本文簡要敘述了在CCD攝像機(jī)中使用的光學(xué)低通濾波器的作用、工作原理及其應(yīng)注意的問題。最后指出，還須加裝紅外截止濾光片，可以進(jìn)一步提高圖象質(zhì)量。

　　一、為何需用光學(xué)低通濾波器

　　由于CCD或CMOS固體圖象傳感器是一種離散像素的光電成象器件，根據(jù)奈奎斯特定理，一個(gè)圖象傳感器能夠分辨的最高空間頻率等于它的空間采樣頻率的一半，這個(gè)頻率就稱為奈奎斯特極限頻率。在用CCD攝像機(jī)獲取目標(biāo)圖象信息時(shí)，當(dāng)抽樣圖象超過系統(tǒng)的奈奎斯特極限頻率時(shí)，在圖象傳感器上，高頻成分將被反射到基本頻帶中，造成所謂紋波效應(yīng)或莫爾效應(yīng)，使圖象產(chǎn)生周期頻譜交迭混淆或稱為拍頻現(xiàn)象。假設(shè)CCD的抽樣頻率為15MHZ，在圖象信號為10MHZ時(shí)，混疊頻率分量為15MHZ-10MHZ=5MHZ，在圖象信號為9MHZ處，混疊頻率分量為15MHZ-9MHZ=6MHZ，這兩項(xiàng)混疊頻率分量經(jīng)電路低通濾波后都是無法濾掉的，并與有用圖像信號一樣被輸出，如在所觀測的波形中在9MHZ和10MHZ頻帶處疊加的5MHZ和6MHZ信號成分。在7MHZ信號上有明顯的低頻差拍存在，差拍頻率約1MHZ。這些混疊的信號將影響圖象清晰度，甚至出現(xiàn)彩色條紋干擾。

　　由于CCD離散像素受到采樣頻率的限制以及由于芯片總的感光面積較小而受到二維孔徑光闌的影響，所以又產(chǎn)生了一些新的頻譜問題，直接影響CCD攝像機(jī)的成像清晰度和分辨能力。CCD圖像傳感器在垂直和水平方向傳輸光學(xué)信息都是離散的取樣方式，這是因?yàn)樗墓饷魡卧谒椒较蛞彩请x散的。根據(jù)取樣定理可知，取樣后的信號頻譜分布和幅度變化為：