PL181075B1 - Sposób i urządzenie do termicznego wykrywania zawierające szybko reagujący mechanizm wzorcowania - Google Patents
Sposób i urządzenie do termicznego wykrywania zawierające szybko reagujący mechanizm wzorcowaniaInfo
- Publication number
- PL181075B1 PL181075B1 PL96324754A PL32475496A PL181075B1 PL 181075 B1 PL181075 B1 PL 181075B1 PL 96324754 A PL96324754 A PL 96324754A PL 32475496 A PL32475496 A PL 32475496A PL 181075 B1 PL181075 B1 PL 181075B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- detector
- response
- radiation
- semiconductor device
- field
- Prior art date
Links
- 230000004044 response Effects 0.000 title claims abstract description 64
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 31
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 66
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 41
- 230000006870 function Effects 0.000 claims abstract description 17
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 37
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 36
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 28
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 20
- 230000008713 feedback mechanism Effects 0.000 claims description 6
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 6
- DGJPPCSCQOIWCP-UHFFFAOYSA-N cadmium mercury Chemical compound [Cd].[Hg] DGJPPCSCQOIWCP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 4
- 230000006335 response to radiation Effects 0.000 claims description 2
- 230000009118 appropriate response Effects 0.000 claims 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 abstract description 4
- 230000005457 Black-body radiation Effects 0.000 abstract 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 17
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 10
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 1
- 238000009529 body temperature measurement Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000002964 excitative effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000005316 response function Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/67—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response
- H04N25/671—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise applied to fixed-pattern noise, e.g. non-uniformity of response for non-uniformity detection or correction
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
- F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
- F41G7/001—Devices or systems for testing or checking
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
- F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
- F41G7/20—Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
- F41G7/22—Homing guidance systems
- F41G7/2253—Passive homing systems, i.e. comprising a receiver and do not requiring an active illumination of the target
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F41—WEAPONS
- F41G—WEAPON SIGHTS; AIMING
- F41G7/00—Direction control systems for self-propelled missiles
- F41G7/20—Direction control systems for self-propelled missiles based on continuous observation of target position
- F41G7/22—Homing guidance systems
- F41G7/2273—Homing guidance systems characterised by the type of waves
- F41G7/2293—Homing guidance systems characterised by the type of waves using electromagnetic waves other than radio waves
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
- H04N23/20—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from infrared radiation only
- H04N23/23—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from infrared radiation only from thermal infrared radiation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
- H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
- H04N25/61—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise the noise originating only from the lens unit, e.g. flare, shading, vignetting or "cos4"
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radiation Pyrometers (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Studio Devices (AREA)
Abstract
1 . Sposób termicznego wykrywania, w któ- rym przeprowadza sie korekcje równomiernosci z zastosowaniem urzadzenia do termicznego wykrywania zawierajacego szybko reagujacy mechanizm wzorcowania z polem detektorów, znamienny tym, ze kieruje sie ujemna lumines- cencje z pólprzewodnikowego urzadzenia (20) na pole detektorów (14), po czym wyznacza sie korekcje elementów detekcyjnych z ich odpo- wiednich wyjsciowych sygnalów odpowiedzi na ujemna luminescencje oraz monitoruje sie scene i stosuje sie korekcje wobec sygnalów wyjsciowych z elementów detekcyjnych. PL PL PL PL PL PL PL
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do termicznego wykrywania zawierające szybko reagujący mechanizm wzorcowania z polem elementów wykrywających fotony.
Znane są ze stanu techniki sposoby termicznego wykrywania. Takie sposoby wykrywania mogą wykorzystywać zasadę przetwarzania szeregowego lub równoległego. W pierwszym przypadku scena jest analizowana i każdy element składowy sceny jest kolejno ogniskowany na detektorze. Urządzenia do realizacji takich sposobów nie są jednak łatwe do skonstruowania, gdy wymagana jest zwartość konstrukcji. Mechanizm analizujący bardzo utrudnia dostosowanie urządzeń zobrazowania o małym ciężarze. Alternatywnym rozwiązaniem zobrazowania powierzchniowego jest stosowanie wielu detektorów do próbkowania równocześnie różnych sekcji sceny. Główną niedogodnością tego rozwiązania jest to, że funkcja przenoszenia z padającego strumienia promieniowania podczerwonego na sygnał wyjściowy (sygnał detektora) jest szczególnie wrażliwa na zmianę pomiędzy elementami detekcyjnymi. Powoduje to zniekształcenie obrazu przez szum o stałym rozkładzie pochodzący ze źródeł usytuowanych zarówno wewnątrz elementów detekcyjnych jak i niezależnych od nich. Niedoskonałości w systemie optycznym (np. winietowanie) i wahania w związanych obwodach elektronicznych są przykładami tego ostatniego przypadku. Źródłami fotodetektora mogą być statyczne wahania parametrów (np. pola powierzchni, sprawności kwantowej lub długości fali odcięcia) lub niestabilności dynamiczne (temperatura, napięcie przesunięcia i odporność pochylenia, wszystkie podlegaj ądry iłowi
181 075 z biegiem czasu), które powodują konieczność regularnego powtórnego kalibrowania pola. Dodatkowo szum I/f wprowadza błąd, który wzrasta wraz z odstępem czasu pomiędzy kalibracjami. Kompensacja wahań wewnętrznych detektora jest szczególnie ważna w zastosowaniach „obserwacyjnych”, które mierzą bezwzględne natężenie promieniowania w scenie. Analizujące urządzenia zobrazowania mierząjedynie zmiany natężenia w scenie. Sygnał wyjściowy z obserwowanego pola ma zatem słaby kontrast w porównaniu.
Znane sąrównież detektory termiczne bez zobrazowania. Są one stosowane w dziedzinach takich jak robotyka i systemy naprowadzania pocisków, przy których nie jest potrzebna interpretacja sygnału wyjściowego detektora przez człowieka. Rzeczywiste elementy detekcyjne są podobne do opisanych powyżej w odniesieniu do systemów ze zobrazowaniem. Jednakże w rozwiązaniach bez zobrazowania obiekt (robot lub pocisk) ma reagować na określony sygnał pojawiający się na detektorach. Ta cecha rozpoznawania może mieć różny stopień złożoności. Przykładowo rozpoznawanie pewnego układu może być związane z pewną liczbą opcji odpowiedzi, albo mniej złożone odbicie może powodować sterowanie w kierunku osiągnięcia charakterystycznej odpowiedzi detektora. Pola obserwacji są szczególnie odpowiednie, jeśli chodzi o spełnienie wymagań niewielkiego ciężaru systemów naprowadzania pocisków. Jednakże w takich pociskach system detektorów podlega gwałtownej zmianie temperatury, ponieważ stożek pocisku rozgrzewa się podczas lotu. W celu zachowania dokładności możliwej do przyjęcia, konieczna jest częsta rekalibracja.
Urządzenie to termicznego wykrywania zawierające pole detektorów opisane jest przez P.N.J. Dennis i in. w Proc. SPIE 57222 (1985). Autorzy opisują dwuwymiarowe, zamknięte w opakowaniu pole detektorów z telurku kadmowo-rtęciowego, sprzężonych z urządzeniem krzemowym o sprzężeniu ładunkowym (CCD). Promieniowanie podczerwone padające na detektor wywołuje sygnał odpowiedzi, który jest wprowadzany w urządzenie CCD i całkowany w czasie (czas obserwacji). Dalszy system przetwarzania sygnału zajmuje się podstawowymi problemami słabego kontrastu sceny w podczerwieni i niejednorodnością elementarnych odpowiedzi detektorów. Korekcja niejednorodności jest przeprowadzana przez wystawienie pola na działanie dwóch jednakowych scen o różnej temperaturze z układem zwierciadeł służących do wprowadzania ich w drogę optyczną. Z pomiarów stymulującego strumienia promieniowania podczerwonego i odpowiedzi detektora uzyskiwany jest współczynnik korekcji dla każdego indywidualnego detektora przez spowodowanie, by stała scena spowodowała stały obraz. Sygnał odpowiedzi jest dopasowany liniowo do natężenia padającego promieniowania i określane jest przesunięcie oraz gradient, aby opisać funkcję przenoszenia każdego detektora w polu. Wszystkie wartości sygnału odpowiedzi na wszystkich detektorach mogą zatem zostać przetworzone w skorygowane wartości padającego strumienia. Kalibracja pola w ten sposób jest przeprowadzana okresowo (przykładowo co godzinę lub raz dziennie), a uaktualnione współczynniki korekcji są stosowane wobec następnych pomiarów. Powoduje to kompensację szumu I/f i zmiany parametrów detektorów z biegiem czasu przykładowo na skutek zmian temperatury.
