濾光片在機器視覺應(yīng)用下的影響

在機器視覺中，不同類型濾光片可用于改善或改變被檢查物體的圖像，盡管濾光片擁有多種類型及特性，但是一般可以簡單規(guī)劃為兩大類，彩色濾光片與鍍膜濾光片。

彩色玻璃濾光片在機器視覺應(yīng)用中廣泛運用，它們通過特定的摻雜玻璃材料實現(xiàn)吸收和透射光譜的選擇性改變。摻雜劑的選擇取決于所需的透射波長，其制造過程與常規(guī)光學(xué)玻璃制造方法類似。這類濾光片之所以備受青睞，是因為其相較于干涉濾光片具有較低的成本。更為關(guān)鍵的是，在使用廣角鏡頭或斜角拍攝時，彩色玻璃濾光片能維持穩(wěn)定的波長透射性能，不會顯示透射波長的變化。

當(dāng)然，彩色玻璃濾光片也存在一些局限性。由于其截止波段通常較寬，透射曲線不如鍍膜干涉濾光片那樣銳利和精確，其透射率也相對較低，無法與干涉濾光片相媲美。圖1展示了多種常見的彩色玻璃濾光片的透射曲線，從中可以觀察到其較寬的截止波段以及透過率函數(shù)斜率的相對平緩。

（圖1源自網(wǎng)絡(luò)，侵刪）

盡管彩色玻璃濾光片在精確性上可能稍顯不足，但在一些對成本敏感或特定應(yīng)用場合中，它們依然發(fā)揮著不可替代的作用。

紅外（IR）截止濾光片在機器視覺應(yīng)用中也扮演著不可或缺的角色，無論是作為有色玻璃濾光片還是鍍膜濾光片，它們對于單色和彩色相機都極為重要。這主要是因為大多數(shù)機器視覺相機使用的硅傳感器對波長高達(dá)約1μm的光線敏感。因此，當(dāng)來自頭頂熒光燈或其他非必要光源的紅外光照射到傳感器上時，可能會導(dǎo)致圖像數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。

對于單色相機而言，紅外光的存在雖然不會直接導(dǎo)致顏色失真，但它卻會降低圖像的對比度，使圖像變得模糊不清。因此，在這些應(yīng)用中，IR截止濾光片同樣發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

除了IR截止濾光片外，還有其他多種類型的有色玻璃濾光片可用于機器視覺應(yīng)用。例如，當(dāng)使用多色光源和彩色傳感器時，為了獲得更準(zhǔn)確的顏色再現(xiàn)，可以使用日光藍(lán)濾光片進行色彩平衡。這類濾光片能夠有效地過濾掉不需要的光線波長，確保相機只接收所需波長的光線，從而提高圖像的清晰度和準(zhǔn)確性。

鍍膜干涉濾光片在機器視覺應(yīng)用中發(fā)揮著重要作用，其性能通常優(yōu)于彩色玻璃濾光片。鍍膜濾光片通過獨特的制造工藝，實現(xiàn)了更銳利的截止過渡、更高的透射率和更好的阻擋效果。這些濾光片種類繁多，從硬鍍膜熒光濾光片到二向色濾光片再到偏振濾光片，每種都針對特定應(yīng)用進行優(yōu)化。

波長選擇光學(xué)濾光片是通過在具有交替高和低折射率的特定基板上沉積介電層來制造的。基板的表面質(zhì)量和均勻性為濾光片的光學(xué)性能奠定了基礎(chǔ)，同時也限定了基板材料透射率下降的波長范圍。介電層的存在使得濾光片能在特定波長上產(chǎn)生建設(shè)性和破壞性的干涉，從而形成濾光片的詳細(xì)光譜結(jié)構(gòu)，相比彩色玻璃濾光片，其截止帶和通帶更為銳利。

鍍膜濾光片中有多種類型，如帶通、長通、短通和陷波濾光片，每種都有其特定的阻擋和透射范圍。長通濾光片主要用于阻擋短波長并透射長波長，而短通濾光片則相反，透射短波長并阻擋長波長。帶通濾光片則選擇性地透射一段特定波長范圍，同時阻擋其他波長。陷波濾光片則是帶通濾光片的反向應(yīng)用，它阻擋一段特定波長并透射其他波長。

針對深度阻擋（高光密度）和陡峭坡度（阻擋到透射的急劇過渡）設(shè)計的濾光片，通常用于需要精確光控制的高級應(yīng)用。然而，在大多數(shù)機器視覺應(yīng)用中，這種高度的精度并不是必需的，因此，選擇光密度（OD）為4或更高的濾光片可能會增加不必要的成本。

值得注意的是，由于硬鍍膜濾光片依賴于光學(xué)干涉來實現(xiàn)其精確的透射和截止特性，因此在機器視覺應(yīng)用中使用它們時可能會遇到一些挑戰(zhàn)。所有干涉濾光片都是針對特定的入射角（AOI）設(shè)計的，通常為0°。這意味著在實際應(yīng)用中，需要確保光線以正確的角度入射到濾光片上，以確保其最佳性能。因此，在安裝和使用鍍膜干涉濾光片時，必須仔細(xì)考慮和控制光線的入射角度。