JP6210989B2 - 赤外監視カメラ用の熱分離デバイス - Google Patents

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関連出願の相互参照

[0001]本出願は、「Ｔｈｅｒｍａｌ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ ｆｏｒ Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｓｕｒｖｅｉｌｌａｎｃｅ Ｃａｍｅｒａ」と題される２０１１年９月２０日に出願された米国仮特許出願第６１／５３６，９４５号の優先権を主張し、上記仮特許出願の開示内容は、全ての目的のために参照によってその全体が本願に組み入れられる。

[0004]本発明は、熱撮像システムに関する。より詳細には、本発明の実施形態は、赤外監視カメラのための熱分離を達成する方法およびシステムを提供する。本発明は、他の赤外線撮像システムを含む、より幅広い一連の用途に対する適用性を有する。

[0002]熱撮像システムは、放射線をもたらす物体の画像を与えるために電磁スペクトルの赤外線範囲（〜９−１５μｍ）の放射線を検出する。ゼロでない任意の温度の物体は赤外線を放射する（すなわち、これらの物体は黒体放射線源である）ため、熱撮像システムは、可視照明がなくても物体および環境を見ることができるようにする。物体によって放射される放射線の量は温度に伴って増大するため、熱撮像は、温度変化を観察するのに役立つ。熱撮像システムを使用して見ると、温かい物体と冷たい背景を見分けることができ、それにより、人や動物などを夜間であっても見ることができる。熱撮像は、軍用システムおよび監視カメラにおいて幅広い用途を見出してきた。

[0003]熱撮像の分野においてなされた進歩にもかかわらず、当該技術分野においては、熱撮像に関連する改良された方法およびシステムが必要とされている。

[0005]本発明の一実施形態によれば、熱撮像システムが提供される。熱撮像システムは、第１の熱伝導率によって特徴付けられる装着構造体と、装着構造体に装着される焦点面アレイとを含む。また、熱撮像システムは、装着構造体に結合される光学系、および、装着構造体に結合される加熱素子も含む。更に、熱撮像システムは、装着構造体に結合され、第１の熱伝導率よりも低い第２の熱伝導率によって特徴付けられる熱絶縁体を含む。

[0006]本発明の他の実施形態によれば、サーマルカメラが提供される。サーマルカメラは、筐体と、多素子前面カバーとを含み、多素子前面カバーは、筐体に接合されて第１の熱伝導率を有する熱ダムと、熱ダムに接合され、筐体から空間的に離間されるとともに、第１の熱伝導率よりも高い第２の熱伝導率によって特徴付けられる装着構造体とを含む。また、サーマルカメラは、装着構造体に熱的に結合される加熱素子と、装着構造体に装着される赤外線撮像体とを含む。更に、サーマルカメラは、装着構造体に装着される前面ウィンドウを含む。

[0007]本発明の特定の実施形態によれば、熱撮像システムを動作させる方法が提供される。方法は、筐体内に配置されるサーマルカメラを用意するステップを含む。サーマルカメラは、装着構造体と、装着構造体を筐体から空間的に離間させる熱絶縁体とを含む。また、サーマルカメラは、装着構造体に接合される加熱素子と、装着構造体に結合される前面ウィンドウとを含む。また、方法は、８０２．３ａｆ標準規格に準拠して電力を熱撮像システムへ供給するステップと、周囲温度が閾値温度以下であることを判定するステップとを含む。更に、方法は、加熱素子を加熱するステップと、熱を加熱素子から前面ウィンドウに伝導するステップとを含む。

[0008]本発明の一実施形態によれば、熱分離システムは、ヒータと、ヒータに結合される第１の材料とを含む。第１の材料は第１の熱伝導率によって特徴付けられる。また、熱分離システムは、第１の材料に結合される第２の材料も含む。第２の材料は、第１の熱伝導率よりも低い第２の熱伝導率によって特徴付けられる。