Wadą takich rozwiązań jest to, że możliwe źródła temperatury odniesienia ograniczają osiągi w sensie prędkości i zwartości. Jeżeli stosowane są fizycznie oddzielne sceny odniesienia, wówczas czujnik wymaga systemu optycznego o znacznym skomplikowaniu i masie. Alternatywnie temperatury odniesienia można by doprowadzać przez chłodzoną/grzaną płaszczyznę odniesienia Peltiera, ale skończony czas, jaki zajmuje ustawienie temperatury, prowadzi do długotrwałego procesu kalibracji.
Połączenie obu tych technik opisano w opisie patentowym US nr 4419692. Patent ten dotyczy wieloczujnikowego, analizującego urządzenia zobrazowania termicznego, które posiada mechanizm analizujący o dużych rozmiarach, a więc nie uzyskuje się żadnych szczególnych korzyści przez fizyczne zmniejszenie systemu odniesienia. Analizujące urządzenia zobrazowania termicznego są często stosowane z polem elementów detekcyjnych w celu zwiększenia czułości. Do przetwarzania sygnałów trzeba wtedy wprowadzić korekcje jednorodności. W urządzeniu tym błędy są zmniejszane w zakresie termicznym, występującym w scenie, przez obserwację z możliwością zmieniania przez operatora jednego z trzech wzorców termoelektrycznych, aby
181 075 uzyskać poziom odniesienia w punkcie środkowym zakresu termicznego sceny. Chłodnica Peltiera, stosowana jako trzeci wzorzec, jest zmieniana pomiędzy scenami, aby dostosować technikę kalibracji do parametrów każdej konkretnej sceny. Stosowane są trzy temperatury odniesienia, a nie dwie, jak w systemie Dennisa powyżej: jedna daje poziom prądu stałego, wokół którego odnoszone są zmiany temperatury od prądu przemiennego, wykrywane przez analizujące urządzenie zobrazowania, a pozostałe dwie zapewniają korekcję jednorodności pola detektorów.
W rozwiązaniu według opisu patentowego US 4789788 zostało przedstawione źródło promieniowania pompowane optycznie. Sferyczna komora integrująca zwierciadlanie integruje wiązkę lasera monochromatycznego, która jest ogniskowana przez aperturę wejściową. Wnęka źródłowa w tej komorze integrującej pochłania energię lasera i wytwarza wielobarwne promieniowanie podczerwone i zbliżone do podczerwieni, które może być wykorzystywane do kalibrowania instrumentów do mierzenia promieniowania.
Rozwiązanie według opisu patentowego US 4948964 przedstawia układ zawierający urządzenie termoelektryczne i zwierciadło posiadające dwa obszary o różnym współczynniku odbicia, by naświetlać każdy detektor systemu ze znaną skuteczną różnicą temperatury. Pozwala to na wyrównanie wzmocnienia każdego kanału detektora, tak że odpowiedź detektora jako całości jest równomierna.
W rozwiązaniu według opisu patentowego US 5023459 został opisany wielotemperaturowy wzorzec radiometryczny dla pola czujników termicznych, zawierającego szereg urządzeń termoelektrycznych, które są utrzymywane w różnych temperaturach. Te urządzenia termoelektryczne są wykorzystywane jako wzorce termiczne do mierzenia odpowiedzi poszczególnych czujników przy trzech ustalonych temperaturach. Taki wielotemperaturowy radiometryczny wzorzec temperatury zawiera ponadto komputer do interpolowania i ekstrapolowania zapisanych odpowiedzi, aby generować gładkie krzywe dla każdego detektora aproksymujące rzeczywistą odpowiedź detektora w pewnym zakresie temperatury. Komputer oblicza odchylenie pomiędzy aproksymowanąodpowiedziąrzeczywistąa znaną odpowiedzią idealną, które wynika z reakcji idealnego czujnika na wzorce termiczne. Komputer wykorzystuje takie odchylenie do korygowania odpowiedzi czujników, gdy analizują one obserwowaną scenę.
Opis patentowy US 5302824 przedstawia sposób mierzenia wzmocnień poszczególnych elementów czujnikowych w liniowym polu czujników, które stanowi część urządzenia analizującego obraz. Promieniowanie z linii poziomych w scenie wzorcowej o równomiernym natężeniu jest analizowane na pierwszym elemencie czujnikowym o liniowym polu, a odpowiadające mu sygnały wyjściowe takiego elementu czujnikowego są zapisywane w pierwszej pamięci. Promieniowanie z linii poziomych jest następnie analizowane na odpowiednich elementach czujnikowych pola a sygnały każdego z elementów czujnikowych są zapisywane w drugiej pamięci. Sygnał wyjściowy dla danej linii w drugiej pamięci jest następnie dzielony przez sygnał wyjściowy dla tej samej linii w pierwszej pamięci, aby wytworzyć wartość wzmocnienia dla odpowiedniego elementu czujnikowego, która jest normowana w odniesieniu do wzmocnienia pierwszego elementu czujnikowego. Są zatem wytwarzane wartości wzmocnienia dla każdego z czujników w polu, przy czym te wartości wzmocnienia są normowane w odniesieniu do jednego z elementów czujnikowych w tym polu.
Rozwiązanie według opisu patentowego US 5354987 przedstawia termiczny system zobrazowania zawierający płaskie pole ogniskowe, które jest kalibrowane przy użyciu regulowanego termicznego elementu wzorcowego posiadającego wiele dyskretnych obszarów, z których każdy emituje stopniowo coraz większą lub coraz mniejszą energię podczerwieni. Regulowany wzorzec termiczny umożliwia kalibrację poszczególnych elementów czujnikowych w płaskim polu ogniskowym przy kilku poziomach padającego strumienia energii cieplnej i wytwarzanie funkcji odpowiedzi, które dokładnie reprezentują nieliniową odpowiedź poszczególnych czujników.
W opisie patentowym US 5420421 został przedstawiony sposób nierównomiernej korekcji elementów czujnikowych płaskiego pola ogniskowego. Według tego sposobu elementy czujnikowe pola są naświetlane promieniowaniem podczerwonym przy 16 poziomach natężenia.
181 075
Szesnaście odpowiednich sygnałów wyjściowych dla każdego czujnika zapisuje się w pamięci. Kiedy płaskie pole ogniskowe jest wykorzystywane do tworzenia obrazu sceny, strumień podczerwieni padający na każdy z czujników może być interpolowany z danych zapisanych w pamięci.
