DE112006002383B4

DE112006002383B4 - Kamerasystem

Info

Publication number: DE112006002383B4
Application number: DE112006002383T
Authority: DE
Inventors: Anders Goleta Cassel; Frank Paul Goleta Leonelli; Marcel Goleta Tremblay; Joseph Buellton Kostrzewa
Original assignee: Autoliv Development AB; Flir Systems Inc
Current assignee: Veoneer Sweden AB; Teledyne Flir LLC
Priority date: 2005-09-13
Filing date: 2006-09-08
Publication date: 2009-05-07
Anticipated expiration: 2026-09-09
Also published as: DE112006002383T5; US7329869B2; WO2007033044A1; US20070069134A1

Abstract

Ein Kamerasystem, das umfasst:
einen IR-Sensor (2);
eine optische Anordnung (4), die eingerichtet ist, um eintreffendes Licht auf den Sensor (2) zu fokussieren, wobei der Sensor (2) und die optische Anordnung (4) gemeinsam eine Optik/Sensor-Einheit (2, 4) bilden;
eine Verarbeitungseinrichtung (P), die eingerichtet ist, von dem Sensor (2) erzeugte Signale zu verarbeiten;
einen Kühlkörper (14), der sich in thermischem Kontakt mit der Verarbeitungseinrichtung (P) befindet und eingerichtet ist, Wärme von ihr wegzuleiten; und
eine thermische Ausgleichereinrichtung (11), die mindestens teilweise aus einem Material mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit gebildet ist, die zumindest teilweise die Optik/Sensor-Einheit (2, 4) umgibt und sich in thermischem Kontakt mit ihr befindet und vorgesehen ist, um Wärme von wärmeren zu kühleren Teilen der Optik/Sensor-Einheit (2, 4) zu leiten,
dadurch gekennzeichnet, dass
die thermische Ausgleichereinrichtung (11) einerseits in thermischem Kontakt an der optischen Anordnung (4) befestigt ist und andererseits in...

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kamerasystem und betrifft insbesondere Infrarot-(IR)-Kamerasysteme, die in Umgebungen genutzt werden können, wo die Umgebungstemperatur häufig schnell schwankt.
2. Stand der Technik
Temperaturschwankungen erhöhen Probleme für bildgebende Geräte, insbesondere IR-Bildgeräte, und wenn Temperaturgradienten innerhalb der optischen Systeme und des Sensors einer IR-Kamera existieren, kann dies zu signifikanter Verschlechterung des Bildes führen, das von der Kamera produziert wird.
Einige moderne Motorfahrzeuge umfassen eine IR-Kamera, die unter der Motorhaube des Fahrzeugs angeordnet ist, wobei das Blickfeld der Kamera in Fahrtrichtung des Fahrzeugs zielt. Normalerweise wird die Kamera verwendet, um ein Bild der Landschaft, die vor dem Fahrer liegt, anzuzeigen. Dieses Bild hilft dem Fahrer zu sehen, insbesondere im Falle relativ warmer Objekte (so wie Fußgänger) unter dunklen Verhältnissen. Das Bild der Kamera kann auch verarbeitet werden, um Objekte zu identifizieren und zu markieren, die vom Fahrer überwacht werden sollen. Selbstverständlich werden genaue Auslesewerte von der IR-Kamera benötigt, damit ein solches System effektiv funktioniert.
Die Umgebungstemperatur unter der Haube eines Motorfahrzeugs neigt jedoch dazu, während des Verlaufes einer Fahrt erheblich zu schwanken. Wenn das Fahrzeug im Leerlauf läuft, kann die Temperatur unter der Haube beispielsweise 60°C erreichen. Wenn jedoch mit mäßigem Tempo gefahren wird, kann die Temperatur unter der Haube auf die der Umgebungsluft fallen (z. B. 20°C).
