免IR‑Cut切换器的日夜两用型镜头的摄像方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种免IR‑Cut切换器的日夜两用型镜头的摄像方法及装置，在镜头前、镜头中间或镜头后的某个光学透光元件上镀设滤光膜，或者在镜头前、镜头中间或镜头后增设带滤光膜的光学透光元件；所述滤光膜对波长400nm‑640nm、840‑970nm的光增透且平均透过率大于98％，对波长为670‑800nm的光截止且平均透过率小于0.4％；并且，在与图像传感器连接的图像信号处理器中增设具有分离和去除图像信号中红外分量信号功能的颜色校正单元。该方法及装置无需使用IR‑Cut切换器，便能彻底解决摄像机白天拍摄图像偏红的问题，真正实现日夜两用，既能大大地减小镜头的尺寸，降低制造成本，又能保证镜头可靠地使用。

【技术实现步骤摘要】
免IR-Cut切换器的日夜两用型镜头的摄像方法及装置
本专利技术涉及安防、家居安防、家居智能领域，特别涉及一种免IR-Cut切换器的日夜两用型镜头的摄像方法及装置。
技术介绍
众所周知，传统的安防摄像机必须要标配IR-CUT来应用白天和黑夜的切换。白天利用IR-CUT里面的红外滤光片滤除红外线分量，以达到真实的图像颜色。当光照差的时候，开启红外灯，将IR-CUT里面的红外滤光片移开，让红外分量进入，以提升图像的低噪效果。但是，由于IR-CUT通常采用磁阀或者电机驱动，不仅增加了摄像机的成本，而且随着使用次数的增加，其稳定性和可靠性会逐渐变差，经常会出现黑夜白天无法切换的现象。并且，多数IR-Cut切换器是安装在镜头与摄像机成像芯片之间，造成对镜头后焦长度增长的要求，不利于生产尺寸小的摄像机，这个问题在现在流行的家居智能，家居安防用的小型摄像机(如卡片机)尤为突出。基于以上原因，旗瀚科技有限公司采用美国OVT的RGBIR传感器设计出了市场上的一款商用NOIR-CUT摄像机。顾名思义，NOIR-CUT就是不再使用IR-CUT切换器，通过在图像合成处理时，在ISP算法(图像信号处理器)中将成像芯片(图像传感器)采集到的图像信号中的IR信号分量(红外信号分量)分离出来，从而在白天彩色模式时，去除分离出来的IR信号分量，不让IR信号分量影响彩色成像；而当晚上可见光线不足时，在红外补光灯补光时，打开夜间模式，进入黑白状态，这时在ISP图像信号处理中不再分离出IR信号分量，让IR信号分量参与成像信息输出。这种方案理论上好象是可行的。但是在真正白天成像时，除了IR信号分量受IR光感应产生的IR信号分量对彩色成像色彩有影响外，实际上最靠近红光的波段(即680-800nm光)，除对IR感光单元有感应外，也同样会对成像芯片中的红光成应单元(R单元)产生影响，即红光感应单元会感应680-800nm的光，特别是对680-750nm的光响应大，即680-800nm的光大大增强了红光感应单元(R)的强度，即R分量的强度被红外光680－800nm影响而增强。这样R分量的值就比实际红光应该产生的信号强度大。因此在图像处理中，图像处理芯片就误认为红光是真实的很强，就因此会输出整个偏红的图像。因此旗瀚科技有限公司的这种只是将IR信号分量分离出来的NoIR-Cut方案也是不可行的。专利申请号为201320076004.9的专利文件公开了一种日夜两用型滤光片，该专利也是为了解决红外光造成成像图像偏红失真的问题，其方案是通过滤光片过滤700-780nm及900-1100nm的红外光，只让可见光和840-860nm的红外光通过，这样在一定程度上能够减弱红外光对成像芯片红外感应单元的影响。但是只使用这个滤光片，当在室外阳光较充足时，红外光线强度大，这时该滤光片中允许通过的840-860nm光还在会使成像芯片中红外感应单元(IR分量)产生很强的信号，那么在白天，在室外时，IR分量的强信号，在对摄像机拍摄的图像进行图像信号处理时，还是会产生非常大的影响，造成图像严重偏红。