Was ist ein Infrarotfilter? Wie funktioniert das?

In den letzten Jahren ist die Tag- und Nachtvideoüberwachung immer beliebter geworden, und auch das Haus des Autors verwendet diese Ausrüstung, um die Sicherheit zu gewährleisten. GenerellCMOS-Kameras und CCD-Kameraskann Nahinfrarotstrahlen erkennen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind. Dies ist zwar für Nachtsichtgeräte wichtig, aber Infrarotstrahlen können Tagesaufnahmen verzerren.

Bevor wir uns mit dem IR-Sperrfilter befassen, wollen wir verstehen, was Infrarot ist.

Was ist Infrarot?

Infrarot (kurz IR), auch Infrarotstrahlung genannt, ist eine elektromagnetische Welle mit einer Wellenlänge zwischen Mikrowellen und sichtbarem Licht. Seine Wellenlänge reicht von 760 nm bis 1 mm, was ein nicht sichtbares Licht mit einer Wellenlänge ist, die länger als rotes Licht ist, und entspricht einer Frequenz im Bereich von etwa 430 THz bis 300 GHz. Daher kann es nicht allein mit dem menschlichen Auge beobachtet werden.

Was ist ein IR-Sperrfilter?

Ein IR-Sperrfilter, auch Infrarot-Sperrfilter genannt, ist ein optisches Element, das in Kameras verwendet wird, um die Bildqualität zu verbessern. Er besteht in der Regel aus einem IR-Sperr-/Absorptionsfilter und einem Volltransmissions-Spektralfilter. Im Allgemeinen kann das menschliche Auge kein Infrarotlicht sehen, während die Kamera dies kann, daher ist es notwendig, den Infrarotfilter zu verwenden, um das menschliche Auge und die Kamera dazu zu bringen, die Farbkonsistenz des Bildes zu sehen. Die beiden Filter werden mit einem elektromagnetischen oder Elektromotor kombiniert, um eine automatische Umschaltung zu erreichen, um die durch Infrarotlicht verursachte Farbabweichung während des Tages anzupassen.

Wie funktioniert der IR-Sperrfilter?

Das Funktionsprinzip des IR-Sperrfilters besteht darin, den Zustand des Filters automatisch an Änderungen des Umgebungslichts anzupassen, um den Bildeffekt der Kamera unter verschiedenen Lichtverhältnissen zu optimieren. All dies wird auf Basis des automatischen Schaltmechanismus realisiert.

Automatischer Schaltmechanismus

Der automatische Umschaltmechanismus des IR-Sperrfilters wird normalerweise durch Elektromagnetismus oder Motor gesteuert. Wenn der Infrarotsensor der Kamera die Lichtänderung überwacht, passt der eingebaute Umschalter den Filterzustand automatisch an die Lichtintensität an, um die beste Bildqualität zu erzielen. Die Realisierung dieser Technologie erfordert ein ausgeklügeltes optisches Design und eine ausgeklügelte mechanische Struktur, so dass das Material und die Schicht des Filters sorgfältig ausgewählt werden müssen, um sicherzustellen, dass das Infrarotlicht abgeschaltet wird und gleichzeitig die Auswirkungen auf das sichtbare Licht reduziert werden. Natürlich ist auch das Ansprechverhalten und die Zuverlässigkeit des Umschalters wichtig.

Veränderungen des Lichts

Tagsüber, wenn genügend Licht vorhanden ist, fängt der IR-Sperr-/Absorptionsfilter den größten Teil des Infrarotlichts ab oder absorbiert es, wodurch Auswirkungen auf die Bildfarbe vermieden werden, sodass die Kamera die Farbe wieder näher an das bringen kann, was das menschliche Auge sieht. Da die Wellenlänge von infrarotem Licht relativ lang ist, kann es, wenn es nicht herausgefiltert wird, zu einem farbfremden Phänomen kommen, wie z. B. wenn man über grüne Pflanzen spricht, die grau erscheinen.

Nachts oder bei schlechten Lichtverhältnissen wechselt der IR-Sperrfilter automatisch in den Vollspektrum-Filterzustand. Zu diesem Zeitpunkt wird der IR-Abschalt-/Absorptionsfilter wegbewegt, so dass mehr Licht (einschließlich IR-Licht) in den Kamerasensor eindringen kann, sodass die Kamera die Helligkeit und Klarheit des Bildes auch bei schlechten Lichtverhältnissen verbessern kann, wodurch eine nächtliche Überwachung oder Fotografie realisiert werden kann.

Was sind die Vorteile der Verwendung von IR-Sperrfiltern?

Automatische Anpassung an Umweltveränderungen:Die automatische Umschaltfunktion des IR-Sperrfilters ermöglicht es der Kamera, sich ohne menschliches Eingreifen schnell an Veränderungen des Umgebungslichts anzupassen, was zu der bestmöglichen Bildqualität führt.

Aufnahmen bei schlechten Lichtverhältnissen und bei Nacht:Bei schlechten Lichtverhältnissen oder bei Nacht lässt der Vollspektrumfilter des IR-Sperrfilters mehr Licht in den Sensor eindringen, was die Kameraleistung verbessert.

Behält die Farbe bei:Bei guten Lichtverhältnissen erfasst und blockiert der IR-Sperrfilter Infrarotlicht, wodurch Bildfarbstiche reduziert und die Fähigkeit maximiert wird, die Bildfarben ähnlich denen des menschlichen Auges zu halten.

Längere Lebensdauer:Der IR-Sperrfilter reduziert manuelle Anpassungen aufgrund von Änderungen des Umgebungslichts und verlängert die Lebensdauer durch automatische Anpassungen erheblich.

Integration mit RGB-Kameras

Die Integration des IR-Sperrfilters in RGb-Kameras ermöglicht feinere Anpassungen der spektralen Empfindlichkeit für eine höhere Ausgabequalität, da RGB-Kameras bei der Bildaufnahme auf die Farbkanäle Rot, Grün und Blau angewiesen sind und empfindlich auf Infrarotlicht reagieren. Der IR-Sperrfilter reduziert die Auswirkungen von Infrarotlicht auf RGB-Kameras erheblich, und der automatische Anpassungsmechanismus des IR-Sperrfilters stellt sicher, dass RGB-Kameras die höchste Bildqualität erzeugen und gleichzeitig eine genaue Farbmetrik beibehalten, egal ob es sich um eine Nacht mit schlechten Lichtverhältnissen oder einen gut beleuchteten Tag handelt.

Die Integration des IR-Sperrfilters in RGB-Kameras stellt jedoch technische Herausforderungen dar, wie z. B. die Präzision der Filterherstellung und die Reaktionszeit des Schaltmechanismus, die nur durch kontinuierliche Optimierung überwunden werden können. Mit der gestiegenen Nachfrage nach qualitativ hochwertiger Bildgebung hat die Integration von IR-Sperrfiltern mit RGB-Kameras eine sehr glänzende Zukunft in den Bereichen Sicherheitsüberwachung, Drohnenkameras, Smartphones usw.

Insgesamt können Kameras, die die IR-Sperrfilter-Technologie verwenden, die Bildqualität der Kamera erheblich verbessern. Insbesondere kann es eine bessere Farbgenauigkeit und Klarheit in Bezug auf Farberhalt und Nachtbildgebung bieten.

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