紅外光源是3D視覺(jué)系統(tǒng)中工作的“源頭”，是實(shí)現(xiàn)深度測(cè)量的主要“功臣”之一。3D視覺(jué)系統(tǒng)的紅外光源主要有紅外LED和激光器（主要是VCSEL）。如VCSEL發(fā)射的是940nm波長(zhǎng)的近紅外光，因此在3D攝像頭接收端需要將940nm以外的環(huán)境光“剔除”，讓接收端的紅外圖像傳感器只接收到940nm的近紅外光。為達(dá)到這一目的，就需要用到窄帶濾光片了。

設(shè)計(jì)一款窄帶濾光片需要考慮的參數(shù)有中心波長(zhǎng)、帶寬、峰值透過(guò)率、截止范圍、截止率、入射角度、波紋指標(biāo)、前后沿陡度及寬度比。確定這些參數(shù)后，則進(jìn)行光學(xué)基片、鍍膜材料、鍍膜方式的選擇。按照結(jié)構(gòu)的不同可將其分為法布里-珀羅型（F-P）濾光片、多腔濾光片和誘增透濾光片。因?yàn)橛伤@得的透過(guò)光譜帶都比較窄，所以又叫窄帶干涉濾光片。

1、中心波長(zhǎng)

窄帶濾光片的中心波長(zhǎng)一般就是儀器或設(shè)備的工作波長(zhǎng)，它是指通帶中心位置的波長(zhǎng)。

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，中心波長(zhǎng)的位置與設(shè)計(jì)值總有或多或少的一點(diǎn)差異，所以在規(guī)定中心波長(zhǎng)時(shí)，一般都要加上一個(gè)容差范圍。這個(gè)容差范圍是由實(shí)際使用條件決定的，通常情況下，帶寬越窄，容差就越小。比如對(duì)10nm左右的帶寬，中心波長(zhǎng)的容差一般只允許到±2nm，對(duì)于30nm以上的帶寬，就可以放寬到±5nm。 

2、帶寬

帶寬是指通帶中透過(guò)率為峰值透過(guò)率的一半的兩個(gè)位置之間的距離，有時(shí)也叫半高寬（不叫半帶寬），英文字母經(jīng)常用FWHM（Full Width at Half Maximum）表示。

帶寬也是有容差的，其容差范圍也帶寬本身大小有關(guān)，一般來(lái)說(shuō)帶寬越小，容差也跟著減小。帶寬的選擇與采用的光源、需要的信號(hào)波長(zhǎng)范圍以及干擾的大小有關(guān)，針對(duì)應(yīng)用實(shí)例將會(huì)進(jìn)一步討論。

 

3、峰值透過(guò)率

峰值透過(guò)率是指帶通濾光片在通帶中的透過(guò)率大小。峰值透過(guò)率的高低要求視使用場(chǎng)合不同而不同。在噪聲抑制和信號(hào)大小的要求中，如果對(duì)信號(hào)大小更關(guān)注，希望能提高信號(hào)的強(qiáng)度，這種情況下需要高的峰值透過(guò)率，如果對(duì)噪聲抑制更加關(guān)注，希望得到更高的信噪比，則可以降低一些峰值透過(guò)率的要求，而提高截止深度的要求。

 

4、截止范圍

截止范圍是指除了通帶以外，要求截止的波長(zhǎng)范圍。對(duì)于窄帶濾光片來(lái)說(shuō)，有一段是前截止，就是截止波長(zhǎng)小于中心波長(zhǎng)的一段，還有一段長(zhǎng)截止，截止波長(zhǎng)高于中心波長(zhǎng)的那一段。如果細(xì)分的話(huà)，要對(duì)兩個(gè)截止波段分別進(jìn)行描述，但一般情況下只要指明窄帶濾光片需要截止的短波長(zhǎng)和長(zhǎng)波長(zhǎng)就可以知道該濾光片的截止范圍了。在確定截止范圍時(shí)，不能簡(jiǎn)單地說(shuō)“除了通帶以外，其他的都不需要”，這樣描述過(guò)于理想化，在實(shí)際制作過(guò)程中會(huì)遇到麻煩。

截止范圍的選擇與采用的光源、所處的干擾光波長(zhǎng)范圍和所用的接收器的光譜響應(yīng)范圍有關(guān)。

 

5、截止深度

截止深度是指截止帶中允許能透過(guò)光的透過(guò)率大小。對(duì)不同的應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)截止深度要求不同，比如對(duì)于使用在激發(fā)光熒光的場(chǎng)合，一般要求截止深度在T＜0.001%以下，在普通的監(jiān)控識(shí)別系統(tǒng)中，截止深度T＜0.5%有時(shí)已經(jīng)足夠。具體的截止深度視光源的強(qiáng)度、干擾光的大小以及對(duì)信噪比的需求來(lái)定。

同樣的，我們?cè)诖_定截止深度指標(biāo)時(shí)不能說(shuō)“除了通帶以外，截止帶的所有光透過(guò)率為零！” 為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，經(jīng)常用OD值來(lái)表示截止深度。

 

6、入射角度

入射角是指入射光線(xiàn)與濾光片法線(xiàn)之間的夾角。 不要把入射角誤解為光源位置與濾光片中心的連線(xiàn)和濾光片法線(xiàn)之間的夾角。如果沒(méi)經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直光路，即使是把光源位置安裝到濾光片的中心法線(xiàn)上，光線(xiàn)還是發(fā)散的，也就是入射角不會(huì)是0°。

如果入射光線(xiàn)與濾光片的法線(xiàn)夾角有一定范圍，那么要指明這個(gè)夾角的具體范圍，因?yàn)楦缮鏋V光片的設(shè)計(jì)對(duì)角度十分敏感，對(duì)于0°下設(shè)計(jì)的窄帶濾光片，如果在不同角度下使用，其效果是*不同的。圖3是以850nm窄帶濾光片為例，當(dāng)入射角度增大時(shí)，中心波長(zhǎng)的位置不斷向短波移動(dòng)。只要是干涉濾光片，這個(gè)角度效應(yīng)無(wú)法避免，這是干涉濾光片的基本特性。從圖中可以看出，當(dāng)一個(gè)850nm的窄帶濾光片在50°下使用時(shí)，它不再是一個(gè)850nm的窄帶濾光片，而變成了770nm的窄帶濾光片。有些用戶(hù)會(huì)反映，在用廣角鏡頭拍攝物體時(shí)，加了窄帶濾光片后，發(fā)現(xiàn)只能拍到中間部分的物體，邊上的都很暗，以為窄帶濾光片只有中間透，邊緣不透，這種認(rèn)識(shí)是不對(duì)的，窄帶濾光片整個(gè)表面都是均勻的，主要還是因?yàn)榇蠼嵌热肷鋾r(shí)，濾光片的透光波段向短波移了，而短波部分又沒(méi)有光源造成的。