主頁(yè)（http://www.130131.com）：紅外一體化攝像機(jī)成像原理和性能分析

【中國(guó)集群通信網(wǎng)】在安防電視監(jiān)控系統(tǒng)中，隨著人們安全防范意識(shí)的提高、對(duì)重要場(chǎng)所24小時(shí)連續(xù)監(jiān)控電視監(jiān)控的需要和紅外成像技術(shù)的成熟，紅外一體化攝像機(jī)的使用率越來(lái)越高，已逐漸發(fā)展成為一種趨勢(shì)，不僅在銀行、金庫(kù)、博物館、檔案館、圖書(shū)文獻(xiàn)庫(kù)、監(jiān)獄等重要部門(mén)應(yīng)用，而且也在居民小區(qū)等一般電視監(jiān)控工程中得到使用。

　　一、紅外線和紅外燈的原理特性

　　光是一種電磁波，具有與無(wú)線電波一樣的本質(zhì)。它的波長(zhǎng)區(qū)間從幾個(gè)納米(1nm=10-9m)到1毫米(mm)左右。人眼可見(jiàn)的只是其中一部分，我們稱(chēng)其為可見(jiàn)光，可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍為380nm～780nm，可見(jiàn)光波長(zhǎng)由長(zhǎng)到短分為紅、橙、黃、綠、青、蘭、紫光，波長(zhǎng)比紫光短的稱(chēng)為紫外光，波長(zhǎng)比紅外光長(zhǎng)的稱(chēng)為紅外光。紅外光線的波長(zhǎng)在780nm～1000μm之間，位于 無(wú)線電波與可見(jiàn)光之間。

　　紅外燈按其紅外線輻射機(jī)理分為半導(dǎo)體固體發(fā)光(紅外發(fā)射二極管IRLED)紅外燈和熱輻射紅外燈兩種。目前在CCTV紅外攝像機(jī)中前者使用較多。

　　紅外發(fā)射二極管(IRLED)紅外燈的原理是：由紅外發(fā)光二極管矩陣組成發(fā)光體。紅外發(fā)射二極管由紅外輻射效率高的材料(常用砷化鎵GaAs)制成PN結(jié)，外加正向偏置電壓向PN結(jié)注入電流激發(fā)紅外光。光譜功率分布為中心波長(zhǎng)830～950nm，半峰帶寬約40nm左右，它是窄帶分布，為普通CCD黑白攝像機(jī)可感受的范圍。

　　紅外發(fā)光二極管的發(fā)射功率用輻照度μW/m2表示。紅外二極管的最大輻射強(qiáng)度一般在光軸的正前方，并隨輻射方向與光軸夾角的增加而減小。輻射強(qiáng)度為最大值的50%的角度稱(chēng)為半強(qiáng)度輻射角，即半功率角。不同封裝工藝型號(hào)的紅外發(fā)光二極管的輻射角度有所不同。

　　二、紅外一體攝像機(jī)成像原理

　　在夜視監(jiān)控系統(tǒng)中，常規(guī)的辦法是利用可見(jiàn)光照明，但這種方式存在不能隱蔽、容易暴露監(jiān)控目標(biāo)等缺點(diǎn)，因此使用較少;目前隱蔽、科學(xué)的夜視監(jiān)控是采用紅外攝像技術(shù)。紅外攝像技術(shù)分為被動(dòng)式和主動(dòng)式。被動(dòng)紅外攝像技術(shù)是利用任何物質(zhì)在絕對(duì)零度(-273℃)以上都有紅外線輻射，物體的溫度越高，輻射出的紅外線越多。

　　利用此原理制成的攝像機(jī)最典型的就是紅外熱像儀，但是，這種特殊的紅外攝像機(jī)造價(jià)昂貴，因此僅限于軍事或特殊場(chǎng)合使用。而主動(dòng)紅外攝像技術(shù)，是采用紅外燈輻射“照明”(主要是紅外光線)，應(yīng)用普通低照度黑白攝像機(jī)、彩色轉(zhuǎn)黑白攝像機(jī)或紅外低照度彩色攝像機(jī)，感受周?chē)�景物和環(huán)境反射回來(lái)的紅外光實(shí)現(xiàn)夜視監(jiān)控。主動(dòng)紅外攝像技術(shù)成熟，穩(wěn)定，成為夜視監(jiān)控的主流。

　　紅外一體化攝像機(jī)是將攝像機(jī)、防護(hù)罩、紅外燈、供電散熱單元等綜合成為一體的攝像設(shè)備。它實(shí)現(xiàn)夜視的基本原理是利用普通CCD黑白攝像機(jī)可以感受紅外光的光譜特性(即可以感受可見(jiàn)光，也可以感受紅外光)，配合紅外燈作為“照明源”來(lái)夜視成像。紅外燈的功率和角度，攝像機(jī)的配置，一定焦距的感紅外鏡頭，以及是否有良好的供電散熱處理是判斷紅外一體化攝像機(jī)性能的重要參數(shù)。

　　目前市場(chǎng)上也有許多產(chǎn)品是攝像機(jī)與紅外線投射器分開(kāi)的，這需要用戶對(duì)紅外燈和攝像機(jī)的性能有足夠的了解，能夠根據(jù)紅外燈的角度、攝像機(jī)鏡頭參數(shù)等作合理的搭配。

　　三、紅外一體化攝像機(jī)的性能分析

　　紅外一體化攝像機(jī)在監(jiān)控?cái)z像機(jī)中具有夜視距離遠(yuǎn)、隱蔽性強(qiáng)、性能穩(wěn)定等突出優(yōu)勢(shì)，因而在CCTV夜視監(jiān)控中占據(jù)了大部分的市場(chǎng)。如何在紛雜的紅外一體化攝像機(jī)市場(chǎng)中辨別優(yōu)劣呢?性能優(yōu)良的紅外一體化攝像機(jī)必須能夠具備以下性能：

　　一般來(lái)說(shuō)，其紅外燈輻射功率與正向工作電流成正比，但在接近正向電流的最大額定值時(shí)，器件的溫度因電流的熱耗而上升，使光發(fā)射功率下降。紅外二極管電流過(guò)小，將影響其輻射功率的發(fā)揮，但工作電流過(guò)大將影響其壽命，甚至使紅外二極管燒毀。

　　當(dāng)電壓越過(guò)正向閾值電壓(約0.8V左右)電流開(kāi)始流動(dòng)，而且是一很陡直的曲線，表明其工作電流要求十分敏感。因此要求工作電流準(zhǔn)確、穩(wěn)定，否則影響輻射功率的發(fā)揮及其可靠性。輻射功率隨環(huán)境溫度的升高(包括其本身的發(fā)熱所產(chǎn)生的環(huán)境溫度升高)會(huì)使其輻射功率下降。紅外燈特別是遠(yuǎn)距離紅外燈，熱耗是設(shè)計(jì)和選擇時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題。