Inny mechanizm korekcji, używany w analizującym urządzeniu zobrazowania termicznego, opisany jest w brytyjskim opisie patentowym nr 2225914 A. Zastosowano pojedyncze źródło odniesienia, które likwiduje wymaganie dodatkowych optycznych elementów składowych w celu wprowadzenia różnych źródeł w drogę optyczną. Tarcza powleczona tak, by uzyskać obszary o różnym współczynniku odbicia, jest obracana pomiędzy tym pojedynczym źródłem odniesienia a urządzeniem zobrazowania termicznego. Różne współczynniki odbicia umożliwiaj ąprzechodzenie do urządzenia zobrazowania różnych części promieniowania emitowanego ze źródła. Można zatem użyć różne skuteczne temperatury jako wzorce. Mechaniczne wirowanie tarczy jest synchronizowane z mechanizmem analizującym, aby temperatury odniesienia były przekazywane do urządzenia zobrazowania termicznego tylko w nieczynnych okresach analizowania. Technika ta nadal jednak wymaga mechanicznych mechanizmów ruchu zarówno do wirowania tarczy jak i do analizowania sceny. Podsumowując, to urządzenie zobrazowania nadal zajmuje dużo miejsca i jest nieodpowiednie do pewnych zastosowań. Ponadto ograniczona jest liczba sekcji o różnym współczynniku odbicia, które mogą być zawarte na tarczy. Każdy poziom strumienia musi być obserwowany przez czas wystarczający, by urządzenie zobrazowania mogło ustawić się na nowy odczyt, a większość tarczy musi być nie powleczona, aby odpowiadała czasowi potrzebnemu na obserwację sceny.
Celem wynalazku jest opracowanie alternatywnego rozwiązania w zakresie termicznego wykrywania.
Według wynalazku sposób termicznego wykrywania, w którym przeprowadza się korekcj ę równomierności z zastosowaniem urządzenia do termicznego wykrywania zawierającego szybko reagujący mechanizm wzorcowania z polem detektorów, charakteryzuje się tym, że kieruje się ujemnąluminescencję z półprzewodnikowego urządzenia na pole detektorów, po czym wyznacza się korekcję elementów detekcyjnych z ich odpowiednich wyjściowych sygnałów odpowiedzi na ujemną luminescencję oraz monitoruje się scenę i stosuje się korekcję wobec sygnałów wyjściowych z elementów detekcyjnych.
Korzystnym jest, że etapy kierowania ujemnej luminescencji z półprzewodnikowego urządzenia na pole detektorów, oraz wyznaczania korekcji elementów detekcyjnych z ich odpowiednich wyjściowych sygnałów odpowiedzi na ujemną luminescencję, powtarza się w pewnych interwałach w celu uaktualnienia korekcji. Etap kierowania ujemnej luminescencji z półprzewodnikowego urządzenia na pole detektorów obejmuje co najmniej trzy różne określone natężenia strumienia, a korekcje elementów detekcyjnych, z ich odpowiednich wyjściowych sygnałów odpowiedzi na ujemną luminescencję, wyznacza się przez dopasowanie natężeń padającego promieniowania do rozwinięcia szeregu potęgowego odpowiedzi elementu detekcyjnego, przy czym rozwinięcie to jest co najmniej drugiego rzędu. Półprzewodnikowe urządzenie stanowi dioda emitująca promieniowanie podczerwone, którą polaryzuje się elektrycznie, aby zapewnić podczerwoną luminescencję zarówno dodatnią jak i ujemną, przy czym dioda ta jest wykonana z materiału na bazie telurku kadmowo-rtęciowego lub antymonku indu.
Urządzenie do termicznego wykrywania zawierające szybko reagujący mechanizm wzorcowania z polem detektorów przeznaczonym do odbierania ujemnej luminescencji z półprzewodnikowego urządzenia do celów kalibracji, charakteryzuje się tym, że zawiera mechanizm przełączający do dokonywania zmiany pomiędzy trybem obserwacji sceny a trybem kalibracji detektora i komputer do przetwarzania sygnałów otrzymanych z odpowiedzi elementów detekcyjnych w trybie obserwacji sceny w skorygowane wartości na podstawie kalibracji pochodzącej od intensywności luminescencji półprzewodnikowego urządzenia i związanych odpowiedzi elementów detekcyjnych otrzymanych w trybie kalibracji.
Korzystnym jest, że pole detektorów odbiera promieniowanie z półprzewodnikowego urządzenia pomiędzy interwałami obserwacji sceny przy wykorzystaniu mechanizmu
181 075 przełączającego. Mechanizm przełączający jest przełączany pomiędzy pierwszą konfiguracją, w której promieniowanie z obserwowanej sceny pada na pole detektorów, a drugą konfiguracją, w której promieniowanie z półprzewodnikowego urządzenia pada na pole detektorów. Półprzewodnikowe urządzenie stanowi dioda emitująca promieniowanie podczerwone, która jest elektrycznie polaryzowana tak, by emitowała zarówno dodatnią jak i ujemną luminescencję podczerwieni i ma z góry określoną zależność pomiędzy natężeniem emisji a wartością przyłożonej polaryzacji. Komputer wprowadza funkcję korekcji odpowiedzi dla każdego elementu w polu detektorów z jego wyjściowej odpowiedzi na promieniowanie z półprzewodnikowego urządzenia, przy czym funkcja korekcji odpowiedzi jest zależnością pomiędzy natężeniem promieniowania podczerwonego padającego na każdy detektor a jego elektrycznym sygnałem odpowiedzi na nie przy odbieraniu określonego natężenia promieniowania z półprzewodnikowego urządzenia w trybie kalibracji, a komputer jest przeznaczony do wykorzystywania tej funkcji do korygowania sygnałów wyjściowych z odpowiedniego detektora w trybie obserwacji sceny. Półprzewodnikowe urządzenie emituje promieniowanie o co najmniej trzech różnych określonych natężeniach w celu kalibrowania pola, a komputer kalibruje detektory przez wyznaczanie dla nich odpowiednich funkcj i korekcj i odpowiedzi z dopasowania natężeń promieniowania padającego do sygnałów odpowiedzi detektorów w postaci rozwinięcia szeregu potęgowego co najmniej drugiego stopnia, przy czym komputer uaktualnia funkcje korekcji odpowiedzi w interwałach i wykorzystuje uaktualnione funkcje przy dalszych obserwacjach. Komputer może również uaktualniać uzyskane zależności pomiędzy padającym strumienim a odpowiedzią każdego pojedynczego detektora w interwałach częściej niż raz na godzinę. Półprzewodnikowe urządzenie w postaci diody emitującej promieniowanie podczerwone emituje strumienie odniesienia, które mająpodobny zakres natężenia do zakresu natężenia promieniowania z obserwowanej sceny, przy czym komputer steruje prądem diody emitującej promienie podczerwone poprzez mechanizm sprzężenia zwrotnego reagujący na sygnał wyjściowy pola detektorów. Mechanizm sprzężenia zwrotnego początkowo reaguje na zapisany sygnał wyjściowy pola, a następnie na wartości skorygowane, aby przeprowadzić kalibrację z zakresem strumieni odpowiednim dla obserwowanej sceny. Półprzewodnikowe urządzenie stanowi dioda emitująca promienie podczerwone z materiału na bazie telurku kadmowo-rtęciowego lub antymonku indu.
Sposób termicznego wykrywania według wynalazku ma tę zaletę, że korekcję jednorodności można obliczyć i stosować z dokładnościąi prędkością, które odpowiadają wymaganiom sytuacji, w której działa urządzenie do termicznego wykrywania.
Urządzenie do termicznego wykrywania może być skonstruowane w zwartej postaci i zdolne jest zapewnić środki do szybkiej, częstej i dokładnej korekcji niejednorodności elementów detekcyjnych.
Dioda emitująca promienie podczerwone ma uprzednio określoną zależność pomiędzy natężeniem emisji a siłąpolaryzacji. Umożliwia to szybką kalibrację. Urządzenie może samo nadawać sobie dokładniejszą korekcję jednorodności niż to jest możliwe w podobnej skali czasu w znanych czujnikach termicznych. Wadą znanych czujników termicznych jest to, że niejednorodność detektorów jest nieliniowa w interesującym zakresie temperatury, a korygowanie tej nieliniowości wymaga zastosowania co najmniej trzech scen odniesienia do emitowania promieniowania na detektor. Duża szybkość ustalania się diod emitujących promienie podczerwone zapewnia szereg strumieni odniesienia o różnym natężeniu, które są wykorzystane przy korygowaniu niejednorodności, a więc funkcja kalibracji, związana z sygnałem odpowiedzi indywidualnego detektora na padający strumień może być dopasowana do rozwinięcia wielomianowego, które nie zakłada liniowości.
