数码照相机中的光学低通滤波器

当然，并非所有的情况下物体成像都会有明显的条纹，
莫尔条纹产生是有条件的。

仍以拍摄上面那个波带片为例子，当圆环的间距很大，和传感器的成像阵列不在一个数量级上时，就不会产生条纹，这也是我们平常并不能看到明显莫尔条纹的原因。

但当这个波带片越来越小，即它的圆与圆之间的距离与传感器感光像素点间的距离比较接近的时候，莫尔条纹便如约而至了。

换句话说，从空间频率角度讲，莫尔条纹的产生是因为拍摄物体的高频部份超出了传感器的分辨频率极限，从而出现了频谱混叠。

既然莫尔条纹是因为超出某
数码照相机中的
●　林斌　陈浙泊　曹向群
光学低通滤波器
图１　图像传感器上栅格示意图
一分辨极限的高频部分引起的，我们设法将这些高频部分过滤掉，那么不就可以达到提高成像质量的目的了吗。

于是，ＯＬＰＦ便产生了。

低通滤波器的本质就是使得频域基波通过，而过滤掉三次谐波及更高频率的分量。

ＯＬＰＦ一般有两种方法来制作：一种是通过双折射晶体；另外一种是利用正弦光栅的特性来实现低通滤波。

比较而言，利用光栅的方法来做，可能有一些残余的波通过，这样就会在成像时形成背景噪声及一些高次的谐波，影响成像质量。

在这里主要介绍一下双折射晶体来制作光学低通滤波器的方法。

双折射晶体是一种很有趣的晶体，一束光射进去，它会将其中一部分振动方向旋转一下，再偏离几度射出来，结果出射时就有两束光，并分别称之为寻常光（ｏ光）与异常光（ｅ光）。

我们利用双折射晶体这么一个有用的特性来做我们
的ＯＬＰＦ。

当成像光束与光轴成θ角入射经过晶体后，带有同
一目标图像的信息被分成寻常光ｏ光与异常光ｅ光，那么成像光束经过该双折射晶体后，相当于图像被平移了距离ｄ之后又合在了一起。

根据ＣＣＤ或者ＣＭＯＳ像素尺寸的大小可计算出ｏ光和ｅ光分开的距离ｄ。

该距离就是由使用的ＣＣＤ和ＣＭＯＳ要求的滤波孔间距。

这时就确定了晶体的厚度Ｔ，从而做出一个低通滤波器。

光学低通滤波器的一表面通常镀有红外截止膜，以抑制红外光通过。

常见光学低通滤波器的结构如图４所示。

很多人注意到，在不少数码相机的产品说明书上出现了“Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｌｏｗ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ（ＯＬＰＦ）滤镜”这样一个部件，然而，ＯＬＰＦ究竟有什么作用呢？是什么样的原理呢？本文就对数码相机上的光学低通滤波器作一个简单的介绍。

在数码相机中，最核心的组成部分就是图像传感器，主要就是指ＣＣＤ和ＣＭＯＳ图像传感器。

由于这类图像传感器是基于一个个像素点进行成像的，是一种离散的光电探测器，一维的ＣＣＤ与ＣＭＯＳ原理上类似于一维光栅，而二维的类似于栅格（图１）。

假如我们现在将一幅栅格的图案与一幅光学波带片的图案叠放在一起（图２），我们就能很明显的看到在波带片图案的上下左右各出现了四组圆环，这就是莫尔条纹。

莫尔（ＭｏｉｒＹ），法文原意表示水波纹或波状花样，后来又泛指具有波状花样的丝绸织品。

几百年前的法国人发现两层莫尔丝绸叠在一起时会产生复杂有趣的波状图案，这就是莫尔条纹的由来。

现在我们设想图２左边的栅格相当于数码相机中传感器上的成像阵列，而中间的波带片就是我们所要拍摄的物体。

很明显，最终得到的相片上会出现讨厌的莫尔条纹，而这并非我们想要的，它严重影响了成像质量。

ｄｉｇｉｔａｌ　Ｗｏｒｌｄ
４８数码天地
Ｃａｍｅｒａ
２００３．
１２
数码摄影在摄影创作与表现中有着超强的优越性，倍受摄影人士的喜爱。

但是，数码摄影在成为当代摄影流行趋势的同时，其缺失还没有得到充分的认识。

探讨数码摄影的缺失，对全面认识数码摄影以及探讨摄影技艺的发展具有极其深远的意义。

１　对摄影特性—瞬间性的挑战
在摄影发展史上曾经出现过画意摄影，而且画意摄影曾风行一时，泯灭了摄影最基本的特性，现代数码摄影大有新绘画摄影主义之趋势，它也淡化了对瞬间的要求，对摄影的基本特性提出了新的挑战，如获得第２０届全国摄影艺术展览银牌奖的作品《天宫》（作者：刘宽新），这幅作品从构思、素材拍摄前后用了两三年，素材拍摄完成后，集中了两个月时间制作，１５０兆文件，分层最多时达９０多层。

真正精彩的摄影作品是瞬间的精彩，其实我们现在的许多作品只能称之为平面作品，因为其摄影的特性已经荡然无存，有些只是使用了感光材料，有的只是用过成像镜头，现代数码摄影依赖于数码照相机、扫描设备、计算机等，其最
我看数码摄影的●　卜新章
具创意性的是计算机处理部分，不怕做不到，就怕想不到，利用自己拍摄或收集的摄影、非摄影的素材，在摄影家自己的创意思想指导下，利用计算机处理成数码摄影的作品，这样的作品比比皆是，有时我们就会问他们究竟是不是“摄影”作品。

尽管现代摄影离不开数码技术，如数码扩印的色彩、对比，对作品局部的弥补、调整等，是传统摄影无法比拟的，但是数码处理技术对摄影的过度干涉确实对摄影的基本特性形成了挑战。

我们面对数码影像，提高对摄影本质特征的认识，探讨数码摄影创作与评价，是极为迫切的问题。

２　影像真实性对新闻摄影的挑战
数码影像处理可以局部修改、完善形象，可以添枝加叶、无中生有，可以改头换面、以假乱真，而且制作手法可以做到天衣无缝、不留痕迹。

因此，影像的真实性在数码摄影时代遇到了极为严峻的挑战，特别是对新闻摄影的真实性构成了威胁，但是新闻摄影记者为提高摄影图片的发稿速度与效率，已经越来越多的使用了数码摄影，据统计，现在国内各大报社、杂志社的摄影记者大多已经配备了数码照相机，现
缺
失
ｄｉｇｉｔａｌ　ｈｏｔｓｐｏｔ
４９数码前沿
Ｃａｍｅｒａ
２００３．１２。