NO319387B1 - Slorefilmenhet - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse vedrører en slørefilmenhet som benyttes til kalibrering av en infra-

rød bildedannende optisk sensor, og nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen en sløre-filmenhet, omfattende en slørefilm laget av et filmmateriale som slipper igjennom et valgt bølgebånd av innfallende infrarød energi, idet slørefilmen har en overflatetekstur som omfatter et mønster av berg-og-daldetaljer med en amplitude i retning perpendikulært på slørefilmens overflate og en tverrdimensjon parallell med slørefilmens overflate som hver ikke er mindre enn bølgelengden for et midtpunkt av det valgte bølgebånd av innfallende, infrarød energi, og et substrat laget av et substratmateriale som er i stand til å slippe igjennom infrarød energi som har samme valgte, infrarøde bølgebånd som slø-refilmen, idet slørefilmen er festet til en overflate av substratet.

Til nærmere belysning av kjent teknikk skal det vises til Mihailov S. et al: "Fabrication

of refractive microlens arrays by excimer laser ablation of amorphous Teflon", Applied Optics vol. 32, No. 31, november 1993, som omtaler et filmmateriale av polymer som slipper gjennom lys av et predefinert bølgebånd, der filmmaterialet omfatter et sett av buede smålinser, hvor linsene, har en flate formet som en omdreiningsflate, der filmmaterialet omfattes av linsene som danner en overflatetekstur som et "berg og dalbane-" mønster med en amplitude i perpendikulært retning på slørfilmens overflate.

Videre vises til DE 1801748-A som beskriver en fremgangsmåte for fremstilling av en linse, der en linseform blir laget ved å forme et termoplastisk materiale med en oppvar-met anordning. En negativ sekundærmatrise blir så kopiert ut i fra linseformen med på-følgende kopiering av en positivlinse ut i fra den negative sekundærmatrise, hvor den positive linsen omfatter et polymermateriale med et forhåndsvalgt bølgebånd.

Ved en vanlig kjent oppbygning består en bildedannende infrarød (IR) optisk sensor

(dvs. en fokalplansats eller FPA-detektor) av et stort antall, som regel tusener eller titu-sener, individuelle elektro-optiske detektorelementer som er anbrakt i fokalplanet for det optiske systemet. Detektorelementene betrakter en scene gjennom en egnet optisk bane. Materialene og/eller konstruksjonen av detektorelementene kan velges slik at de blir følsomme overfor forskjellige bølgelengdeområder (bølgebånd) for elektromagne-

tisk stråling innbefattende f.eks. infrarød energi. Detektorelementene er anbrakt i en plan sats der hvert detektorelement danner en piksel i et bilde. Utmatningene fra detektorelementene blir digitalt behandlet for å danne et gjenskapt bilde som kan analyseres ytterligere.

Ideelt sett skulle alle detektorelementer reagere identisk på innfallende energi med sig* nalutmatningen fra hvert detektorelement identisk proporsjonalt med den innfallende

energi. I praksis kan imidlertid, på grunn av begrensningene ved dagens teknologi, hvert av de forskjellige detektorelementer ventes å reagere noe forskjellig. Forandringer i pik-selreaksjonene kan også oppstå i detektorsatsen med tid eller ved bruk. Disse forskjeller kan vise seg som forskyvninger av forsterkning eller nullpunktinnstillinger, ulinearitet

eller andre typer avvik fra ideell identisk reaksjon. Hvis en perfekt ensartet infrarød inn-gangsscene ble ført inn på FPA-detektoren, ville som et resultat av disse avvik detektor-utmatningen ikke være perfekt ensartet. En rekke teknikker er kjent både for å redusere avviket fra det ideelle i masseproduserte detektorelementer under produksjon og også for å kompensere for reaksjoner som ikke er ideelle når disse oppstår under bruk. Foreliggende oppfinnelse gjelder elektrisk kompensasjon for ikke-ideelle reaksjoner ved detektorelementer som finnes i detektoren slik den opprinnelig ble fremstilt eller som ut-vikler seg i detektoren i tidens løp og under bruk.

Hvis en scene med ensartet energi blir betraktet av mange detektorelementer under en

kalibreringsperiode og deres utmatninger er forskjellige, kan kompensasjon utføres ved justering enten av nullpunktet og/eller forsterkning av utmatningen fra detektorelemen-tet for å komme frem til en identisk utmatningsreaksjon. Denne kalibreringsjustering av nullpunktet og/eller forsterkningen opprettholdes når den scene som er av interesse senere blir betraktet. Den samlede utmatningsstråling fra scenen med ensartet energi under kalibrering bør tilnærmet være det som man står overfor når den scene som er av interesse for anvendelsen betraktes, fordi avvikene fra ikke-ideelle reaksjoner er styrkeav-hengig. Under laboratoireforhold kan da kalibreringen av de infrarøde detektorelementer utføres ved å skape et ensartet kalibreringsenergifelt som er atskilt fra scenen, påvis-ning av scenens gjennomsnittlige stråling, justering av utmatningsstrålingen fra kalibreringsenergikilden til det som er det gjennomsnittlige for scenens stråling, betraktning av kalibreringsenergikilden med de individuelle detektorelementer og justering av null-punkt og/eller forsterkning av de individuelle detektorelementer der disse avviker fra deres ideelle elektriske utmatning.