Ponadto dioda emitująca promienie podczerwone o takich właściwościach jest zdolna do zapewnienia temperatury odniesienia, która jest według -wyboru powyżej lub poniżej temperatury otoczenia. Może ona pokryć większy zakres temperatury niż powszechnie używana chłodnica Peltiera. W praktyce chłodnica Peltiera jest stosowana odwrotnie do osiągania temperatur powyżej temperatury otoczenia, a pokrywany zakres obejmuje tylko kilkadziesiąt stopni. Dioda
181 075 emitująca promienie podczerwone nadaje się do symulowania temperatur w zakresie znacznie przekraczającym zakres chłodnicy/grzejnika Peltiera.
Zalety te są wyraźne zarówno przy analizujących jak i przy obserwujących czujnikach termicznych, które wykorzystują pole elementów czujnikowych, a wynalazku tego nie należy traktować jako ograniczonego do jednego z tych przypadków. Jednakże zalety te są wyraźniejsze, kiedy dioda emitująca promienie podczerwone jest wykorzystywana w celu zapewnienia korekcji jednorodności dla pola obserwującego. Obserwujący czujnik termiczny zakłada już zwartą konstrukcję, a duża dokładność jest ważna dla zwiększenia zwykle uzyskiwanego słabego kontrastu. Polepszenie kontrastu bez znacznego zwiększania wymiarów stanowi postęp, który rozszerza użyteczność zarówno obserwujących termicznych urządzeń zobrazowania jak i podobnych czujników bez zobrazowania.
Mechanizm przełączający może być przełączany pomiędzy pierwszą konfiguracją, w której promieniowanie z obserwowanej sceny pada na detektor, a drugą konfiguracją, w której promieniowanie z urządzenia o zmiennej luminescencji pada na detektor. Ma to tę zaletę, że czas, w którym pole detektorów nie działa, j est zmniej szony tylko do czasu potrzebnego do przełączenia pomiędzy tymi dwiema konfiguracjami. Dotychczasowe urządzenia zobrazowania zawierające n fizycznie oddzielnych scen odniesienia wymagają mechanizmu przełączającego, który zapewnia n+1 różnych konfiguracji. Komputer może być przeznaczony do obliczania zależności pomiędzy natężeniem promieniowania podczerwonego (F,) padającego na detektor w polu a wartością elektrycznego sygnału odpowiedzi (sin) z niego, kiedy źródłem promieniowania jest urządzenie o zmiennej luminescencji, przeznaczone do dostarczania strumienia promieniowania podczerwonego o uprzednio określonym natężeniu. Komputer jest zatem również przeznaczony do stosowania wyznaczonej zależności do korygowania sygnałów wyjściowych z tego detektora w trakcie obserwacji sceny. Urządzenie o zmiennej luminescencji może być przeznaczone do emitowania promieniowania z przynajmniej trzema różnymi określonymi natężeniami dla celów kalibracji pola, a komputer jest wtedy przeznaczony do kalibrowania każdego detektora w polu przez dopasowanie określonych natężeń promieniowania do sygnałów odpowiedzi detektora w postaci rozwinięcia szeregu potęgowego co najmniej drugiego rzędu. W ten sposób zaleta dokładnych (nieliniowych) współczynników korekcji w pewnym zakresie natężeń padającego strumienia, opisanym powyżej, może być łączona z zaletą szybkiego obliczania, również opisanego powyżej. W urządzeniach do termicznego wykrywania komputer przeznaczony jest również do podawania skorygowanych sygnałów do urządzeń zobrazowania przeznaczonych do pokazywania siły sygnału z każdego indywidualnego detektora w miejscu na obrazie odpowiadającym miejscu w detektorze pola.
Komputer jest również korzystnie przeznaczony do uaktualniania uzyskanej zależności pomiędzy padającym strumieniem a sygnałem odpowiedzi każdego pojedynczego detektora w pewnych interwałach i do wykorzysty wania uaktualnionych zależności w następnych obserwacjach. Zapewnia to zaletę zmniejszenia dryftu detektora z biegiem czasu. W tym przykładzie realizacji komputer może być przeznaczony do uaktualniania uzyskanej zależności pomiędzy padającym strumieniem a sygnałem odpowiedzi każdego pojedynczego detektora częściej niż raz na godzinę. Dryft związany tylko z szumem I/f może zmniejszyć o połowę czułość dwuwymiarowego pola detektorów o dużych osiągach w czasie krótszym niż 1 godzina. Częstotliwość uaktualniania może być dostosowana do obserwowanej sceny. Może być wybrane jako odpowiednie, że zmiana właściwości detektora wraz z temperaturą sceny powoduje, że poprzednia korekcja jednorodności jest niedokładna. Powoduje to utratę rozdzielczości proporcjonalnie z prędkością zmiany średniej temperatury sceny i częste uaktualnianie będzie konieczne w celu rozwiązania niewielkich różnic temperaturowych. W znanych urządzeniach zobrazowania czas ustalania wymagany przez chłodnice Peltiera uniemożliwia takie częste kontrole i w przypadku sceny o wysokiej temperaturze mogą pojawić się poważne zniekształcenia. W pozbawionym zobrazowania systemie naprowadzania pocisków błędy wprowadzone przez szybkązmianę temperatury otoczenia przy wyrzuceniu pocisku mogą być przeliczane przez częstą powtórną kalibrację pola detektorów według przedmiotowego wynalazku. Znane sposoby naprowadzania
181 075 przewidujączęstąpo wtórną kalibrację przez szybkie przełączanie pomiędzy oddzielnymi scenami odniesienia zimną i ciepłą. Jednakże taki mechanizm przełączający jest kosztowny przy zmniej szaniu do minimum wymiarów urządzenia. Dioda emituj ąca promienie podczerwone, stanowiąca pojedyncze źródło, ułatwia częstą powtórną kalibrację bez konieczności stosowania takiego mechanizmu przełączającego.
Dioda emitująca promienie podczerwone może być przeznaczona do emitowania strumieni odniesienia, które pokry wąjąpodobny zakres natężenia, jak zakres natężenia promieniowania pochodzącego z obserwowanej sceny. Umożliwia to wyznaczanie korekcji jednorodności z parametrów promieniowania wzorcowego obserwowanej sceny. Dzięki temu korekcja błędu może być najbardziej skuteczna w obszarze aktualnie mierzonych temperatur. Dynamiczny zakres diody emitującej promienie podczerwone powoduje, że urządzenia zobrazowania zawierające takie źródło odniesienia nadają się do skutecznego zobrazowania wielu różnych środowisk.
Komputer może być także przeznaczony do sterowania natężeniem prądu płynącego poprzez diodę emitującą promienie podczerwone w odpowiedzi na sygnały wyjściowe detektora. Natężenie prądu może być sterowane w pierwszym przypadku w odpowiedzi na nieskorygowane sygnały i następnie na skorygowane wartości natężenia padającego strumienia. Daje to tę zaletę, że strumienie kalibracji są automatycznie kontrolowane tak, by były charakterystyczne dla obserwowanej sceny. Konwencjonalne czujniki nie mają tej elastyczności i temperaturowe sceny odniesienia nie mająmieć żadnego powiązania z obserwowana sceną, w związku z czym kalibracja j est niedokładna. Zaleta ta j est szczególnie istotna wtedy, gdy ważne są niewielkie różnice w stosunku do tła.
Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania jest przedstawiony na rysunku, który obrazuje schematyczny tryb działania przy przeprowadzaniu korekcji jednorodności z zastosowaniem urządzenia o ujemnej/dodatniej luminescencji.
