光學(xué)低通濾波器(olpf)的頻率特性和光譜特性

1、光學(xué)低通濾波器（光學(xué)低通濾波器（OLPFOLPF）的頻率特性和光譜特性）的頻率特性和光譜特性潘奕捷、商慶坤、林家明、楊隆榮、沙定國(guó)北京理工大學(xué)光電工程系，北京100081；敏通企業(yè)股份有限公司摘要摘要：光學(xué)低通濾波器（OpticalLowPassFilter——OLPF）是利用石英晶體的雙折射效應(yīng)和紅外截止濾光片對(duì)紅外光截止作用設(shè)計(jì)而成的，它用在CCD攝像機(jī)傳感器前可以有效地降低或消除離散光電探測(cè)器對(duì)不同空間頻率目標(biāo)成像所產(chǎn)生的拍頻效應(yīng)

2、或稱條紋混淆現(xiàn)象并且能消除紅外光對(duì)彩色還原的影響，從而提高了CCD攝像機(jī)成像的視覺效果。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：學(xué)低通濾波器；奈奎斯特頻率；石英晶體雙折射；紅外光截止FrequencyFrequencySpectrumSpectrumacteristicacteristicofofthetheOpticalOpticalLowLowPassPassFilterFilterPANPANYiYijiejieSHANGSHANGQingQingkun

3、kunLINLINJiamingJiamingYANGYANGLongLongrongrongSHASHADingDingguoguoDepartmentofOpticalEngineeringBITBITBeijing100081；MintonEnterpriseCoLtdAbstract:Abstract:Anopticallowpassfilter(OLPF)liedinfrontofthesensofaCCDcameraisde

4、signedaccdingtothebirefringenteffectofcrystalinfraredcutofeffectofinfrareequencymixingphenolalfilterOLPFcanreduceeliminateeffectivelythefrmenonwhentheobjectwithavarietyofthespatialfrequenciesisimagedonthediscretephotoele

5、ctricdetect，eliminatethecolrenditioneffectoftheinfrared.TheimagequalityoftheCCDcamerawithOLPFcanbeimproved.EspeciallythedistinctnesscanbeenhancedwhentheobjectssuchasfringesgratesareimagedonthesensoftheCCDcameratheeffects

6、ofthedisturbingfringesoffalsecolcanbeeliminatedKeyKeywds:wds:opticallowpasopticsfilterNyquistlimitaliasingbirefringentquartzcrystalinfraredcutoflight.1CCDCCD攝像機(jī)信號(hào)頻譜混疊現(xiàn)象攝像機(jī)信號(hào)頻譜混疊現(xiàn)象近年來，隨著電視技術(shù)的發(fā)展，作為圖像傳感器的CCD攝像機(jī)被廣泛的應(yīng)用，但CCD是一

7、種離散像素的陣列光電探測(cè)器，根據(jù)奈奎斯特定理，一個(gè)圖像傳感器能夠分辨的最高空間分辨率等于它的二分之一空間采樣頻率0f，即奈奎斯特頻率20ffN=。采用CCD攝像機(jī)獲取目標(biāo)圖像信息時(shí)，當(dāng)抽樣圖像超過系統(tǒng)的奈奎斯特極限頻率其高頻成分將被反射到基頻帶中，造成所謂的紋波效應(yīng)或莫爾效應(yīng)，圖像將產(chǎn)生周期頻譜交叉混淆或稱之為拍頻現(xiàn)象。表面上形成平面光柵1G的光強(qiáng)分布)G(f1，CCD傳感器陣列表面光柵G2的光強(qiáng)分布)f(G2)透過該兩個(gè)光柵后的光強(qiáng)分

8、布疊加為:我們可用傅立葉頻譜解釋：相當(dāng)一對(duì)矩形光柵調(diào)制的問題，目標(biāo)物為第一塊光柵（即的作用是將一束入射平面波分解成具有不同傳播方向的平面波列，或者說把一個(gè)矩形光柵）布展開為一系列余弦基元的振幅分布。對(duì)于來自1G光柵每一方向的平面波束都認(rèn)為是新的基元2G2G1G；每一基元與柵傅式展開式乘積之和即為柵后面的光場(chǎng)分布。也就是說，G1分解作用，G2柵則對(duì)分解過的光場(chǎng)再調(diào)制。令G1柵的線紋與Y軸平行，G2柵的線紋與Y軸成θ角（順時(shí)針方向）兩柵截距

9、分別為P1和P2，透光縫寬分別為τ1和τ2，兩柵之間的間隙為零，于是合成透過率把上式分解式中，（a）項(xiàng)不包含樣）的背景光；當(dāng)兩柵開口比為1時(shí)，（b）項(xiàng)為包含了1G光柵原始空間頻率結(jié)構(gòu)12Pπω=及其倍頻位相因子，屬零空間頻率項(xiàng)，是該調(diào)制光場(chǎng)（莫爾圖項(xiàng)，在調(diào)制光場(chǎng)中屬于噪音項(xiàng)，由于空間頻率較高，人眼往往分辨不出來；當(dāng)兩柵開口比為1時(shí)，（c）項(xiàng)為包含了2G光柵的原始空間結(jié)構(gòu)頻率222Pcosθπω=及其倍頻項(xiàng)，在調(diào)制光場(chǎng)中也屬周期及方位角于

10、音項(xiàng)；對(duì)（d）項(xiàng)繼續(xù)推導(dǎo)，可得如下兩種周期分量的W.這種高頻分量對(duì)電視圖像的視覺影響不明顯。顯然，前一項(xiàng)為高頻噪聲分量，形成的干擾紋是高頻噪聲它影響圖像的信噪比，而后一項(xiàng)為低頻莫爾條紋。這就是我們看到的莫爾條紋在CCD攝像系統(tǒng)中將會(huì)生視圖像有害干擾紋，產(chǎn)電尤其是彩色柵格狀目標(biāo)圖像時(shí)形成的低頻干擾紋影響電視圖像的視覺效果。2.2消除景物可視圖像分辨效果的硬件措施針對(duì)CCD攝像頻譜混疊現(xiàn)象造成的圖像干擾，可以采取消除其干擾的硬件措施有以下兩