小一片,大大學問 ----談談濾光片

小一片,大大學問 ----談談濾光片
各位有沒有想過, 到底CCD上那片玻璃片是幹嘛用的?

那片濾光片,正确名稱叫”光學低通濾波器” (OLPF)! 啊!不就是片破玻璃片嘛! 且聽我道來:

濾光片的功用:1.濾除紅外線. 2.修整進來的光線
濾除紅外線: 
彩色CCD也可感應紅外線,就是因為會感應紅外線,會導緻D.S.P無法算出正确顔色,, 因此須加一片濾光片,把光線中紅外線部份隔開,所以隻有彩色CCD需要裝濾光片,黑白就不用了.

修整進光:
因為CCD上是一顆顆的感光體(CELL)構成,最好光線是直射進來,但為了怕幹擾到鄰近感光體,就需要對光線加以修整,因此那片濾光片不是玻璃,而是石英片,利用石英的物理偏光特性,把進來的光線,保留直射部份,反射掉斜射部份,避免去影響旁邊的感光點.

了解了基本功能,再談談怎樣做到.

1濾除紅外線:
可用鍍膜方式及藍玻璃,鍍膜分真空鍍膜及化學鍍膜方式,化學鍍膜是将石英片浸入溶劑中加以電鍍,成本低但鍍膜厚度不平均且容易脫落,真空鍍膜是用真空蒸鍍法,鍍膜均勻且不易脫落,但成本高.以上我們稱IR Coating , 目地在濾除紅外線, 另外還要加上所謂的AR-Coating 的鍍膜,目地是增加透光率,因為光線在透過不同介質時(比如從空氣進入石英片),會産生部分的折射及反射,加上AR-Coating 後,濾光片可達到98-99%的穿透率,否則隻有90-95的穿透率,這對CCD的感光度當然有影響.

另外是用藍玻璃,藍玻璃是用”吸收”的方式過濾紅外線,而IR-Coating是用反射的方式濾掉紅外線,但反射光容易造成幹擾,如果隻考慮濾除紅外線,藍玻璃是比較好的選擇 . 但上文說玻璃無法修整光線,因此就有一片藍玻璃加一片石英片的所謂”兩片式”濾光片.其中藍玻璃用來濾紅外線,而石英片修整光線用,因此石英片上隻需做AR-Coating就行了.

2.修整光線:
上文說到, 利用石英的物理偏光特性,把進來的光線,保留直射部份,反射掉斜射部份,但隻能對一個方向修整,通常攝像機隻考慮到水平分辨率,因此隻對光線做水平修整,因此在貼濾光片時方向要對,不可弄反了.那如果垂直光線也要修整的話怎辦?很簡單,就黏兩片,把其中一片轉90度就行了,因此就有這種也叫”兩片式”的濾光片,一片用在水平修整,一片用在垂直修整,其中一片再做IR-Coating 來濾紅外線.

那更高級的呢?就是兩片石英中間夾片藍玻璃,那就各項優點就有了,這種”三片式常見于日本進口機.

說了那麼多,還是沒什麼概念的話,可做個小測試,道具很簡單---一條領帶,而且是又細又密橫紋會發亮的那種,一片石英式的因為在垂直面上沒修整,攝像機照着它就會産生花花的一片色幹擾,兩片式就不會了,如果橫紋領帶沒色幹擾反而是直紋領帶有,哈哈!濾光片貼反了.

還有我們常在電視上看到訪問來賓,有的帶交叉斜紋的領帶,攝像機照起來也是花花一片,不是攝像機爛,一台得十幾萬!而是濾光片隻有兩片,隻能對水平及垂直面修整,遇到45度角的密斜紋就沒辄了,除非再加兩片對左45度及右45度做修整,這樣疊那麼多片就變千層糕了. 因此,電視台主播決不會帶斜紋領帶上鏡頭,各位萬一有機會上電視可得要記得!

再說些有關知識:
 石英片整光效果是物理方式的,要配合CCD上感光點而變,因此理論上不同CCD廠牌及不同畫素還有N制P制,石英片厚度都不同,但現在大部分廠家都不管,抓來就用了,誰知道是啥回事.

黏貼方式
1.直接就夾在遮光片上,再鎖在CCD上,好處是方便,須注意防塵

2.用UV膠黏,在照紫外線燈,優點是穩固,但須在無塵室或無塵箱中弄,如果不管那麼多就硬幹了……那我也沒辦法.

4.用雙面膠帶,一黏就好了,這個最方便又省錢,但常常一段時間後就掉下來了,尤其是被太陽曬久了,被客戶罵事小,萬一出到國外就麻煩了..

好了,做個總結:
從成本上讨論:
最便宜的: 找個玻璃鍍個膜, 一兩塊就搞定了,便宜就好,品質就不管了
稍有良心的: 就用塊藍玻璃吧
有點良心的: 就用一片石英吧,什麼石英?再說吧!
算是有良心的:單片石英,正規廠出的晶振級石英,非工業級石英
有良心的: 二片式,但隻有高解析機種,420線的,算了吧!
三片式的: 不多見了!

至于紅外線機的濾光片,下次談紅外一體機時再說

還有,全世界絕大多數的石英原料片,都是Made in China 的,了不起吧!


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