Viele IR-Kameras umfassen eine Verarbeitungseinrichtung, die im Allgemeinen eine oder mehrere integrierte Schaltungen umfasst, und diese Verarbeitungseinrichtung kann eine signifikante Hitzemenge erzeugen. Um dem zu entgegenzuwirken, ist es üblich, einen Kühlkörper bereitzustellen, der sich in thermischem Kontakt mit der Verarbeitungseinrichtung befindet, und der Wärme von der Verarbeitungseinrichtung in die Umgebung der Kamera ableitet.
Es ist jedoch bekannt, dass wenn die Temperatur der Kameraumgebung ein hohes Niveau erreicht, wenn zum Beispiel das Fahrzeug leer läuft, der Kühlkörper dann Wärmeenergie von der Umgebung in die Kamera hinein leitet.
Diese Effekte verursachen häufig Temperaturgradienten in dem und um die optischen Systeme und den Sensor der Kamera, sowie schnelles Steigen und Sinken der Gesamttemperatur der optischen Systeme und des Sensors. Es ist bekannt, dass dies dazu führt, die Qualität der Bilder, die von der Kamera aufgenommen werden, zu verschlechtern.
Die Weise, in der Wärme innerhalb des Kamerasystems erzeugt oder zu ihm übermittelt wird, kann zu konstanten und vorhersagbaren thermischen Gradienten innerhalb des Kamerasystems führen. Solche konstanten Gradienten können jedoch durch das Vornehmen systematischer Einstellungen kompensiert werden, beispielsweise durch das Einbringen einer konsistenten Gewichtung in das Verfahren, mit dem die Signale von dem Kamerasystem interpretiert werden. Jedoch können eher zufällige, unvorhersagbare Gradienten und Änderungen der Temperatur insgesamt nicht auf dieselbe Weise angepasst werden.
R. Breitner et al., „Recent developments for QWIP IR imaging modules at AIM", SPIE Conference an Infrared Detectors and Focal Plane Arrays V, Orlando, Florida, April 1998, SPIE Vol. 3379 (1998) pp. 423–432, offenbart ein Kamerasystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 mit einem Focal Plane Array (FPA)-Detektor, der zur Kühlung in einem Dewar-Gefäß thermisch isoliert angeordnet ist.
US 5 966 945 , US 5 198 671 und DE 42 44 480 A1 beschreiben gekühlte IR-Detektor-Systeme.
US 5 839 284 offenbart ein Wärmesteuerungssystem für einen gekühlt betriebenen Bildverstärker, wobei die Kameraelektronik hinter dem Bildaufnahmesystem angebaut ist.
US 5 563 405 offenbart zur Erfassung eines Blickfelds vorgesehene IR-FPA-Detektorsysteme, die je nach Bedarf gekühlt oder ungekühlt betrieben werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbesserung eines oder mehrerer der obengenannten Probleme zu erreichen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend stellt ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Kamerasystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 bereit.
Vorteilhafterweise ist die thermische Ausgleichereinrichtung durch eine Luftschicht, die zumindest teilweise die thermische Ausgleichereinrichtung umgibt, von der Umgebungsluft, die das Kamerasystem umgibt, thermisch isoliert.
Vorzugsweise ist die Luftschicht innerhalb eines äußeren Gehäuses gebildet.
Zweckmäßigerweise ist die thermische Ausgleichereinrichtung durch eine Isolierschicht, die zwischen der thermischen Ausgleichereinrichtung und dem Kühlkörper vorgesehen ist, vom Kühlkörper thermisch isoliert.
Vorteilhafterweise umfasst die thermische Ausgleichereinrichtung ein im Wesentlichen ebenes Plattenteil, das sich in thermischem Kontakt mit dem IR-Sensor befindet.
Vorzugsweise umfasst die thermische Ausgleichereinrichtung weiterhin einen im Wesentlichen zylindrischen, hohlen Vorsprung, der zumindest teilweise die optische Anordnung umgibt, und sich in thermischem Kontakt mit dem Plattenteil der thermischen Ausgleichereinrichtung befindet.
Zweckmäßigerweise umfasst der Kühlkörper eine im Wesentlichen ebene Materialschicht.
