什么是 OLPF光学低通滤光片
OLPF全名是 Optical lowpass filter,即
光学低通滤光片，主要工作用来过滤输
入光线中不同频率波长光讯号，以传送
至 CCD，并且避免不同频率讯号干扰到
CCD对色彩的判读。OLPF对于假色
（false colors）的控制上有显著的影响，
假色的产生主要来自于密接条纹、栅栏
或是同心圆等主体影像，色彩相近却不
相同，当光线穿过镜头抵达 CCD时，由
于分色马赛克滤光片仅能分辨 25%的红
与蓝色以及 50%的绿色，再经由色彩处
理引擎运用数据差值运算整合为完整
的影像。
因为先天上色彩资料短缺，CCD根本无法判断密接条纹相邻色彩的参数，
终于导致引擎判断错误输出错误的颜色。由于细条纹的方向不同，需用相对应
角度的光学低通滤波晶片加以消除，又因为不同型号的 CCD摄像机与 CMOS
图象传感器在规格上有些差异，为针对不同的型号及同时兼顾不同方向所产生的
干扰杂音，需用不同厚度、片数、角度组合的 OLPF的设计，以提高取象品质。
IR-CUT双滤光片切换的作用
IR-CUT双滤光片的使用可以有效解决双峰滤光片产生问题。IR-CUT双滤
光片由一个红外截止滤光片和一个全光谱光学玻璃构成，当白天的光线充分时红
外截止滤光片工作，CCD还原出真实彩色，当夜间光线不足时，红外截止滤光
片自动移开，全光谱光学玻璃开始工作，使 CCD充分利用到所有光线，从而大
大提高了低照性能。
IR CUT双滤光片专为 CCD摄影机修正偏色、失焦的问题，促使撷取影像画
面不失焦、不偏色,红外夜视更通透，解决红外一体机，日夜图像偏色影响，能
够过滤强光让画面色彩纯美更柔和、达到人眼视觉色彩一致。
普通日夜型摄象机使用能透过一定比例红外光线的双峰滤片，其优点是成
本低廉，但由于自然光线中含有较多的红外成份，当其进入 CCD后会干扰色彩
还原，比如绿色植物变得灰白，红色衣服变成灰绿色等等（有阳光室外环境尤其
明显）。深圳纳宏光电技术有限公司是一家专业生产精密光学滤光片的厂家。在夜间由于双峰滤光片的过滤作用，使 CCD不能充分利用所有光线，
其低照性能难以令人满意。
使用和不使用 OLPF滤光片的不同效果比较
CCD摄相头与红外光
CCD本身就对红外光有感应,使用黑白摄像头,关掉灯光,用红外灯来照,影像
就出来了。那彩色 CCD为什么看不到红外线?事实上,彩色 CCD也看的到红外
线,就是因为它能感应到红外线,会干扰到 D.S.P (影像处理主芯片)的运算,导致”
偏色”,因此,得想个办法,让它不能接收红外线,方法就是:让 CCD戴上”太阳眼镜”,
只是人戴的太阳眼镜是隔离紫外线,而 CCD戴的是隔离红外线,这就是彩色 CCD
上头黏的那片滤光片.这是滤光片对每个波长光的穿透率,横轴是波长,以奈米(nm)
表示,纵轴是穿透率,我们看到从 380nm-645nm穿透率是约 93% ,刚好就是可见
光的范围(紫-靛-蓝-绿-黄-橙-红)。 600多 nm是红色光,在它往右以”外”,就叫”红
外线”,是”红色以外的光”不是红色的光,因为眼睛已经看不到了,再来,380nm左
右我们眼睛看到的是紫色,在 380nm往左以”外”,就叫”紫外线”,眼睛一样看不到,
但会照伤我们的皮肤.
那黑白 CCD为什么不加滤光片,难到它不怕色干扰吗?黑白摄像头本来就没
颜色,何来”色”扰?所以在早期,红外线摄影机就是用黑白摄像头,加上红外投射灯
就行了.后来彩色摄像头越来越普遍了,总不能白天用彩色摄像头,到了晚上再用
黑白摄像头打红外灯吧,这就重复投资了,了解了上头的道理,就有人想出个方法:
当有光线时用彩色摄像头,当没光线时,把 CCD上头那片滤光片拿掉,再打上红外
灯。日夜型红外线彩色摄像头”就这样出来了。所以,上面说的这种摄像头,在
CCD前装了个机械结构,用电磁阀把滤光片拉开或推回去,在作动时听的到”喀察”
一声.说到这里,学过光学的人必注意到,CCD有滤光片跟没滤光片,光线折射率会
不一样,把滤光片拿开,打上红外光,折射率又会因波长不同会有些差异,这加起来
就会造成焦点偏移,就是”失焦”,因此,刚刚所说的,不能只把滤光片移开,还得补上
一片镜片来调整折射率,也就是一片滤光片跟一片普遍镜片在抽换.这种”日夜型
红外线彩色摄像头”是日本人搞出来的,实在太贵了,想仿吗,模具贵又怕被告,就有
些天才老板干脆就把滤光片拿掉了,不就看的到红外线嘛!彩色室内日夜型红外线
摄像头”在晚上没灯光时,只要打上 850nm的红外光,CCD就看的到了。850nm
跟可见光波长很近, 850nm投射灯常会产生少量可见光成份,看到的是红色的,那
就是”红爆”的来源。红外线夜视问题解决了,在来是白天的问题了,既然那滤光片
会让 850nm的红外线漏进来,就会产生色干扰,也就是”白天偏色”的由来,这只能
用软件来调整 DSP的程序,尽量减少色偏.
