光學低通濾波器(olpf)的頻率特性和光譜特性

1、光學低通濾波器（光學低通濾波器（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、沙定國北京理工大學光電工程系，北京100081；敏通企業(yè)股份有限公司摘要摘要：光學低通濾波器（OpticalLowPassFilter——OLPF）是利用石英晶體的雙折射效應和紅外截止濾光片對紅外光截止作用設計而成的，它用在CCD攝像機傳感器前可以有效地降低或消除離散光電探測器對不同空間頻率目標成像所產(chǎn)生的拍頻效應

2、或稱條紋混淆現(xiàn)象并且能消除紅外光對彩色還原的影響，從而提高了CCD攝像機成像的視覺效果。關鍵詞：關鍵詞：學低通濾波器；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攝像機信號頻譜混疊現(xiàn)象攝像機信號頻譜混疊現(xiàn)象近年來，隨著電視技術的發(fā)展，作為圖像傳感器的CCD攝像機被廣泛的應用，但CCD是一

7、種離散像素的陣列光電探測器，根據(jù)奈奎斯特定理，一個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攝像機獲取目標圖像信息時，當抽樣圖像超過系統(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或莫爾效應，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的光強分布)G(f1，CCD傳感器陣列表面光柵G2的光強分布)f(G2)透過該兩個光柵后的光強分

8、布疊加為:我們可用傅立葉頻譜解釋：相當一對矩形光柵調制的問題，目標物為第一塊光柵（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，或者說把一個矩形光柵）布展開為一系列余弦基元的振幅分布。對于來自1G光柵每一方向的平面波束都認為是新的基元2G2G1G；每一基元與柵傅式展開式乘積之和即為柵后面的光場分布。也就是說，G1分解作用，G2柵則對分解過的光場再調制。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）項不包含樣）的背景光；當兩柵開口比為1時，（b）項為包含了1G光柵原始空間頻率結構12Pπω=及其倍頻位相因子，屬零空間頻率項，是該調制光場（莫爾圖項，在調制光場中屬于噪音項，由于空間頻率較高，人眼往往分辨不出來；當兩柵開口比為1時，（c）項為包含了2G光柵的原始空間結構頻率222Pcosθπω=及其倍頻項，在調制光場中也屬周期及方位角于

10、音項；對（d）項繼續(xù)推導，可得如下兩種周期分量的W.這種高頻分量對電視圖像的視覺影響不明顯。顯然，前一項為高頻噪聲分量，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)中將會生視圖像有害干擾紋，產(chǎn)電尤其是彩色柵格狀目標圖像時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