Vorteilhafterweise umfasst der Kühlkörper weiterhin eine Randung, die sich von den Kanten der Schicht etwa rechtwinklig dazu erstreckt.
Vorzugsweise ist die thermische Leitfähigkeit eines Materials, aus dem die thermische Ausgleichereinrichtung gebildet ist, gleich oder höher als die von Zink.
Vorteilhafterweise ist die thermische Ausgleichereinrichtung zumindest teilweise aus einem Material gebildet, das eine hohe spezifische Wärmekapazität aufweist.
Zweckmäßigerweise ist die spezifische Wärmekapazität eines Materials, aus dem die thermische Ausgleichereinrichtung gebildet ist, gleich oder höher als die von Zink.
Vorteilhafterweise umfasst das Kamerasystem weiterhin ein äußeres Gehäuse, das vordere und hintere Teile aufweist, wobei der vordere Teil das Optik/Sensor-System und die thermische Ausgleichereinrichtung enthält und der hintere Teil die Verarbeitungselektronik enthält.
Vorzugsweise werden die vorderen und hinteren Teile des externen Gehäuses durch den Kühlkörper getrennt.
Zweckmäßigerweise bildet ein Teil des Kühlkörpers einen Teil der äußeren Oberfläche des Kamerasystems, wobei der Teil des Kühlkörpers die vorderen und hinteren Teile des externen Gehäuses trennt.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Fahrzeug bereit, das ein Kamerasystem gemäß dem Obenstehenden umfasst.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Damit die vorliegende Erfindung besser verstanden werden kann, werden nun entsprechende Ausführungsformen anhand von Beispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben:
Die 1 und 2 zeigen Explosionsansichten von Komponenten eines Kamerasystems, das die vorliegende Erfindung verkörpert;
3 zeigt eine weitere Ansicht von Komponenten eines Kamerasystems, das die vorliegende Erfindung verkörpert; und
4 zeigt eine Schnittansicht eines Teils eines Kamerasystems, das die vorliegende Erfindung verkörpert.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Zuerst bezugnehmend auf die 1 und 2 werden eine Anzahl von Komponenten eines Kamerasystems 1, das die vorliegende Erfindung verkörpert, dargestellt. Die 1 und 2 sind „Explosions" ansichten, die die Komponenten mit vergrößerter Trennung voneinander darstellen. Das System 1 umfasst einen Sensor 2, der eine Detektoranordnung von Bolometern umfasst, die für IR-Strahlung empfindlich sind. Der Sensor 2 ist auf einer Halterung 3 bereitgestellt, um die Verbindung des Sensors 2 mit anderen Komponenten des Kamerasystems, und Registrierung in der korrekten Position in Bezug darauf, zu ermöglichen.
Das Kamerasystem 1 umfasst weiterhin eine optische Anordnung 4, die angepasst ist, eintreffendes Licht auf den Sensor zu fokussieren. Die optische Anordnung 4 kann eine Anzahl von Linsen und/oder Spiegeln umfassen, wie es von einem Fachmann verstanden wird, und die vorliegende Ausführungsform umfasst erste und zweite Linsen 4a, die in einem allgemein zylindrischen Gehäuse 4b für die optische Anordnung befestigt sind, wie untenstehend detaillierter beschrieben wird. Der Sensor 2 und die optische Anordnung 4 bilden gemeinsam ein Sensor/Optik-System des Kamerasystems 1.
Ein hinterer Teil des Gehäuses 4b für die optische Anordnung befindet sich in einem vorderen thermischen Ausgleichelement 5, das eine im Wesentlichen ebene Platte 6 umfasst, die eine im Wesentlichen kreisförmige Öffnung hierdurch aufweist, mit einem im Wesentlichen zylindrischen, hohlen Vorsprung 7, der davon hervorsteht und die Öffnung umgibt. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind das Gehäuse 4b für die optische Anordnung und der im Wesentlichen zylindrische Vorsprung 7 so konfiguriert, dass das Gehäuse 4b für die optische Anordnung an der Innenseite des im Wesentlichen zylindrischen Vorsprungs 7 befestigt werden kann, zum Beispiel mittels einer Schnappverschlussanordnung oder zusammenwirkender Schraubgewinde.
