机器视觉系统主要用于制造工厂、物流仓库中的机器人导航、过程控制以及检测工作。随着这些机器视觉系统的不断发展，光学滤光片已成为其中最为关键的元件之一。精密的滤光片能够提高生产效率，减少错误，降低废品率，从而显著提升产品质量。光学滤光片的设计目的是让特定波长的光通过，并阻挡其他的光。它通过显著提高对比度和分辨率，增强了机器视觉系统的功能，进而提升了整体图像质量。这带来了更快的扫描速度、更高的精度以及更高的产量。

光学滤光片的主要且最为关键的作用是提高对比度。例如，假设你想要分离出被扫描目标发出的红色光谱。然而，工厂周围存在许多杂散光源，这些光源都在视觉系统的视野范围内。光学滤光片能够滤除这些环境光源发出的光，使得系统仅能检测到红色光。这种方法适用于任何想要分离的颜色光。这一点非常重要，因为它能让机器视觉系统消除错误、伪影等问题，从而大幅优化流程并提高速度。

滤光片的重要参数首先是带外阻断（OOB）。它决定了滤光片的斜率在界定通带和阻带相交边缘时的表现。在通带附近，光学密度会变得很低。更高质量的滤光片通常具有非常陡峭的斜率，一般能在不到1nm的范围内从90%变化到1%。另一个是透射率。理论上期望达到100%的透射率。虽然这在理论上可行，但在实际中却很难实现。使用非吸收性的光学透明玻璃，峰值透射率最高可达99%，带内平均透射率能超过95%。

透射率与信噪比（S/N）相关。涂层质量越高，信号越纯净，噪声越低（信噪比越高）。可以采用磁控溅射工艺和先进算法，在光学透明玻璃上设计介质涂层，以实现较高的透射率。此外，可采用100%的光谱质量控制和出色的质量控制程序，采用高度可重复的工艺，确保所有精密滤光片都符合规格要求。归根结底，真正重要的是信噪比，虽然高透射率很好，但更重要的因素是深度阻断（更高的光学密度）。

接下来是短波红外（SWIR）。这个波长范围拓展了用于检测的光谱。虽然许多扫描是在可见光谱范围内进行的，但短波红外能针对特定应用检测可见光之外的光谱。从本质上讲，它是一种增加系统功能的规格，因为它提供了更多的通道。

透明玻璃上的薄膜光学涂层，比彩色玻璃滤光片具有多项优势。具体来说，它具有更高的透射率、在波段位置和波段边缘方面更精确，并且涂层更清洁。如前所述，好的薄膜涂层溅射工艺，能够在不影响性能的前提下，沉积满足SWIR波长所需的更厚涂层。较厚的薄膜可能会因为薄膜应力而产生问题，进而导致耐用性方面的隐患。总体而言，薄膜滤光片的规格比彩色玻璃滤光片严格得多，从而使扫描结果更纯净，如下图所示，相比于彩色玻璃滤光片，溅射镀膜干涉滤光片优势明显。

一般来说，彩色玻璃滤光片的波段更宽，其上升和下降斜率更像高斯型曲线。通过不断完善的溅射工艺，能够使薄膜滤光片的斜率非常陡峭且呈线性，从而设计出波段极窄的滤光片，其波长范围甚至可以达到并超过2μm。这创造了锐截止滤光片（sharp filters），它能够解决视觉系统中因为传输不良数据（即图像质量差）而产生的诸多问题。

高对比度能让系统清晰地区分图像中的各种物体。至关重要的是，对比度必须控制在严格的公差范围内。更好的对比度意味着更高的精度、更纯净的信号、更高的分辨率以及更快的图像采集速度。对于误报或漏检故障而言，对比度也是一个关键指标，这在制药和医疗器械应用中尤为重要。涂层的清晰度、高透射率以及波长精度，确保了图像清晰无伪影。

如今，机器视觉的应用领域正不断拓展，不再局限于制造业，还涵盖了医疗、半导体、制药、食品饮料、仓储、计量等多个行业。由于不同行业的需求差异很大，对定制滤光片解决方案的需求也在不断增加。在许多情况下，普通的现成宽带和彩色（吸收型）玻璃滤光片的截止斜率不够陡峭，无法确保满足带阻和带通规格要求。与吸收型玻璃或厚膜滤光片典型的高斯截止斜率规格相比，具有非常陡峭的截止斜率的滤光片更具优势。这些高精度的定制滤光片，能够确保只有所需波长的光通过，无论是可见光还是需要更厚涂层的SWIR波长光都是如此。

转自：机器之瞳

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