For noen sensoranvendelser er det ikke praktisk å ha til rådighet en separat ensartet energikilde som kan betraktes av detektorsatsen. I en missilsøker, f.eks., er det fysisk sett ikke tilstrekkelig plass til en egen kalibreringsenergikilde og den optiske bane som er nødvendig for å rette utmatningen fra energikilden mot detektorsatsen under en kalibreringsperiode. En sløringsteknikk er tidligere blitt utviklet til bruk i slike situasjoner. Under kalibrering blir bildet av scenen under kontroll sløret over en gruppe av detektorelementer. Under sløringen vil sceneenergien som inneholder forholdsvis høye frek-venskomponenter med romenergi bli spredt eller diffuse for å frembringe et sløret bilde som har et mer ensartet energinivå. Enhver målt høy romfrekvens som er tilbake skyl-des dermed detektorelementenes uensartede reaksjoner og blir nullstilt ved elektronisk kompensasjon. Gjennomsnittlig stråling fra det slørede bildet svarer tilnærmet til scenen og derfor vil dette best optimalisere systemet for driftsbetingelser. Kalibreringen fortset-ter som beskrevet ovenfor.

Styring av sløringen av scenen byr på en utfordring og en rekke teknikker er blitt benyttet. Med en kjent løsning blir f.eks. scenen betraktet av detektorsatsen gjennom to optisk gjennomsiktige elementer med forskjellige optiske banelengder (tykkelse og/eller brytningsindeks). Et element er valgt slik at bildet blir fokusert på detektorsatsens fokalplan og det annet element (som benyttes til kalibrering) er valgt slik at fokus blir forskjøvet i lengderetningen fra fokalplanet for detektorsatsen. Selv om dette kan brukes, har det i praksis vist seg for infrarøde sensorer at sløringen er utilstrekkelig og at forholdsvis høye romfrekvenstrekk i scenen fremdeles kan bli påvist, noe som hindrer nøyaktig kalibrering av FPA-pikselreaksjonen.

Det foreligger et behov for en forbedret løsning når det gjelder kalibrering av fokalplan-satsdetektorer når de i tjeneste, særlig i systemer med begrenset plass som f.eks. i infra-røde missilsøkere. Foreliggende oppfinnelse oppfyller dette formål og byr videre på til-knyttede fordeler.

Foreliggende oppfinnelse går ut på en ny løsning for kalibrering av en infrarød detektor med fokalplansats ved bruk av en sløringsteknikk. Sløringen oppnås med en konstruk-sjon som er robust, lett i vekt og har liten størrelse slik at den er lett å innpasse i et kom-pakt sensorsystem. Graden av sløring kan velges på forhånd over et bredt område med fremstillingsparametere for sløringsenheten. Sløringsenheten er enkel og pålitelig og billig å lage. Den kan tilpasses til bruk for mange forskjellige infrarøde optiske systemer.

Ifølge oppfinnelsen kjennetegnes slørefilmenheten ved at substratet er i form av et romfilterhjul som har en første sektor som strekker seg i omkretsretning og er dekket av slø-refilmen og en andre sektor som strekker seg omkretsmessig og ikke er dekket av sløre-filmen.

Ytterligere utførelsesformer av slørefilmenheten vil fremgå av de vedlagte patentkrav 2 - 10, samt av den nå etterfølgende beskrivelse.

Slørefilmen har en teksturen overflate, fortrinnsvis i form av mange smålinser som er anbrakt i et regelmessig mønster. Overflaten av hver liten linse er en lokalt krummet omdreiningsflate, fortrinnsvis et konkavt kulesegment, som virker som en miniatyrlinse når det gjelder å endre strålebanen for den energi som passerer gjennom. (Omdreiningsflaten er en sirkulær symmetrisk flate f.eks. et sfærisk eller asfærisk segment.) Slørefil-men er fortrinnsvis festet på et underlag av et underlagsmateriale som slipper gjennom infrarød energi med samme valgte bølgelengde som filmen for mekanisk å bære slørefil-men. Slørefilmen og underlaget må være gjennomsiktig for det valgte bølgebånd som er av interesse, men de kan også være gjennomsiktige for andre bølgelengder uten at dette innvirker på løsningen ifølge oppfinnelsen.

I den foretrukne anvendelse blir underlaget festet til bæreren eller substratet i form av et flatt skivelignende romfilterhjul (noen ganger kalt "filterhjul"). Romfilterhjulet har en første omløpende sektor av en ring på et valgt radialt område, dekket med filmmateriale, og en omløpende andre sektor av samme ring som ikke er dekket med filmmaterialet. Romfilterhjulet er anbrakt mellom scenen og detektorsatsen og settes i rotasjon på en slik måte at for en del av rotasjonen av romfilterhjulet blir scenen betraktet av detektoren gjennom det slørede filmmaterialet, og for en del av rotasjonen blir scenen betraktet uten sløring.

