“紅外線一體機”技術淺談

雖說“水清則無魚”，但總不能一天到晚打迷糊仗，消費者的權益也得照顧一下。CCD為什么能看到紅外線？CCD本來就能看到紅外線！它本來就對紅外光有感應，不信，拿個黑白攝像機，關掉電燈，拿個紅外燈一照，影像不就出來了！那彩色CCD為什么看不到紅外線？事實上，彩色CCD也看的到紅外線，就是因為它能感應到紅外線，會干擾到D.S.P(影像處理主芯片)的運算，導致”偏色”，因此，得想個辦法讓它不能接收紅外線，方法就是：讓CCD戴上“太陽眼鏡”，只是人戴的太陽眼鏡是隔離紫外線，而CCD戴的是隔離紅外線，這就是彩色CCD上頭黏的那片濾光片。先看張圖：這是濾光片對每個波長光的穿透率，橫軸是波長，以奈米(nm)表示，縱軸是穿透率，我們看到從380nm-645nm穿透率是約93%，剛好就是可見光的范圍(紫-靛-藍-綠-黃-橙-紅)，就是彩虹的顏色嘛！600多nm是紅色光，在它往右以”外”，就叫“紅外線”，是”紅色以外的光”不是紅色的光，因為眼睛已經看不到了。

再來，380nm左右我們眼睛看到的是紫色，在380nm往左以“外”,就叫”紫外線”，眼睛一樣看不到，但會照傷我們的皮膚，讓青藏高原同胞曬的黑黑的，臉頰紅紅的。話扯遠了，從上圖我們看到，濾光片已經把紅外跟紫外光擋掉了，只?？梢姽膺M來，所以，彩色CCD就看不到紅外線了。那黑白CCD為什么不加濾光片，難到它不怕色干擾嗎？呵呵！黑白攝像機本來就沒顏色，何來“色”干擾？所以在早期，紅外線攝影機就是用黑白攝像機，加上紅外投射燈就行了。

后來彩色攝像機越來越普遍了，總不能白天用彩色攝像機，到了晚上再用黑白攝像機打紅外燈吧，這就重復投資了，了解了上頭的道理，就有人想出個方法：當有光線時用彩色攝像機，當沒光線時，把CCD上頭那片濾光片拿掉，再打上紅外燈，這不就得了！“日夜型紅外線彩色攝像機”就這樣出來了！這很像讀書時去辦公室找老教授，他在看書時戴個老花眼鏡，抬頭看你時就把眼鏡往頭頂上挪開，就是這個動作，所以，上頭那種攝像機，在CCD前裝了個機械結構，用電磁閥把濾光片拉開或推回去，在作動時聽的到“喀察”一聲。說到這里，學過光學的人必注意到,CCD有濾光片跟沒濾光片，光線折射率會不一樣，把濾光片拿開，打上紅外光，折射率又會因波長不同會有些差異，這加起來就會造成焦點偏移，就是“失焦”，因此，剛剛所說的，不能只把濾光片移開，還得補上一片鏡片來調整折射率，也就是一片濾光片跟一片普遍鏡片在抽換。這種“日夜型紅外線彩色攝像機”是日本人搞出來的，實在太貴了，想仿嘛，模具貴又怕被告，就有些天才老板干脆就把濾光片拿掉了，不就看的到紅外線嘛！怕色干擾，那就用在室內啊，有些偏色，便宜嘛！干麻計較那么多，這叫“彩色室內日夜型紅外線攝像機”。老是這樣蒙也不是辦法，后來有人想到辦法，依舊從濾光片下手，搞出這種濾光片：看到沒“關大門，開小窗”讓850nm那段紅外光漏了進來，所以在晚上沒燈光時，只要打上850nm的紅外光，CCD就看的到了，這招真是既省錢又方便，換個濾光片就行了，只是要注意不是隨便拿個紅外線投射燈就行了，必須是850nm的！但是因為850nm跟可見光波長很近，850nm投射燈常會產生少量可見光成份，看到的是紅色的，那就是“紅爆”的來源。紅外線夜視問題解決了，在來是白天的問題了，既然那濾光片會讓850nm的紅外線漏進來，就會產生色干擾，也就是“白天偏色”的由來，這只能用軟件來調整DSP的程序，盡量減少色偏，誰說沒色偏，肯定是吹牛的!