Eine hintere Oberfläche der Platte 6 des vorderen thermischen Ausgleichelements 5 ist so gebildet, dass die Halterung 3 des Sensors 2 dagegen registriert sein kann, so dass der Sensor 2 korrekt positioniert und ausgerichtet bezüglich der optischen Einrichtung 4 ist, mit der Öffnung in der Platte, die es eintreffendem Licht gestattet, die optische Anordnung 4 zu durchqueren und auf den Sensor 2 aufzutreffen. Wie in 2 dargestellt, ist ein Ablenkblech bereitgestellt, um Streulicht davon abzuhalten, auf den Sensor 2 auftreffen.
Das Kamerasystem 1 umfasst weiterhin ein hinteres thermisch ausgleichendes Element 8. Das hintere thermisch ausgleichende Element 8 umfasst ein im Wesentlichen ebenes plattenförmiges Teil 9, welches geringfügig größer ist als die Halterung 3 des Sensors 2. Eine vordere Oberfläche des plattenförmigen Teils 9 des hinteren thermisch ausgleichenden Elements 8 ist dergestalt gebildet, dass ein hinterer Teil der Halterung 3 des Sensors 2 dagegen registriert sein kann, wobei die ganze oder im Wesentlichen die ganze sensitive Fläche des Sensors 2 in thermischem Kontakt mit dem plattenförmigen Teil 9 ist. Eine thermisch leitfähige Paste kann zwischen diesen Komponenten aufgetragen sein, um sicherzustellen, dass ein guter thermischer Kontakt hergestellt wird.
Unmittelbar über dem Sensor 2 bereitgestellt (nicht in 1 dargestellt) ist ergänzende verarbeitende Elektronik, die vom Sensor 2 direkt ausgegebene Signale empfängt und die Signale in eine angemessene Form für die Verarbeitung umwandelt. Dementsprechend definiert ein oberer Teil des hinteren thermisch ausgleichenden Elements 8 eine Vertiefung 9a oberhalb des plattenförmigen Teils 9 des hinteren thermisch Ausgleichelements, die die ergänzende verarbeitende Elektronik enthalten kann. Der obere Teil 9b des hinteren thermisch Ausgleichelements erstreckt sich über die Oberseite der Vertiefung 9a und erstreckt sich in Vorwärtsrichtung des plattenförmigen Teils 9.
Weiterhin sind zusammenwirkende Befestigungsmittel an den vorderen und hinteren thermisch ausgleichenden Elemente 5, 8 bereitgestellt, um diese Elementen aneinander befestigen zu können. In dem in 1 dargestellten Beispiel umfassen diese zusammenwirkenden Befestigungsmittel entsprechende Löcher oder Bohrungen 10, die rund um die Kanten der plattenförmigen Teile 6, 9 der vorderen und hinteren thermisch ausgleichenden Elemente 5, 8 bereitgestellt sind, die, wenn sie ausgerichtet sind, die Durchführung von Bolzen gestatten, um die vorderen und hinteren thermisch ausgleichenden Elemente 5, 8 zusammen zu sichern, so dass sie in thermischem Kontakt miteinander sind, um eine thermische Ausgleichereinrichtung 11 zu bilden.
Zusammenwirkende Ansätze sind an den Kanten der plattenförmigen Teile 6, 9 der vorderen und hinteren thermisch ausglei chenden Elemente 5, 8 bereitgestellt, die zusammenpassen, wenn die vorderen und hinteren thermisch ausgleichenden Elemente 5, 8 ineinander eingepasst werden und stellen eine vergrößerte Kontaktoberflächenzone zwischen diesen Komponenten bereit, wodurch die Übertragung von Wärme dazwischen erleichtert wird.