Slørefilmen har en teksturert overflate som tjener til å gjøre bildet av scenen diffust (dvs. spredt jevnt over et område). Den foretrukne teksturerte overflate har smålinser, men andre overflateteksturer kan også passe avhengig av kalibreringsmåten. I den foretrukne løsning vil smålinsene sløre scenen på en på forhånd bestemt måte. Krumning, dybde, størrelse, avstand og plassering av smålinsene bestemmer graden av sløring og disse parametere er lett oppstilt under fremstillingen ifølge oppfinnelsen. Foreliggende oppfinnelse går ikke ut på valg av nøyaktige verdier for disse parametere som kan velges av optiske formgivere slik at de passer til hver spesielle anvendelse. I stedet gir foreliggende oppfinnelse optiske formgivere muligheter til å spesifisere slørefilmer som har bestemte sløringsparametere der disse varierer over vide grenser i en på forhånd bestemt måte alt etter behovene for et eget system.

Ved fremstilling av en slørefilmenhet frembringes et positivt primært matriseverktøy med en egnet teksturert overflate, fortrinnsvis et antall smålinser som deretter blir formet i den endelige slørefilmenhet med en to-trinns kopieringsprosess. Hver smålinse har en overflate som er en lokalt krummet omdreiningsflate. En negativ sekundær matrise kopieres fra det primære matriseverktøy og en positiv polymerisk slørefilm blir kopiert fra den negative sekundære matrise. Den negative sekundære matrise kan være kopiert fra det primære matriseverktøy enten ved at en tynn folie av polymermaterialet bringes i kontakt med det primære matriseverktøy der materialfolien formes til det primære mat-riseverktøy under varme og trykk eller ved å støpe det polymere materialet på overflaten av det primære matriseverktøy.

Den positive polymere slørefilm blir kopiert fra den negative sekundære matrise. I en

foretrukket løsning blir slørefilmen kopiert direkte på overflaten av romfilterhjulet. Den negative sekundære matrise anbringes mot filterhjulets underlag og en flytende polymer med egnet infrarød gjennomgang støpes mellom disse flater. Den flytende polymer blir herdet og den sekundære matrise fjernet og dette etterlater filterhjulet med en endelig slørefilm påført dette. I en annen løsning kan slørefilmen klargjøres for seg ved påleg-ning av et stykke polymer film som er gjennomsiktig for den valgte bølgelengde på overflaten av den negative sekundære matrise under varme og trykk hvoretter det polymere materialet tas løs fra overflaten av den negative sekundære matrise. Denne sløre-film blir deretter festet til et bærende underlag.

Smålinsedetaljer blir maskinert eller på annen måte utformet på overflaten av det primære matriseverktøy en gang for alle, og den sekundære matrise blir nøyaktig tildannet ved kopiering fra den primære matrise. Mange sekundære matriser kan lages med den primære matrise. Kopieringen av den sekundære matrise fra det primære matriseverktøy eller kopiering av den polymere film fra den sekundære matrise, når denne løsning benyttes, gjør det mulig å variere kopieringstrykket for derved etter valg ikke å kopiere visse trekk som f.eks. riper som kan finnes i overflaten av det primære masterverktøy og som, hvis de ble kopiert inn på den polymere slørefilm, ville få uheldig innvirkning på filmens egenskaper.

I en ett-trinns variant av denne fremstillingsløsning blir tekstureringen eller smålinsene innført direkte i den sekundære matrise og den polymere slørefilm blir kopiert fra denne matrise. (I denne løsning finnes det ingen "primær matrise", men uttrykket "sekundær matrise" bibeholdes for oversiktens skyld.) Denne løsning reduserer antallet av fremstil-lingstrinn, men krever at den negative av den ønskede endelige teksturering eller de endelige smålinser blir innført i den sekundære matrise. Fordi den sekundære matrise benyttes regelmessig ved reproduksjon av slørefilmene, foreligger det også en større risiko for beskadigelse av den sekundære "original "-matrise. For noen anvendelsesområder vil imidlertid den økonomi som oppnås ved at antallet nødvendige reproduksjonstrinn redu-seres oppveie disse ulemper.

Løsningen ifølge oppfinnelsen for kalibrering av slørefilm kan anvendes fra infrarøde detektorer, men ikke for detektorer for synlig lys eller anvendelser som har dette. Detektorer for synlig lys, så som ladningskoblede anordninger (CCD), gir i seg selv en meget mer ensartet signalutmatning ved betraktning av en ensartet scene enn de infrarøde FPA-detektorer som blir utsatt for endringer i tidens løp og under bruk.

Foreliggende løsning går derfor ut på en teknikk for styrbar sløring av en scene for å muliggjøre kalibrering av en infrarød detektor med fokalplansats. Resultatet er et sensorsystem med forbedrede egenskaper. Disse og andre trekk og fordeler ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den følgende mer detaljerte beskrivelse av den foretrukne utførelse under henvisning til tegningene som, som eksempel, viser prinsippene ved oppfinnelsen. Oppfinnelsens omfang er imidlertid ikke begrenset til denne særlige utførelse.