開始步入正題“紅外一體機”：上頭說的紅外機，在使用上得配上紅外燈，在戶外時又得加防護罩，攝像機還要有鏡頭，整組體積龐大，價格又高，近距離使用時就像大炮打蚊子，不太現實，就有人想到用LED，就是遙控器用的LED，有850nm的，洗塊板子，裝他幾十顆，加個光敏電阻(CDS)來偵測光線強度當開關來控制LED，板子中間挖個洞，再買片攝像機板，裝個機板鏡頭，往LED板一套！紅外一體機就出來了！這時期的紅外機有些問題，一是LED發(fā)射角度是固定的，因此打出去的光線無法調整，只能搭配幾種角度的鏡頭；第二，功率不高，打不遠，市場量又不大，想要LED廠幫你訂做，門都沒有，因此，效果不太好，但是很少人在搞，價格又高，可賣到2000多，十多年前搞這玩意的人還真的賺了一票。

其實，在那時候，搞攝像機的單子都接不完，那有空理這雕蟲小技，光賣機板給人裝紅外機就很好賺了。隨著科技的進步，LED功率越做越大，越來越亮，尤其民用上的紅綠燈改用高亮度LED，這時有一顆LED出來了，就是拿紅綠燈用的那種，改成紅外線，四四方方的，叫“食人魚”，拿來用還挺不錯的，但角度是固定的，不太實用，就有人想到開了片透鏡，放在LED板前頭，不就可以改變發(fā)射角度了嗎，還去申請了專利，別人還不能用，怎辦？山不轉路轉，反正這時市場量也出來了，LED廠也就甘愿生產不同角度的LED，連直徑5mm、8mm(E-Power)，都有了，直徑2公分的都有。這時，問題又來了，在電路方面有過熱，光學上有黑邊及均勻度問題，在機構上有白霧、漏水、霧氣等問題，需要一一解決：過熱別以為LED就不發(fā)熱，“冷光LED”跟本還沒出現，以50顆5mm、20mil(芯片大小)LED為例，想打到戶外40米，電流至少得到80毫安，如果又密封在殼子里(戶外當然要密封)，LED板上溫度會飆到90度，還有，LED是正溫度系數，也就是溫度越高電流越大，電流越大溫度就越高，LED本身會耐到100度，但板子后面那顆CCD可只能撐到60-70度。這時，畫面開始就發(fā)白了，看起來白朦朦的，這是因為CCD過熱，暗電流增加，白底上浮，再燒下去，CCD就掛點了，怎辦？一是降低電流，只用30-40毫安，打不遠怎么辦，那就用吹的，反正密密麻麻的LED，看起來就像能打的遠，還有就是加風扇，但在密閉的殼子里，風扇能撐多久？呵呵！看著辦！最好的方法是加定電流電路，不讓LED過電流，但也只能用在60毫安以下，那改用大顆的高功率LED呢？一樣，能量不滅定率，發(fā)光越強，發(fā)熱就越多，我看過400多顆LED做的投射燈，加了散熱片，往上打顆蛋還真能烤熟！呵呵！敢用的人就能賺到錢。

　　總之，過熱是紅外一體機最大致命傷，想打長距離的用戶，千萬得三思！黑邊及均勻度這好解決，LED板上LED的角度得調配好，要跟鏡頭視角相配合。

比如說4毫米鏡頭得搭配寬角度LED，8毫米鏡頭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補光，讓打出去的光均勻些，這些只要花些時間做做實驗就行了，不要那么懶，要把LED就搞上去了，不是打不遠就是畫面搞了黑邊出來。白霧有兩個原因：一是LED光漏到鏡頭里，也就是鏡頭上那個隔離圈跟玻璃沒密合，讓紅外線漏了進去，最好就把隔離圈用鋁圈做，直接穿過玻璃面，不過成本高了些；在來就是如果用寬角度LED，紅外線打到遮陽罩再反射回鏡頭，會照成白霧，解決方法就是把遮陽罩退后些。漏水這純粹是機殼設計不良，防水墊圈材質不好及組裝不慎所造成。霧氣主要是密封不良，有些方法：1、裝個干燥包，兩下就不行了，吸飽了水，更慘；2、充氮氣，還沒出貨就漏光了；3、鏡頭跟玻璃隔離，獨立開來，對漏光還有效，結果霧氣集在小玻璃上；4、開通氣口，加風扇，沒霧氣了，但會漏水；5.玻璃鍍膜，是不沾水，但防不了霧呵呵！還是頭大。

每家都說解決了，信嗎？還有一些要注意的：鏡頭別用太便宜的，用好一些的，效果會比較好，如“XX國進口紅外機專用鏡頭”；機板找質量好點的，1/3索尼的當然會比1/4SHARP的感度好些，當然了，如果采用索尼Ex-View也行，但成本高太多了，還有，哪來那么多Ex-View CCD讓你來賣？還有，機板只有分質量好跟質量差，不要爭論誰的DSP好，給你一顆奔馳引擎你也不一定能造出好車子。紅外線用的機板跟一般槍機用機板在程序上有些不同。要注意，總之，紅外線一體機是最近最火也最具爭議性的攝像機產品，工程商對它是又愛又恨，希望透過大家的討論，能走出一條路!

深圳有許多大的廠家紅外產品有很好的保障，紅外線攝像機在國內市場得到一致好評，因為它們的產品出廠都有經過夜視檢測的。