Die Einrichtung dieser Komponenten ist dergestalt, dass ein vorderer Teil der Halterung 3 des Sensors 2 mit dem hinteren Teil des vorderen thermisch ausgleichenden Elements 5 registriert sein kann, und das hintere thermisch ausgleichenden Elements 8 kann dann gegen den hinteren Teil der Halterung 3 des Sensors 2 eingetragen werden, und die vorderen und hinteren thermisch ausgleichenden Elemente 5, 8 können dann aneinander befestigt werden, so dass sie im Wesentlichen den Sensor 2 umschließen und die thermische Ausgleichereinrichtung 11 bilden.
Die thermische Ausgleichereinrichtung 11 ist zumindest teilweise (und vorzugsweise vollständig) aus einem Material gebildet, das eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist. Vorteilhafterweise weist das Material, aus dem die thermische Ausgleichereinrichtung gebildet ist, ebenfalls eine hohe spezifische Wärmekapazität auf. Zum Beispiel kann die thermische Ausgleichereinrichtung aus Zink gebildet sein. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind die thermische Leitfähigkeit und die spezifische Wärmekapazität des Materials, das die thermische Ausgleichereinrichtung bildet, zumindest die von Zink. Es ist vorstellbar, dass die thermische Ausgleichereinrichtung aus mehr als einem Material gebildet werden kann, und in solchen Ausführungsformen kann eines der Materialien eine hohe thermische Leitfähigkeit aufweisen, und zugleich weist ein anderes der Materialien eine hohe spezifische Wärmekapazität auf. Vorzugsweise wird das Material, das eine hohe thermi sche Leitfähigkeit aufweist, so positioniert, dass es in direktem Kontakt mit Teilen des Sensor/Optik-Systems steht.
Wenn die thermische Ausgleichereinrichtung 11 und die optische Anordnung 4 in der oben beschriebenen Weise aneinander befestigt sind, ist die thermische Ausgleichereinrichtung 11 in thermischem Kontakt mit dem Sensor 2 und mit der optischen Einrichtung 4, und ist dadurch in der Lage, Wärmeenergie schnell zwischen verschiedenen Teilen des Sensors 2 und der optischen Einrichtung 4 zu leiten. Dies hat die Wirkung, thermische Gradienten, die innerhalb des Sensor/Optik-Systems auftreten können, schnell aufzulösen.
Das Kamerasystem 1 umfasst weiterhin Verarbeitungselektronik P (in 2 dargestellt), um das Signal zu verarbeiten, das vom Sensor 2 ausgegeben wird. Weitere Komponenten, um diese Verarbeitungselektronik P aufzunehmen, werden nun beschrieben.
Angrenzend an das hintere thermisch ausgleichende Element 8 ist ein thermischer Isolator 12 bereitgestellt, der eine etwa rechteckige, im Wesentlichen ebene Materialschicht umfasst, die eine niedrige thermische Leitfähigkeit aufweist, so wie Kunststoff oder Harzmaterial. Ein bevorzugtes Material für den thermischen Isolator 12 ist Nylon. Eine erste Stirnseite 13 des thermischen Isolators 12 ist im Wesentlichen entsprechend der hinteren Oberfläche des hinteren thermisch ausgleichenden Elements 8 geformt, und ist dagegen positioniert.
Das Kamerasystem 1 umfasst weiterhin einen Kühlkörper 14. Der Kühlkörper 14 umfasst eine im Wesentlichen ebene Schicht 15 aus Material, das in der Form etwa quadratisch ist, mit einer sich vorwärts erstreckenden Randung 16, die sich von den Kanten des Blattes 15 rechtwinklig dazu erstreckt. Der Kühlkörper 14 nimmt daher etwa die Form einer quadratischen, flachen Schale an.
Der Kühlkörper 14 ist so eingerichtet, dass eine vordere Oberfläche der ebenen Schicht 15 gegen eine hintere Oberfläche des thermischen Isolators 12 lehnt, und die Randung 16 des Kühlkörpers 14 sich vorwärts um die Ecken des thermischen Isolators 12 erstreckt. Der thermische Isolator 12 bewirkt, dass die Übertragung von Wärme zwischen dem Kühlkörper 14 und dem hinteren thermisch Ausgleichelement 8 im Wesentlichen verhindert wird.
