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红外截止滤光片如何成就车载摄像头清晰视野

2025-06-23 派大星

在现代汽车上,摄像头如同汽车的“眼睛”,是倒车影像、行车记录、60°环视乃至高级驾驶辅助系统(ADAS)不可或缺的感知核心然而,您是否想过,如果没有一片小小的红外截止滤光片(IR-CutFilter),这些“摄像头眼睛”看到的景象将完全失真,甚至可能导致系统失灵?这片看似不起眼的玻璃片,正是保障车载摄像头清晰、准确“视界”的无名英雄。

 红外截止滤光片如何成就车载摄像头清晰视野

(图源网络,侵删)

一、问题根源:传感器与人类视觉的“光谱鸿沟”

车载摄像头常规普遍采用CMOS或CCD图像传感器。与人眼只能感知可见光(波长约380-750nm)不同,这些传感器拥有更宽的“视野”——它们对近红外光(波长约750-1100nm)同样敏感;当然,这也导致了白天或光线充足的环境下,环境中充斥着大量的太阳红外辐射。如果这些红外光未经处理直接进入传感器:从而导致摄像头呈现效果受到干扰,导致画面模糊失真,因此我们需要一款用于红外截止的滤光片来帮助排除干扰。

1.色彩灾难性失真:传感器会将不可见的红外光错误地叠加到可见光图像上,导致画面严重偏色(通常呈现诡异的粉红或洋红色)。想象一下:

当红色的交通信号灯可能被识别成白色或橙色,绿色的树木可能变成黄褐色,蓝色的路牌可能发紫。

后果:ADAS系统(如交通标志识别、车道保持辅助)依赖准确的色彩信息,色彩失真将直接导致误判甚至功能失效,严重威胁行车安全。

2.对比度与清晰度崩塌:额外的、无效的红外信号就像一层“光学噪音”,会显著降低图像的对比度和锐度。画面变得模糊、发白,细节丢失严重。在识别车道线、行人轮廓或远处障碍物时,这种模糊是致命的。

 红外截止IR650滤光片

(红外截止IR650滤光片

二、红外截止滤光片:精准的“光谱守门员”

红外截止滤光片的核心使命,就是精准地拦截人眼不可见的红外光,同时高效地透过人眼可见的可见光。它如同一位训练有素的“守门员”,只允许对成像有用的“球员”(可见光)入场,将干扰比赛的“捣乱分子”(红外光)拒之门外。

工作原理:

材质与镀膜:通常由特殊的光学玻璃(如“蓝玻璃”)制成,表面镀有精密的干涉膜层。

光谱特性:设计使其在可见光波段(~80-650/700nm)具有极高的透光率(通常>90%),而在近红外波段(>700/750nm)则急剧下降,实现极高的截止率(通常>95%)。它在光谱上形成一道清晰的“分水岭”。

 车载后视镜摄像头

(车载后视镜摄像头-图源网络,侵删

如何“帮助”摄像头:

还原真实色彩:通过彻底滤除红外干扰,传感器接收到的信号几乎完全等同于人眼可见的光谱成分。这使得摄像头能够输出色彩自然、准确、符合人眼视觉习惯的图像。交通灯的红、绿、黄,路牌的蓝、绿、白,都能被真实还原,为ADAS决策提供可靠依据。

提升图像对比度与清晰度:消除了红外“噪音”的污染,图像的明暗对比更加分明,边缘更加锐利,细节更加丰富。无论是分辨细微的车道线,还是识别低对比度环境下的障碍物(如黑色轮胎在灰色路面上),能力都得到显著提升。

优化后续处理:为图像信号处理器(ISP)提供了纯净的可见光信号,大大减轻了ISP进行色彩校正和白平衡处理的负担,让算法能更专注于图像增强和目标识别等核心任务,提升整体效率和精度。

 红外截止滤光片

(红外截止滤光片)

三、挑战与进化:兼顾昼夜的智慧

红外截止滤光片完美解决了白天的成像问题,却又带来了新的挑战:黑夜降临怎么办?

夜间困境:在光线极其微弱的夜晚,可见光严重不足。此时,许多车载摄像头(尤其行车记录仪和部分夜视系统)会开启红外补光灯(发射850nm或940nm等波长的近红外光)。但问题来了:白天的“守门员”IR-Cut滤光片,此时却把宝贵的补光红外线也挡在了外面!导致夜视画面一片漆黑或极其昏暗。

解决方案:主流“蓝玻璃”的平衡之道

为了兼顾昼夜,行业普遍采用了特殊的IR-Cut蓝玻璃滤光片。

巧妙设计:这种滤光片在严格截止大部分有害红外光(尤其是700-800nm波段)以保证白天色彩的同时,特意允许特定波段的红外光(如850nm或940nm)部分透过。

昼夜平衡:

白天:依然有效滤除导致偏色的主要红外干扰,保证色彩准确。

夜间:允许车载红外补光灯发出的特定波长红外光进入传感器。虽然此时色彩还原不如白天完美(因为传感器还是“看到”了红外光),但画面亮度得到极大提升,能够清晰地呈现物体轮廓和运动,满足基本的夜视监控和障碍物探测需求。

优势:成本低、结构简单可靠、无需机械运动部件,是当前绝大多数车载摄像头的首选方案。

 红外截止片

(红外截止片)

四、不可或缺的价值:安全基石

红外截止滤光片对车载摄像头的帮助,最终都指向一个核心——行车安全。

保障ADAS/AD可靠性:准确的色彩和清晰的图像是车道偏离预警(LDW)、自动紧急制动(AEB)、交通标志识别(TSR)、盲区监测(BSD)等功能准确感知环境、做出正确决策的基石。没有IR-Cut滤光片,这些系统的可靠性将大打折扣。

提升驾驶者信心:无论是倒车时清晰的影像,还是夜间行车记录仪可靠的记录,清晰准确的画面直接增强了驾驶者的情境感知能力和信心。

全天候基础保障:主流的IR-Cut蓝玻璃方案,为摄像头提供了在白天和大多数夜间场景下可用的基础成像能力,是车载视觉系统实现“全天候”工作的关键一环。

 

微小元件,巨大担当

红外截止滤光片,这片隐藏在镜头与传感器之间的薄薄玻璃,是车载摄像头从“失明”或“色盲”状态蜕变为清晰“慧眼”的关键功臣。它以精密的光学特性,默默扮演着“光谱守门员”和“夜视赋能者”的双重角色,精准过滤干扰,确保信息真实,为我们的每一次安全出行奠定了坚实的光学基础。在汽车智能化浪潮中,这片“隐形守护者”的重要性,只会日益凸显。