紅外相機和監控系統在日夜成像時使用日夜濾光片代替紅外截止濾光片，以保證白天成像無色差，同時晚上能成黑白像。本文采用Essential Macleod 軟件設計新型雙通道日夜濾光片光譜。光譜中440~ 640 nm 的平均透射率大于90%，650~ 1100 nm 波段截止，紅外截區域在940 nm 存在帶通，其平均透過率小于20%，帶寬小于40 nm。采用離子束輔助電子束蒸發的方法，通過優化工藝參數、減小膜層誤差，制備得到滿足設計要求的K9 玻璃基底雙通道日夜濾光片。

　　現代數碼攝像機、監控系統主要包括圖像傳感元件以及圖像處理芯片等，圖像傳感元件主要分為電荷耦合期間(CCD) 與互補金屬氧化物半導體(CMOS) 。可見光的波長范圍是380~ 780 nm，780nm 以上屬于紅外光部分，而CCD 和CMOS 既能感應可見光，也能感應紅外光。當紅外光與可見光同時進入到CCD 或者CMOS 中被其感應的時候，拍攝出來的圖像色彩會與人眼看到的環境的色彩不一致,即所謂的偏色，這是因為紅外光對色彩還原進行了破壞。人們為了在自然光下獲得更好的色彩還原,使用紅外截止濾光片設置于CCD或CMOS前面來過濾紅外光。對于同時應用于光亮環境和暗環境的紅外攝像機而言，既滿足光亮環境下成像盡量不偏色，又需要滿足在暗環境下有紅外燈光源情況下也可以看清楚被攝像物體，人們研制了日夜濾光片來滿足日夜成像的要求。日夜濾光片光譜的要求是在可見光譜段高透射，對應于紅外燈光譜范圍有一個窄的透射帶，在其它近紅外譜段截止。

1、日夜濾光片的作用及其改進設計

　　日夜兩用一體化攝像機是將攝像機、防護罩、紅外燈等綜合成為一體的攝像設備。它實現夜視的基本原理是利用CCD 攝像機可以感受紅外光的光譜特性(即可以感受可見光，也可以感受紅外光) ，配合紅外燈作為照明源來夜視成像。紅外燈可以做到完全無紅曝( 采用940~ 950 nm 波長紅外管) 或僅有微弱紅曝。波長越短，紅曝越強，紅外線感應度也越高。現在市場上有兩種主流紅外燈，一種是有輕微紅曝的，波長在850 nm 左右，一種是無紅曝的，波長在940 nm 左右。

　　對于日夜兩用攝像機，針對940 nm 波段的紅外光開展日夜濾光片研究。目前市場上的日夜濾光片帶通較寬(》80 nm) ，平均透射率達到90%，白天成像仍有一定的偏色。本文通過改進日夜濾光片膜系設計參數,設計降低紅外截止區域通帶透射光的能量，采用減小帶寬，降低透射率的辦法，使其在亮環境下成像不偏色。紅外譜段帶通為不大于40 nm，平均透過率不大于20%，透過能量較低，如表1 所示，與可見部分光譜能量相比形成一個非均衡的帶通，避免了白天成像偏色，并且晚上也能較好成像。

表1 日夜濾光片膜系設計參數

　　其中440~ 640 nm 為白天監控波段，920~ 960nm 為夜間監控波段，以前兩個波段都設計成高透射，造成白天成像仍有偏色。故而研制紅外通道透過率較低，能滿足夜間成像要求，設計920~ 960nm 平均透射率為20%。對于設計能量非均衡的帶通，普通優化設計方法難以滿足要求，近年來發展起來的采用遂行技術的針法在一定程度上克服了這一困難，可以從一個局部極值遂行到另一個局部極值，并在對大量膜系的設計中取得了令人滿意的光學薄膜結構，在一定程度上解決了光學薄膜自動設計問題。采用針法，并結合遺傳算法和單純形法、多種自動優化方法相互結合，最終得到滿足要求的設計光譜。

　　圖1 中虛線為前述設計方法得到的光譜，實線為雙通道日夜濾光片設計光譜，其中440~ 640 nm為白天成彩色像段，920~ 960 nm 為夜間成黑白像波段。

圖1 日夜濾光片設計光譜

結論

　　利用日夜濾光片放在CCD 或CMOS 傳感器前具備日夜都能成像的特點，本文在分析日夜濾光片所起的作用基礎上，通過膜系的設計改進了普通日夜濾光片的光譜特性，制備了非平衡雙通道日夜濾光片。采用離子束輔助電子束蒸發的方法在K9 玻璃基底上鍍制了多層膜系，測試光譜曲線符合設計要求，實現了白天成彩色像，并且無色偏等影響成像質量的因素，夜間成黑白像的設計構想。