[0009]本発明によって従来技術に優る数多くの利点が得られる。例えば、本発明の実施形態は、ヒータが利用できる電力を最大にし、電力入力を最適化し、および、加熱モードでの動作中にヒータから周囲環境への寄生熱損失を減少させあるいは最小限に抑える。ヒータが取り付けられる部分が熱伝導率の高い単一の材料から形成される従来のシステムとは異なり、本発明の実施形態は、ヒータと外側筐体との間に熱ダムを形成する。したがって、実施形態は、部分的に高い熱伝導率を有するとともに部分的に低い熱伝導率を有し、高伝導側が、カメラに隣接するとともに、前面ウィンドウ、カメラ、および、ヒータの間に熱伝導性をもたらし、また、低伝導側が、外部筐体に隣接するとともに、外部筐体に対する熱バリアを与える、多素子部品を利用する。低伝導側または素子は、予期されるべき振動および衝撃の作用中におけるヒータおよびカメラの重量を支持することを構造的に実現可能にしつつ環境的なシールを与える。本発明のこれらの実施形態および他の実施形態は、その利点および特徴の多くと共に、以下の本文および添付図面と併せて更に詳細に説明される。

[0010]特許ファイルまたは出願ファイルは、カラーで作成された少なくとも１つの図面を含む。カラー図面を伴うこの特許または特許出願の公報のコピーは、要求して必要な手数料を支払うと、官庁によって提供される。

[0011]
本発明の一実施形態に係るサーマルカメラシステムを示す簡略化された斜視図である。 本発明の一実施形態に係る多素子前面カバーを示す簡略化された斜視図である。 図２に示される多素子前面カバーを示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルカメラシステムを示す簡略化された断面図である。 本発明の一実施形態に係るサーマルカメラシステムにおける温度分布を示す簡略化された断面色温度マップである。 本発明の一実施形態に係る熱撮像システムを動作させる方法を示す簡略化されたフローチャートである。

[0017]本発明は、熱撮像システムに関する。より詳細には、本発明の実施形態は、赤外監視カメラにおいて熱分離を達成するための方法およびシステムを提供する。本発明は、他の赤外線撮像システムを含むより幅広い一連の用途に対する適用性を有する。

[0018]図１は、本発明の一実施形態に係るサーマルカメラシステムを示す簡略化された斜視図である。図１に示されるように、サーマルカメラシステムは、周囲環境に晒される筐体１１０を含む。一実施形態によれば、筐体１１０は、所定の温度範囲、例えば−４０℃〜＋６５℃の温度範囲における動作に適した包囲をもたらす、アルミニウム、または金属材料を含む他の適切な材料から形成されるＩＰ６６等級の筐体である。また、サーマルカメラシステムは、１つ以上のレンズや光学フィルタなどを含む１つ以上の光学素子を含むことができる前面ウィンドウ１２０も備えている。１つ以上の光学素子を含む前面ウィンドウ１２０は周囲環境に晒され、温度範囲の下端での動作中に、前面ウィンドウに存在する水などの液体または水蒸気が凍結して氷になる可能性がある。そのため、本発明の実施形態は、前面ウィンドウ上に氷を形成することなく所定の温度範囲における動作を可能にするための温度制御システムを提供する。したがって、本発明の実施形態は、凍結防止システムであるシステムおよび方法を提供する。凍結防止システムは、本明細書中で更に十分に説明されるように、サーマルカメラシステムに電力が供給される限りは前面ウィンドウ１２０における氷形成を動作中に防止する。

[0019]図２は、本発明の一実施形態に係る多素子前面カバーを示す簡略化された斜視図である。図１を参照すると、多素子前面カバーは筐体の前部に配置され、図１および図２の両方に示される前面ウィンドウ１２０を伴う。図２を参照すると、装着構造体２１０が設けられ、装着構造体２１０は、焦点面アレイ２１５および前面ウィンドウ１２０に対して機械的な支持と熱伝導経路とを与える。図示しないが、前面ウィンドウは、本明細書中で更に十分に説明されるように、光学素子に結合される。

