摘要：自动红外监控是安防监控的重要手法，现在商场上的自动红外摄像机首要有LED红外和激光红外两类。LED红外受光强度和技能水平约束，很难完成80m以上的夜视监控，也很难完成50m以上的明晰照明;近年来，国内激光红外技能飞速开展，监控间隔和照明亮度都远超越LED红外灯，且功能优越。本文结合浪潮华光研讨阅历，对国内激光夜视的研讨状况进行了总结，介绍了激光红外监控的体系组成和激光红外技能的长处及开展现状，为客户及工程商挑选适宜的红外监控设备供给学习。
1. 导言
夜视监控是指摄像机在夜晚或低照度的环境下呈现较为明晰的方针画面，该技能借助于光电成像器材完成夜间对方针的监控调查 。夜视技能首要分为自动红外技能、被迫红外技能、微光夜视技能，其间，在民用范畴运用最广泛的当属自动红外夜视技能。自动红外技能自上世纪60年代由美国贝尔实验室研制以来，技能水平阅历了飞速开展，由光电转化功率仅有5%的红外灯泡，到现在发光功率高达60%以上的激光红外照明模组。如今自动红外夜视范畴首要包含LED红外技能及激光红外技能。LED红外技能首要是运用850nm邻近波长的LED红外灯作为监控摄像机的照明光源，发光功率最高在30%左右;激光红外技能首要是运用810nm、860nm、940nm等波长的激光器作为监控摄像机的照明光源。
LED红外技能通过多年的开展，现在统治着民用安防照明商场。但由于LED红外技能的局限性和LED发光功率的约束，不能完成80m以上的夜视监控，且50m以上成像不行明晰。这些问题都需求激光夜视技能的推行来处理。
近年来，跟着国内激光红外技能研制速度的不断加速和推行力度的不断加强，运用激光红外照明技能，能够完成几十米乃至几公里的监控要求。本文总结了国内激光夜视近年来在照明间隔、光源寿数、镜头调配等范畴的开展作用。
2. 激光夜视监控的体系组成
激光夜视监控体系首要由激光照明模组、监控摄像机、机械线路及显现部分组成。
2.1激光照明模组
激光照明模组是激光夜视的照明部件，半导体激光具有功率高、准直性好的优势，所以激光照明间隔远，能够轻松完成100米至几公里的夜视监控照明。激光照明模组运用半导体激光器，但大功率半导体激光器常选用宽条形结构，存在光束发散角大、光强散布不对称的问题，所以半导体激光器需求通过光斑匀化。图1为浪潮华光激光器通过匀化技能后的激光光斑。
图1 浪潮华光匀化后的激光光斑
光斑匀化后，还需求运用光学扩束镜合作来完成激光照明。关于不同的环境要求，能够完成定焦照明和变焦照明。我公司激光器可完成30m、50m、100m等不同间隔的定焦照明，也可完成从20m到200m或更远间隔的变焦照明。
2.2激光夜视摄像机挑选
摄像机运用的光敏元件首要有两种：CCD(Charge Coupled Device电荷耦合元件)、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor金属氧化物半导体元件)。两种光敏元件都有较宽的感应光谱，图2为Si基CMOS的感应光谱图， 图3为是非CCD的感应光谱。能够看出两种光敏器材在近红外区域，光敏强度跟着波长添加而下降。如今民用激光照明光源波长一般是810nm，LED红外波长为850nm，也就是说相同光强度下，适宜的摄像机关于激光波长的感应更灵敏，成像更明晰。
为确保成像质量，防止红外光与可见光的彼此搅扰，摄像机的光敏元件前一般有滤光片，在挑选激光夜视摄像机时，其间的滤光片有必要能透过810nm波长邻近的光。
3. 激光夜视的优势及国内研讨状况
3.1 照明间隔远