Jak przedstawiono na rysunku, urządzenie do termicznego wykrywania 10 zawiera obiektyw LI, który ogniskuje promieniowanie podczerwone (IR), zaznaczone przez promienie 11,12, pochodzące z obserwowanej sceny (nie pokazano), na dwuwymiarowym polu mikrodetektorów 14. Dwupołożeniowe zwierciadło Ml jest albo w położeniu obserwacji Pobs (zaznaczone linią przerywaną), albo w położeniu kalibracji PcaI (linia ciągła). Kiedy zwierciadło Ml jest w położeniu Pobs, wówczas droga promieniowania ogniskowanego przez obiektyw LI odpowiada obszarowi pomiędzy promieniami 16, 17 i 18, 19. Półprzewodnikowe urządzenie 20 w postaci diody emitującej promienie podczerwone (IR LED) z antymonku indu zamontowane jest na chłodząco-grzejnym urządzeniu Peltiera 22. Obiektyw L2 przepuszcza promieniowanie podczerwone, emitowane przez diodę emitującą promienie podczerwone, do pola detektorów 14 przez odbicie od zwierciadła Ml, będącego w swym położeniu Pcal. Droga przeby wana przez tę wiązkę promieniowania jest zawarta pomiędzy promieniami 24,25,17 i 26,27,19. Komputer 28 przetwarza informacj e odebrane z pola detektorów 14, przekazuj e informacj e na wyświetlacz 3 0 i steruje dopływem prądu do półprzewodnikowego urządzenia 20.
Przy wystawieniu na działanie strumienia promieniowania podczerwonego pole detektorów 14 odpowiada analogicznym polem sygnałów elektronicznych sn, l<n<N, gdzie sn jest sygnałem z n-tego detektora w polu, a N oznacza całkowitą liczbę detektorów w polu.
W sytuacji równowagi promieniowania półprzewodnikowe urządzenie 20 w postaci diody emitującej promieniowanie podczerwone będzie emitować tyle promieniowania w swe otoczenie, ile pochłania z niego. Jednakże ta sytuacja równowagi jest zakłócana przez doprowadzenie prądu elektrycznego. W takiej sytuacji dioda emitująca promienie podczerwone albo będzie czystym emiterem (dodatnia luminescencja), albo czystym absorberem (ujemna luminescencja) promieniowania podczerwonego. P. Berdahl i in. w Infrared Phys. 29(2-4) 667 (1989) wyjaśnia dodatnią luminescencję jako zwiększenie promieniowania emitowanego przez ciało, kiedy jego sytuacja równowagi termicznej jest zakłócona przez jakiś mechanizm pobudzający. Podobnie luminescencja ujemna oznacza zmniejszenie emitowanego promieniowania względem emisji w stanie równowagi termicznej. Sposób działania zależy od kierunku spolaryzowania tej diody. Natężenie emitowanego promieniowania podczerwonego (lub pochłanianego) zależne jest od
181 075 natężenia przepływającego prądu. Dioda emitująca promienie podczerwone jest wykalibrowana tak, że dla każdej określonej wartości natężenia przepływającego prądu i dla każdego kierunku polaryzacji znane jest natężenie promieniowania podczerwonego emitowanego lub pochłanianego przez tę diodę. Urządzenie Peltiera 22 służy do utrzymywania temperatury tej diody stabilnie na wartości, przy której wykalibrowana była jej emisja promieniowania podczerwonego. W ten sposób to półprzewodnikowe urządzenie 20 w postaci diody emitującej promienie podczerwone działa jako kalibrowane źródło lub upust promieniowania podczerwonego o zmiennym natężeniu. Taki strumień promieniowania podczerwonego może być równoważnie traktowany jako pochodzący z lub pochłaniany przez bryłę o określonej temperaturze (nierównowagi) T. Nie jest ściśle konieczne stosowanie urządzenia Peltiera 22 do stabilizowania temperatury diody. Konieczne jest tylko utrzymywanie strumienia promieniowania podczerwonego na poziomie odpowiednim dla żądanej symulacji temperaturowej. W alternatywnym przykładzie realizacji odbywa się to przez zrealizowanie mechanizmu elektronicznego sprzężenia zwrotnego, który reguluje natężenie prądu płynącego poprzez diodę emitującą promienie podczerwone w odpowiedzi na bezpośredni pomiar temperatury tej diody.
Pole detektorów 14 przyjmuje promieniowanie z półprzewodnikowego urządzenia 20 w postaci diody emitującej promienie podczerwone, kiedy zwierciadło Ml jest w położeniu Pca). Przy takim układzie znany strumień promieniowania podczerwonego, emitowanego przez diodę jest przepuszczany przez obiektyw L2 i odbijany przez zwierciadło Ml w położeniu Pca| do pola detektorów 14. Przyjmuje się, że ten znany strumień emitowany z diody emitującej promienie podczerwone, przykładowo Fp pada następnie na każdy detektor w polu 14. W celu skorygowania nierównomiemości w tym polu sygnał sln z n-tego detektora jest interpretowany jako odpowiedź na Fv Zależność pomiędzy padającym strumieniem a sygnałem odpowiedzi z n-tego detektora jest określona przez wielomian:
Fi - an + bnSln + CnSin2 + dnSln3 +.......... (1) gdzie stałe an, bn, cn, dn itd. są specyficzne tylko dla n-tego detektora pola.
Prąd płynący przez urządzenie półprzewodnikowe 20 jest regulowany na wiele różnych natężeń w obu kierunkach polaryzacji. Powoduje to kierowanie na pole detektorów dalszych strumieni odniesienia F2, F3, F4 itd. Czas, w którym dioda emitująca promienie podczerwone stabilizuje się na nowej wartości strumienia, jest mniejszy, niż sekunda, a reakcja ta jest bardzo korzystna w porównaniu z alternatywnymi sposobami uzyskiwania zmiennego strumienia, np. z chłodzoną-grzaną płaszczyzną odniesienia, dla której sterowanie temperatury (równoważnie sterowanie strumienia) jest zapewnione przez chłodząco-grzejne rządzenie Peltiera. Jeżeli całkowita liczba obserwacji odniesienia jest dana przez imax, wówczas dla n-tego detektora można uzyskać zestaw równoczesnych równań kalibracji w postaci:
F. = + bnsin + cnsin 2 + isj + i = 1,2,3,....imax (2)
Dokładność, z którą dla każdego detektora można wydedukować zależność pomiędzy strumieniem promieniowania podczerwonego F a sygnałem s, zależy od przeprowadzonej liczby obserwacji odniesienia, to znaczy wielomian ten może być rozwiązany jedynie dla (imax - l)-tej potęgi s.
Podobny zestaw równoczesnych równań jest uzyskiwany i rozwiązywany dla każdego z N detektorów w polu za pomocą komputera. Analogowe sygnały detektorów są najpierw przetwarzane w reprezentację cyfrową, a komputer jest wykorzystywany do utworzenia i rozwiązania szeregu N równań imax. Następnie w pamięci komputera zachowane zostaje N zestawów wartości a,!, bn, cn, dn itd. do późniejszego wykorzystania przy realizowaniu korekcji równomierności.
Podczas normalnego działania urządzenia do termicznego wykrywania 10 przy obserwowaniu sceny zwierciadło Ml jest przechylone do położenia Pobs. Promieniowanie ze sceny jest wtedy ogniskowane na polu detektorów 14, a wyjściowy sygnał elektroniczny z każdego detektora w tym polu zostaje zapisany. Daje to N sygnałów, które są następnie przetwarzane w N wartości strumienia promieniowania podczerwonego ze skorygowaną równomiernością, wykorzystuj ących współczynniki a^ bn, cn, dn itd. z równania (2) do przeprowadzenia obliczenia przedstawionego w równaniu
181 075 , Fn obs = an + bnsnobs cn(sn obs)2 + dn(sn obs)3 +..... (3) gdzie indeks górny obs oznacza, że sygnały te są zmierzone, gdy urządzenie pracuje w trybie obserwacji, a uzyskany strumień jest zatem strumieniem promieniowania podczerwonego padającym na n-ty detektor.
