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“红外线一体机”技术浅谈

2008-03-31来源: 互联网 关键字:红外  红外线  外线  技术  浅谈
    现今摄像机市场,好像只剩下红外一体机还可以炒一炒,就因为这样,引起的话题及争议也最多,在这里把相关知识做个介绍。

    虽说“水清则无鱼”,但总不能一天到晚打迷糊仗,消费者的权益也得照顾一下。CCD为什么能看到红外线?CCD本来就能看到红外线!它本来就对红外光有感应,不信,拿个黑白摄像机,关掉电灯,拿个红外灯一照,影像不就出来了!那彩色CCD为什么看不到红外线?事实上,彩色CCD也看的到红外线,就是因为它能感应到红外线,会干扰到D.S.P(影像处理主芯片)的运算,导致”偏色”,因此,得想个办法让它不能接收红外线,方法就是:让CCD戴上“太阳眼镜”,只是人戴的太阳眼镜是隔离紫外线,而CCD戴的是隔离红外线,这就是彩色CCD上头黏的那片滤光片。先看张图:这是滤光片对每个波长光的穿透率,横轴是波长,以奈米(nm)表示,纵轴是穿透率,我们看到从380nm-645nm穿透率是约93%,刚好就是可见光的范围(紫-靛-蓝-绿-黄-橙-红),就是彩虹的颜色嘛!600多nm是红色光,在它往右以”外”,就叫“红外线”,是”红色以外的光”不是红色的光,因为眼睛已经看不到了。

    再来,380nm左右我们眼睛看到的是紫色,在380nm往左以“外”,就叫”紫外线”,眼睛一样看不到,但会照伤我们的皮肤,让青藏高原同胞晒的黑黑的,脸颊红红的。话扯远了,从上图我们看到,滤光片已经把红外跟紫外光挡掉了,只剩可见光进来,所以,彩色CCD就看不到红外线了。那黑白CCD为什么不加滤光片,难到它不怕色干扰吗?呵呵!黑白摄像机本来就没颜色,何来“色”干扰?所以在早期,红外线摄影机就是用黑白摄像机,加上红外投射灯就行了。

    后来彩色摄像机越来越普遍了,总不能白天用彩色摄像机,到了晚上再用黑白摄像机打红外灯吧,这就重复投资了,了解了上头的道理,就有人想出个方法:当有光线时用彩色摄像机,当没光线时,把CCD上头那片滤光片拿掉,再打上红外灯,这不就得了!“日夜型红外线彩色摄像机”就这样出来了!这很像读书时去办公室找老教授,他在看书时戴个老花眼镜,抬头看你时就把眼镜往头顶上挪开,就是这个动作,所以,上头那种摄像机,在CCD前装了个机械结构,用电磁阀把滤光片拉开或推回去,在作动时听的到“喀察”一声。说到这里,学过光学的人必注意到,CCD有滤光片跟没滤光片,光线折射率会不一样,把滤光片拿开,打上红外光,折射率又会因波长不同会有些差异,这加起来就会造成焦点偏移,就是“失焦”,因此,刚刚所说的,不能只把滤光片移开,还得补上一片镜片来调整折射率,也就是一片滤光片跟一片普遍镜片在抽换。这种“日夜型红外线彩色摄像机”是日本人搞出来的,实在太贵了,想仿嘛,模具贵又怕被告,就有些天才老板干脆就把滤光片拿掉了,不就看的到红外线嘛!怕色干扰,那就用在室内啊,有些偏色,便宜嘛!干麻计较那么多,这叫“彩色室内日夜型红外线摄像机”。老是这样蒙也不是办法,后来有人想到办法,依旧从滤光片下手,搞出这种滤光片:看到没“关大门,开小窗”让850nm那段红外光漏了进来,所以在晚上没灯光时,只要打上850nm的红外光,CCD就看的到了,这招真是既省钱又方便,换个滤光片就行了,只是要注意不是随便拿个红外线投射灯就行了,必须是850nm的!但是因为850nm跟可见光波长很近,850nm投射灯常会产生少量可见光成份,看到的是红色的,那就是“红爆”的来源。红外线夜视问题解决了,在来是白天的问题了,既然那滤光片会让850nm的红外线漏进来,就会产生色干扰,也就是“白天偏色”的由来,这只能用软件来调整DSP的程序,尽量减少色偏,谁说没色偏,肯定是吹牛的!