使用光学低通滤波器 OLPF应注意的问题
提请注意的是，OLPF使用不当时会发生下列问题：
（1）当镜头的解析度高于 CCD图象传感器的解析度时，在看到较高频（超
过 CCD解析度的部分）的影象时，画面上将会产生杂讯，使用适当的 OLPF就
能将高频所产生的杂讯消除；若使用不适当的 OLPF，则会造成解析度降低或
是杂讯太多。
（2）当镜头的解析度不够，则 CCD图象传感器的解象力就完全无法发挥，
此时 OLPF的功能将会大减，解析度有可能会降低。
一般，客户重视解析度，则采用较薄的 OLPF晶片；若客户重视消除杂讯
的效果，则采用较厚的 OLPF晶片。对高阶影像产品，可采用四片式；中阶产
品则可采用二片（或三片）式；低阶产品则为单片式。
红外截止滤光片在 OLPF滤光片中的作用
在使用 CCD或 CMOS图象传感器拍摄彩色景物时，由于它们对颜色的反
应与人眼不同，所以必须将它们能检测到而人眼无法检测的红外线部分除去，同
时调整可见光范围内对颜色的反应，使影像呈现的色彩符合人眼的感觉。因此，
一般在 OLPF晶片中间加上一片只通过可见光的红外截止滤光片，如磷酸玻璃
（吸收式）能获得极佳的效果（日本厂商广泛使用）。在电视监控技术上中有未
使用与使用磷酸玻璃的应用对比实例，而使用的图像效果好。因此，使用红外截
止滤光片可大大提高图像质量。由于石英的折射率与空气不同，在界面上会产
生反射而减低入射光的强度，为降低反射所造成的损失，一般要在晶片上镀上抗
反射膜 AR Coating以提高光的穿透率，从而提高取像品质。
CCD或 COMS图像传感器的低通效应
不知道您是否发现，在我们拍摄的对象中有较细横竖条时，例如拍摄身穿带
有细条纹服装对象时，视频图像中总会出现或粗或细的条纹，并且这些条文随
着被拍摄物体的远近或移动，也相应的不断变化。此现象越是低档的机器越严重，
高清机也不例外。这对这个问题，最近查阅一些资料，发现这是由于图像传感
器一种特殊的“低通效应”所致。为了让大家也理解这一问题的究竟，特摘录整理
一段对该问题有关解释，供大家参考。
由于 CCD或 CMOS固体图象传感器是一种离散像素的光电成象器件，根
据奈奎斯特定理，一个图象传感器能够分辨的最高空间频率等于它的空间采样
频率的一半，这个频率就称为奈奎斯特极限频率。在用 CCD摄像机获取目标图
象信息时，当抽样图象超过系统的奈奎斯特极限频率时，在图象传感器上，高频
成分将被反射到基本频带中，造成所谓纹波效应或莫尔效应，使图象产生周期
频谱交迭混淆或称为拍频现象。假设 CCD的抽样频率为 15MHZ，在图象信号
为 10MHZ时，混叠频率分量为 15MHZ-10MHZ=5MHZ，在图象信号为 9MHZ
处，混叠频率分量为 15MHZ-9MHZ=6MHZ，这两项混叠频率分量经电路低通滤
波后都是无法滤掉的，并与有用图像信号一样被输出，如在所观测的波形中在
9MHZ和 10MHZ频带处叠加的 5MHZ和 6MHZ信号成分。在 7MHZ信号上有
明显的低频差拍存在，差拍频率约 1MHZ。这些混叠的信号将影响图象清晰度，
甚至出现彩色条纹干扰。
由于上述现象的存在，电视主持人很少穿着带有条纹的服装，或者说带有
条纹的服装，是电视工作者一种非常忌讳的服装。由于家用小型 CCD或 CMOS
摄像机图像传感器在垂直和水平方向传输光学信息都是离散的取样方式，这是因
为它的光敏单元在水平方向也是离散的。根据取样定理可知，取样后的信号频
谱分布和幅度变化为：
式中，τs为取样脉冲宽度，即一个感光单元的宽度；Ts为取样周期，即一
个像素的宽度（含两侧的不感光部分）。当 n=Ts/ts时，谱线包络达到第一个零
点，这是孔径光阑效应的表现。若高频信号幅度下降，可适当选择 τs，使在
fs/2处的频谱幅度下降得小一些，使频谱混叠部分减小。τs越小，频谱幅度下降
越缓慢，混叠部分增大。ts增大，频谱幅度下降加快，频谱混叠部分减小。由
此可见，在家用小型摄像机中感光单元的宽度和像素宽度有个最佳比例，即像素
的尺寸和像素的密度以及像素的数量都是决定摄像机分辨率的主要因素。在图
象上反映出来的频谱混叠会引起低频干扰条纹，它对摄像机所拍摄的图象水平方
向的清晰度有很大影响。
由于在电子电路上用电子低通滤波器难以滤出这种包括在有用视频图像在
一起的干扰，因此，最常用光学镜头采用予处理前置滤波技术，降低摄像机光
敏面上光学图象的频带宽度，以减少频谱混淆，即采用光学低通滤波器。
光学低通滤波器（Optical Low Pass Filter，简称 OLPF）实际是一低通滤
波的石英作的晶片。1988年日本富士公司与东芝公司合作推出第一台数位静态
相机（Digital Still Camera，简称 DSC）起，才将 OLPF带入这发展迅速的数位