W celu zrekonstruowania obrazu termicznego natężenie promieniowania podczerwonego, padającego na n-ty detektor w pozycji pola Dn jest wyświetlane wizualnie na ekranie w położeniu piksela Pn. Istnieje bezpośrednie powiązanie geometryczne pomiędzy pozycją pola Dn a pozycją Pn na ekranie, a zatem cechy pojawiające się w określonym miejscu obserwowanej sceny są wyświetlane w odpowiednim miejscu w obrazie termicznym. N wartości Fn obs wykorzystuje się zatem do skonstruowania obrazu termicznego o zmniejszonym stałym szumie modelowym.
Zależność pomiędzy sygnałem odpowiedzi detektora a padającym strumieniem niezbędnym do wytworzenia tej odpowiedzi można przedstawić graficznie w postaci krzywej pokrywającej zakres działania detektora. Sposób uzyskiwania stałych a, b, c, d.....przedstawiony powyżej polega na ustaleniu kilku dyskretnych punktów na tej krzywej (strumienie odniesienia) i przypisanie tych punktów funkcji wielomianowej w celu interpolowania wartości pośrednich. Uzyskuje się wtedy aproksymację rzeczywistej krzywej i wykorzystuje się ją do obliczania padającego strumienia (Fn obs) ze zmierzonego sygnału odpowiedzi (sn obs) detektora. Oczywiście im większa jest liczba dyskretnych punktów, które są rzeczy wiście mierzone na tej krzywej, tym dokładniejsze sąpunkty uzyskane przez interpolację. Jednakże te pomiary odniesienia są wykonywane wtedy, gdy urządzenie do termicznego wykrywania 10 jest w swym trybie kalibracji, a w tym stanie nie można przeprowadzać żadnych pomiarów w trybie obserwacji. Trzeba zatem znaleźć kompromis pomiędzy żądaną dokładnością równań kalibracji (2) a czasem niezbędnym do przeprowadzenia znaczącej i dokładnej obserwacji interesującej sceny.
Urządzenie do termicznego wykrywania 10 może być wykorzystywane z okresowym uaktualnianiem współczynników kalibracji a,,, bn, cn, dn itd. Obserwacje sceny sąprzerywane, zwierciadło Ml jest przechylane do położenia Pcal i szybko przeprowadzane sąpomiary kalibracyjne. Następnie zwierciadło Ml jest z powrotem przestawiane do położenia Pobs i pomiary sceny są kontynuowane przy użyciu uaktualnionych wartości współczynników. Uaktualniania mogą być w ten sposób przeprowadzane często, przez co zmniejsza się niedokładności pojawiające się na skutek dryftu parametrów detektorów. Innym ulepszeniem według niniejszego wynalazku jest wybieranie strumieni kalibracji tak, by były one zgodne z rzeczywistą sceną. Komputer 28 zapamiętuje minimalnąi maksymalną wartość sygnałów sn obs rejestrowanych przez dowolny detektor w polu 14, kiedy urządzenie do termicznego wykrywania 10 jest w trybie obserwacji. Następnie steruje on prąd doprowadzany do półprzewodnikowego urządzenia 20, aby utworzyć dwa strumienie odniesienia. Jeden taki strumień daje w wyniku sygnał odpowiedzi na lub w pobliżu maksymalnej wartości snobs, a drugi powoduje wzrost do minimalnej odpowiedzi. Dalsze strumienie odniesienia są następnie wytwarzane z pośrednich wartości natężenia prądu płynącego przez półprzewodnikowe urządzenie 20. Po pierwszej kalibracji komputer przetwarza wszystkie snobs w wartości strumienia i w ten sposób ustawia diodę emitującą promienie podczerwone na odtwarzanie natężeń strumienia padającego na pole detektorów z pierwszeństwem dla sygnału odpowiedzi. W ten sposób współczynniki a^ bn, cn, dn,... są obliczane tak, aby odtwarzać (z dokładną aproksymacją) rzeczywistą zależność pomiędzy strumieniem padającym a zmierzonym sygnałem elektronicznym w zakresie temperatur odnoszącym się do obserwowanej sceny.
Chociaż ten przykład realizacji wynalazku przedstawia urządzenie do termicznego wykrywania ze zobrazowaniem, należy zauważyć, że wynalazek ten równie dobrze można zastosować w systemie detekcji termicznej bez zobrazowania. W takim przykładzie realizacji nie ma wyświetlacza 30, a komputer 28 służy do sterowania odpowiedzi zgodnie z właściwościami sygnałów wyjściowych sin, sn obs pola detektorów 14.
181 075
Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz. Cena 4,00 A.
Claims (18)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób termicznego wykrywania, w którym przeprowadza się korekcję równomierności z zastosowaniem urządzenia do termicznego wykrywania zawierającego szybko reagujący mechanizm wzorcowania z polem detektorów, znamienny tym, że kieruje się ujemną luminescencję z półprzewodnikowego urządzenia (20) na pole detektorów (14), po czym wyznacza się korekcję elementów detekcyjnych z ich odpowiednich wyjściowych sygnałów odpowiedzi na ujemnąluminescencję oraz monitoruje się scenę i stosuje się korekcje wobec sygnałów wyjściowych z elementów detekcyjnych.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etapy kierowania ujemnej luminescencji z półprzewodnikowego urządzenia (20) na pole detektorów (14), oraz wyznaczania korekcji elementów detekcyjnych z ich odpowiednich wyjściowych sygnałów odpowiedzi na ujemną luminescencję, powtarza się w pewnych interwałach w celu uaktualnienia korekcji.
- 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że etap kierowania ujemnej luminescencji z półprzewodnikowego urządzenia (20) na pole detektorów (14) obejmuje co najmniej trzy różne określone natężenia strumienia, a korekcje elementów detekcyjnych, z ich odpowiednich wyjściowych sygnałów odpowiedzi na ujemnąluminescencję, wyznacza się przez dopasowanie natężeń padającego promieniowania do rozwinięcia szeregu potęgowego odpowiedzi elementu detekcyjnego, przy czym rozwinięcie to jest co najmniej drugiego rzędu.
- 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że półprzewodnikowe urządzenie (20) stanowi dioda emitująca promienie podczerwone, którą polaryzuje się elektrycznie, aby zapewnić podczerwoną luminescencję zarówno dodatnią jak i ujemną.
- 5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że półprzewodnikowe urządzenie (20) stanowi dioda emitująca promienie podczerwone z materiału na bazie telurku kadmowo-rtęciowego lub antymonku indu.
- 6. Urządzenie do termicznego wykrywania zawierające szybko reagujący mechanizm wzorcowania z polem detektorów przeznaczonym do odbierania ujemnej luminescencji z półprzewodnikowego urządzenia do celów kalibracji, znamienne tym, że zawiera mechanizm przełączający do dokonywania zmiany pomiędzy trybem obserwacji sceny a trybem kalibracji detektora (14) i komputer (28) do przetwarzania sygnałów otrzymanych z odpowiedzi elementów detekcyjnych w trybie obserwacji sceny w skorygowane wartości na podstawie kalibracji pochodzącej od intensywności luminescencji półprzewodnikowego urządzenia (20) i związanych odpowiedzi elementów detekcyjnych otrzymanych w trybie kalibracji.
- 7. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że pole detektorów (14) odbiera promieniowanie z półprzewodnikowego urządzenia (20) pomiędzy interwałami obserwacji sceny przy wykorzystaniu mechanizmu przełączającego.
- 8. Urządzenie według zastrz. 7, znamienne tym, że mechanizm przełączający jest przełączany pomiędzy pierwszą konfiguracją (Pobs), w której promieniowanie z obserwowanej sceny pada na pole detektorów (14), a drugą konfiguracją (PcaI), w której promieniowanie z półprzewodnikowego urządzenia (20) pada na pole detektorów (14).
- 9. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że półprzewodnikowe urządzenie (20) stanowi dioda emitująca promienie podczerwone, która jest elektrycznie polaryzowana tak, by emitowała zarówno dodatniąjak i ujemnąluminescencję podczerwieni i ma z góry określoną zależność pomiędzy natężeniem emisji a wartością przyłożonej polaryzacji.
