Lente passa-banda a infrarossi: che cos'è? Che cosa fa?

Mentre la scelta del modulo telecamera giusto è importante per le applicazioni di visione embedded, la scelta dei filtri passa-banda IR e degli obiettivi giusti è altrettanto importante. I filtri passa-banda IR e gli obiettivi corretti garantiscono la qualità dell'immagine e le prestazioni del sistema. Ad esempio, in una particolare applicazione di visione integrata, in cui è necessario bloccare specifiche lunghezze d'onda della luce consentendo al contempo che le lunghezze d'onda desiderate cadano sul sensore, è necessario un filtro passa-banda IR.
 
Che cos'è esattamente un filtro passa-banda IR? Che cosa fa? Esaminiamo questo articolo per capire brevemente.
 

Cosa sono i filtri passa-banda IR e le lenti?

Le lenti passa-banda IR sono progettate specificamente per consentire il passaggio di specifiche lunghezze d'onda della luce infrarossa bloccando il resto dello spettro luminoso e sono necessarie per le applicazioni di visione integrate che devono funzionare a specifiche lunghezze d'onda infrarosse. Ad esempio, la luce infrarossa (tipicamente indicata come vicino infrarosso che va da 780 a 1500 nm) deve essere catturata con precisione per l'elaborazione da parte degli algoritmi di sistema, mentre la luce visibile (da 380 nm a 700 nm) deve essere bloccata in modo efficace. L'infrarosso blocca l'obiettivo? Abbiamo uncapire prima.

 
I filtri passa-banda IR raggiungono questo obiettivo per mezzo di uno speciale rivestimento in vetro ottico che consente il passaggio di specifiche lunghezze d'onda IR durante la riflessione o l'assorbimento della luce visibile. I due tipi principali di filtri IR più comuni sono:

1. filtri IR riflettenti.
2. filtri IR assorbenti.

Di seguito è riportata una comprensione dettagliata di questi due tipi di filtro IR Pass.

 
Filtri IR riflettenti

Questo tipo di filtro è anche chiamato specchio ottico raffreddato ed è prodotto mediante rivestimento sottovuoto su vetro ottico bianco. La funzione principale è quella di riflettere la luce visibile consentendo il passaggio delle lunghezze d'onda infrarosse. Ha un aspetto a specchio, da cui il nome. I filtri IR riflettenti funzionano bene in applicazioni che richiedono una bassa trasmittanza infrarossa, come in alcuni sistemi di sorveglianza o ispezioni industriali, dove sono efficaci nel ridurre al minimo l'interferenza della luce visibile mantenendo un certo livello di trasmissione della luce infrarossa.Scopri di più sul modulo telecamera IR.
 

Filtri IR assorbenti

A differenza dei tipi riflettenti, i filtri IR assorbenti sono in genere rivestiti di nero o realizzati in vetro nero e assorbono la luce visibile e consentono alle lunghezze d'onda infrarosse di raggiungere il sensore di immagine. Questo tipo di filtro passa IR è più comune nelle applicazioni che richiedono un'elevata trasmissione IR, come l'imaging medico e la biometria. I filtri IR assorbenti hanno una sensibilità IR maggiore rispetto ai tipi riflettenti, il che li rende più efficaci negli scenari in cui è richiesta un'acquisizione accurata delle immagini IR.
 
Naturalmente, quando si sceglie un filtro passa-banda IR, è necessario considerare anche la percentuale di trasmissione e la selezione spettrale del filtro.

 
Confronto della percentuale di trasmissione per filtri riflettenti e assorbenti

La percentuale di trasmissione, il rapporto tra l'intensità della luce trasmessa e l'intensità della luce incidente, influisce direttamente sulla qualità dell'immagine e sulla quantità di luce dell'obiettivo IR ricevuta dal sensore.
 
I filtri IR riflettenti sono meno efficienti nella trasmissione della luce infrarossa, ma sono in grado di riflettere la maggior parte della luce visibile, il che è utile in alcune applicazioni in cui è necessario ridurre al minimo l'interferenza della luce infrarossa sulle immagini visibili. Tuttavia, la loro bassa trasmissione della luce IR può limitarne l'uso in applicazioni che richiedono un'elevata trasmissione IR.
 
