RGB（红、绿、蓝）滤光片是一种专用光学元件，用于选择性透射与人眼视觉三原色红、绿、蓝相对应的特定波段光，同时截止、吸收或反射带外波长。
工作原理
RGB 滤光片根据其结构，主要基于两种不同的物理机制工作：- 干涉（二向色）： 这些滤光片基于薄膜干涉原理。通过交替堆叠多层高折射率和低折射率介质材料，滤光片使所需透射带（例如蓝色：~450 nm、绿色：~530 nm、红色：~630 nm）产生相长干涉，并使不需要的波长产生相消干涉。这些不需要的波长会被反射，而不是被吸收。
- 吸收： 这类滤光片采用分散在玻璃或聚合物基片中的专用染料或掺杂剂。掺杂剂的分子结构会吸收不需要波长的光子，将其光能转化为热能，同时允许所需的 RGB 波长透射。
物理结构
RGB滤光片的物理结构由其工作原理决定：
- 二向色镀膜： 制作在熔融石英或BK7玻璃等光学透明基底上。介质层采用离子束溅射（IBS）或等离子体辅助沉积等技术沉积，以确保精确控制膜层厚度并提高耐久性。
- 吸收玻璃： 将特定着色剂（如金属氧化物）均匀分布在整个材料中，再通过熔制光学玻璃制成。
- 微型滤光片阵列： 在数字成像中，RGB 滤光片采用光刻工艺进行微米级制造，将染色有机树脂或含颜料聚合物直接沉积在半导体基底的像素阱上。
关键光学指标
指定 RGB 滤光片时，必须评估多个关键参数：
- 中心波长（CWL，λc）： 每个相应颜色通道透射波段的精确中点。
- 半峰全宽（FWHM）： 透射曲线的带宽在峰值透射率的50%处测量。这决定了色彩纯度。FWHM越窄，色彩越纯，但总透光量越低。
- 峰值透射率（Tmax）： 通带内透射光的最大百分比。高质量二向色 RGB 滤光片通常可达到 Tmax > 95%。
- 光密度 (OD)： 用于衡量滤光片阻挡带外光的有效程度，计算公式为 OD = -log10(T)，其中 T 为透射率。高 OD（例如 OD > 4）对于防止通道之间的光谱串扰至关重要。
- 起始透射 / 截止波长： 滤光片从截止转为透射（起始透射）以及从透射转为截止（截止）的特定波长。
分类和类型
- 拜耳滤光片阵列： 一种由微型RGB滤光片组成的特定马赛克排列（通常为50%绿色、25%红色、25%蓝色），置于图像传感器上方，用于采集全彩色图像。
- 二向色滤光轮 / 合束器： 用于投影系统，以快速切换或组合原色。
- 三色棱镜： 一种带有二向色性镀膜的棱镜组件，可将一束白光分成彼此独立的R、G和B三条光路，也可反向将三条光路合并为一束。
应用
- 数字成像： 对于数码相机、智能手机和机器视觉系统中的 CMOS 与 CCD 传感器采集色彩数据至关重要。
- 显示与投影： 用于LCD面板（其中每个像素均由RGB子像素组成）和数字投影仪，以生成全彩图像。
- 荧光显微镜： 用于分离荧光团的特定激发波长和发射波长。
- 工业检测: 用于增强对比度，以便根据比色特性对材料进行分选。
实际示例：数码相机中的拜耳滤光片阵列
背景： 标准数码相机的 CMOS 传感器本质上是单色的，其光电二极管只能测量入射光的强度（光子数），无法测量其波长（颜色）。
滤光片的用途：为采集彩色图像，RGB微型滤光片阵列直接贴合在CMOS传感器的像素阵列上，最常用的是拜耳阵列。
功能：该滤光片充当空间复用器。每个微型RGB滤光片位于一个光电二极管上方。
- 红色滤光片透射约 600 nm – 700 nm 范围内的波长。
- 绿色滤光片可透射500 nm – 600 nm附近的波长。
- 蓝色滤光片透射400 nm – 500 nm附近的波长。
- （带外光被滤光片的着色树脂吸收）。
结果：由于每个像素只接收一种原色，因此原始输出是由红、绿、蓝三种颜色的强度值组成的马赛克。随后，相机的图像信号处理器使用一种称为“去马赛克”的数学处理，根据相邻像素为每个像素插值补全缺失的另外两个颜色值，从而重建高保真的全彩色图像。