- 10. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że komputer (28) wyprowadza funkcję korekcji odpowiedzi dla każdego elementu w polu detektorów (14) z jego wyjściowej odpowiedzi na promieniowanie z półprzewodnikowego urządzenia (20).181 075
- 11. Urządzenie według zastrz. 10, znamienne tym, że funkcja korekcji odpowiedzi jest zależnością pomiędzy natężeniem promieniowania podczerwonego padającego na każdy detektor (14) a jego elektrycznym sygnałem odpowiedzi na nie przy odbieraniu określonego natężenia promieniowania z półprzewodnikowego urządzenia (20) w trybie kalibracji, a komputer (28) jest przeznaczony do wykorzystywania tej funkcji do korygowania sygnałów wyjściowych z odpowiedniego detektora (14) w trybie obserwacji sceny.
- 12. Urządzenie według zastrz. 11, znamienne tym, że półprzewodnikowe urządzenie (20) emituje promieniowanie o co najmniej trzech różnych określonych natężeniach w celu kalibrowania pola, a komputer (28) kalibruje detektory (14) przez wyznaczanie dla nich odpowiednich funkcji korekcji odpowiedzi z dopasowania natężeń promieniowania padającego do sygnałów odpowiedzi detektorów (14) w postaci rozwinięcia szeregu potęgowego co najmniej drugiego stopnia.
- 13. Urządzenie według zastrz. 12, znamienne tym, że komputer (28) uaktualnia funkcje korekcji odpowiedzi w interwałach i wykorzystuje uaktualnione funkcje przy dalszych obserwacjach.
- 14. Urządzenie według zastrz. 13, znamienne tym, że komputer (28) uaktualnia uzyskaną zależność pomiędzy padającym strumieniem a odpowiedzią każdego pojedynczego detektora (14) w interwałach częściej niż raz na godzinę.
- 15. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że półprzewodnikowe urządzenie (20) w postaci podczerwonej diody emitującej promienie podczerwone emituje strumienie odniesienia, które mająpodobny zakres natężenia do zakresu natężenia promieniowania z obserwowanej sceny.
- 16. Urządzenie według zastrz. 15, znamienne tym, że komputer (28) steruje prądem diody emitującej promienie podczerwone poprzez mechanizm sprzężenia zwrotnego reagujący na sygnał wyjściowy pola detektorów (14).
- 17. Urządzenie według zastrz. 16, znamienne tym, że mechanizm sprzężenia zwrotnego początkowo reaguje na zapisany sygnał wyjściowy połą a następnie na wartości skorygowane, aby przeprowadzić kalibrację z zakresem strumieni odpowiednim dla obserwowanej sceny.
- 18. Urządzenie według zastrz. 6, znamienne tym, że półprzewodnikowe urządzenie (20) stanowi dioda emitująca promienie podczerwone z materiału na bazie telurku kadmowo-rtęciowego lub antymonku indu.* * *
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB9515682A GB2303988A (en) | 1995-07-31 | 1995-07-31 | Thermal imaging system with detector array calibration mode |
| PCT/GB1996/001805 WO1997005742A1 (en) | 1995-07-31 | 1996-07-29 | Thermal sensing system having a fast response calibration device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL324754A1 PL324754A1 (en) | 1998-06-08 |
| PL181075B1 true PL181075B1 (pl) | 2001-05-31 |
Family
ID=10778540
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL96324754A PL181075B1 (pl) | 1995-07-31 | 1996-07-29 | Sposób i urządzenie do termicznego wykrywania zawierające szybko reagujący mechanizm wzorcowania |
Country Status (10)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6127679A (pl) |
| EP (1) | EP0842581B1 (pl) |
| JP (1) | JP2000500226A (pl) |
| KR (1) | KR100402194B1 (pl) |
| CN (1) | CN1196321C (pl) |
| CA (1) | CA2226495C (pl) |
| DE (1) | DE69637471T2 (pl) |
| GB (1) | GB2303988A (pl) |
| PL (1) | PL181075B1 (pl) |
| WO (1) | WO1997005742A1 (pl) |
Families Citing this family (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2319141B (en) * | 1995-10-02 | 2000-03-08 | Secr Defence | Thermal imaging system |
| GB2314227B (en) * | 1996-06-14 | 1998-12-23 | Simage Oy | Calibration method and system for imaging devices |
| DE19715983C1 (de) * | 1997-04-17 | 1998-09-24 | Aeg Infrarot Module Gmbh | Verfahren zum Korrigieren der Grauwerte von Bildern einer digitalen Infrarot-Kamera |
| WO1999017541A1 (en) * | 1997-09-26 | 1999-04-08 | The Secretary Of State For Defence | Sensor apparatus |
| US6864916B1 (en) | 1999-06-04 | 2005-03-08 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Apparatus and method for high dynamic range imaging using spatially varying exposures |
| US7084905B1 (en) | 2000-02-23 | 2006-08-01 | The Trustees Of Columbia University In The City Of New York | Method and apparatus for obtaining high dynamic range images |
| US6728016B1 (en) | 2000-06-05 | 2004-04-27 | Calient Networks, Inc. | Safe procedure for moving mirrors in an optical cross-connect switch |
| US6587611B1 (en) | 2000-06-06 | 2003-07-01 | Calient Networks, Inc. | Maintaining path integrity in an optical switch |
| GB0205482D0 (en) * | 2002-03-08 | 2002-04-24 | Bae Systems Plc | Improvements in or relating to infra red camera calibration |
| US6737639B2 (en) * | 2002-03-27 | 2004-05-18 | Raytheon Company | Display uniformity calibration system and method for a staring forward looking infrared sensor |
| SE0301137D0 (sv) | 2003-04-16 | 2003-04-16 | Saab Ab | Optiskt system samt ett målsökande system innefattande ett optiskt system |
| US7433097B2 (en) * | 2003-04-18 | 2008-10-07 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Optical image scanner with moveable calibration target |
| US7422365B2 (en) * | 2003-04-25 | 2008-09-09 | Land Instruments International Limited | Thermal imaging system and method |
| US7071462B2 (en) * | 2003-06-16 | 2006-07-04 | Raytek Corporation | Calibration system and method to correct distortion of thermal images from in-line and rotary thermoforming machines |
| DE10340515B4 (de) * | 2003-09-03 | 2007-04-19 | Carl Zeiss Optronics Gmbh | Verfahren und Einrichtung zur Inhomogenitätskorrektur und Kalibrierung von optronischen Kameras mit Hilfe aufgenommener Bilder und Darstellen physikalischer Größen |
| US7081614B2 (en) * | 2004-05-21 | 2006-07-25 | Raytheon Company | Optical sensor system with built-in optical test capability |
| US7880777B2 (en) * | 2005-05-26 | 2011-02-01 | Fluke Corporation | Method for fixed pattern noise reduction in infrared imaging cameras |
| JP4806584B2 (ja) * | 2006-04-27 | 2011-11-02 | 富士通セミコンダクター株式会社 | 画像処理方法及び画像処理回路 |
| US8149733B2 (en) | 2006-08-25 | 2012-04-03 | Raytheon Bbn Technologies Corp. | Systems and methods for synchronizing communication networks |
| US8240912B2 (en) * | 2008-08-15 | 2012-08-14 | Fluke Corporation | Multi-zone non-contact spot thermometer |
| US8376610B2 (en) * | 2008-09-09 | 2013-02-19 | Fluke Corporation | Automated self calibration in optical detectors |
| JP2013509820A (ja) | 2009-10-28 | 2013-03-14 | ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニヴァーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク | 符号化ローリングシャッタの方法およびシステム |
| US9108338B2 (en) * | 2011-04-13 | 2015-08-18 | Align Technology, Inc. | Methods and systems for thermal forming an object |
| US9083946B2 (en) * | 2012-02-21 | 2015-07-14 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | System to detect failed pixels in a sensor array |
