成像系統的核心挑戰之一，在于人眼與圖像傳感器（CMOS/CCD）的光譜響應存在根本差異。人眼僅對可見光（400-700nm） 敏感，而CMOS傳感器能感知從紫外至近紅外（約400-1100nm）的寬廣譜段。未經處理的紅外光會導致傳感器成像色彩失真、對比度下降及清晰度劣化。紅外截止濾光片（IR Cut Filter）作為攝像頭的“光譜守門人”，其核心使命即是精確調控入射光線譜段，確保輸出圖像符合人眼視覺預期或滿足機器視覺的特定需求。

（圖源網絡，侵刪）

一、核心技術路徑：反射式與吸收式的機理與權衡

1. 反射式紅外截止濾光片

工作原理： 在光學基片上鍍制數十至上百層納米級介質膜，通過精密控制膜厚與折射率，利用光的干涉原理，使可見光波段發生相長干涉（高透），近紅外波段發生相消干涉（高反）。

光譜特性： 可見光區（400-630nm）透過率>90%，紅外區（700-1100nm）透過率<5%。

優勢：

技術成熟與成本優勢：工藝穩定，大規模生產成本效益顯著。

低熱效應： 能量被反射而非吸收，濾光片自身溫升極小，避免了熱噪聲引入。

（紅外截止濾光片）

工程挑戰與解決方案：

挑戰一：雜散光與鬼影 - 反射的紅外光可能在光學腔內形成二次反射，產生鬼影或熱點。

解決方案： 采用鏡頭筒內壁啞光與光阱處理、鏡片寬帶增透膜、濾光片小角度傾斜安裝等一系列雜散光抑制手段，可有效將此風險控制在不可察水平。

挑戰二：光譜斜率與色偏 - 簡單膜系截止邊緣較平緩，可能導致輕微紅偏。

解決方案： 采用更復雜的膜系設計（如誘通濾光片） 獲得陡峭截止邊緣，并結合ISP色彩矩陣精準校正，可實現優異色彩還原。

挑戰三：入射角效應 - 斜入射光導致截止波長“藍移”，致使畫面邊緣偏青/黃。

解決方案： 在光學設計階段進行光-膜協同仿真，或定制補償型膜系，配合ISP畫面均勻性校正，可極大改善邊緣色差。

（吸收式紅外有色藍玻璃）

2. 吸收式紅外截止濾光片（藍玻璃）

工作原理： 基于特種玻璃基體（含銅、磷等成分）中離子的本征吸收特性。紅外光子的能量被離子吸收并轉化為熱能。

光譜特性： 可見光區高透，紅外區高截止，且截止曲線極為陡峭。

優勢：

根除鬼影： 吸收機制從物理上避免了由濾光片自身反射引起的鬼影問題。

色彩真實： 陡峭的截止線確保了紅光的正常透過并嚴格阻擋紅外光，色彩還原度極高。

均勻性好： 吸收特性幾乎不隨入射角變化，保障了高像素攝像頭全畫面色彩一致性。

工程挑戰與解決方案：

核心挑戰：熱效應 - 將紅外光能轉化為熱能，可能導致濾光片及傳感器溫升，增加圖像熱噪聲。

解決方案： 進行精密的系統熱管理設計（如金屬支架散熱），并在ISP中集成熱噪聲校正算法，以補償長曝光下的熱像素。

次要挑戰：成本與吸收損耗 - 特種玻璃材料及加工成本高昂，且在可見光區存在微弱本征吸收。

解決方案： 通過鍍制高性能增透膜補償可見光透過率，使其仍能達到>90%的水平，從而在高端應用中體現價值。

二、應用場景與選型策略：從通用到專用

1. 人眼觀察類應用（視頻會議、移動設備）

需求： 輸出符合人眼視覺的優質彩色圖像。

主流方案：固定式藍玻璃濾光片

在此類光照可控、追求極致日間畫質且無主動夜視需求的場景中，藍玻璃的優勢得以充分發揮，而其熱效應在此類應用中通常不構成瓶頸。

（視頻會議應用-圖源網絡，侵刪）

2. 全天候安防類應用

需求： 兼顧白天的精準彩色成像與夜間的紅外感光能力。

方案A（畫質優先）：IR-CUT切換機構 + 藍玻璃

日間切換至藍玻璃獲得頂級畫質，夜間切換至全透白玻璃以最大化紅外感光度。此方案日夜畫質均無妥協，但存在機械部件的壽命與可靠性考量。

方案B（可靠性優先）：固定式雙通濾光片

采用干涉原理，在一片基片上制造400-700nm可見光寬通帶與 940nm紅外通帶雙帶通濾光片。此方案無運動部件，可靠性高，結構緊湊。其挑戰在于需在通帶間隔與透過率間取得平衡，可能存在微小紅外泄漏導致的日間色彩輕微妥協，需依賴精密ISP算法進行色彩校正。

（機器視覺類應用）

3. 機器視覺類應用（人臉活體檢測、工業分選）

需求： 提取特定光譜特征，排除環境光干擾。

方案：窄帶通濾光片

例如，用于活體檢測的攝像頭采用810-870nm窄帶通濾光片，只允許紅外補光燈的光線通過，嚴格截止可見光，從而顯著提升系統抗干擾性與檢測準確率。

三、高端高像素攝像頭的選型邏輯

對于高端應用，選型已從簡單的性能對比，進階為 “系統級工程權衡”。

當極致畫質是最高追求，且可接受機械復雜度時，“IR-CUT + 藍玻璃” 仍是提供最佳日間色彩與夜間靈敏度的不二之選。

當可靠性、小型化、無感知晝夜切換成為核心需求時，“高性能雙通濾光片 + 先進ISP校正” 構成了更具吸引力的平衡方案。其光譜上的微小妥協，可通過算法優化到難以察覺的程度。

結論：技術沒有絕對的優劣，只有針對場景的最優解。 現代濾光片技術正是在不斷突破物理機制的局限，通過與光學設計、機械結構和圖像算法的深度融合，為各類影像應用提供著日益精進的光譜控制解決方案。