Fig. 1 viser skjematisk et snitt gjennom et optisk system som har en detektor med fokalplansats og en slørefilm;

fig. 2A viser et første romfilterhjul sett fra siden til bruk i det optiske system på fig. 1;

fig. 2B viser sett fra siden et andre romfilterhjul som kan anvendes i det optiske system på fig. 1;

fig. 3A viser skjematisk et snitt gjennom en første slørefilmanordning;

fig. 3B viser skjematisk den optiske bane som er knyttet til den første slørefilmanord-ning;

fig. 4A viser skjematisk et snitt gjennom en annen slørefilmanordning;

fig. 4B viser skjematisk den optiske bane som er knyttet til den andre slørefilmanord-ning;

fig. 5 viser skjematisk et snitt gjennom en tredje slørefilmanordning;

fig. 6 viser skjematisk de optiske baner som er knyttet til tilstedeværelse og fravær av slørefilmanordningen i den optiske bane;

fig. 7 viser en oppstilling av smålinsene sett forfra i slørefilmanordningen tatt etter lin-jen 7-7 på fig. 3A;

fig. 8 er et bildemessig flytskjema for en løsning til fremstilling av en slørefilmanord-ning;

fig. 9 viser skjematisk et snitt gjennom en foretrukket teknikk til forming av smålinsedetaljene på den primære matrise; og

fig. 10 viser skjematisk et snitt gjennom en mer generell form for teksturert overflate.

Fig. 1 viser et optisk system 20 som gjør bruk av en slørefilmanordning 22. Det optiske system 20 betrakter en scene. En optisk gruppe med brytende og/eller reflekterende optiske komponenter som her er gjengitt skjematisk om en enkel linsegruppe 24, fokuserer scenen på en infrarød detektor 26 som har en fokalplansats dannet av et antall detektorelementer (piksler) 28. FPA-detektorelementene 28 er elektro-optiske anordninger som omformer innfallende infrarød energi til en elektrisk utmatning som føres til signalbe-handlende utstyr (ikke vist) ved hjelp av elektriske ledninger 30. Dette hovedarrange-ment av elementer kan benyttes til betraktning av scenen ved hjelp av forskjellige bøl-gelengdeområder (dvs. bølgebånd) med infrarød energi. Linsegruppen 24 er valgt slik at den er gjennomsiktig for den energibølgelengde eller det bølgebånd som er av interesse og detektorelementene 28 skal påvise den energibølgelengde eller bølgebånd som er av interesse. Energibølgebåndene kan innbefatte f.eks. et forholdsvis bredt (bredbånds)

eller forholdsvis smalt (smalbånds) bølgelengdeområde med infrarød energi. Elementene i det optiske system 20 som er beskrevet i dette avsnitt er velkjente på området for de aktuelle anvendelser. Løsningen med slørefilm som skal omhandles i det følgende er ikke kjent på dette området.

Den infrarøde energi fra scenen passerer også gjennom slørefilmanordningen 22 som

kan være plassert slik at energien fra scenen passerer gjennom slørefilmanordningen 22 enten før eller etter at den passerer gjennom linsegruppen 24.1 den foretrukne utførelse omfatter slørefilmanordningen et romfilterhjul 32 i form av en flat sirkulær skive som settes i rotasjon med en motor 34 og en slørefilm som er festet til en del av overflaten av

romfilterhjulet. Som vist på fig. 2A, som gjengir sideflatene av romfilterhjulet, har romfilterhjulet 32 fortrinnsvis minst en sektor 36 som strekker seg i omkretsretningen og innbefatter en slørefilm med en struktur som skal beskrives senere. I det minste en om-løpende sektor 38 er et område som ikke har slørefilm og som kan være enten tom, dvs. en optisk bane i luft eller kan være fylt med et materiale som er gjennomsiktig for de energibølgelengder som er av interesse og har en kjent brytningsindeks.

Når romfilterhjulet roterer, vil den innfallende energi fra scenen avvekslende passere gjennom slørefilmsektoren 36 og sektoren 38 som ikke har noen slørefilm. Når den in-frarøde energi passerer gjennom slørefilmsektoren 36, blir bildet på detektorsatsen 26 sløret samtidig med at så meget som mulig av scenens samlede energi bevares. Kalibrering av pikseldetektorelementene, som beskrevet tidligere, utføres under denne tidsperi-ode. Når romfilterhjulet dreier videre slik at den innfallende infrarøde energi passerer gjennom sektoren 38 som ikke har slørefilm, vil det umodifiserte bildet av scenen falle på detektoren 26 slik at det infrarøde bildet blir oppfattet og avlest. Fig. 2A viser at sektorene 36 og 38 som strekker seg rundt romfilterhjulet, hver omfatter 180° av omkret-sen, men vinkelforholdene mellom sektorene innbyrdes kan endres etter ønske slik at scenen blir betraktet direkte av detektorsatsen i løpet av en større eller mindre brøkdel av den samlede tid.

I en annen versjon av romfilterhjulet kan det være ytterligere sektorer for å forbedre romfilterhjulets funksjon. F.eks. viser fig. 2B et romfilterhjul 32 som er hensiktsmessig for kalibrering i to bølgebånd. En sektor 36a innbefatter en slørefilm som arbeider i et første (f.eks. bredbånds) bølgelengdeområde, en andre sektor 38a som ikke har noen slørefilm og har høy gjennomslipning for det første bølgelengdeområdet; en sektor 36b som innbefatter en slørefilm for et andre (f.eks. smalbånds) bølgebåndsområde; og en sektor 38b som ikke har noen slørefilm og har høy gjennomslipning for det andre bølge-lengdeområdet. Det enkle romfilterhjul på fig. 2B er derfor hensiktsmessig for kalibrering i to forskjellige bølgelengdeområder. Dette prinsipp kan utvides til enda flere bøl-gelengdeområder.

