Infračervený filter je optický komponent používaný na filtrovanie a selektívny prenos infračervených vlnových dĺžok. Jeho hlavnou funkciou je umožniť prechod špecifických rozsahov vlnových dĺžok infračerveného svetla a zároveň blokovať iné vlnové dĺžky, ako je viditeľné svetlo a ultrafialové svetlo. Infračervené svetlo vo všeobecnosti označuje elektromagnetické vlny s vlnovými dĺžkami v rozsahu od 0,75 mikrometra (μm) do 1 milimetra (mm).
Podľa funkčných charakteristík možno infračervené filtre rozdeliť hlavne na:
- Infračervené rezané filtre (IR-CUT)
- Infračervené prenosové filtre (ako sú infračervené pásmové filtre a dlho{0}}priepustné filtre)
-
Aplikácia infračervených filtrov
Infračervené filtre sú široko používané v zobrazovacích zariadeniach, ako sú digitálne fotoaparáty, smartfóny a sledovacie kamery. Ich hlavnou funkciou je eliminovať interferenciu infračerveného svetla na obrazových snímačoch CCD alebo CMOS. Pomáha to riešiť problémy s farebnými odchýlkami spôsobené infračerveným svetlom, ktoré sa zúčastňuje zobrazovania, čím sa zlepšuje reprodukcia farieb, rozlíšenie a celková čistota obrazu.
Naproti tomu pre zariadenia, ako sú infračervené analyzátory plynov, produkty nočného videnia a infračervené detektory, sa infračervené filtre používajú na presný výber a prenos špecifických infračervených pásiem vlnových dĺžok pre aplikácie vrátane detekcie plynov, tepelného zobrazovania a príjmu signálu.
Pracovný princíp
Princíp činnosti infračervených filtrov je založený hlavne na optickej interferencii a selektívnej absorpcii alebo odraze špecifických vlnových dĺžok materiálmi. Infračervené rezané filtre zvyčajne využívajú viacvrstvové tenké-vrstvy. Presným riadením hrúbky a indexu lomu každej vrstvy sa interferenčné efekty používajú na odrážanie alebo absorbovanie infračerveného svetla, zatiaľ čo viditeľné svetlo môže prechádzať.
Keď svetlo dopadá na filter:
- Rôzne vlnové dĺžky spôsobujú interferenciu vo viacvrstvových filmoch
- Infračervené svetlo zažíva väčšie rozdiely v optických dráhach a odráža sa alebo absorbuje
- Viditeľné svetlo vďaka lepšiemu prispôsobeniu indexu lomu prechádza s minimálnym rušením
Okrem toho môžu niektoré materiály absorbovať infračervené svetlo a premieňať ho na tepelnú energiu, čím sa ešte viac zvyšuje blokovací efekt.
Pre -priepustné infračervené filtre (ako sú pásmové a dlhé{1}priepustné filtre) fungujú ako „spektrálne selektory“ v inteligentných snímacích systémoch. Ich hlavnou funkciou je efektívne prenášať špecifické infračervené pásma vlnových dĺžok a zároveň prísne blokovať rozptýlené svetlo, najmä viditeľné svetlo a ultrafialové svetlo.
Klasifikácia infračervených filtrov
1. Klasifikácia podľa funkcie
- Infračervené rezané filtre (IR-CUT)
- Infračervené prenosové filtre
2. Klasifikácia podľa optického substrátu
- Biele sklo IRCF
- Modré sklo IRCF
- Živica IRCF
3. Klasifikácia podľa optických charakteristík
- Infračervené dlho{0}priepustné filtre (IR dlhopriepustný filter)
- Infračervené pásmové filtre (IR pásmový filter)
4. Klasifikácia podľa materiálu
Infračervené filtre môžu byť vyrobené z potiahnutého optického skla, farebného skla alebo plastových materiálov. Táto diskusia sa zameriava najmä na filtre blízkej-infračervenej oblasti. Pre stredné- a vzdialené-infračervené aplikácie sa používajú materiály ako kremík (Si), selenid zinku (ZnSe), zafír, fluorid vápenatý (CaF₂) a kremenné sklo.
5. Klasifikácia podľa rozsahu vlnových dĺžok
- Blízke infračervené žiarenie (IR-A): 780–1500 nm
- Stredná infračervená (IR{0}}B): 1500–6000 nm
- Ďaleká infračervená (IR{0}}C): 6000–14000 nm
Infračervené filtre s dlhým{0}priechodom
(1) Typ farebného skla
Tieto filtre sú zvyčajne vyrobené z farebného skla a zvyčajne majú čierny vzhľad (napr. IPG-800). Absorbujú viditeľné svetlo a zároveň umožňujú prechod infračerveného svetla. Pri pohľade na slnko cez takýto filter sa javí ako červené slnko, vďaka čomu sú vhodné pre aplikácie infračerveného zobrazovania.
(2) Optické sklo s povlakom (typ studeného zrkadla)
Tieto filtre sa vyrábajú vákuovým nanášaním na optické biele sklo (napr. IPGC-720). Sú tiež známe ako optické studené zrkadlá. Odrážajú viditeľné svetlo a zároveň umožňujú prechod infračerveného svetla. Ich vzhľad je strieborný-ako zrkadlo. Pre stredné- a ďaleké infračervené filtre sa povlaky aplikujú na substráty, ako je kremík, zafír alebo kremenné sklo.
(3) Plastové infračervené filtre
Tieto filtre sú vyrobené zo špeciálnych plastov ako PC alebo PMMA. Vyzerajú čierne a umožňujú infračervený prenos a zároveň blokujú viditeľné svetlo. Pri pohľade na slnko cez takéto filtre sa slnko javí ako červené.
Pásmové infračervené filtre
Pásmové filtre sa zvyčajne vyrábajú pomocou technológie vákuového poťahovania. Pre blízke -infračervené pásmové filtre sa povlaky zvyčajne nanášajú na biele sklenené substráty. Pre stredné- a ďaleké-infračervené filtre sa povlaky zvyčajne nanášajú na zafírové substráty.
Bežné blízke-infračervené vlnové dĺžky zahŕňajú:
- 808 nm
- 850 nm
- 905 nm
- 940 nm
- 1064 nm
- 780 nm (menej časté)
Medzi typické modely patria:BPF-850, NBF-808, BPF-940
Podľa šírky pásma možno pásmové filtre rozdeliť na:
- Úzkopásmové filtre
- Širokopásmové filtre
Aplikácia pásmových infračervených filtrov
- Bezpečnostné a sledovacie systémy
- Inteligentné snímacie systémy
- Biometrická identifikácia
- Analýza plynu (stredné/ďaleké infračervené žiarenie)
- Detekcia plameňa
