IR_CUT濾光片切換器簡(jiǎn)介

IR=infrared=紅外線，IR_CUT，紅外濾光片切換器，簡(jiǎn)言之，是由濾光片（一片紅外截止或吸收濾光片和一片全透光譜濾光片）+動(dòng)力部分（可以是電磁、電機(jī)或其他動(dòng)力源）構(gòu)成的，用于讓濾光片白天切換到不感紅外濾光片和晚上切換到感紅外濾光片的紅外攝像機(jī)配件。

紅外光對(duì)攝像機(jī)成像的影響

物質(zhì)吸收光并激發(fā)出自由電子的行為稱為光電效應(yīng)。正是由于光具有光電效應(yīng)，科學(xué)家發(fā)明了光耦合成像技術(shù)，包括CCD：全稱Charge Coupled Device即電荷耦合器件；和CMOS：全稱Complementary Metal Oxide Semiconductor，即互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體。所有的攝像機(jī)成像部分都是通過CCD或者CMOS SENSOR這一圖像傳感器來實(shí)現(xiàn)的。

自然界存在著各種波長(zhǎng)的光線，人眼識(shí)別光線的波長(zhǎng)范圍在320nm-760nm之間，可見光區(qū)不同頻率的光會(huì)呈現(xiàn)不同的顏色，依次為紅:605nm-700nm,橙:595-605,黃:580-595,綠:500-560,青:480nm-490nm,藍(lán):435nm-480nm,紫:400-435。而超過320nm-760nm的光線人眼就無(wú)法見到，比如紅外光、紫外線等。而CCD或者CMOS成像，不僅捕捉人眼可見光，也會(huì)捕捉紅外光。任何在絕對(duì)零度（-273℃）以上的物體都對(duì)外發(fā)射紅外線，不過有強(qiáng)弱大小，而且我們普遍采用的紅外補(bǔ)光燈，光譜功率分布為中心波長(zhǎng)830～950nm，也為普通CCD和CMOS可感受的范圍。

光是沿直線傳播的，但是當(dāng)光線穿越不同介質(zhì)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生直射、反射、折射、衍射、偏振等不同的物理特性。因此，當(dāng)可見光和紅外光線同時(shí)進(jìn)入攝像機(jī)鏡頭，被鏡頭透鏡折射后，可見光和紅外光就會(huì)在不同的靶面成象，當(dāng)我們將可見光所成圖像調(diào)試好，也就是所謂圖像聚焦和后焦調(diào)整，這時(shí)紅外光就會(huì)在這個(gè)靶面形成虛像，從而影響圖象的顏色和質(zhì)量。常見的現(xiàn)象包括虛焦、偏色、摩爾紋等。

紅外濾光片的作用

濾光片，簡(jiǎn)單來說，就是能衰減光強(qiáng)度，改變光譜成分或限定振動(dòng)面的光學(xué)零件。紅外濾光片，就是能夠?yàn)V除紅外光線的光學(xué)零件，一般使用鍍膜的方法或藍(lán)玻璃。

鍍膜分真空鍍膜和化學(xué)鍍膜兩種，這兩種我們都稱之為IRCoating。IRCoating能濾除650nm波長(zhǎng)以上的光，能夠滿足一般要求不高的CCD攝像機(jī)的要求；而對(duì)于不同品牌、規(guī)格、型號(hào)的CMOS，由于存在紅外半峰帶寬的問題，它們感應(yīng)紅外光的條件是不一樣的，因此必須針對(duì)每一款產(chǎn)品，鍍與之相適應(yīng)、截止不同波長(zhǎng)波段的膜，以達(dá)到最佳效果。藍(lán)玻璃是用“吸收”的方式過濾紅外光，可過濾630nm波長(zhǎng)以上的光，并且過濾比較徹底。

另外，濾光片還要加上所謂的ARCoating的鍍膜，目的是增加透光率，因?yàn)楣饩€在透過不同介質(zhì)（比如從空氣進(jìn)入石英片）時(shí)，會(huì)產(chǎn)生部分的折射和反射，當(dāng)加上單面ARCoating后，濾光片會(huì)提升3-5%的透光率，如果加上雙面ARCoating鍍膜，濾光片可達(dá)到98%以上的透光率，否則只有不到90%的透光率，這對(duì)CCD或CMOS的感光度就有很大的影響，也就是說，不用ARCoating就會(huì)降低攝像機(jī)的感光度，而使用雙面ARCoating，就會(huì)使圖像更清晰。同時(shí)，濾光片有ARCoating的保護(hù)也就不容易起霧了。

CCD和CMOS兩者都是利用矽感光二極管進(jìn)行光與電轉(zhuǎn)換的圖像傳感器，由一顆顆的感光體（CELL）構(gòu)成，它要求光線最好是直射進(jìn)來，斜射進(jìn)來的光會(huì)干擾到鄰近感光體，而產(chǎn)生色漂（偽彩），這就需要對(duì)光線加以修整。我們利用水晶的物理偏光特性，把射進(jìn)來的光線，保留直射部分，反射和折射斜射部分，避免斜射光去影響旁邊的感光點(diǎn)。但是，斜射光存在不同的角度，一片水晶只能處理一個(gè)方向的斜射光，從理論上來說，不同方向的水晶片疊加的層數(shù)越多，解決色漂（偽彩）的效果就越好。但考慮到實(shí)際需求和成本，一般都只用1到3片水晶片，來解決水平、垂直和45°角的色漂（偽彩）問題。