Sektorene 36 og 38 er vist liggende fra navet i romfilterhjulet til dets ytterkant på fig. 2A. Tilsvarende for det foreliggende formål og som vist på fig. 2B, kan sektorene 36 og 38 strekke seg bare over en ringformet del av den radiale avstand fra navet til kanten der resten av rommet er fylt med et materiale for mekanisk avstøtning og/eller verktøytole-ranse. Sektorene 36a, 36b, 38a og 38b ligger derfor innen en omløpende del av en ring. Tre utførelser av strukturen på slørefilmanordningen er vist på fig. 3A, 4A og 5. På fig. 3A er en slørefilm 40 festet til en side av et underlag 42 for slørefilmen. Slørefilmen 40 og underlaget 42 for filmen er begge gjennomsiktige for det energibølgebånd som er av interesse. (Slørefilmen og underlaget for slørefilmen må være gjennomsiktig for infra-rød energi i det bølgebånd som er av interesse, men de kan også være gjennomsiktige for infrarød energi med andre bølgelengder.) Slørefilmens underlag 42 kan på sin side være festet til romfilterhjulet 32 eller kan selv være romfilterhjulet.

Slørefilmen 40 er en film fortrinnsvis laget av et polymermateriale med en teksturert overflate. Teksturen er fortrinnsvis i form av et antall smålinser 44. (Slik det her benyttes er en smålinse en foretrukket form for tekstur.) Hver smålinse er en krum del av en fri overflate av slørefilmen (dvs. den overflate som ikke er i anlegg mot slørefilmens underlag 42). Hver smålinse representerer en liten individuell linse med en krum overflate som forskyver fokalpunktet for den energi som passerer gjennom. Sett samlet, vil en sats med smålinser på en effektiv måte gjøre sceneenergien diffus og filtrere et høyt frekvensinnhold for romscenen. Den krumme del av smålinsen omfatter en lokalt krummet omdreiningsflate.

Omdreiningsflaten for hver smålinse 44 er fortrinnsvis halvkuleformet. Dvs. at overflaten av hver linse fortrinnsvis er en sektor av en kule, men ikke nødvendigvis en halv-kule. Krumningsradien R for kulesektoren og dybden D for kulesektoren i slørefilmen er produksjonsparametere som kan variere på en måte som skal omhandles senere. Der R er forholdsvis stor og D/R er forholdsvis liten som på fig. 3 A, har smålinsene en forholdsvis grunn veggvinkel (inklinasjon). Den resulterende strålebane for den innfallende energi er vist på fig. 3B. Der R er forholdsvis liten og D/R er forholdsvis stor, som på fig. 4A, har smålinsene en forholdsvis bratt veggvinkel. Den innfallende energi blir mindre konvergerende enn for det eksempel som er vist på fig. 3B, slik det fremgår av fig. 4B.

I en annen variant kan forskjellige polymerfilmer 40a og 40b med forskjellige smålinse-strukturer 44a og 44b anbringes på motstående sider av underlaget 42 som vist på fig. 5. Denne utførelse kan ytterligere øke sløringseffekten for slørefilmanordningen. Løsnin-gen på fig. 5 kan også benyttes med samme smålinsestruktur anbrakt på motstående sider av underlaget.

Ved på denne måte å variere materialene (som bestemmer brytningsindeksene for polymerfilmen og underlaget) kan fabrikasjonsparametrene for polymerfilmen som f.eks. smålinsenes krumningsradius R og dybde D, avstanden S mellom linsene, plasseringen av smålinsene i forhold til hverandre (omhandlet senere i forbindelse med fig. 7) og val-get av en eller to polymerfilmer, kan den optiske formgiver skape en konvergens i den innfallende infrarøde energistråle etter at den passerer gjennom slørefilmanordningen 22. Sagt på annen måte, har den optiske formgiver mulighet til å variere fokalposisjonen for det bildet som frembringes av hver smålinse og dermed utstrekningen av sløring in-nenfor vide grenser ved valg av særlige verdier for disse faktorer. Sløringen blir derfor dannet for å skape en tilstrekkelig sløring for å fjerne klare trekk fra scenen i det slørede bildet, men ikke for å skape så sterk sløring at det ville få det slørede bildet til å stikke betydelig utenfor tverrdimensjonen på detektoren 25 hvorved for stor energi ville gå tapt.

Fig. 6 viser fokuserings/avfokuseringseffekten ved slørefilmanordningen. Når ingen slø-refilmanordning 22 er til stede, vil linsegruppen 24 fokusere det infrarøde bildet av scenen mot overflaten av detektorsatsen 26 som står i fokalplanet for linsegruppen. Når slørefilmanordningen 22 blir innført i energibanen som vist, vil smålinsene grovt fokusere den infrarøde energi fra scenen på en "avfokusert" fokalflate 46 som er forskjøvet fra fokalplanet for detektoren 26. Som følge av dette, vil bildet ved detektorsatsen 26 komme ut av fokus og bli sløret når slørefilmanordningen er på plass. Graden av sløring bestemmes ved å variere parametrene for konstruksjonen av slørefilmanordningen som omhandlet ovenfor i tilknytning til fig. 3-5.