    开始步入正题“红外一体机”:上头说的红外机,在使用上得配上红外灯,在户外时又得加防护罩,摄像机还要有镜头,整组体积庞大,价格又高,近距离使用时就像大炮打蚊子,不太现实,就有人想到用LED,就是遥控器用的LED,有850nm的,洗块板子,装他几十颗,加个光敏电阻(CDS)来侦测光线强度当开关来控制LED,板子中间挖个洞,再买片摄像机板,装个机板镜头,往LED板一套!红外一体机就出来了!这时期的红外机有些问题,一是LED发射角度是固定的,因此打出去的光线无法调整,只能搭配几种角度的镜头;第二,功率不高,打不远,市场量又不大,想要LED厂帮你订做,门都没有,因此,效果不太好,但是很少人在搞,价格又高,可卖到2000多,十多年前搞这玩意的人还真的赚了一票。

    其实,在那时候,搞摄像机的单子都接不完,那有空理这雕虫小技,光卖机板给人装红外机就很好赚了。随着科技的进步,LED功率越做越大,越来越亮,尤其民用上的红绿灯改用高亮度LED,这时有一颗LED出来了,就是拿红绿灯用的那种,改成红外线,四四方方的,叫“食人鱼”,拿来用还挺不错的,但角度是固定的,不太实用,就有人想到开了片透镜,放在LED板前头,不就可以改变发射角度了吗,还去申请了专利,别人还不能用,怎办?山不转路转,反正这时市场量也出来了,LED厂也就甘愿生产不同角度的LED,连直径5mm、8mm(E-Power),都有了,直径2公分的都有。这时,问题又来了,在电路方面有过热,光学上有黑边及均匀度问题,在机构上有白雾、漏水、雾气等问题,需要一一解决:过热别以为LED就不发热,“冷光LED”跟本还没出现,以50颗5mm、20mil(芯片大小)LED为例,想打到户外40米,电流至少得到80毫安,如果又密封在壳子里(户外当然要密封),LED板上温度会飙到90度,还有,LED是正温度系数,也就是温度越高电流越大,电流越大温度就越高,LED本身会耐到100度,但板子后面那颗CCD可只能撑到60-70度。这时,画面开始就发白了,看起来白朦朦的,这是因为CCD过热,暗电流增加,白底上浮,再烧下去,CCD就挂点了,怎办?一是降低电流,只用30-40毫安,打不远怎么办,那就用吹的,反正密密麻麻的LED,看起来就像能打的远,还有就是加风扇,但在密闭的壳子里,风扇能撑多久?呵呵!看着办!最好的方法是加定电流电路,不让LED过电流,但也只能用在60毫安以下,那改用大颗的高功率LED呢?一样,能量不灭定率,发光越强,发热就越多,我看过400多颗LED做的投射灯,加了散热片,往上打颗蛋还真能烤熟!呵呵!敢用的人就能赚到钱。

  总之,过热是红外一体机最大致命伤,想打长距离的用户,千万得三思!黑边及均匀度这好解决,LED板上LED的角度得调配好,要跟镜头视角相配合。

    比如说4毫米镜头得搭配宽角度LED,8毫米镜头LED就要用小角度的,12毫米就得配15度LED,再加些不同角度的LED补光,让打出去的光均匀些,这些只要花些时间做做实验就行了,不要那么懒,要把LED就搞上去了,不是打不远就是画面搞了黑边出来。白雾有两个原因:一是LED光漏到镜头里,也就是镜头上那个隔离圈跟玻璃没密合,让红外线漏了进去,最好就把隔离圈用铝圈做,直接穿过玻璃面,不过成本高了些;在来就是如果用宽角度LED,红外线打到遮阳罩再反射回镜头,会照成白雾,解决方法就是把遮阳罩退后些。漏水这纯粹是机壳设计不良,防水垫圈材质不好及组装不慎所造成。雾气主要是密封不良,有些方法:1、装个干燥包,两下就不行了,吸饱了水,更惨;2、充氮气,还没出货就漏光了;3、镜头跟玻璃隔离,独立开来,对漏光还有效,结果雾气集在小玻璃上;4、开通气口,加风扇,没雾气了,但会漏水;5.玻璃镀膜,是不沾水,但防不了雾呵呵!还是头大。

    每家都说解决了,信吗?还有一些要注意的:镜头别用太便宜的,用好一些的,效果会比较好,如“XX国进口红外机专用镜头”;机板找质量好点的,1/3索尼的当然会比1/4SHARP的感度好些,当然了,如果采用索尼Ex-View也行,但成本高太多了,还有,哪来那么多Ex-View CCD让你来卖?还有,机板只有分质量好跟质量差,不要争论谁的DSP好,给你一颗奔驰引擎你也不一定能造出好车子。红外线用的机板跟一般枪机用机板在程序上有些不同。要注意,总之,红外线一体机是最近最火也最具争议性的摄像机产品,工程商对它是又爱又恨,希望透过大家的讨论,能走出一条路!

    深圳有许多大的厂家红外产品有很好的保障,红外线摄像机在国内市场得到一致好评,因为它们的产品出厂都有经过夜视检测的。

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