Die Verarbeitungselektronik P ist angrenzend an eine hintere Oberfläche der ebenen Schicht 15 des Kühlkörpers 14 vorgesehen und befindet sich in thermischem Kontakt damit. Wiederum kann eine thermisch leitfähige Paste zwischen diesen Komponenten vorgesehen sein, um sicherzustellen, dass ein guter thermischer Kontakt hergestellt wird. Der Kühlkörper 14 hat daher die Wirkung hat, Wärme schnell und wirksam von der Verarbeitungselektronik P wegzuleiten, aber nicht (wegen der Anwesenheit des thermischen Isolators 12), diese Wärme zu der thermischen Ausgleichseinrichtung 11 zu übermitteln. Kleine Öffnungen sind im thermischen Isolator 12 und im Kühlkörper 14 vorgesehen, damit ein Draht zwischen der ergänzenden verarbeitenden Elektronik und der Verarbeitungselektronik P verlaufen kann, so dass Information vom Sensor 2 der Verarbeitungselektronik P mitgeteilt werden kann.
Der Kühlkörper 14 ist aus einem Material gebildet, das eine relativ niedrige spezifische Wärmekapazität aufweist, aber eine hohe thermische Leitfähigkeit, zum Beispiel Aluminium.
Unter Bezugnahme auf 3 wird das Kamerasystem 1 in einem fortgeschritteneren Stadium der Montage dargestellt. Ein vorderes Gehäuse 17 ist an einer vorderen Kante der Randung 16 des Kühlkörpers 13 befestigt und umgibt die thermische Ausgleichereinrichtung 11 und das optische System 4. Ein Fenster 18 ist auf einer vorderen Oberfläche des vorderen Gehäuses 17 bereitgestellt, damit Licht durchtreten und auf das optische System 4 auftreffen kann.
Wenn das Vordere Gehäuse 17 am Kühlkörper 14 auf diese Weise befestigt ist, umgibt eine Luftschicht das thermisch ausgleichende Element 11, um thermische Isolation zwischen dem thermisch ausgleichenden Element 11 und der Umgebungsluft, die das Kamerasystem 1 umgibt, effektiv bereitzustellen. In alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann eine Schicht eines festen, thermisch isolierenden Materials innerhalb des Raumes zwischen der thermischen Ausgleichereinrichtung 11 und dem vorderen Gehäuse 17 des Kamerasystems 1 bereitgestellt werden.
Ein hinteres Gehäuse 19 ist an einer hinteren Oberfläche des Kühlkörpers 14 befestigt und das hintere Gehäuse 19 umgibt die Verarbeitungselektronik P des Kamerasystems 1. Die vorderen und hinteren Gehäuse 17, 19 werden vorzugsweise aus Magnesium gebildet.
Die äußere Oberfläche des Kamerasystems 1 wird daher durch das vordere Gehäuse 17, den Kühlkörper 14 und das hintere Gehäuse 19 bereitgestellt. Das vordere Gehäuse 17 stellt die äußere Oberfläche der Vorderseite des Kamerasystems 1 bereit, die Wände der Randung 16 des Kühlkörpers 14 stellen einen mittleren Abschnitt der äußeren Oberfläche des Kamerasystems 1 bereit und das hintere Gehäuse 19 stellt die äußere Oberfläche des hinteren Abschnittes des Kamerasystems 1 bereit. Ein rela tiv großer Abschnitt der Oberfläche des Kühlkörpers 14 ist deshalb der umgebenden Luft ausgesetzt und dies trägt dazu bei, dass der Kühlkörper 14 Wärme von der Verarbeitungselektronik P weg in die Umgebung des Kamerasystems 1 leiten kann.