[0020]一実施形態において、焦点面アレイは、所定の分解能、例えば３２０×２４０、６４０×４８０、または、他の適した分解能を有する非冷却酸化バナジウム（ＶＯｘ）マイクロボロメータである。焦点面アレイは、所定のスペクトル帯域において、例えば８〜１４μｍの遠赤外線（ＬＷＩＲ）帯域においてスペクトル応答を与えるが、他のスペクトル帯域が焦点面アレイと関連付けられてもよい。

[0021]また、図２には、焦点面アレイ２１５に光を集めて画像化する光学系に光学的に結合される前面ウィンドウ１２０も示されている。幾つかの実施形態では、レンズが前面ウィンドウと一体化され、レンズの周囲に配置される環状構造体を伴う。異なる実施形態において、光学系は、例えば４０°の水平視野、１６°の視野、９°の視野などの異なる視野と、１．２のｆ／＃とを与えることができる。特定の実施形態において、光学系は、撮像動作のために第１の光学面および合焦能力を与えるべくカメラシステムの前面ウィンドウと一体化されるゲルマニウムレンズを含む。幾つかの実施形態ではゲルマニウム光学素子が利用されるが、この特定の材料系は本発明によっては必要とされず、赤外線、具体的にはＬＷＩＲ放射線を伝送するのに適した他の光学素子が本発明の範囲内に含まれる。

[0022]装着構造体２１０は、焦点面アレイおよび前面ウィンドウのための機械的な支持を与える、金属材料などの高い熱伝導率を有する材料から形成される。幾つかの実施形態において、装着構造体２１０は、アルミニウム、他の適切な金属、金属化プラスチック、Ｘｙｌｏｙ（登録商標）射出成形亜鉛／アルミニウム合金、他の金属合金などから形成される。装着構造体に適した他の材料の例としては、マグネシウム合金、銅合金、亜鉛合金、真鍮合金、および、高い熱伝導率と適度な極限強さとを有する他の材料の合金が挙げられる。好ましくは、装着構造体は、約１００Ｗ／ｍ−Ｋ〜約１０００Ｗ／ｍ−Ｋ、例えば約１００Ｗ／ｍ−Ｋ〜４００Ｗ／ｍ−Ｋの範囲の熱伝導率によって特徴付けられる。マグネシウムはこの範囲の下端に存在し、銅はこの範囲の上端に存在し、また、アルミニウム合金は一般にこの範囲の中央に近い。

[0023]図２は、装着構造体２１０の外周縁から延びる複数のタブ２１２を示す。複数のタブは、図１に示される筐体内に多素子前面カバーを位置させるのに役立つ。加熱素子２２０が装着構造体２１０の外周部に結合され、この加熱素子２２０は、動作中に装着構造体を加熱するための熱エネルギーを与えるように作用し得る。図２に示される加熱素子は、装着構造体の周囲に巻回される可撓性ヒータであり、ヒータを動作させるための電気的な入力を与える隣り合う電気接点パッド２２１ａ，２２１ｂを伴う。一実施形態において、加熱素子は、装着構造体の外周面に結合される、ロードアイランド州ウォリックのＮｏｒｔｈＥａｓｔ Ｆｌｅｘ Ｈｅａｔｅｒｓ社から入手できるシリコンエッチングされた可撓性の箔ヒータである。装着構造体に結合可能なその他の適切な加熱素子が本発明の範囲内に含まれる。