綜上所述，IRCoating膜或藍(lán)玻璃用來濾除紅外光，而水晶用來修整光線，在水晶片上還需ARCoating鍍膜，用來增加透光率。

我們絞盡腦汁把紅外光濾除了，可是紅外光并不是一無(wú)是處。當(dāng)年我們的攝像機(jī)只有白天用，晚上卻是兩眼一抹黑。當(dāng)人們對(duì)低照度夜視有要求的時(shí)候，又想起了被我們?yōu)V掉的紅外光。為了解決這一問題，便開發(fā)出雙峰值的單濾光片并加以運(yùn)用，這種攝像機(jī)就有了夜視功能。但這種單濾光片，雖然成本低廉，又能兼顧白天與晚上的波長(zhǎng)吸引，由于開放了波長(zhǎng)頻率，從而在白天，由于自然界的光線中含有較多的紅外光，其中一部分也能進(jìn)入CCD或CMOS并干擾圖像色彩還原。

IRCUT雙濾光片技術(shù)

雙濾光片技術(shù)，在不同的地方，有不同的名稱，歐美稱之為IRCUT；中國(guó)***地區(qū)稱之為ICR；中國(guó)大陸稱之為雙濾光片切換器。

IRCUT雙濾光片切換器能讓普通日夜型攝像機(jī)在晚上和白天分別使用不同的濾光片工作，因而能有效解決雙峰單濾光片日夜不能兼顧而產(chǎn)生的問題。

IRCUT雙濾光片切換器由一個(gè)紅外截止低通濾光片、一個(gè)全光譜光學(xué)玻璃、動(dòng)力機(jī)構(gòu)以及外殼組成，它通過一塊電路控制板來進(jìn)行切換、定位。當(dāng)白天的光線充分時(shí)，電路控制板驅(qū)使切換器切換并定位到紅外截止濾光片工作，CCD或CMOS還原出真實(shí)色彩；當(dāng)夜間可見光不足時(shí)，紅外截止濾光片自動(dòng)移開，全光譜光學(xué)玻璃開始工作，這時(shí)，它能感應(yīng)紅外燈的紅外光，使CCD或CMOS充分利用到所有光線，從而大大提高了紅外攝像機(jī)的夜視性能，整個(gè)畫面也就清晰自然了。

IRCUT雙濾光片切換器的驅(qū)動(dòng)方式和機(jī)構(gòu)多種多樣，主要分電感線圈式和電機(jī)式兩種，它們各有千秋。電感線圈式又分線圈運(yùn)動(dòng)或磁鐵運(yùn)動(dòng)，以及直線運(yùn)動(dòng)或鐘擺運(yùn)動(dòng)等。線圈驅(qū)動(dòng)方式的體積小，造價(jià)低，但驅(qū)動(dòng)力小，自鎖能力差，線圈運(yùn)動(dòng)的壽命很短，而磁鐵運(yùn)動(dòng)的壽命很長(zhǎng)，鐘擺運(yùn)動(dòng)方式的相對(duì)自鎖能力較好，但不能驅(qū)動(dòng)大尺寸濾光片的。

電機(jī)式又分齒輪齒條式、蝸輪蝸桿式和螺旋副式等。螺旋副式的結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)力大，自鎖力強(qiáng)，是一種較好的選擇。

IRCUT的驅(qū)動(dòng)控制

由于CCD和CMOS圖像傳感器對(duì)紅外光的不同特性，CCD攝像機(jī)一般不需要使用IR_CUT，而CMOS攝像機(jī)都會(huì)采用IR_CUT，使用IR_CUT，會(huì)同步配合攝像機(jī)圖像的黑白轉(zhuǎn)換，在夜間圖像轉(zhuǎn)為黑白，紅外攝像機(jī)還會(huì)在夜間圖像轉(zhuǎn)黑白的時(shí)候，同步開啟紅外補(bǔ)光燈。

為了得到正確的圖像，IR_CUT切換、圖像黑白轉(zhuǎn)換、紅外燈開關(guān)三項(xiàng)動(dòng)作必須保持同步進(jìn)行，這個(gè)同步動(dòng)作通過攝像機(jī)的硬件和軟件設(shè)計(jì)來完成。而呈現(xiàn)給用戶的，這三項(xiàng)其實(shí)就是一個(gè)菜單項(xiàng)，不同的攝像機(jī)可能叫法不一樣，常見的有彩黑轉(zhuǎn)換、日夜轉(zhuǎn)換、紅外控制等。

控制IR_CUT切換有幾種不同的控制方式，一般包括：外部控制，程序控制，手動(dòng)控制。不管是哪種控制方式，都要決定在什么環(huán)境下，即環(huán)境照度或者每天天黑天亮的什么時(shí)間點(diǎn)做轉(zhuǎn)換。

外部控制，通過光敏電阻（一般集成在紅外燈板上）檢測(cè)環(huán)境照度，并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)反饋主板做判斷，主板通過判斷，通過信號(hào)控制IR_CUT的切換。

程序模式，又分為定時(shí)模式，和照度模式。定時(shí)模式是在攝像機(jī)里直接設(shè)置每天的固定時(shí)間做轉(zhuǎn)換，這個(gè)僅適用于環(huán)境照度變換很規(guī)律的場(chǎng)景。照度模式，則是支持通過程序設(shè)定在某個(gè)具體的照度閾值上做轉(zhuǎn)換，而照度值的來源則是主板通過攝像機(jī)的畫面分析場(chǎng)景的照度來取得。

手動(dòng)控制則比較簡(jiǎn)單，即在攝像機(jī)的菜單選項(xiàng)里，直接設(shè)置ICR ON或ICR OFF。（不同攝像機(jī)的叫法不同）。