4 zeigt eine Schnittansicht von Komponenten des Kamerasystems 1 in montiertem Zustand, wobei die vorderen und hinteren Gehäuse 17, 19 weggelassen sind. Hier ist deutlich zu sehen, dass die thermische Ausgleichereinrichtung 11, die von den vorderen und hinteren thermisch ausgleichenden Elementen 5, 8 gebildet wird, einen Pfad bereitstellt, damit thermische Energie schnell zwischen Teilen des Optik/Sensor-Systems des Kamerasystems 1 ausgetauscht werden kann. Die komplette ergänzende Elektronik ist schematisch als ein weißer Kreis dargestellt und innerhalb der Vertiefung 9a des hinteren thermisch ausgleichenden Elements 8 zurückgehalten.
Die hohe thermische Leitfähigkeit der thermischen Ausgleichereinrichtung 11 wirkt dahingehend, jegliche thermische Gradienten, die innerhalb der Optik/Sensor-Einheit des Kamerasystems 1 auftreten, schnell aufzulösen. Die hohe spezifische Wärmekapazität der thermischen Ausgleichereinrichtung 11 stellt ebenfalls Widerstand gegen schnelle Temperaturschwankungen bereit. Falls zum Beispiel die Temperatur, die die thermische Ausgleichereinrichtung 11 umgibt, schnell steigt, wird die Temperatur der thermischen Ausgleichereinrichtung selbst (die sich in thermischem Kontakt mit der optischen Einrichtung 4 und dem Sensor 2 befindet) relativ langsam steigen; somit ist sichergestellt, dass die Gesamttemperatur der Optik/Sensor-Einheit nicht zu schnell schwankt.
Die thermische Ausgleichereinrichtung 11 umgibt mindestens teilweise die optische Anordnung und den Sensor und dies trägt sowohl dazu bei, sicherzustellen, dass die thermische Ausgleichereinrichtung in Kontakt mit einer großen Anzahl von Teilen der Optik/Sensor-Einheit steht, als auch, dass der thermische „Puffer"-Effekt zunimmt, den die thermische Ausgleichereinrichtung 11 bereitstellt.
Die thermische Isolation, die zwischen der thermischen Ausgleichereinrichtung 11 und der Umgebungsluft, die das Kamerasystem 1 umgibt, vorgesehen ist, stellt gleichfalls eine weitere Schutzschicht gegen schnelle Schwankungen der Gesamttemperatur der Optik/Sensor-Einheit bereit.
Ausführungsformen der Erfindung stellen daher ein Kamerasystem bereit, dessen Verhalten widerstandsfähig gegen Verschlechterung unter großen, schnellen und unvorhersagbaren Schwankungen der Umgebungstemperatur ist.

Claims

Ein Kamerasystem, das umfasst: einen IR-Sensor (2); eine optische Anordnung (4), die eingerichtet ist, um eintreffendes Licht auf den Sensor (2) zu fokussieren, wobei der Sensor (2) und die optische Anordnung (4) gemeinsam eine Optik/Sensor-Einheit (2, 4) bilden; eine Verarbeitungseinrichtung (P), die eingerichtet ist, von dem Sensor (2) erzeugte Signale zu verarbeiten; einen Kühlkörper (14), der sich in thermischem Kontakt mit der Verarbeitungseinrichtung (P) befindet und eingerichtet ist, Wärme von ihr wegzuleiten; und eine thermische Ausgleichereinrichtung (11), die mindestens teilweise aus einem Material mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit gebildet ist, die zumindest teilweise die Optik/Sensor-Einheit (2, 4) umgibt und sich in thermischem Kontakt mit ihr befindet und vorgesehen ist, um Wärme von wärmeren zu kühleren Teilen der Optik/Sensor-Einheit (2, 4) zu leiten, dadurch gekennzeichnet, dass die thermische Ausgleichereinrichtung (11) einerseits in thermischem Kontakt an der optischen Anordnung (4) befestigt ist und andererseits in thermischem Kontakt mit dem Sensor (2) ist und dadurch einen Pfad bereitstellt, um Wärmeenergie schnell zwischen verschiedenen Teilen des Sensors (2) und der optischen Anordnung (4) zu leiten, wobei das Kamerasystem ein äußeres Gehäuse (17) aufweist, das die Optik/Sensor-Einheit (2, 4) und die thermische Ausgleichereinrichtung (11) enthält und ein Fenster (18) für durchtretendes Licht aufweist, so dass die thermische Ausgleichereinrichtung (11) von der Umgebungsluft, die das Kamerasystem umgibt, thermisch isoliert ist, und wobei die thermische Ausgleichereinrichtung (11) von dem Kühlkörper (14) thermisch isoliert ist.