[0024]多素子前面カバーは、装着構造体の前面に結合される熱絶縁体２３０も含む。熱絶縁体２３０は、装着構造体の外径よりも大きい外径を有する。したがって、筐体内に装着されると、熱絶縁体は筐体と接触するが、装着構造体は筐体から空間的に離間される。熱絶縁体および装着構造体は、長手方向寸法に応じて変化する直径を有することができる。幾つかの実施形態では、装着構造体の最大直径が熱絶縁体の最大直径以下である。したがって、ひとたび結合されると、熱絶縁体が装着構造体よりも大きな程度まで径方向に延び、それにより、装着構造体と筐体との間の空間的な離間（例えば、空隙、または、断熱材料によって満たされる隙間）がもたらされる。図４に関して以下で更に十分に説明されるように、筐体および大径の熱絶縁体からの装着構造体の空間的な離間により、装着構造体よりも低い熱伝導率を有する熱絶縁体は、加熱素子２２０から筐体への熱輸送を遮断する熱ダムとしての機能を果たすことができる。熱絶縁体は、ポリカーボネート熱可塑性樹脂などのプラスチック材料を含む、熱伝導率の低い適切な材料から形成される。本発明はこの材料の使用に限定されず、ナイロン、アセタール、ウルテム、ポリエーテルイミド、および、十分な強度と低い熱伝導率とを有する工業用プラスチックなどの様々な他の工学材料を含む他の材料を使用できる。高い強度および１Ｗ／ｍ−Ｋ程度の熱伝導率を有する任意の材料を利用して熱絶縁体を形成できる。熱絶縁体２３０は、約０．０１８Ｗ／ｍ−Ｋ〜約０．６Ｗ／ｍ−Ｋ、例えば約０．１Ｗ／ｍ−Ｋ〜約０．４Ｗ／ｍ−Ｋの範囲の熱伝導率によって特徴付けられる。ＮＡＳＡエアロゲルは０．０１８Ｗ／ｍ−Ｋの熱伝導率を有し、ポリカーボネートは約０．３Ｗ／ｍ−Ｋの典型的な熱伝導率を有する。なお、エアロゲルは、比較的脆弱であり、材料の低い強度に適した構造により扱われる。

[0025]Ｏリング２３２が図２に示されており、このＯリング２３２は筐体と共にシールを形成するために設けられ、それにより、ＩＰ６６等級または他の適切な筐体等級の順守が可能となる。図２に示されるように、カメラの前端は、プラスチックなどの熱伝導率が低い材料を利用する多素子前面カバーを含む。この構造は、筐体と共にシールを形成するが、ヒータの位置と筐体との間に高い熱抵抗を形成する。この構造は、この構造を使用しなければ多くの熱を周囲環境に放射および対流移動させることになる、筐体への熱流を防止する。

[0026]図３は、図２に示される多素子前面カバーを示す分解斜視図である。理解を容易にするために、図２に関して与えられた説明に関連して利用される参照数字が図３で利用される。装着構造体２１０が示されており、この装着構造体２１０は、熱絶縁体２３０の内周から延びるタブ３１０と嵌まり合う複数の孔３１２を含む。図示のように、装着構造体２１０の外面が熱絶縁体２３０の内面に接合される。加熱素子２２０は装着構造体の一部の周囲に巻回され、その結果、加熱素子から前面ウィンドウ１２０および焦点面アレイ２１５に熱が伝導される。

[0027]本発明の一実施形態によれば、本明細書中に記載される材料の組み合わせは、幅広い範囲の周囲温度において氷または曇りがないことが望ましい前面ウィンドウ、レンズ、または、ミラーに、加熱素子から熱を効率的に加えるために使用される。多素子前面カバーは、それがその周囲の構造体に取り付いて周囲環境への熱伝導を減少させる方法に関連して熱伝導率が低い材料を含み、それにより、幾らかの熱が逃げるのを防止する。多素子前面カバーには、加熱されるべき物品に取り付けてその物品へ熱を直接的に且つ効率的に伝達するために、熱伝導率が高い材料も使用される。また、このデバイスはこれを行なう上で効率的であり、それにより、デバイスは、８０２．３ａｆに準拠した「パワーオーバイーサネット」（パワーオーバＩＰ、ＰｏＥ、または、Ｐｏｌとも称される；「イーサネット」は登録商標）がデバイスを加熱するのに十分となり得るようにする。

