Oświetlacze podczerwieni – 730nm, 850nm czy 940nm?
CCTV lipiec 27th, 2010Oświetlacz podczerwieni to raczej proste urządzenie. Wydawać by się mogło, że odpowiedź na postawione w tytule pytanie nie ma większego znaczenia, jednakże po choćby niewielkim zagłębieniu się w temat okazuje się, że istnieje co najmniej kilka cech, na które można, a niekiedy trzeba zwrócić uwagę. Mimo stosunkowo niewielkich różnic w długościach fal różnice ich właściwości są bardzo zauważalne, tak dla ludzkiego oka, jak i dla przetwornika. I o tym traktować będzie poniższy tekst. Zapraszam.
Na wstępie krótko o istocie promieniowania podczerwonego: jest to promieniowanie elektromagnetyczne o długości fali w zakresie 760nm – 2mm (za PWN), niewidoczne dla ludzkiego oka, choć jest to kwestia mocno indywidualna (jedni widzą maksymalnie 700nm, inni 750nm). Jak można zauważyć, zakres ten zaczyna się tuż za kolorem czerwonym należącym do promieniowania widzialnego. Jakie ma to następstwa w odniesieniu do oświetlaczy IR? Urządzenia zbudowane na bazie diod emitujących promieniowanie 730nm są dla większości ludzi dość łatwo zauważalne, a co za tym idzie, nie nadają się do zastosowań w aplikacjach „ukrytych”. Dodatkowo fakt widoczności bądź nie diod w takim oświetlaczu nie wynika tylko z predyspozycji danej osoby, ale również z faktu, iż widmo emitowanego promieniowania nie jest idealne (dioda nie wypromieniowuje fal tylko jednej długości), co można zobaczyć na poniższej charakterystyce diody L200CWIR731-30D firmy Ledtronics (tu akurat wartość szczytowa wynosi 735nm).
Źródło: LEDtronics, Inc.
W przypadku oświetlaczy opartych o diody 850nm sprawa ma się nieco lepiej, gdyż ich promieniowanie „zahacza” tylko delikatnie o pasmo widzialne i dlatego też są dla człowieka prawie niewidoczne. W przypadku diod 940nm problem znika całkowicie – ta długość fali nie wywołuje wrażeń wzrokowych. Naturalnie podane wartości to znów tylko wartości szczytowe – charakterystyki promieniowania nie są idealne (poniżej charakterystyki TSHG6210 oraz TSAL7400 firmy Vishay).
Źródło: Vishay
W związku z powyższymi rozważaniami nasuwa się dość oczywisty wniosek: stosujmy tylko oświetlacze podczerwieni emitujące promieniowanie 940nm. Urządzenie jest niewidoczne dla ewentualnych napastników, ceny na dzień dzisiejszy nie powalają na kolana. Gdzie jest haczyk?
Problemem numer jeden są tu matryce światłoczułe. Ich czułość waha się dość znacznie w zależności od długości fali. Postęp w dziedzinie przetworników dokonuje się na naszych oczach, jednakże nadal efektywność kwantowa dla fal dłuższych niż 850nm jest (stosunkowo) niska. Obrazuje to poniższy wykres będący porównaniem starego (Sony CCD ICX038DLA) z nowym (Sony EXview HAD CCD ICX248AL).
Źródło: Sony
Jak widać efektywność kwantowa tych matryc różni się znacznie praktycznie w całym zakresie. W przypadku promieniowania 850nm i 940nm jest to skok o ponad 2 razy.
Problemem numer 2 są obiektywy. Jak wiadomo uzyskanie ostrego obrazu przy oświetleniu podczerwonym wymaga stosowania obiektywów skorygowanych pod kątem tego typu promieniowania. W przeciwnym wypadku obraz będzie nieostry i stosowanie kosztownych kamer o super czułych i wysoko rozdzielczych przetwornikach traci w tym przypadku sens. Na szczęście istnieje na rynku odpowiednia optyka pozwalająca na pracę ze źródłami od 400nm do 950nm (przykładem choćby produkty firmy Bosch – LTC3364/21, LTC3664/30, LTC3664/40 itd.), jednakże ich cena jest stosunkowo wysoka. Coś za coś.
Na dzień dzisiejszy cały czas dużą popularnością cieszą się oświetlacze 730nm. Matryce wykazują w tym paśmie zadowalającą czułość, samo promieniowanie nie przeszkadza ludziom („żarzą” się tylko same diody), dostępna jest stosunkowo tania i przyzwoita optyka (tu mała uwaga: nie wszyscy producenci przyznają się, dla jakich długości fali ich obiektywy są „IR corrected”). Dzięki rozwojowi technologii coraz popularniejsze stają się oświetlacze 850nm. Można również przypuszczać, iż postęp będzie trwał nadal, a inżynierowie nie powiedzieli jeszcze ostatniego słowa, stąd matryce o zadowalającej czułości w paśmie powyżej 900nm to tylko kwestia czasu.
- 27/10/2010 – Qccess Air@-EL300 – zestaw transmisyjny do wind.
- 01/03/2010 – Monitoring scentralizowany czy nie?
- 27/04/2009 – Kamery sieciowe a poziom oświetlenia.
lipiec 29th, 2010 o godzinie 20:21
Bardzo fajny artykuł, nie mogę zgodzić się natomiast z ostatnim akapitem. Otóż większość dostępnych na rynku oświetlaczy pracuje w paśmie 850nm. Faktycznie przy tej długości fali widoczne są tylko żarzące się diody bez poświaty. Natomiast dopiero 940nm umożliwia całkowitą dyskrecję, i takie też oświetlacze (najczęściej zintegrowane) są już obecnie stosowane.
http://www.tecnocom.pl/serwis/katalog/kompendium_raytec.pdf
http://aper.com.pl/upload/FTP/Podczerwien/VIR-300_600.pdf
http://aper.com.pl/upload/FTP/Kamery/IR/VCIR-1792H.pdf
lipiec 29th, 2010 o godzinie 20:56
Witaj,
w zasadzie zastanawiałem się dłuższy czas, jak sformułować to zdanie. Początkowo miało ono zdecydowanie mocniejszy wyraz (w kierunku 730nm), potem przejrzałem profilaktycznie ofertę i… rzeczywiście 850nm jest powszechne. Jednak rzuciłem okiem na tanie, marnej klasy oświetlacze IR i jest tego nadal sporo (stąd „dużą popularnością cieszą się oświetlacze 730nm”). Tak czy owak, 850nm to zdecydowany standard u (ważne!) renomowanych producentów/dystrybutorów. Aha, Raytec to bardzo przyzwoity sprzęt – zupełnie nie o takich urządzeniach był ten akapit 😉 . Dzięki za komentarz.
Trzymaj się.
sierpień 21st, 2010 o godzinie 10:22
[…] Positioning System – HSPS) zwierające kamery Dinion 2X pozwalające na doposażenie w oświetlacze podczerwieni serii UFLED. Zasięg – ponad 300m, prędkość obrotu – 100 stopni na sekundę. Niezłe […]