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红外摄像机原理

2014-04-16 16:28:57 htcview 63
  光是一种电磁波,通常人们将红外光划分为近、中、远红外三部分。近红外指波长为0.75——3.0微米;中红外指波长为3.0——20微米;远红外则指波长为20——1000微米。
 
  光是一种电磁波,具有与无线电波一样的本质。它的波长区间从几个纳米(1nm=10-9m)到1毫米(mm)左右。人眼可见的只是其中一部分,我们称其为可见光,可见光的波长范围为380nm——780nm,可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光,波长比紫光短的称为紫外光,波长比红外光长的称为红外光。红外光线的波长在780nm——1000μm之间,位于无线电波与可见光之间。
 
  红外灯按其红外线辐射机理分为半导体固体发光(红外发射二极管IRLED)
 
  红外灯和热辐射红外灯两种。在CCTV红外摄像机中前者使用较多。
 
  红外发射二极管(IRLED)红外灯的原理是:由红外发光二极管矩阵组成发光体。红外发射二极管由红外辐射效率高的材料(常用砷化镓GaAs)制成PN结,外加正向偏置电压向PN结注入电流激发红外光。光谱功率分布为中心波长830——950nm,半峰带宽约40nm左右,它是窄带分布,为普通CCD黑白摄像机可感受的范围。
 
  红外发光二极管的发射功率用辐照度μW/m2表示。红外二极管的最大辐射强度一般在光轴的正前方,并随辐射方向与光轴夹角的增加而减小。辐射强度为最大值的50%的角度称为半强度辐射角,即半功率角。不同封装工艺型号的红外发光二极管的辐射角度有所不同。
 
  红外灯有不同的功率及715、830nM两种波长,波长的不同决定了红外灯照明距离和效果:
 
  715nM的红外灯由于其照明距离远,效果好,但是会产生红暴情况(家用数码相机的补光用的就是这种红外灯);
 
  使用830nM的红外灯基本没有红暴现象或是红暴很小
 
  一般市场上主要采用红外发射二极管的红外灯,其原理及特性我们介绍如下:由红外发光二级管矩阵组成发光体。红外发射二级管由红外辐射效率高的材料(常用砷化镓GaAs)制成PN结,外加正向偏压向PN结注入电流激发红外光。其最大的优点是可以完全无红暴,(采用940——950nm波长红外管)或仅有微弱红暴(红暴为有可见红光)和寿命长。红外发光二极管的发射功率用辐照度μW/m2表示。针对这一情况,富士康公司FI-930C和FI-970C在设计时充分考虑了这个问题,采用高效率发光二极管,在摄像机里面内置散热系统,使摄像机稳定工作时间达到25000小时!
 
  红外线是一种光波,它的波长区间从几个纳米(nm)到1毫米(mm)左右。人眼可见的只是其中一部分,我们称其为可见光,可见光的波长范围为380nm——780nm,可见光波长由长到短分为红、橙、黄、绿、青、兰、紫光,波长比红光长的称为红外光。红外光线的波长在780nm——1000μm之间,介于无线电波与可见光之间。
 
  红外摄像机是将摄像机、防护罩、红外灯、供电散热单元等综合成为一体的摄像设备。它实现夜视的基本原理是利用普通CCD黑白摄像机可以感受红外光的光谱特性(即可以感受可见光,也可以感受红外光),配合红外灯作为“照明源”来夜视成像。红外灯的功率和角度,红外摄像机的配置,一定焦距的感红外镜头,以及是否有良好的供电散热处理是判断红外摄像机性能的重要参数。
 
  红外摄像技术分为被动红外摄像技术和主动红外摄像技术。被动红外摄像技术是利用任何物体在绝对零度(一273℃)以上都有红外光发射的原理。由于人的身体和发热物体发出的红外光较强,其它非发热物体发出的红光很微弱,因此,利用特殊的红外摄像机就可以实现夜间监控。被动红外摄像技术由于设备造价高且不能反映周围环境状况,因此在夜视系统中不被采用。主动红外摄像技术是利用特制的"红外灯"人为产生红外辐射,产生人眼看不见而普通摄像机能捕捉到的红外光,辐射"照明"景物和环境,利用普通低照度CCD黑白摄像机或使用"白天彩色夜间自动变黑白"的摄像机或"红外低照度彩色摄像机"去感受周围环境反射回来的红外光,从而实现夜视功能。