Ein Kamerasystem gemäß Anspruch 1, wobei die thermische Ausgleichereinrichtung (11) mittels einer Luftschicht, die zumindest teilweise die thermische Ausgleichereinrichtung (11) umgibt, von der Umgebungsluft, die das Kamerasystem umgibt, thermisch isoliert ist.
Ein Kamerasystem gemäß Anspruch 2, wobei die Luftschicht innerhalb des äußeren Gehäuses (17) eingeschlossen ist.
Ein Kamerasystem gemäß Anspruch 1, wobei die thermische Ausgleichereinrichtung (11) mittels einer Isolierschicht (12), die zwischen der thermischen Ausgleichereinrichtung (11) und dem Kühlkörper (14) vorgesehen ist, vom Kühlkörper (14) thermisch isoliert ist.
Ein Kamerasystem gemäß Anspruch 1, wobei die thermische Ausgleichereinrichtung (11) ein im Wesentlichen ebenes Plattenteil (9) umfasst, das sich in thermischem Kontakt mit dem IR-Sensor (2) befindet.
Ein Kamerasystem gemäß Anspruch 5, wobei die thermische Ausgleichereinrichtung (11) weiterhin einen im Wesentlichen zylindrischen, hohlen Vorsprung (7) umfasst, der zumindest teilweise die optische Anordnung (4) umgibt, und sich in thermischem Kontakt mit dem Plattenteil (9) der thermischen Ausgleichereinrichtung (11) befindet.
Ein Kamerasystem gemäß Anspruch 1, wobei der Kühlkörper (14) eine im Wesentlichen ebene Materialschicht (15) umfasst.
Ein Kamerasystem gemäß Anspruch 7, wobei der Kühlkörper (14) weiterhin eine Randung (16) umfasst, die sich von den Kanten der Schicht (15) etwa rechtwinklig dazu erstreckt.
Ein Kamerasystem gemäß Anspruch 1, wobei die thermische Leitfähigkeit eines Materials, aus dem die thermische Ausgleichereinrichtung (11) gebildet ist, gleich oder höher ist als die von Zink.
Ein Kamerasystem gemäß Anspruch 1, wobei die thermische Ausgleichereinrichtung (11) zumindest teilweise aus einem Material gebildet ist, das eine hohe spezifische Wärmekapazität aufweist.
Ein Kamerasystem gemäß Anspruch 10, wobei die spezifische Wärmekapazität eines Materials, aus dem die thermische Ausgleichereinrichtung (11) gebildet ist, gleich oder höher ist als die von Zink.
Ein Kamerasystem gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend ein externes Gehäuse, das vordere und hintere Teile (17, 19) aufweist, wobei der vordere Teil (17) das Optik/Sensor-System (2, 4) und die thermische Ausgleichereinrichtung (11) enthält und der hintere Teil (19) die Verarbeitungselektronik (P) enthält.
Ein Kamerasystem gemäß Anspruch 12, wobei die vorderen und hinteren Teile (17, 19) des externen Gehäuses durch den Kühlkörper (14) getrennt sind.
Ein Kamerasystem gemäß Anspruch 13, wobei ein Teil (16) des Kühlkörpers (14) einen Teil der äußeren Oberfläche des Kamerasystems bildet, wobei der Teil (16) des Kühlkörpers (14) die vorderen und hinteren Teile (17, 19) des externen Gehäuses trennt.