赤外線フィルターとは?それはどのように機能しますか?

近年、昼夜を問わずの映像監視が普及しており、筆者の自宅でもこの機器を使って安全性を確保しています。一般的CMOSカメラとCCDカメラ人間の目には見えない近赤外線を検出できます。これは暗視装置にとって重要ですが、赤外線は日中のショットを歪める可能性があります。

IRカットフィルターに入る前に、赤外線とは何かを理解しましょう。

赤外線とは?

赤外線(略してIR)は、赤外線とも呼ばれ、マイクロ波と可視光の間の波長を持つ電磁波です。その波長は760nmから1mmの範囲で、赤色光よりも波長が長い非可視光であり、約430THz〜300GHzの範囲の周波数に対応します。そのため、人間の目だけでは観察できません。

IRカットフィルターとは?

IRカットフィルターは、赤外線カットオフフィルターとも呼ばれ、カメラで画質を向上させるために使用される光学素子です。通常、IRカットオフ/吸収フィルターと全透過スペクトルフィルターで構成されています。一般に、人間の目は赤外線を見ることができませんが、カメラは見えるため、人間の目とカメラが画像の色一貫性を見るためには、赤外線フィルターを使用する必要があります。2つのフィルターは、電磁モーターまたは電気モーターと組み合わせて、日中の赤外線によって引き起こされる色偏差を調整するための自動切り替えを実現します。

IRカットフィルターはどのように機能しますか?

IRカットフィルターの動作原理は、周囲光の変化に応じてフィルターの状態を自動的に調整し、さまざまな照明条件下でのカメラのイメージング効果を最適化することです。これらはすべて、自動切替機構に基づいて実現されています。

自動スイッチングメカニズム

IRカットフィルターの自動スイッチング機構は、通常、電磁気またはモーターによって制御され、カメラの赤外線センサーが光の変化を監視すると、内蔵スイッチャーは光の強度に応じてフィルターの状態を自動的に調整し、最高の画質を得ることができます。この技術の実現には、高度な光学設計と機械構造が含まれるため、可視光への影響を減らしながら赤外線をカットオフするために、フィルターの材料と層を慎重に選択する必要があります。もちろん、スイッチャーの応答性や信頼性も重要です。

光の変化

十分な光がある日中、IRカットオフ/吸収フィルターは赤外線の大部分を遮断または吸収し、イメージングカラーへの影響を回避し、カメラが人間の目が見る色に近づけることができます。赤外光の波長は比較的長いため、フィルターで除去しないと、緑の植物が灰色に見えるなど、色落ち現象に見えることがあります。

夜間や暗い場所では、IRカットフィルターは自動的にフルスペクトルフィルター状態に切り替わります。このとき、IRカットオフ/吸収フィルターが離れ、カメラセンサーにより多くの光(IR光を含む)が入射するようになり、暗い場所でもカメラの明るさと鮮明さを向上させることができ、夜間の監視や撮影が可能になります。

IRカットフィルターを使用するメリットは何ですか?

環境変化への自動適応:IRカットフィルターの自動切り替え機能により、カメラは人間の介入なしに周囲光の変化にすばやく適応し、可能な限り最高の画質を実現します。

低照度および夜間のイメージング:暗い場所や夜間の状況では、IR Cut Filterのフルスペクトルフィルターにより、センサーにより多くの光が入り、カメラのパフォーマンスが向上します。

色を維持:良好な照明条件では、IRカットフィルターは赤外線を捕捉してブロックし、画像の色かぶりを減らし、人間の目で見るものと同様の画像色を維持する能力を最大化します。

より長い耐用年数:IRカットフィルターは、周囲光の変化による手動調整を減らし、自動調整により耐用年数を大幅に延ばします。

RGBカメラとの統合

RGBカメラは赤、緑、青のカラーチャンネルに依存して画像をキャプチャし、赤外線に敏感であるため、IRカットフィルターとRGbカメラの統合により、スペクトル応答をより細かく調整して高品質の出力を実現できます。IRカットフィルターは、RGBカメラへの赤外線の影響を大幅に軽減し、IRカットフィルターの自動調整メカニズムにより、RGBカメラは、暗い夜でも明るい日でも、正確な測色を維持しながら最高品質の画像出力を生成します。

とはいえ、IRカットフィルターをRGBカメラに統合するには、フィルター製造の精度やスイッチングメカニズムの応答時間などの技術的な課題があり、これらは継続的な最適化によってのみ克服できます。高品質のイメージングに対する需要が高まる中、IRカットフィルターとRGBカメラの統合は、セキュリティ監視、ドローンカメラ、スマートフォンなどの分野で非常に明るい未来を持っています。

全体として、IRカットフィルターテクノロジーを使用するカメラは、カメラの画質を大幅に向上させることができます。特に、色の保持と夜間のイメージングの点で、より優れた色の精度と明瞭さを提供できます。

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