات RGB

تُمكّن دمج مرشح قطع الأشعة تحت الحمراء (IR Cut Filter) مع كاميرات RGB من إجراء تعديلات دقيقة على الاستجابة الطيفية للحصول على مخرجات بجودة أعلى، حيث تعتمد كاميرات RGB على القنوات اللونية الحمراء والخضراء والأزرق لالتقاط الصور وهي حساسة للضوء تحت الحمراء. يقلل مرشح قطع الأشعة تحت الحمراء بشكل كبير من تأثير الضوء تحت الحمراء على كاميرات RGB، ويضمن آلية التكيف التلقائي لمرشح قطع الأشعة تحت الحمراء أن كاميرات RGB تنتج صورًا ذات جودة عالية مع الحفاظ على الدقة اللونية سواء كان ذلك في ظروف الإضاءة المنخفضة ليلاً أو الإضاءة الجيدة نهارًا.

ومع ذلك، فإن دمج مرشح قطع الأشعة تحت الحمراء مع كاميرات RGB يمثل تحديات تقنية مثل دقة تصنيع المرشح وسرعة استجابة آلية التبديل، والتي يمكن التغلب عليها فقط من خلال التحسين المستمر. ومع زيادة الطلب على التصوير عالي الجودة، فإن دمج مرشح قطع الأشعة تحت الحمراء مع كاميرات RGB له مستقبل واعد جدًا في مجالات مثل المراقبة الأمنية، وكاميرات الطائرات بدون طيار، والهواتف الذكية وما إلى ذلك.

بشكل عام، يمكن أن تحسّن الكاميرات التي تستخدم تقنية مرشح قطع الأشعة تحت الحمراء (IR Cut Filter) جودة صورة الكاميرا بشكل كبير. وبالأخص، يمكنها توفير دقة ألوان أفضل ووضوح في ما يتعلّق بالاحتفاظ بالألوان والتصوير الليلي.

بالتأكيد، سينوسين، كواحدة من الشركات الرائدة مصنّعة وحدات الكاميرا في الصين، قد اتّخذت التزامًا تجاه التكنولوجيا الابتكارية. لدينا خبرة مشروع غنية ونظام تقني ناضج في مجال وحدات الكاميرات الحرارية ووحدات الكاميرا بمرشح الأشعة تحت الحمراء، وما إلى ذلك. يمكننا تقديم الحل الأنسب لمشروعك.