此外，该专利所采用的滤光膜不仅膜层数量多、加工工艺复杂，而且采用常用高折射率介质材料TiO2(n＝2.35@550nm)和低折射率介质材料SiO2(n＝1.45@550nm)制备日夜两用带通滤光片，TiO2材料在蒸发沉积过程中容易失氧，形成其它低价氧化物薄膜，导致吸收增大，且TiO2薄膜长期暴露在紫外线照射下，会导致小于450nm的短波吸收增加，这必然影响到滤光片的长期使用性能。综上所述，除了IR-CUT技术外，上述两种已有的技术方案都不能解决摄像机拍摄图像偏红的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服以上缺点，提供一种免IR-Cut切换器的日夜两用型镜头的摄像方法及装置，该方法及装置由于增设了滤光膜和具有分离和去除图像信号中红外分量信号功能的颜色校正单元，在白天不仅可通过滤光膜消除680-800nm近红外光对图像的影响，而且可同时通过图像信号处理器中的颜色校正单元进一步将透过光中的红外分量信号去除，从而消除840-950nm的光或930-950nm的光造成图像偏红失真的影响；在夜间，关闭颜色校正单元，保证850nm或940nm的红外补光灯的红外光能透过镜头成像，从而无需使用IR-Cut切换器，便能彻底解决摄像机白天拍摄图像偏红的问题，真正实现日夜两用，既能大大地减小镜头的尺寸，降低制造成本，又能保证镜头可靠地使用。本专利技术是这样实现的：方案(一)：一种免IR-Cut切换器的日夜两用型镜头的摄像方法，其特征在于：在镜头前、镜头中间或镜头后的某个光学透光元件上镀设滤光膜，或者在镜头前、镜头中间或镜头后增设带滤光膜的光学透光元件；所述滤光膜对波长400nm-640nm、840-970nm的光增透且平均透过率大于98％，对波长为670-800nm的光截止且平均透过率小于0.4％；并且，在与图像传感器连接的图像信号处理器中增设具有分离和去除图像信号中红外分量信号功能的颜色校正单元，白天时，开启颜色校正单元，通过颜色校正单元将图像传感器拍摄获得的图像信号中的红外分量信号分离和去除；夜间或低噪环境时，开启波长位于840-970nm之间的红外补光灯，关闭颜色校正单元，图像信号处理器不对图像传感器拍摄获得的图像信号做分离和去除红外分量信号的颜色校正处理。优选地，所述红外补光灯的波长为850nm或940nm。所述滤光膜由32层膜层组成，该32层膜层由高折射率介质材料Nb2O5膜层和低折射率介质材料MgF2膜层多次交替堆叠组成，该32层膜层从内至外依次为：第1层，Nb2O5膜层，厚度为99-101nm，第2层，MgF2膜层，厚度为181.2-184.8nm，第3层，Nb2O5膜层，厚度为27.7-28.3nm，第4层，MgF2膜层，厚度为33.7-34.3nm，第5层，Nb2O5膜层，厚度为28.7-29.3nm，第6层，MgF2膜层，厚度为30.7-31.3nm，第7层，Nb2O5膜层，厚度为99-101nm，第8层，MgF2膜层，厚度为148.5-151.5nm，第9层，Nb2O5膜层，厚度为80.2-81.8nm，第10层，MgF2膜层，厚度为144.5-147.5nm，第11层，Nb2O5膜层，厚度为95-97nm，第12层，MgF2膜层，厚度为40.6-41.4nm，第13层，Nb2O5膜层，厚度为30.7-31.3nm，第14层，MgF2膜层，厚度为20.8-21.2nm，第15层，Nb2O5膜层，厚度为48.5-49.5nm，第16层，MgF2膜层，厚度为156.4-159.6nm，第17层，Nb2O5膜层，厚度为79.2-80.8nm，第18层，MgF2膜层，厚度为144.5-147.5nm，第19层，Nb2O5膜层，厚度为82.2-83.8nm，第20层，MgF2膜层，厚度为170.3-173.8nm，第21层，Nb2O5膜层，厚度为14.9-15.2nm，第22层，MgF2膜层，厚度为169.3-172.7nm，第23层，Nb2O5膜层，厚度为84.2-85.9nm，第24层，MgF2膜层，厚度为151.5-154.5nm，第25层，Nb2O5膜层，厚度为106.9-109.1n本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种免IR‑Cut切换器的日夜两用型镜头的摄像方法，其特征在于：在镜头前、镜头中间或镜头后的某个光学透光元件上镀设滤光膜，或者在镜头前、镜头中间或镜头后增设带滤光膜的光学透光元件；所述滤光膜对波长400nm‑640nm、840‑970nm的光增透且平均透过率大于98％，对波长为670‑800nm的光截止且平均透过率小于0.4％；并且，在与图像传感器连接的图像信号处理器中增设具有分离和去除图像信号中红外分量信号功能的颜色校正单元，白天时，开启颜色校正单元，通过颜色校正单元将图像传感器拍摄获得的图像信号中的红外分量信号分离和去除；夜间或低噪环境时，开启波长位于840‑970nm之间的红外补光灯，关闭颜色校正单元，图像信号处理器不对图像传感器拍摄获得的图像信号做分离和去除红外分量信号的颜色校正处理。

【技术特征摘要】
1.一种免IR-Cut切换器的日夜两用型镜头的摄像方法，其特征在于：在镜头前、镜头中间或镜头后的某个光学透光元件上镀设滤光膜，或者在镜头前、镜头中间或镜头后增设带滤光膜的光学透光元件；所述滤光膜对波长400nm-640nm、840-970nm的光增透且平均透过率大于98％，对波长为670-800nm的光截止且平均透过率小于0.4％；并且，在与图像传感器连接的图像信号处理器中增设具有分离和去除图像信号中红外分量信号功能的颜色校正单元，白天时，开启颜色校正单元，通过颜色校正单元将图像传感器拍摄获得的图像信号中的红外分量信号分离和去除；夜间或低噪环境时，开启波长位于840-970nm之间的红外补光灯，关闭颜色校正单元，图像信号处理器不对图像传感器拍摄获得的图像信号做分离和去除红外分量信号的颜色校正处理；所述滤光膜由32层膜层组成，该32层膜层由高折射率介质材料Nb2O5膜层和低折射率介质材料MgF2膜层多次交替堆叠组成，该32层膜层从内至外依次为：第1层，Nb2O5膜层，厚度为99-101nm，第2层，MgF2膜层，厚度为181.2-184.8nm，第3层，Nb2O5膜层，厚度为27.7-28.3nm，第4层，MgF2膜层，厚度为33.7-34.3nm，第5层，Nb2O5膜层，厚度为28.7-29.3nm，第6层，MgF2膜层，厚度为30.7-31.3nm，第7层，Nb2O5膜层，厚度为99-101nm，第8层，MgF2膜层，厚度为148.5-151.5nm，第9层，Nb2O5膜层，厚度为80.2-81.8nm，第10层，MgF2膜层，厚度为144.5-147.5nm，第11层，Nb2O5膜层，厚度为95-97nm，第12层，MgF2膜层，厚度为40.6-41.4nm，第13层，Nb2O5膜层，厚度为30.7-31.3nm，第14层，MgF2膜层，厚度为20.8-21.2nm，第15层，Nb2O5膜层，厚度为48.5-49.5nm，第16层，MgF2膜层，厚度为156.4-159.6nm，第17层，Nb2O5膜层，厚度为79.2-80.8nm，第18层，MgF2膜层，厚度为144.5-147.5nm，第19层，Nb2O5膜层，厚度为82.2-83.8nm，第20层，MgF2膜层，厚度为170.3-173.8nm，第21层，Nb2O5膜层，厚度为14.9-15.2nm，第22层，MgF2膜层，厚度为169.3-172.7nm，第23层，Nb2O5膜层，厚度为84.2-85