光学传感器滤光片应用分析简介

传感器滤光片是用于光电传感器或相机中的一种滤光器，通常由特殊的玻璃、塑料或石英等光学材料制成，用于调整传感器对光的敏感度，选择性地过滤掉某些波长的光，控制光的波长和强度，以改善传感器的性能，实现如分离颜色光、增强图像对比度、降低噪声、提高信噪比等功能。

一、工作原理

滤光片在传感器的作用主要是用于提升信噪比、增强特定信息、消除干扰光、保护传感器、模拟人眼色觉、实现日夜切换成像等，其原理涉及基于薄膜干涉（多层介质膜设计）或光吸收材料（有色玻璃、染料），干涉型滤光片性能更优，可定制性更强。

（BP525窄带滤光片）

二、相关滤光片应用介绍

应用： 荧光显微镜发射滤光片 (检测绿色荧光蛋白 GFP)

滤光片型号：BP525 窄带滤光片

中心波长 (CWL)： 525 ± 5 nm (目标荧光发射峰)

半高宽 (FWHM)： 30 ± 5 nm 

峰值透过率 (Tpeak)： > 90%

截止范围： UV: 200-420nm; NIR: 590-1100nm

截止深度 (OD)： OD > 3

基底材质：光学级玻璃或紫外熔石英

（IR650短波滤光片）

短波通滤光片 (Shortpass Filter, SPF)

应用：安防监控短波滤光片

滤光片型号：IR 650短波通滤光片，用于IR-CUT中的核心组件，白天用于截止红外光保证彩色图像色彩准确不受干扰。

截止波长：650nm±10

截止波段：680-1100nm

透过波段： T＞92% @ 400nm～625nm

边缘陡度：＜30nm

OD值：OD>4

（负性陷波532滤光片）

陷波滤光片 (Notch Filter / Band Rejection Filter)

原理： 强烈阻挡一个特定的狭窄波段（陷波带），允许该波段两侧的光透过。

核心应用：

激光防护：在成像或探测系统中，消除特定波长激光的干扰或致盲威胁（军事、安防）。

拉曼光谱：更深度地截止激发激光线，提高信噪比（常与长波通联用）。

荧光显微镜：在多重标记中，消除某一通道荧光的串扰。

天文观测：消除大气辉光或特定天体发射线的干扰。

关键参数指标：

应用： 激光防护眼镜/传感器 (防御 532nm 激光)

滤光片种类： 陷波滤光片

中心阻挡波长 (Notch CWL)： 532 ± 10nm

阻挡带宽 (FWHM)： ＞10 nm (OD>3 的宽度)

截止深度：小于0.1%

说明：保护绿光激光器发出来的刺眼的激光和1064nm倍频激光对工作者的眼睛的不受损伤，衰减较强的绿激光，并能清晰的看出具体不同颜色的光谱特征的物体。

（中性密度滤光片）

5. 中性密度滤光片

作用：在整个工作波段内（通常是可见光或特定波段）均匀地衰减光强，不改变光谱成分。

核心应用：

光强控制： 防止传感器饱和（如强光下高速相机、激光功率测量）。

延长曝光时间： 摄影中实现慢门效果（水流、车轨）。

光路平衡： 在多通道系统中平衡各通道光强。

关键参数指标 (典型示例)：

应用： 高速工业相机 (防止过曝)

滤光片种类： 中性密度滤光片

光学密度 (OD)： OD 1.0 (对应透过率 T=10%)

光谱范围： 400 - 700nm (或根据相机响应定制)

光谱均匀性 (Neutrality)： ±3% (在工作波段内，各波长透过率偏差)

表面平整度： λ/4 @ 633nm (避免引入像差)

角度依赖性： 低 (透过率随入射角变化小)

滤光片选型核心考量因素

光谱特性： 明确需要透过和阻挡的波长范围、通带/阻带宽度、透过率、截止深度(OD)、过渡带斜率、波纹度、中心波长/截止波长精度。这是最核心的指标。

光学性能： 入射角效应（角度依赖性）、偏振敏感性、表面质量（平整度、光洁度）、基材类型（光学玻璃、石英、蓝宝石、锗、ZnSe等）。

环境可靠性： 耐温性、耐湿性、抗冷热冲击、耐候性（UV照射）、机械强度（耐磨、附着力）、化学稳定性。尤其对于车载、户外安防、工业环境至关重要。

物理尺寸与形状： 直径、厚度、是否为异形切割。

传感器滤光片种类繁多，各司其职，是提升现代光电系统性能不可或缺的关键光学元件。从安防监控的日夜切换（IR-CUT），到医疗荧光的精准检测（带通），再到激光的安全防护（陷波），每一种滤光片都通过其独特的光谱“雕刻”能力解决特定的传感挑战。