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Die Anwendung optischer Filter in Smartphones
Die Filterung ist ein wesentlicher Schritt in optischen Prozessen wie Bildgebung und Erkennung, zum Beispiel:
1. Infrarot-Sperrfilter: Ein optischer Filter, der sichtbares Licht durchlässt, während er infrarotes Licht blockiert oder reflektiert. Dieses Produkt wird in Bildaufnahmekameras für Anwendungen eingesetzt, darunter Mobiltelefone, Kameras, Fahrzeugsysteme, PCs, Tablets und Sicherheitsüberwachungssysteme.
2. Tiefpassfilter: Entfernt Moiré-Muster und Korrekturen für chromatische Aberrationen, die durch hochfrequente Lichtwellen verursacht werden. Das Produkt wird in Digitalkameras, Videokameras und Überwachungsmonitoren eingesetzt.
3. Fingerabdruckfilter unter dem Display: Lässt grünes Licht durch, blockiert jedoch alle anderen Wellenlängen.
4. Schmalbandfilter: Auf einem Substrat wie Glas wird eine schmalbandige optische Beschichtung aufgebracht, die eine hohe Transmission von Licht innerhalb eines bestimmten Wellenlängenbereichs ermöglicht und gleichzeitig eine tiefe Abschneidung für andere Wellenlängen gewährleistet. Der Filter sorgt außerdem auch bei Einfall unter großem Winkel für eine minimale spektrale Verschiebung. Dieses Produkt findet Anwendung in Abstandssensoren sowie in den Sende- und Empfangsmodulen von 3D-Kameras.
In den letzten Jahren hat sich der Einsatz unserer Produkte in Mobiltelefonen stetig erhöht, begünstigt durch technologische Fortschritte wie Multikamerasysteme in Handys, Periskop-Teleobjektive, 3D-strukturiertes Licht für die Frontkamera, nach hinten montierte Time-of-Flight-(TOF)-Sensoren, Fingerabdruckerkennung unter dem Display sowie Glasrückseiten. Dies hat zu einem kontinuierlichen Anstieg des Wertes pro Gerät geführt.
Multi-Kamera: Treibende Kraft hinter dem anhaltenden Wachstum von Infrarot-Cut-Filtern
Ein Infrarot-Sperrfilter ist ein optischer Filter, der sichtbares Licht durchlässt, während er infrarotes Licht blockiert. Wenn Licht in eine Linse eintritt und dort gebrochen wird, werden sichtbares Licht und infrarotes Licht auf unterschiedlichen Bildebenen fokussiert: Sichtbares Licht erzeugt ein farbiges Bild, während infrarotes Licht ein schwarz-weißes Bild ergibt. Sobald das durch sichtbares Licht entstandene Bild korrekt eingestellt ist, bildet das infrarote Licht auf derselben Bildebene ein virtuelles Bild, wodurch sich Farbe und Qualität des Gesamtbildes beeinflussen lassen.
Infrarot-Sperrfilter lassen sich weiter in zwei Typen unterteilen: reflektierende Filter und absorbierende Filter. Der entscheidendste Prozess bei der Filterherstellung ist die Beschichtung, die eine gleichmäßige und konsistente Beschichtungsschicht gewährleisten muss. Die Beschichtungsverfahren lassen sich grob in Vakuumbeschichtung und chemische Beschichtung einteilen. Nach der Beschichtung können diese Filter im Allgemeinen Licht mit Wellenlängen oberhalb von 650 nm blockieren und erfüllen damit grundlegende Anwendungsanforderungen.
Der IRCF, der durch Beschichtung eines blauen Glassubstrats hergestellt wird, filtert Infrarotlicht durch Absorption und blockiert so effektiv Wellenlängen oberhalb von 630 nm. Im Gegensatz dazu filtert der IRCF, der durch Beschichtung eines herkömmlichen Glassubstrats hergestellt wird, Infrarotlicht durch Reflexion; allerdings kann das reflektierte Licht leicht zu Störungen führen und liefert daher eine weniger effektive Leistung als der auf Blauglas basierende IRCF.
Ein wichtiger Bestandteil von 3D-Kameras – Schmalbandfilter
Ein Schmalbandfilter ist ein optisches Bauteil, das nur Licht einer bestimmten Wellenlänge durchlässt und alle anderen Wellenlängen blockiert. In 3D-Erfassungsanwendungen sendet das Sendeende Infrarotlicht mit einer Wellenlänge von 940 nm aus, und das Empfangsende muss alle anderen Wellenlängen herausfiltern und nur das 940-nm-Infrarotlicht akzeptieren; daher ist ein Schmalbandfilter erforderlich. Der Durchlassbereich eines Schmalbandfilters ist relativ schmal und erfordert typischerweise eine Bandbreite von höchstens 5 % der zentralen Wellenlänge.
Die dünne Schicht eines Schmalbandfilters besteht typischerweise aus zwei Arten von Schichten – Materialien mit niedrigem und hohem Brechungsindex –, die übereinander gestapelt werden, sodass Dutzende von Schichten entstehen. Jede Abweichung in den Parametern einzelner Dünnfilmschichten kann die Gesamtleistung beeinträchtigen. Darüber hinaus ist die Transmission eines Schmalbandfilters äußerst empfindlich gegenüber Verlusten in den dünnen Schichten; daher ist es äußerst schwierig, Filter herzustellen, die sowohl eine sehr hohe Spitzenübertragung als auch eine schmale Halbwertsbreite (FWHM) aufweisen. Es gibt viele verschiedene Verfahren zur Herstellung dünner Schichten, darunter chemische Dampfabscheidung, thermische Oxidation, Anodisierung, Sol-Gel-Prozesse, atomare Schichtabscheidung (ALD), atomare Schichtepitaxie (ALE) sowie Magnetron-Sputtern. Die Leistungsfähigkeit von dünnen Schichten, die nach diesen verschiedenen Verfahren hergestellt werden, kann erheblich voneinander abweichen.
Unter-Display-Fingerabdruck: Die Unter-Display-Fingerabdruck-Technologie gewinnt rasch an Bedeutung und treibt die Nachfrage nach optischen Filtern an.
Da die Durchdringungsrate von Fingerabdruckerkennungslösungen unter dem Display weiter steigt, nimmt die Nachfrage nach optischen Filtern weiter zu.
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Champion Optics ist ein Hightech-Unternehmen, das Forschung und Entwicklung optischer Dünnschichten, die Entwicklung neuer spektraler Instrumente sowie die Verarbeitung und Anwendung spektraler Bilder integriert.
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