.9nm，第24层，MgF2膜层，厚度为151.5-154.5nm，第25层，Nb2O5膜层，厚度为106.9-109.1nm，第26层，MgF2膜层，厚度为20.8-21.1nm，第27层，Nb2O5膜层，厚度为121.8-124.2nm，第28层，MgF2膜层，厚度为41.6-42.4nm，第29层，Nb2O5膜层，厚度为23.8-24.2nm，第30层，MgF2膜层，厚度为49.5-50.5nm，第31层，Nb2O5膜层，厚度为21.8-22.2nm，第32层，MgF2膜层，厚度为99-101nm。2.根据权利要求1所述的免IR-Cut切换器的日夜两用型镜头的摄像方法，其特征在于：所述红外补光灯的波长为850nm或940nm。3.一种实现权利要求1所述摄像方法的摄像装置，它包括镜头、设置于镜头后方的图像传感器以及与图像传感器连接的图像信号处理器，其特征在于：在镜头前、镜头中间或镜头后的某个光学透光元件上镀设有滤光膜，或者在镜头前、镜头中间或镜头后增设有带滤光膜的光学透光元件，所述滤光膜对波长400nm-640nm、840-970nm的光增透且平均透过率大于98％，对波长为670-800nm的光截止且平均透过率小于0.4％；并且，所述图像信号处理器中增设有具有分离和去除图像信号中红外分量信号功能的颜色校正单元，所述颜色校正单元能在白天开启，在夜间或低噪环境关闭；所述滤光膜由32层膜层组成，该32层膜层由高折射率介质材料Nb2O5膜层和低折射率介质材料MgF2膜层多次交替堆叠组成，该32层膜层从内至外依次为：第1层，Nb2O5膜层，厚度为99-101nm，第2层，MgF2膜层，厚度为181.2-184.8nm，第3层，Nb2O5膜层，厚度为27.7-28.3nm，第4层，MgF2膜层，厚度为33.7-34.3nm，第5层，Nb2O5膜层，厚度为28.7-29.3nm，第6层，MgF2膜层，厚度为30.7-31.3nm，第7层，Nb2O5膜层，厚度为99-101nm，第8层，MgF2膜层，厚度为148.5-151.5nm，第9层，Nb2O5膜层，厚度为80.2-81.8nm，第10层，MgF2膜层，厚度为144.5-147.5nm，第11层，Nb2O5膜层，厚度为95-97nm，第12层，MgF2膜层，厚度为40.6-41.4nm，第13层，Nb2O5膜层，厚度为30.7-31.3nm，第14层，MgF2膜层，厚度为20.8-21.2nm，第15层，Nb2O5膜层，厚度为48.5-49.5nm，第16层，MgF2膜层，厚度为156.4-159.6nm，第17层，Nb2O5膜层，厚度为79.2-80.8nm，第18层，MgF2膜层，厚度为144.5-147.5nm，第19层，Nb2O5膜层，厚度为82.2-83.8nm，第20层，MgF2膜层，厚度为170.3-173.8nm，第21层，Nb2O5膜层，厚度为14.9-15.2nm，第22层，MgF2膜层，厚度为169.3-172.7nm，第23层，Nb2O5膜层，厚度为84.2-85.9nm，第24层，MgF2膜层，厚度为151.5-154.5nm，第25层，Nb2O5膜层，厚度为106.9-109.1nm，第26层，MgF2膜层，厚度为20.8-21.1nm，第27层，Nb2O5膜层，厚度为121.8-124.2nm，第28层，MgF2膜层，厚度为41.6-42.4nm，第29层，Nb2O5膜层，厚度为23.8-24.2nm，第30层，MgF2膜层，厚度为4...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄木旺，林孝同，林勇杰，何金铃，张剑清，
申请(专利权)人：福建福特科光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35