En annen produksjonsparameter for slørefilmanordningen er det todimensjonale geometriske mønster for smålinsene. Fig. 7 viser en utførelse av slørefilmen 40 sett forfra der det todimensjonale geometriske mønster for smålinsene 44 fremgår. I dette tilfellet er smålinsene 44 anbrakt i et regelmessig sekskantmønster som fyller det todimensjonale rom fullstendig (en "tettpakket" struktur). En slik regelmessig sats i form av en sekskant, et kvadrat eller annen regelmessig form, er for tiden foretrukket. Oppfinnernes undersøkelser har imidlertid vist at tilfredsstillende sløring for noen sceneforhold kan oppnås når satsen med smålinser er uensartet.

Fig. 8 viser et bildemessig flytskjema for to foretrukne løsninger for fremstilling av slørefilmanordningen 22 som har en flate med små linser. Et positivt primært matrise-verktøy 60 klargjøres og benyttes, henvisningstall 80. Det positive primære matrise-verktøy 60 har en overflateutformning som danner flaten med smålinsemønster for den endelige slørefilm. Dette betyr at et mønster med smålinsetrekk 62 på overflaten av den primære matrise 60 ved en kopieringsprosess som skal beskrives senere, resulterer i mønsteret med smålinser 44 på slørefilmen 40. Det lages bare et primært matriseverk-tøy, og det legges derfor stor vekt på at dette fremstilles nøyaktig.

Den foretrukne løsning for dannelse av smålinsedetaljene 62 på det primære matrise-verktøy 60 er vist på fig. 9. En endefres 64 med en endeform som svarer til den ønskede form på smålinsedetaljene 62 (og dermed smålinsene 44) benyttes til å frese smålinsedetaljene 62 inn i oversiden av verktøyemnet som benyttes til fremstilling av det primære matriseverktøy. F.eks. kan enden av endefresen 64 være halvkuleformet med radius R slik at alle smålinsedetaljene 62 er sektorer av en kule. Radius R på endefresen og avstanden S mellom kuttene bestemmer dybden D på kulesektoren i smålinsene 44. Sats-mønsteret (som vist på fig. 7) for smålinsedetaljene blir bestemt med plasseringen av endefresen når hvert kutt gjøres. Det må påsees at det ikke er noen flate punkter mellom de enkelte smålinser siden dette ville redusere sløringen av den energi som slippes gjennom. Ved å gi endefresen den ønskede krumningsradius R, overvåkning av avstanden S og bevegelse av endefresen til de ønskede punkter for å danne satsen med smålinser, kan det fremstilles et stort område av smålinsetyper og mønstre. Denne operasjon er enkel å utføre med en vanlig numerisk styrt fresemaskin. Etter at mønsteret er dannet kan det poleres mekanisk eller kjemisk, metallbelegges eller på annen måte behandles for å forbedre levetid, korrosjonsmotstand og overflatekvalitet.

Som et alternativ kan mønsteret på hovedmatrisen (eller i den sekundære matrise i en ett-trinns kopieringsprosess som beskrives senere) formes med andre teknikker f.eks. ione- eller elektronfresing eller fotolitografiske mikroelektroniske teknikker.

Slørefilmen 40 kan ha en tekstur 70 som ikke er et mønster av smålinse, men i stedet er et mønster med berg og daler som strekker seg over overflaten av slørefilmen. Fig. 10 viser en slik tekstur 70 i snitt. I stedet for smålinser er det her regelmessig eller uregel-messig (som vist) mønster av berg-og-daltrekk 72 i overflaten av slørefilmen 40. Disse detaljer 72 har en topp-til-topp amplitude Djj (i en retning perpendikulært på overflaten av slørefilmen 40) og en tverrdimensjon Dl (i en retning parallelt med slørefilmens overflate) som hver ikke er mindre enn bølgelengdemidtpunktet i det bølgebånd med innfallende infrarød energi som skal behandles og sløres. Disse dimensjoner gjør det mulig for teksturen å frembringe den nødvendige diffusjon av den infrarøde energi. Den teksturene slørefilm på fig. 10 gir en grad av sløring, men sløringen er mindre effektiv og vanskeligere å styre enn den sløring som oppnås med de foretrukne smålinser.

En negativ sekundær matrise 66 kopieres fra den positive primære matrise 82. Kopieringen blir fortrinnsvis utført med en av to teknikker. Ved pressemetoden blir en del av det materialet som skal danne den sekundære matrise 66 presset inn i overflaten på det primære matriseverktøy 60 som regel ved en forhøyet temperatur for å bidra til å forme arbeidsstykket etter overflaten av det primære matriseverktøy. Det foretrukne materialet for den sekundære matrise er en polymer med lav overflateenergi som f.eks. polyetylen eller polytetrafluoretylen. Ved støpemetoden blir et flytende materiale benyttet som ut-matningspunkt for den sekundære matrise. Det flytende materialet påføres overflaten av primærmatrisen 60 som har smålinsedetaljene 62, ved hevet temperatur og under trykk og etter herding blir materialet tatt av.