[0028]本発明の実施形態は、カメラ、レンズ、ウィンドウ、または、他の電子デバイスにおける凍結防止（幾つかの実施形態では、防氷／曇り除去を含むことができる）の効率を高めて、極めて低い電力状態および制限を満たすために（例えば、制限なく、８０２．３ａｆ ＰｏＥ標準規格を用いる）「熱ダム」または熱分離システムを利用する。本発明の実施形態により与えられる熱分離の方法により、機器は、全面的に極めて低い電力８０２．３ａｆ ＰｏＥ状態の下で、利用可能な電力を効率的に使用して、カメラ、ウィンドウ、ミラー、または、電子デバイスの曇りをとる、凍結を防止する、または、氷を取り除くことができる。これにより、デバイスは、より広い温度範囲において、より効率的に、光学素子への、または更には、凝結、曇り、あるいは、氷がないことが望ましい繊細な電子機器または他の構成要素への曇り形成または氷形成による影響を伴うことなく（または、影響を減少させる）、また、（最低電力の可視ＩＰカメラが準拠する）既存の低電力８０２．３ａｆ ＰｏＥ抑制システムに組み込まなければならないシステムのために機能することができる。なお、８０２．３ａｆ ＰｏＥへの準拠により、８０２．３ａｆ ＰｏＥと関連付けられる１５．４Ｗの最大電力を伝えるのに適した既存のイーサネット（登録商標）ケーブルを含む既存のインフラに、本明細書中に記載されるサーマルカメラシステムを組み込むことができる。

[0029]本発明の実施形態は、カメラレンズのための凍結防止を適切に行ないつつ低レベルの電力入力を使用して動作するのに適したシステムを提供する。本明細書中に記載されるように、実施形態は、熱ダム（熱絶縁体とも称される）を利用して、所定の標準規格で利用できる電力量を使用するとともに、カメラレンズを適切に凍結防止するための要件を依然として満たす。これらのシステムは、８０２．３ａｆ ＰｏＥ標準規格に準拠して効果的に動作するために過剰な電力を消費する加熱素子を前面ウィンドウに隣接して配置する従来の技術と対照を成す。

[0030]本発明の実施形態は、所定の温度範囲において前面ウィンドウに氷が堆積するのを防止する。幾つかの実施形態が凍結を防止するのに対し、他の実施形態は、前面ウィンドウに既に堆積した氷を溶かすことができる除氷機能を実行することができるが、除氷機能は本発明の実施形態によっては必要とされない。本明細書中に記載されるように、加熱素子によってユニットへ与えられる熱エネルギーは、所定の温度範囲、例えば−４０℃〜＋６５℃の範囲において氷の堆積を防止するのに十分である。

[0031]本発明の実施形態は、加熱素子を含むカメラの動作に関する８０２．３ａｆに準拠するＰｏＥを利用する。したがって、１５．４Ｗを下回る電力で動作する際には、熱ダムの使用が、周囲環境への熱エネルギーの損失を減らしつつ前面ウィンドウ（光学系または前面レンズアセンブリとも称される）の加熱を可能にし、それにより、１５Ｗ未満の電力を使用しつつ凍結を防止できる。

[0032]図４は、加熱素子４１０から装着構造体４２０の本体（例えば、前面ウィンドウ４０５および焦点面アレイ４１５が取り付けられる装着構造体のアルミニウム部分）を通じて、熱がどのように流れるのかを示す。図４に示されるように、焦点面アレイの動作に適したプロセッサと１つ以上のメモリとを含むプロセッサ基板４１７も装着構造体に取り付けられ、それにより、焦点面アレイへのデータフロー及び焦点面アレイからのデータフローを制御できる。幾つかの実施では、アルミニウムなどの金属材料を使用して形成されてもよい他のカメラ筐体素子が利用される。

[0033]プロセッサは、命令およびデータを実行するように構成される汎用マイクロプロセッサ、例えば、カリフォルニア州サンタクララのＩｎｔｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって製造されるペンティアム（登録商標）プロセッサであってもよい。プロセッサは、ソフトウェア、ファームウェア、及び／または、ハードウェアで本発明に係る方法を実行するための命令の少なくとも一部を具現化する特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）であってもよい。一例として、そのようなプロセッサは、専用回路、ＡＳＩＣ、組み合わせロジック、他のプログラマブルプロセッサ、および、これらの組み合わせなどを含む。

