探讨一种晶体OLPF(光学低通滤波器)的原理,功能和技术问题

1.介绍

本文介绍了一种晶体OLPF(光学低通滤波器).双折射,应用,功能和最近突然的需求关于不断增长的单镜反射OLPF的技术问题,我将简要介绍一下市场预测.

就像计时设备一样,名称是低通滤波器但是这通过了低空间频率区域这意味着要制作过滤器.在明亮和黑暗的区域之间重复称为空间频率.OLPF是图像条纹模型.切割精细区域(空间频率高的区域)并通过粗糙区域(空间频率低的区域)的功能我会说的.简而言之,制作双图像(一个双折射板)或四个图像(两个双折射板和相位板的配置等)这具有在CCD或CMOS图像传感器的像素间隔(2至5μm)水平处模糊条纹图案的效果.

图1 OLPF示例

2.石英板的双折射

石英具有像方解石一样的双折射特性.这是由于光通过石英晶体时的偏振方向.这意味着有两个折射率.从现象学上讲,当一个水晶被放置在一个印刷字符上时,该字符看起来是双重的.你可以看到双折射的存在.图2显示了使用这种双折射的光学产品.充分利用光分离的本质使用棱镜和双折射板,以及使用对应于两个折射率的光速差的产品的波片.等等.

图2使用双折射的光学产品

晶体表面和光轴之间的角度,光束分裂角γ的关系

图3光束分离宽度和厚度/方向之间的关系

双图像的分离宽度根据晶体方向而变化.图3显示了晶体取向和光束分离宽度之间的关系.光轴垂直于(Z轴)振荡的光束笔直地行进,并且振动方向垂直于该光束的光束对角地穿过晶振晶体.在石英的情况下,当图3中的角度α约为45度时,该分离宽度最大化,并且分离宽度的角度依赖性最小化.用于数码相机和摄像机的OLPF(光学低通滤波器)以这个角度制造.

3.OLPF的使用

通常,它用于使用CCD或CMOS固态图像传感器的数字图像输入设备.因为它是一种易于查看的设备,所以它用于人眼识别输出图像的应用.所以,传感器以所谓的传感方式使用,例如处理和合成输入图像信号并输出所添加的信息.它通常不用于相机.典型应用包括数码相机和摄像机.表1显示了OLPF的用法,图4显示了一个用法示例.

表1 OLPF的应用

CCD和CMOS固态图像传感器不仅在可见光中而且在红外区域中具有高灵敏度.合并数据很常见.吸收式红外切割玻璃滤光片和反射型两个IR切割涂层过滤器的特性是叠加的.图5显示了叠加层.

图4个OLPF用法示例

图5

4.OLPF功能

OLPF有两个功能：假色还原和减少莫尔条纹.

(1)减少假色

当在CCD或CMOS图像传感器上成像黑白条纹图案时,条纹之间的间隔与像素间距完全相同.在这种情况下,假色最大.虽然黑色和白色图案在人眼中看起来是灰色的,但它是数字排列的仅图像传感器并不忠实地再现人们所看到的世界.例如,光进入图6中的绿色,蓝色,绿色和蓝色列.如果红色(绿色),红色,绿色,红色和绿色列(黑色)中没有光,则图像传感器输出蓝色而没有红色元素你.通过在那里输入OLPF,一个条带被分成两个,并且光均匀地进入所有像素.它将输出为浅白色,即灰色.这是假色减少效果.

(2)减少波纹由于像素以网格图案排列,当在图像传感器上成像对象的条纹图案时,条纹和网格是干涉导致干涉条纹着色,如图7所示.特别是,如果像素间距与成像条纹的间距匹配出现强烈干扰.这被称为莫尔条纹.通过使用OLPF制作双重或四重图像,减少干扰效应.简而言之,由于模糊和挤压黑白条纹,莫尔条纹减少.

图6减少假色

图7减少莫尔条纹

5.OLPF的技术问题

图像传感器的像素数量逐年增加.像素间距很小,因此所需的双倍图像间距很小.石英晶体板变薄.特别是随着近来单镜头反光数码相机中使用的图像传感器尺寸的增加此外,OLPF具有更大的直径.此外,捕获图像需要更高的图像质量.需要更高级的平整度.图8显示了平坦度数据的示例.为了改善平整度,对于诸如抛光技术,由于涂层引起的应力和由于粘附引起的变形之类的项目,需要进一步的技术改进.

图8 OLPF平坦度数据的示例

在最近的单镜头反光数码相机中,OLPF的结构变化也是显着的.更换镜头时除尘由于振动机构的安装,通常将四片结构的OLPF分开,并且振动机构安装在最外面的OLPF上.因此,由于35mm的全尺寸,大尺寸的OLPF是一个特征.这些还需要先进的制造工艺这是一个必要因素.(见图9)

图9 OLPF结构变化示例

6.SLRDSC市场预测

单反数码相机,智能相机市场随着技术的发展不断增长,由此可见所用到的过滤器,石英晶体,SMD晶振等电子元件的市场也将随之增长.统一电子专业生产销售石英晶振晶体,过滤器,低通滤波器等,各种封装尺寸,足以满足用户的使用需求.