HellasCams - Basic Principles of Infrared Illumination

Αρχές Λειτουργίας Υπέρυθρου Φωτισμού και Υπέρυθρης Κάμερας

Οι υπέρυθροι προβολείς στην ουσία επιτρέπουν στις ασπρόμαυρες κάμερες να ‘δουν στο σκοτάδι’. Αυτό είναι το αποτέλεσμα του υπέρυθρου φωτισμού που παρέχουν οι λυχνίες, τον οποίο (φωτισμό) δεν μπορεί να δει το ανθρώπινο μάτι.

Γενικά υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι υπέρυθρων προβολέων: 715 nm (nanometers), 830 nm (nanometers) και 940nm (nanometers). Τα φίλτρα τύπου 715 nm επιτρέπουν τη διέλευση της μέγιστης ποσότητας φωτός και οι περισσότεροι άνθρωποι μπορούν να το δουν σαν μια κόκκινη πυράκτωση. Τα φίλτρα τύπου 830 nm αφήνουν να περάσει λιγότερο φως και συνεπώς παρέχουν μικρότερη εμβέλεια φωτισμού. Όμως, έχουν το πλεονέκτημα ότι γίνονται λιγότερο αντιληπτά από το ανθρώπινο μάτι και έτσι είναι πιο αποτελεσματικά όσον αφορά την ‘παραλλαγή’. Με τα φίλτρα τύπου 940nm η πυράκτωση του προβολέα είναι αόρατη στο ανθρώπινο μάτι, αλλά έχει το μειονέκτημα της μικρής εμβέλειας.

Προκειμένου λοιπόν να γίνει κατανοητή η νυχτερινή όραση (night vision), είναι απαραίτητη η γνώση κάποιων βασικών στοιχείων του φωτός.

Το ποσό ενέργειας σε ένα κύμα φωτός συσχετίζεται με το μήκος κύματός του:
Τα πιο μικρά μήκη κύματος έχουν την υψηλότερη ενέργεια. Από το ορατό φως, το ιώδες έχει την περισσότερη ενέργεια, και το ερυθρό τη λιγότερη. Ακριβώς δίπλα στο φάσμα του ορατού φωτός βρίσκεται το υπέρυθρο φάσμα:

Οι υπέρυθρες κάμερες νυχτερινής όρασης είναι ευαίσθητες σε ένα ευρύ φάσμα του φωτός, συμπεριλαμβανόμενου και του υπέρυθρου. Η λειτουργία τους βασίζεται στην ενίσχυση του φωτός που εισέρχεται στο φακό.

Χρησιμοποιώντας μια πηγή υπέρυθρου φωτός (π.χ. υπέρυθρο προβολέα), μπορεί να αυξηθεί το διαθέσιμο φως στο υπέρυθρο τμήμα του φάσματος, με τη ρίψη μιας ακτίνας που δεν είναι ορατή στο ανθρώπινο μάτι. Τα αντικείμενα του χώρου αντανακλούν αυτή την αόρατη στον άνθρωπο ακτίνα που είναι όμως ορατή από την κάμερα. Παρακάτω φαίνεται συνοπτικά πώς λειτουργεί η κάμερα:

1. Ένας συμβατικός φακός, αποκαλούμενος objective φακός, συλλαμβάνει το φως του περιβάλλοντος μαζί με το υπέρυθρο.

2. Το φως στη συνέχεια στέλνεται στο σωλήνα ενίσχυσης εικόνας. Ο σωλήνας αυτός παρέχει τάση περίπου 5000 Volts. Χρησιμοποιώντας μία φωτοκάθοδο μετατρέπει τα φωτόνια της φωτεινής ενέργειας σε ηλεκτρόνια.

3. Καθώς τα ηλεκτρόνια περνούν μέσω του σωλήνα, παρόμοια ηλεκτρόνια απελευθερώνονται από τα άτομα στο σωλήνα, πολλαπλασιάζοντας τον αρχικό αριθμό ηλεκτρονίων με έναν παράγοντα της τάξεως των χιλιάδων.

4. Στο τέλος του σωλήνα ενίσχυσης, τα ηλεκτρόνια χτυπούν μια επιφάνεια επενδυμένη με φωσφόρους. Αυτή παρέχει μια τέλεια εικόνα δεδομένου ότι τα ηλεκτρόνια έχουν κρατήσει την ίδια ευθυγράμμιση με τα αρχικά φωτόνια. Οι φώσφοροι δημιουργούν την χαρακτηριστική πράσινη εικόνα της νυχτερινής όρασης, η οποία τελικά ψηφιοποιείται και αποστέλλεται μέσω του δικτύου στον υπολογιστή.

« Επιστροφή