[0034]プロセッサ基板４１７に設けられるメモリは、特定の用途に適するように局部メモリまたは分散型メモリとなり得る。メモリは、プログラム実行中に命令およびデータを記憶するためのメインランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と所定の命令が記憶されるリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）とを含め、多くのメモリを含んでもよい。したがって、メモリは、プログラムおよびデータファイルのための持続的な（不揮発性の）記憶を行ない、ハードディスクドライブ、フラッシュメモリ、関連する除去可能な媒体を伴うフロッピ−ディスクドライブ、コンパクトディスクリードオンリーメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）ドライブ、光学式ドライブ、除去可能媒体カートリッジ、および、他の同様の記憶媒体を含んでもよい。

[0035]図４に太い矢印によって示されるように、装着構造体４２０の外周に巻回される加熱素子４１０からの熱は、焦点面アレイ４１５（または、他の適切な赤外線検出器）を包含するカードを含む回路カードへ向けて流れて該回路カードを通じて流れる。また、熱は、装着構造体４２０の本体を通じて、レンズやフィルタなどの光学素子、例えばゲルマニウムレンズを含むことができる前面ウィンドウ４０５に流れる。レンズアセンブリの光学素子への熱流は、加熱しなければ光学素子に形成される任意の凝結物または氷を除去するべく光学素子を加熱する。周囲環境の温度が凍結温度へ降下すると、加熱素子が起動可能になり、それにより、前面ウィンドウの凍結が防止される。

[0036]幾つかの実施形態において、焦点面アレイおよび前面ウィンドウ（すなわち、光学カバー４０６及び／またはレンズ４０７）は、カメラ性能を向上させるあるいは最適化するために同じ温度で動作させる（すなわち、等温動作）ことが好ましい。焦点面アレイおよび前面ウィンドウを同じ温度で動作させることが好ましいが、これは本発明によっては必要とされず、これらの素子間に温度差が存在してもよい。なお、光学カバーは任意であり、幾つかの実施形態は、レンズ４０７を前面カバーおよび合焦素子として利用する。図４に示されるように、熱絶縁体４２５（すなわち、装着構造体／熱絶縁体素子のプラスチックハーフ）は、加熱素子により生成される熱が（一般に金属材料から形成される）外側シェル４３０に逃げて環境に放散することにより、レンズが効率的に加熱されることが妨げられてシステムの設計上の加熱および凍結防止を達成するためにかなり多くの電力を必要としてしまうことを防止するべく、熱ダム（熱ブロック、熱阻害体などとも称され得る）として作用する。熱絶縁体がないと、凍結防止を達成するために必要とされる付加的な電力は、システムが８０２．３ａｆのパワーオーバイーサネット（登録商標）電力仕様を満たすのを妨げる。これは、その場合に、システムが低電力８０２．３ａｆ標準規格にしたがって利用できる電力よりも多くの電力を必要とするからである。したがって、断熱性の熱絶縁体４２５によって外側シェル４３０から離間される熱伝導性の装着構造体４２０の結合は、カメラシステム全体にわたる熱流の制御を可能にし、それにより、全面的に８０２．３ａｆに準拠しつつ、周囲環境への著しい熱流を防止しながら、前面ウィンドウおよび焦点面アレイが加熱される。

[0037]なお、熱が環境に殆ど逃げない状態で熱を加熱素子から前面ウィンドウに伝達するように装着構造体の熱伝導率を使用することにより、本発明の実施形態は、（関連する電気配線を前面ウィンドウの位置に至るまで延ばすことに加えて）前面ウィンドウの位置にヒータを設置することなく、前面ウィンドウの加熱を可能にする。装着構造体は、筐体から依然として空間的に離間された状態で、この熱伝導率をもたらす。

[0038]図５は、本発明の一実施形態に係るサーマルカメラシステムにおける温度分布を示す簡略化された断面色温度マップである。本発明の実施形態は、カメラシステム内の熱エネルギーの流れを管理し、それにより、かなりの量の熱が周囲環境に流れるのを許容することなく熱エネルギーを与えて前面ウィンドウを加熱するシステムを提供する。本発明の実施形態によって成される熱管理は、８０２．３ａｆ ＰｏＥ標準規格に準拠する電力レベルで動作しつつ、所定の温度における前面ウィンドウでの氷形成の防止を可能にする。後述するように、熱絶縁体（熱ダムとも称される）は、熱エネルギーを前面ウィンドウおよび焦点面アレイに与えつつ、周囲環境への著しい熱流を防止する。