Al contrario, i filtri IR ad assorbimento mostrano una maggiore efficienza nella trasmissione della luce IR, specialmente nella gamma IR vicina (780-1500 nm). Sono in grado di assorbire la maggior parte della luce visibile, consentendo così a più luce IR di raggiungere il sensore. Questa proprietà rende i filtri IR assorbenti ideali per applicazioni che richiedono un'elevata sensibilità IR, come la sorveglianza per la visione notturna o l'imaging medico.

 
Caratteristiche principali dei filtri passa-banda IR per applicazioni di visione embedded

Capacità di blocco superiore:I filtri passa-banda IR eccellono nel bloccare le onde luminose indesiderate. La luce proveniente da altre regioni spettrali viene efficacemente bloccata, migliorando così il contrasto e la qualità complessiva della luce IR trasmessa. Ciò garantisce che il sensore di immagine riceva solo le lunghezze d'onda desiderate della luce infrarossa.
 
Maggiore efficienza di trasmissione:Questi filtri raggiungono un'elevata trasmissione nell'intervallo di lunghezze d'onda specificato, garantendo un passaggio regolare della luce infrarossa desiderata. Ciò migliora la qualità dell'immagine e le prestazioni del sensore nelle applicazioni in cui la luce infrarossa è la fonte di luce primaria o unica.
 
Selettività della lunghezza d'onda:Il filtro IR Pass consente il passaggio solo di una gamma ristretta di lunghezze d'onda, isolando efficacemente specifiche lunghezze d'onda IR per soddisfare le esigenze dell'applicazione target. Questa selettività consente loro di controllare con precisione la lunghezza d'onda.
 
Stabilità termica:I filtri passa-banda IR mantengono le loro caratteristiche prestazionali anche in ambienti con variazioni di temperatura. Ciò significa che possono essere utilizzati in ambienti con temperature fluttuanti, come la sorveglianza esterna o il controllo dei processi industriali, senza che la loro filtrazione sia influenzata dalle variazioni di temperatura.
 
Qualità dell'immagine migliorata:Riducendo la luce diffusa e aumentando la purezza della luce infrarossa, i filtri passa-banda IR aiutano a migliorare la nitidezza e i dettagli dell'immagine, il che è importante per l'ispezione e l'analisi visiva ad alta precisione.

Ampia gamma di adattabilità applicativa:Che si tratti di sistemi di sorveglianza, dispositivi di imaging medico, sistemi agricoli intelligenti o sistemi biometrici, il filtro passante a infrarossi fornisce la trasmissione della luce infrarossa necessaria per supportare il funzionamento efficace di queste tecnologie.

 
Campi di applicazione dei filtri passa-banda IR

Sistemi di sorveglianza:Nel campo della sorveglianza di sicurezza, i filtri passa-banda IR migliorano le capacità di sorveglianza notturna isolando specifiche lunghezze d'onda infrarosse per migliorare la nitidezza e i dettagli dell'immagine, il che è utile per i sistemi di sorveglianza 24 ore su 24 in grado di acquisire immagini nitide in ambienti con scarsa illuminazione o assenza di luce, migliorando così la sicurezza.
 
Dispositivi di imaging medico:Nelle applicazioni di imaging medicale come le termocamere, i filtri a infrarossi vengono utilizzati per isolare specifiche lunghezze d'onda a infrarossi per una misurazione accurata della temperatura e dell'analisi dei tessuti. Utile per la diagnosi precoce della malattia, il monitoraggio del paziente e la valutazione del trattamento.
 
Sistemi di agricoltura intelligente:Nell'agricoltura di precisione, i filtri passa-banda IR aiutano i droni e le apparecchiature di telerilevamento ad analizzare la salute delle colture isolando le lunghezze d'onda indicative dello stress delle piante, dei livelli d'acqua e del contenuto di clorofilla. Ciò consente agli agricoltori di prendere decisioni più intelligenti in materia di irrigazione, fertilizzazione e controllo dei parassiti, con conseguente miglioramento dei raccolti e della salute.

 
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