Med den ene eller andre løsning vil det negative av detaljene på overflaten av det primære matriseverktøy 60 bli gjengitt på den sekundære matrise 66. Det betyr at en "dal" på det primære matriseverktøy blir et "berg" på den sekundære matrise. Det kan være nødvendig bare å kopiere en enkel sekundær matrise 66 eller et større antall kan være nødvendig for større produksjon. Alle sekundære matriser vil være identiske negative kopier av primærmatrisen hvis den samme kopieringsprosess benyttes og at primærmat-riseverktøyet ikke blir utsatt for noen slitasje eller beskadigelse. Hvis en sekundær matrise blir skadet eller blir slitt, kan en erstatning lages ved hjelp av det primære matrise-verktøy.

Den negative sekundære matrise 66 benyttes til fremstilling av den positive slørende polymerfilm 40, henvisningstall 84.1 den foretrukne løsning blir banen A på fig. 8 som gjelder detaljene ved den andre matrise 66 kopiert direkte på overflaten av romfilterhjulet som tjener som underlaget 42. Den sekundære matrise 66 anbringes mot det underliggende hjul og en flytende polymer med en egnet gjennomslippelighet for infrarødt blir injisert mellom flatene på det underliggende hjul og den sekundære matrise, henvisningstall 84. Den flytende polymer herdes og den sekundære matrise fjernes, henvisningstall 86, og etterlater romfilterhjulet 32 med den endelige slørefilm 40 påført og bundet. Denne kopiering frembringer en slørefilm 40 med trekk som er en negativ gjengivelse av den sekundære matrise, men som har samme oppbygning som overflatedetal-jene på det primære matriseverktøy.

Slørefilmen kan også lages fra den sekundære matrise 66 som en separat gjenstand, se

bane B på fig. 8. Med denne løsning blir et stykke av en massiv polymerfilm anbrakt på overflaten av den negative sekundære matrise 66, henvisningstall 88. (I feltet 88 på fig. 8 er elementene vist svakt atskilt for oversiktens skyld, men i virkeligheten er de presset sammen for å utføre kopieringen.) Polymerfilmen blir presset mot overflaten av den sekundære matrise 44 eventuelt med en liten temperaturøkning for å bringe filmen til å

flyte svakt slik at trekkene ved den sekundære matrise 44 blir gjengitt på overflaten av polymerfilmen. Kopieringen resulterer i at detaljene blir positiv gjengivelse på overflaten av polymerfilmen. Polymerfilmen 40 fjernes (strippes) fra den sekundære matrise 66, henvisningstall 40. Polymerfilmen 40 kan benyttes i denne form, men er temmelig ømtålig og kan deformeres. Det er fordelaktig å feste slørefilmen til et underlag 42 som bærer slørefilmen 40 og holder den i riktig stilling og orientering for bruk, henvisningstall 92. Sammensetningen av slørefilmen og underlaget er lett å utføre og bruke. For den foretrukne anvendelse, f.eks. som vist på fig. 1, er film/underlaganordningen det romfilterhjul 32 eller film/underlaget kan være festet til overflaten av romfilterhjulet.

Ved begge løsninger vil den slørende polymerfilm klebe tilstrekkelig til at baksiden hol-des plan mens forsiden gjengir detaljene ved den sekundære matrise. På den annen side bør slørefilmen ikke være tykkere enn nødvendig for å gjengi detaljene med smålinsene riktig slik at den energi som slippes gjennom ikke blir unødvendig dempet.

Med disse løsninger blir detaljene i den positive primære matrise 60 billig og styrbart gjengitt i polymermaterialet som blir slørefilmen 40. Imidlertid byr foreliggende løsning på muligheter til å undertrykke noen detaljer i det primære matriseverktøy slik at det ikke opptrer i den sekundære matrise eller i den endelige slørefilm. Selv med meget nøyaktig maskinering og polering av det primære matriseverktøy, kan det finnes små

riss som er mye mindre enn dimensjonene på smålinsene på overflaten. Ved å variere trykket når den sekundære matrise presses mot det primære matriseverktøy (trinn 82 på fig. 8) og når slørefilmen presses mot den sekundære matrise (i trinn 88 for bane 8 på

fig. 8), kan kopiering av meget fine detaljer unngås. Jo større pressetrykket eller tempe-raturen er, desto mindre detaljer blir som regel gjengitt når materialet flyter inn i detaljene. Ved bruk av de laveste trykk som er tilfredsstillende til å kopiere de ønskede smålinsedetaljer, vil mindre trekk som f.eks. riper bli undertrykt.

Overflaten av den sekundære matrise behøver ikke være en nøyaktig kopi av det primære matriseverktøy. Hvis f.eks. varme, trykk eller tid blir tilstrekkelig redusert ved kopiering av den andre matrise fra det primære matriseverktøy, kan resultatet være en del-vis eller "redusert" kopiering. Det kan være ønskelig å gjøre kopieringstiden kortest mulig for å forenkle produksjonsforløpet. I disse tilfeller kan elastisiteten i polymermaterialet som danner den sekundære matrise fjære tilbake ved fullførelse av kopieringen. Denne virkning kan resultere i redusert dybde for mønster/smålinser. Redusert kopiering kan være ønskelig avhengig av den tilsiktede optiske sløring som kreves, det pro-duksjonsforløp som kreves eller behov for å undertrykke riper eller andre detaljer på overflaten av den primære matrise.