[0039]図５は、熱が加熱素子５１０から様々なシステム素子にどのように流れるのかを示す。図５に示される例に関しては、−４０℃の周囲温度が利用される。したがって、ソーラーシュラウド５３０は約−４０℃である。ソーラーシェラウドから退避して離間される外側シェル５３２（筐体または外側筐体とも称される）は約−１５℃であり、この場合、外側シェルの後部は更に低い温度である。筐体素子５１０は、装着構造体の外周に配置される６．５Ｗヒータである。図中、加熱素子は約０℃の温度であり、また、前面ウィンドウは０．３℃の温度である。焦点面アレイが装着される領域は、カメラシステムにおいてその領域が中心位置にあることに起因して、更に高い温度、図では約１４℃の温度である。

[0040]図５を参照すると、熱絶縁体５１５は、約−１０℃であり、加熱素子５１０によって生成された熱が外側シェル５３０に流れるのを防止する。

[0041]図６は、本発明の一実施形態に係る熱撮像システムを動作させる簡略化された方法である。方法は、筐体内に配置されるサーマルカメラを用意する（６１０）ことを含む。サーマルカメラは、装着構造体と、装着構造体を筐体から空間的に離間させる熱絶縁体と、装着構造体に接合される加熱素子と、装着構造体に結合される前面ウィンドウとを含む。前面ウィンドウはゲルマニウムレンズを含むことができる。また、方法は、８０２．３ａｆ ＰｏＥ標準規格に準拠して電力を熱撮像システムへ供給する（６１２）こと、および、周囲温度が閾値温度以下であると判定することを含む。一例として、閾値温度は、約−４０℃〜約＋６５℃の範囲、より具体的には＋１０℃〜−１０℃の範囲となり得る。特定の実施形態では、閾値温度が約＋２℃〜約０℃の範囲である。

[0042]他の典型的な実施形態では、カメラシステムの閾値温度が約−４０℃〜約＋５８℃の範囲となり得る。特定の実施形態では、ヒータアセンブリが光学レンズアセンブリ上でカメラの前部に配置され、また、ヒータアルゴリズムＯＮ／ＯＦＦ設定点を制御するサーミスタが、カメラの前部から離れた内部回路カードアセンブリ上に配置される。この特定の実施形態において、ヒータをＯＮおよびＯＦＦにするための閾値温度範囲は、約１０℃〜約５０℃である（温度オフセット差を考慮するため）。

[0043]方法は、加熱素子を加熱する（６１６）こと、および、氷形成を防止するために熱を加熱素子から前面ウィンドウに伝導する（６１８）ことを更に含む。実施形態において、熱絶縁体は、装着構造体の外径よりも大きい外径によって特徴付けられ、それにより、装着構造体と周囲温度である筐体との間に空間的な離間がもたらされる。幾つかの実施形態において、システムは、熱がサーマルカメラの焦点面アレイへも伝導される等温システムである。

[0044]言うまでもなく、図６に示される特定のステップは、本発明の一実施形態に係る熱撮像システムを動作させる特定の方法を与える。別の実施形態にしたがって他の一連のステップが行なわれてもよい。例えば、本発明の別の実施形態は、先に概説したステップを異なる順序で行なってもよい。また、図６に示される個々のステップは、個々のステップに適するように様々な順序で行なわれてもよい複数のサブステップを含んでもよい。更に、特定の用途に応じて、付加的なステップが加えられあるいは省かれてもよい。当業者は、多くの変形、改良、代替案を認識する。

[0045]本明細書中に記載される例および実施形態は単なる例示目的のものにすぎないことも理解され、また、それに照らした様々な改良または変更が、当業者に示唆されるとともに、本出願の思想および範囲内並びに添付の特許請求の範囲内に含まれるようになっていることも理解される。

Claims (20)