| US9024253B2 (en) * | 2012-08-21 | 2015-05-05 | Raytheon Company | Calibration system for detector |
| FR3000789B1 (fr) * | 2013-01-09 | 2015-02-27 | Thales Sa | Pointe avant d'aeronef avec dispositif de calibration d'un detecteur ir et procede de calibration |
| US20140267758A1 (en) * | 2013-03-15 | 2014-09-18 | Pelco, Inc. | Stereo infrared detector |
| US10057509B2 (en) * | 2014-05-30 | 2018-08-21 | Flir Systems, Inc. | Multiple-sensor imaging system |
| JP5915949B2 (ja) * | 2014-06-25 | 2016-05-11 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 投影システム |
| CN105092046B (zh) * | 2015-05-15 | 2018-10-30 | 中国计量科学研究院 | 一种自校准地表红外辐射测温系统 |
| KR20170003359U (ko) | 2016-03-18 | 2017-09-27 | 이지혜 | 척추 교정 벨트 |
| US10263330B2 (en) * | 2016-05-26 | 2019-04-16 | Nokia Solutions And Networks Oy | Antenna elements and apparatus suitable for AAS calibration by selective couplerline and TRX RF subgroups |
| KR101947256B1 (ko) * | 2017-03-06 | 2019-02-12 | 동의대학교 산학협력단 | 고온계측이 가능한 교정곡선 산출 방법 |
| KR101863498B1 (ko) * | 2017-04-04 | 2018-05-31 | 동의대학교 산학협력단 | 고온계측이 가능한 교정곡선 산출 시스템 |
| KR101846017B1 (ko) * | 2017-09-18 | 2018-04-05 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 노이즈 영상 생성 장치 및 방법 |
| CN108254083B (zh) * | 2018-01-18 | 2019-06-14 | 武汉格物优信科技有限公司 | 一种红外图像固定图案噪声抑制和评估方法 |
| RU2729946C1 (ru) * | 2019-11-20 | 2020-08-13 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Способ полетной абсолютной радиометрической калибровки с использованием зондирующего сигнала |
| US11614365B1 (en) | 2021-04-13 | 2023-03-28 | Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. | Luminescent cold shield paneling for infrared camera continuous non-uniformity correction |
| DE102023002291A1 (de) * | 2023-06-06 | 2024-12-12 | Diehl Defence Gmbh & Co. Kg | Suchkopfmesssystem und Messverfahren zur optischen Vermessung eines Suchkopfs |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4419692A (en) * | 1981-12-31 | 1983-12-06 | Texas Medical Instruments, Inc. | High speed infrared imaging system |
| US4789788A (en) * | 1987-01-15 | 1988-12-06 | The Boeing Company | Optically pumped radiation source |
| US5023459A (en) * | 1987-04-17 | 1991-06-11 | Ford Aerospace & Communications Corporation | Miniature multi-temperature radiometric reference |
| US4948964A (en) * | 1988-01-14 | 1990-08-14 | Texas Instruments Incorporated | Artificial target for automatic gain normalization |
| DE3836294A1 (de) * | 1988-10-25 | 1990-04-26 | Eltro Gmbh | Waermebildgeraet mit detektorausgleich |
| US5302824A (en) * | 1992-12-01 | 1994-04-12 | Hughes Aircraft Company | Measurement of relative detector gain |
| US5354987A (en) * | 1992-12-07 | 1994-10-11 | Texas Instruments Incorporated | Calibrating focal plane arrays using multiple variable radiometric sources |
| CA2110368C (en) * | 1992-12-07 | 1999-11-23 | Gary M. Lindgren | Wide dynamic range non-uniformity compensation for infrared focal plane arrays |
| US5343040A (en) * | 1993-06-10 | 1994-08-30 | Martin Marietta Corporation | Thermal reference technique for flir sensors |
| US5820261A (en) * | 1995-07-26 | 1998-10-13 | Applied Materials, Inc. | Method and apparatus for infrared pyrometer calibration in a rapid thermal processing system |
-
1995
- 1995-07-31 GB GB9515682A patent/GB2303988A/en not_active Withdrawn
-
1996
- 1996-07-29 US US08/983,349 patent/US6127679A/en not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-29 KR KR10-1998-0700775A patent/KR100402194B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-29 PL PL96324754A patent/PL181075B1/pl not_active IP Right Cessation
- 1996-07-29 WO PCT/GB1996/001805 patent/WO1997005742A1/en not_active Ceased
- 1996-07-29 CN CNB961959649A patent/CN1196321C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-29 JP JP9507344A patent/JP2000500226A/ja active Pending
- 1996-07-29 DE DE69637471T patent/DE69637471T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1996-07-29 CA CA002226495A patent/CA2226495C/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-07-29 EP EP96925850A patent/EP0842581B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1192313A (zh) | 1998-09-02 |
| GB9515682D0 (en) | 1995-09-27 |
| DE69637471D1 (de) | 2008-05-08 |
| KR19990036107A (ko) | 1999-05-25 |
| EP0842581A1 (en) | 1998-05-20 |
| DE69637471T2 (de) | 2009-04-16 |
| CA2226495A1 (en) | 1997-02-13 |
| JP2000500226A (ja) | 2000-01-11 |
| US6127679A (en) | 2000-10-03 |
| CA2226495C (en) | 2005-03-22 |
| WO1997005742A1 (en) | 1997-02-13 |
| GB2303988A (en) | 1997-03-05 |
| PL324754A1 (en) | 1998-06-08 |
| CN1196321C (zh) | 2005-04-06 |
| KR100402194B1 (ko) | 2004-02-11 |
| EP0842581B1 (en) | 2008-03-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| PL181075B1 (pl) | Sposób i urządzenie do termicznego wykrywania zawierające szybko reagujący mechanizm wzorcowania | |
| US6891160B2 (en) | Method and apparatus for temperature compensation of an uncooled focal plane array | |
| US7235785B2 (en) | Imaging device with multiple fields of view incorporating memory-based temperature compensation of an uncooled focal plane array | |
| US6610984B2 (en) | Method and apparatus for correction of microbolometer output | |
| US6559447B2 (en) | Lightweight infrared camera | |
| US8748808B2 (en) | Detection and correction of a loss of calibration of microbolometer thermal imaging radiometers | |
| Tempelhahn et al. | Shutter-less calibration of uncooled infrared cameras | |
| CN109655162A (zh) | 红外热像仪测温校正系统及方法 | |
| JP4216730B2 (ja) | 赤外線カメラ較正における、または、赤外線カメラ較正に関する改良 | |
| US3765779A (en) | Calibration technique and apparatus | |
| US4705945A (en) | Narcissus correction for infrared scanning microscope | |
| Meister et al. | Calibration plan for the Ocean Color Instrument (OCI) engineering test unit | |
| RU2755093C1 (ru) | Способ градуировки приборов тепловизионных и устройство для его осуществления | |
| RU2727349C1 (ru) | Способ термографирования удаленного объекта | |
| Jarecke et al. | Clouds and the Earth's Radiant Energy System (CERES): Long-wave calibration plan and radiometric test model (RTM) calibration results | |
| Nasibov et al. | Comparative study of two InGaAs-based reference radiation thermometers | |
| RU2324152C1 (ru) | Способ термографирования и устройство для его осуществления | |
| Ono et al. | ASTER calibration concept | |
| Hughett et al. | Image processing software for real time quantitative infrared thermography | |
| Pron et al. | Measurements without contact in heat transfer. Part B: Quantitative Infrared Thermography | |
| Vavilov et al. | Infrared Systems | |
| WO2001071299A2 (en) | Method and apparatus for correction of microbolometer output | |
| RU2053489C1 (ru) | Радиационный пирометр | |
| Shields et al. | Calibrated fisheye imaging systems for determination of cloud-top radiances from a UAV | |
| Novoselov et al. | Study of Temperature Remote Diagnostics Systems of Industrial Electrical Installations |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Decisions on the lapse of the protection rights |
Effective date: 20100729 |