Den foreliggende fremstilling kan også utføres ved bruk bare av trinnene 82, 84, 86, 88, 90 og 92 på fig. 8 (dvs. utelatelse av trinn 80). I denne en-trinns kopieringsprosedyre lages den sekundære matrise 66 med en overflate som er det negative av de ønskede detaljer på slørefilmen 40, og prosessen foregår videre som forklart. Denne løsning reduserer antallet behandlingstrinn, men gjør den sekundære matrise mer utsatt for skader.

Foreliggende oppfinnelse er blitt utøvet i praksis for et infrarødt optisk system 20. Ved fremstilling av slørefilmanordningen ved fremgangsmåten på fig. 8, bane A, ble den primære matrise maskinelt fra messing eller aluminium. Smålinsedetaljene ble formet på den primære matrise i enten et sekskantet tettpakket mønster eller et kvadratisk tettpakket mønster. Hver smålinse hadde en halvkuleformet flate med en radius R, dybde D og avstand S. Den sekundære matrise var et massivt stykke av enten polyetylen eller polytetrafluoretylen, men andre polymerer som har lav overflateenergi som f.eks. polypro-pylen, delrin, eller fluorinert etylenpropylen kan benyttes. Den sekundære matrise ble presset mot den primære matrise ved en temperatur på 104 °C med et pressetrykk på omtrent 109 kg/cm<2> og i en tid på omtrent 30 minutter. Slørefilmen ble laget av silikon-harpiks med høy infrarød gjennomslipning som f.eks. modifisert Castall S-1332, men andre polymerer som har egnet infrarød gjennomslipning kan benyttes. Slørefilmen ble festet til et romfilterhjul laget av silisium eller sinksulfid med et antireflekterende be-legg-

Et antall slørefilmanordninger som var i ett stykke med romfilterhjul ble laget med denne løsning i henhold til de følgende geometriske parametere:

Romfilterhjulene som ble fremstilt med denne løsning ble inntatt i det optiske system 20 og prøvet for adaptiv kalibrering av detektorer med fokalplansats. Ypperlige resultater ble oppnådd slik en reduksjon i støy og opphevelse av video-artifakter i utmatningssig-nalet fra detektorer med fokalplansats viste. I tillegg ble også andre slørefilmteksturer innbefattende tilfeldig teksturene overflater prøvet med sterkt forbedrede resultater sammenlignet med optisk basislinjeutformning.

Claims (10)

1. Slørefilmenhet (22), omfattende en slørefilm (40) laget av et filmmateriale som slipper igjennom et valgt bølgebånd av innfallende infrarød energi, idet slørefilmen har en overflatetekstur som omfatter et mønster av berg-og-daldetaljer med en amplitude i retning perpendikulært på slørefilmens (40) overflate og en tverrdimensjon parallell med slørefilmens (40) overflate og en tverrdimensjon parallell med slørefilmens (40) overflate som hver ikke er mindre enn en midtpunktbølgelengde i det valgte bølgebånd av innfallende, infrarød energi, og et substrat (42) laget av et substratmateriale som er i stand til å slippe igjennom infrarød energi som har samme valgte bølgebånd som sløre-filmen (40), idet slørefilmen (40) er festet til en overflate av substratet (42), karakterisert ved at substratet er i form av et romfilterhjul (32) som har en første sektor (36) som strekker seg i omkretsretning og er dekket av slørefilmen (40) og en andre sektor (38) som strekker seg omkretsmessig og ikke er dekket av slørefilmen (40).

2. Slørefilmenhet (22), som angitt i krav l, karakterisert ved at berg-og-daldetaljene er smålinser (40), hvorved overflateteksturen som slørefilmen (40) har, omfatter et flertall av smålinser (44).

3. Slørefilmenhet (22) som angitt i krav 2, karakterisert v e d at hver smålinse (44) omfatter en lokalt buet omdreiningsflate.

4. Slørefilmenhet (22) som angitt i krav 2 eller 3, karakterisert v e d at nevnte flertall av smålinser (44) omfatter en regelmessig oppstilling av smålinser.

5. Slørefilmenhet (22) som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at filmmaterialet er en polymer.

6. Slørefilmenhet (22) som angitt i krav 1, karakterisert ved at det omfatter slørefilmenheten (22) er innbefattet i et optisk system (20) som innbefatter en detektor (26,28) fra detektering av energi hos det valgte, infrarøde bølge-bånd.

7. Slørefilmenhet (22) som angitt i krav 6, karakterisert v e d at romfilterhjulet (32) er plassert mellom detektoren (26,28) og en infrarød energikilde.

8. Slørefilmenhet (22) som angitt i krav 6 eller 7, karakterisert ved dessuten å omfatte optiske komponenter (24) som fokuserer en scene på detektoren (26,28).

9. Slørefilmenhet (22) som angitt i krav 1, karakterisert ved at den inngår et optisk system (20) som innbefatter en detektor (26,28) for detektering av energi hos det valgte, infrarøde bølgebånd.

10. Slørefilmenhet som angitt i krav 9, karakterisert ved at romfilterhjulet (32) er plassert mellom detektoren (26, 28) og en infrarød energikilde.