紅外線在無光源或夜間環(huán)境中,和攝影機配置使用,可以擷取較佳畫質(zhì)的影像,以達到日夜全天候24小時的監(jiān)視效果。
何謂紅外線(Infra-Red)?
雖然紅外線對人類肉眼而言是不可見光,但在黑白攝影機中卻是可見光,俗稱「黑光」(Black light)。紅外線的波長介於700nM至1000nM之間,當紅外線燈與攝影機搭配使用時,攝影機的波長曲線會由400nM~700nM延伸至940nM。將紅外線應(yīng)用於監(jiān)視系統(tǒng)中,可延長CCD攝影機波長的曲線,進而提升黑白攝影機的靈敏度,不但可以補充無光源的環(huán)境或夜間攝影時的光源,也可以幫助提升影像的畫質(zhì)。
紅外線投射燈的類型 紅外線投射燈的設(shè)計一般分為LED型及鹵素燈式。 配置時,則須注意∶ 紅外線燈燈泡壽命有固定期限,屬消耗品,換裝容易,可自行更換。
一般而言,制造紅外線的濾光片可分為730 nM、840 nM、940 nM等三種波長。選擇時可從產(chǎn)品偵測效果、壽命長短、消耗電源及成本的高低來做考量。730 nM的波長呈現(xiàn)一般紅光,如交通號的紅燈;840 nM是隱約可見的紅光,屬於半覆蓋型。至於940nM則是完全覆蓋的不可見光,屬於全覆蓋型。雖然波長730nM的濾光片在外表比840nM及940nM明亮、照射的距離也較長,但是因為工作時呈現(xiàn)刺眼的亮紅色,因此較難被使用者接受。目前940nM濾光片的成本最高,而840nM由於接近攝影機最佳波長880nM,因此是目前最常使用的濾光片。
攝影機與紅外線的搭配
CCD攝影機本身必須具備3個條件,搭配紅外線光源才能拍出好效果。
靈敏度高、照度低;
雜訊比高;
感光度高,接收紅外線的能力強。
一般而言,CCTV的鏡頭是在可見光源下使用(400nM~700nM),當使用於夜間時,鏡頭的補光能力必須達到最大(選F值最小),但如此一來,會造成圖像深度不夠、影像失焦的情形。因此,如果選用固定式鏡頭,使用者必須在低光源環(huán)境及焦距深度上作折衷;但是如果使用自動光圈鏡頭,就沒有這個問題,因為鏡頭在低光源的環(huán)境下會自動將孔徑開到最大(即最小F值)。
此外,因可見光與紅外線有不同的波長,因此在兩種光源的環(huán)境中,鏡頭的焦距必須調(diào)整。且紅外線在840~940nM的波長下,鏡頭的焦距需要較大的調(diào)整。因此具備零焦距調(diào)整功能的鏡頭,在無人或遠端監(jiān)控的管理上是一大突破。
在紅外線機體結(jié)構(gòu)的設(shè)計上,防水處理及散熱等方面是很重要的。若無完備的防水功能,機體容易導(dǎo)電,甚至產(chǎn)生電擊,施工人員會有觸電的危險;而散熱不佳,會使燈泡的壽命減短。目前廠商常使用風扇以達到降溫的效果,但是效果并不好,風扇在高溫下工作容易故障,且機體的對流風孔也不容易達到防水功能。近來便有廠商開發(fā)出以散熱片的原理,采用高硬度的鋁材,配合光束,以圓筒鋸齒狀的外型,作360°的放射狀散熱,達到冷卻的目的。
LED式
LED式紅外線投射提供約6,000小時的長時間壽命,具備消耗電流低、壽命長、成本較低及維修容易等優(yōu)點。但是與鹵素燈式的產(chǎn)品相較,LED式的效果較不足,因此比較適合用於室內(nèi)距離較短,配合靈敏度較高的攝影機使用。
鹵素燈式
鹵素燈式雖然電流消耗較大、壽命較短、成本也高,但是可以提供不同距離、角度與波長的紅外線(730nM、840 nM、940 nM)。730nM外表比其他兩者明亮,然而成本卻以940nM的最高。一般鹵素燈式的紅外線投射光束,可分為窄角(Spot)10°與小廣角(N Flood)30°(圖3、4)。而因為品牌的不同,光束的角度略有差異。
為了達到偵測良好效果,鏡頭與紅外線的投射角度適當?shù)恼{(diào)配是必要的。例如∶長距離開放式的景色最好使用長距離伸縮鏡頭16mm-160mm,配置窄角10°雙燈式紅外線燈;或10mm-100mm的鏡頭搭配窄角10°與小廣角N Flood 30°雙燈式紅外線燈使用。
紅外線燈的運用
并非所有在夜間或無光源的環(huán)境都可配置紅外線燈使用,如在空曠地區(qū)、水平面、大草原、被照物反光系數(shù)低等不理想的環(huán)境,就算配置紅外線,監(jiān)視的效果也會大打折扣,甚至沒有效果。因此裝設(shè)紅外線攝影機後的實際效果,必須視偵測的距離、景象的反射、氣候的條件、攝影機的靈敏度及鏡頭的功能等因素而定。
此外,目前紅外線燈也可進行遠端控制,除電源控制器內(nèi)建遙控開關(guān)器,如∶紅外線遙控操作的遠端手動控制方式外,尚有CDS光電導(dǎo)管光源自動控制。CDS式的設(shè)計是當光度降到35Lux時,CDS開始啟動,隨著光度的下降,開始逐步漸進地補光,當光度降到10Lux時,紅外線完全開啟,達到完全補光的效果。CDS的設(shè)計可以避免瞬間開關(guān)使得影像呈現(xiàn)忽明忽暗或反白的現(xiàn)象。
紅外線燈的配置與架設(shè)在配置紅外線燈時,基本步驟有三∶
* 步驟一∶確認攝影機的位置與角度;
* 步驟二∶選擇理想的紅外線燈(距離、角度),在適當?shù)奈恢霉潭茉O(shè);
* 步驟三∶確認電源、電壓,將插頭插入電源座,如在室外,須做好電源接頭防水措施。