1. 第１の熱伝導率によって特徴付けられる実質的に円形の装着構造体と、
   前記装着構造体に装着される焦点面アレイと、
   前記装着構造体に結合される光学系と、
   前記装着構造体の周囲に熱的に結合され、これを巻回する可撓性を有する電気的加熱素子と、
   前記装着構造体に結合され、前記第１の熱伝導率よりも低い第２の熱伝導率によって特徴付けられる熱絶縁体と、
   を備え、
   前記装着構造体は、前記熱絶縁体により、筐体から空間的に分離される熱撮像システム。
2. 前記装着構造体が金属材料を備え、前記熱絶縁体がプラスチック材料を備える、請求項１に記載の熱撮像システム。
3. 前記金属材料がアルミニウム材料を含む、請求項２に記載の熱撮像システム。
4. 前記光学系がゲルマニウムレンズを備える、請求項１に記載の熱撮像システム。
5. ８０２．３ａｆ パワーオーバイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）標準規格に準拠する、請求項１に記載の熱撮像システム。
6. 前記プラスチック材料がポリカーボネート熱可塑性樹脂を含む、請求項２に記載の熱撮像システム。
7. 前記熱絶縁体の外径が前記装着構造体の外径よりも大きい、請求項１に記載の熱撮像システム。
8. 筐体と、
   多素子前面カバーであって、
   前記筐体に接合されて第１の熱伝導率を有する熱ダムと、
   前記熱ダムに接合され、前記筐体から空間的に離間されるとともに、前記第１の熱伝導率よりも高い第２の熱伝導率によって特徴付けられる実質的に円形の装着構造体と、
   を備える多素子前面カバーと、
   前記装着構造体の周囲に熱的に結合され、これを巻回する可撓性を有する電気的加熱素子と、
   前記装着構造体に装着される赤外線撮像体と、
   前記装着構造体に装着される前面ウィンドウと、
   を含むサーマルカメラ。
9. 前記サーマルカメラが８０２．３ａｆ パワーオーバイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）標準規格に準拠する、請求項８に記載のサーマルカメラ。
10. 前記筐体がイングレスプロテクションコード６６（ＩＰ６６）に適合する、請求項８に記載のサーマルカメラ。
11. 前記熱ダムがプラスチック材料を備える、請求項８に記載のサーマルカメラ。
12. 前記装着構造体がアルミニウムを備える、請求項８に記載のサーマルカメラ。
13. 前記赤外線撮像体が焦点面アレイを備える、請求項８に記載のサーマルカメラ。
14. 前記前面ウィンドウが光学素子を備える、請求項８に記載のサーマルカメラ。
15. 前記光学素子がゲルマニウムレンズを備える、請求項１４に記載のサーマルカメラ。
16. 前記装着構造体が前記光学素子を周方向に取り囲む、請求項１４に記載のサーマルカメラ。
17. 熱撮像システムを動作させる方法において、
    筐体内に配置されるサーマルカメラを用意するステップであって、前記サーマルカメラが、
    焦点面アレイを支持するように動作可能な、実質的に円形の装着構造体と、
    前記装着構造体を前記筐体から空間的に離間させる熱絶縁体と、
    前記装着構造体の周囲に熱的に結合され、これを巻回する電気的加熱素子と、
    前記装着構造体に結合される前面ウィンドウと、
    を含むステップと、
    ８０２．３ａｆ パワーオーバイーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）標準規格に準拠して電力を前記熱撮像システムへ供給するステップと、
    周囲温度が閾値温度以下であることを判定するステップと、
    前記電気的加熱素子を加熱するステップと、
    熱を前記電気的加熱素子から前記焦点面アレイおよび前記前面ウィンドウに伝導するステップと、
    を備える方法。
18. 前記閾値温度が−４０℃〜＋６５℃の範囲である、請求項１７に記載の方法。
19. 前記熱絶縁体が、前記装着構造体の外径よりも大きい外径によって特徴付けられる、請求項１７に記載の方法。
20. 前記電気的加熱素子は可撓性を有する、請求項１７に記載の方法。
    

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