激光器材光功率高光束发散性小，有利于进行激光光束整形，能够完成比LED点阵和LED阵列更远间隔的夜视照明。一般状况下， 激光夜视监控的作用间隔与激光发射功率、照明视点、大气环境、方针反射率、成像体系特性等都有直接关系:
其间，Ed 为感光元件成像的照度阈值，P为无其他光状况的激光功率，R为照明间隔，θ为照明视点，ε为照明体系透过率，ρ为方针漫反射系数，μ为大气衰减系数，τ为成像体系透过率，D为成像体系透光孔径，f为成像体系焦距。
例如，运用我公司激光器规划的激光高速球，200米时发光视点如设定为0.07rad。预算条件如下：发射和接纳光学体系的透过率跟所运用的玻璃元件数、有没有镀增透膜相关，光学镀膜处理后，可在0.9左右。取ε=0.9，τ=0.9。SONY摄像机F值为3.0，标称CCD最低照度0.01 Lux,信噪比大于50，照度阈值小于0.0002.有材料称白纸的漫反射系数为0.75左右，清空下空气衰减系数取0.0002/m。经核算，要看清楚200m处的白色纸板，激光器功率应在2W以上。归纳考虑不同环境下的空气衰减，咱们运用4W激光器，来满意各种运用环境要求。
现在，国内出产的云台式的激光监控设备，运用激光照冥具出光功率超越15W，夜间监控间隔能够到达3-5公里。
3.2 激光器寿数长
半导体激光器光电转化功率在60%以上，发生热量缺乏总功率的40%，别的金属热沉热导率高，一起合作温控电路，能够确保激光器工作温度不超越50摄氏度。但LED的光电转化功率最高在25%左右，有75%以上的电功率转化为热量。半导体器材的寿数与温度密切相关，光电子器材的寿数阅历公式：
L(T)为温度为T时器材寿数，Ea为激活能，K为玻尔兹曼常数，A为常数。由该式可知，温度越高寿数越短，所以半导体激光器寿数可远大于LED红外灯。
别的，研讨发现，半导体激光器失效首要是前期失效和后期寿数完结失效，中期失效呈现的几率细小。半导体激光器通过老化后，根本排除了前期失效产品，确保了激光红外灯有满足长的运用寿数。
下图为5组浪潮华光出产的2W半导体激光器老化的光衰状况，老化电流为3A.能够看出激光器在老化1000h后，光功率根本安稳。
图5 半导体激光器大电流老化光衰状况
半导体激光器首要由激活区电子-空穴对的无辐射跃迁和腔面高功率密度引起，大电流、高温、高湿环境都会下降激光器的运用寿数，别的，电浪涌和静电都会导致半导体激光器失效。咱们出产的激光照明模组具有先进的封装方式和电路规划，提高了产品抗高温、抗高湿、抗静电的才能，减小了器材的失效几率，理论寿数在30000h以上。
3.3 同步变焦技能
激光夜视仪同步变焦技能是激光器光束视点随摄像机拍照间隔的改动而同步改动，确保拍照区域被有用照亮的技能。国内一些激光夜视仪出产商宣称自己产品具有同步变焦技能，可是作用良莠不齐，许多产品存在手电筒效应或光束使用不充分的问题，影响了监控作用。咱们使用先进的机电操控手法，使产品具有了变焦激光灯与一体机同步变焦并带有断电回忆功用，有用处理暗角、手电筒和照明不明晰现象。
4. 定论
作为自动红外新技能，激光红外技能现已老练，而且比LED红外技能优势显着：拍照画面更明晰、监控规模更广、运用寿数更长、更节能、性价比更高。现阶段，民用商场还首要被LED红外灯占有，激光红外现在仅运用于特别范畴。激光夜视以其杰出的功能优势，必将在民用范畴获得大规模运用。
浪潮华光正在为激光夜视的推行遍及奋斗尽力。“触锐”系列激光照明产品将以杰出的功能和较高的性价比，改动红外监控商场的格式。
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