SE1450472A1 - Värmeisoleringsanordning för IR-övervakningskamera - Google Patents

Abstract

[SAMMANDRAG] Den foreliggande uppfinningen hanfor sig till ett term iskt, bildgenererande system omfattande en monteringsstruktur kannetecknad av en forsta termisk konduktivitet och en fokalplansmatris monterad pa monteringsstrukturen. Det termiska, bildge- nererande systemet ytterligare omfattar ett optiskt system som är kopplat till monteringsstrukturen och ett varmeelement som är kopplat till monteringsstrukturen. Det termiska, bildgenererande systemet omfattar dessutom en termisk isolator som är kopplad till monteringsstrukturen och kannetecknad av en andra termisk konduktivitet som är lagre an den forsta termiska konduktiviteten.

Description

VARMEISOLERINGSANORDNING FOR IR-OVERVAKNINGSKAMERA KORSHANVISNING TILL RELATERADE ANSOKNINGAR

[0001] Denna ansokan aberopar prioritet fran provisorisk US-ansOkan 61/5369 inlamnad den 20 september 2011 och med titel "Varmeisoleringsanordning fOr IRovervakningskamera", som inforlivas i sin helhet genom hanvisning fOr alla andamai.

BAKGRUND TILL UPPFINNINGEN

[0002] Termiska, bildgenererande system detekterar straining i det elektromagnetiska spektrumets IR-omrade (ca 9-15 pm) for att tillhandahalla bilder av objekt som producerar stralningen. Eftersom objekt vid alla temperaturer skilda fran noll utsander IR-stralning (d.v.s. de är stralningskallor av svartkroppstypen) mojliggor termisk bildgenerering att se objekt och miljon aven i franvaro av synlig belysning.

Termisk bildgenerering är anvandbar nar man studerar temperaturvariationer eftersom stralningsmangden som objektet utsander okar med temperaturen. Nar man tittar pa dem med ett ternniskt, bildgenererande system sa är varnna objekt urskiljbara mot kallare bakgrund, vilket gor att manniskor, djur och dylikt blir syn- liga aven nattetid. Ternnisk generering tillannpas brett i saval nnilitara system som overvakningskameror.

[0003] Trots gjorda framsteg i omradet termisk bildgenerering sá kvarstar behovet av forbattrade metoder och system for termisk bildgenerering.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN

[0004] Den foreliggande uppfinningen hanfor sig pa ett generellt plan till system fOr termisk bildgenerering. Mera specifikt sa tillhandahaller utfOringsformer av den foreliggande uppfinningen metoder och system for att uppna termisk isolering av IR-Overvakningskameror. Den foreliggande uppfinningen kan ha flera olika till- lampningsomraden inklusive andra IR-bildgenereringssystem. 2

[0005] Enligt en utforingsfornn av den foreliggande uppfinningen sa tillhandahalls ett termiskt, bildgenererande system. Det term iska, bildgenererande systemet omfattar en monteringsstruktur kannetecknad av en forsta termisk konduktivitet, en fokalplansmatris monterad pa monteringsstrukturen, ett optiskt system som är kopplat till monteringsstrukturen, ett varmeelement som är kopplat till monterings- strukturen, och en termisk isolator som är kopplad till monteringsstrukturen och kannetecknad av en andra termisk konduktivitet som är lagre an den fOrsta termiska konduktiviteten.

[0006] Enligt en annan utf6ringsform av den foreliggande uppfinningen sa tillhan- dahalls en varmekamera. Varmekameran innefattar ett holje, en framre, flerelementskapa omfattande en varmedamm som är forbunden till holjet, anordnad pa avstand fran holjet och kannetecknad av en andra termisk konduktivitet som är storre an den forsta term iska konduktiviteten; och ett varmeelennent som är kopp- lat till monteringsstrukturen, en IR-bildgenerator monterad pa monteringsstruk- turen, och ett framre fonster monterad pa monteringsstrukturen.

[0007] Enligt en specifik utforingsfornn av den foreliggande uppfinningen sa tillhandahalls en metod for att hantera ett termiskt, bildgenererande system. Meto- den omfattar att tillhandahalla en varmekamera placerad i ett holje. Varmekanne- ran omfattar en monteringsstruktur, en termisk isolator som skapar avstand melIan monteringsstrukturen och hOljet, ett varmeelement som bundits till monteringsstrukturen och ett framre fonster kopplat till monteringsstrukturen. Metoden omfattar dessutom att tillhandahalla elektrisk energi till det termiska, bildgenere- rande systemet pa ett satt som uppfyller standarden 802.3af PoE, att bestamma att en omgivningstemperatur är mindre eller lika med en trOskeltemperatur, att varma varmelementet och att leda varme fran varmelementet till det framre fonstret.

[0008] Enligt en utforingsform av den foreliggande uppfinningen sa omfattar ett termiskt isolationssystem ett varmeelement och ett forsta material som är kopplat till varmeelementet. Det forsta materialet är kannetecknat av en forsta termisk 3 konduktivitet. Det ternniska isolationssystennet onnfattar aven ett andra material som är kopplat till det forsta materialet. Det andra materialet är kannetecknat av en andra termisk konduktivitet som är lagre an den forsta termiska konduktiviteten.

[0009] Ett flertal fordelar over konventionella tekniker uppnas medelst den foreliggande uppfinningen. Till exempel, utfOringsformer av den foreliggande uppfinningen maximerar energimangden som är tillganglig for varmeelementet, optinnerar ineffekten och reducerar eller minimerar varmeelementets parasitvarmeforlus- ter till omgivningen nar denna är i uppvarmningstillstand. I kontrast till konvention- ella system, dar delen i vilken varmeelementet är fastat gars i ett enda material med hog termisk konduktivitet, sa skapar utforingsformer av den foreliggande uppfinningen en termisk damm mellan varnneelementet och det yttre holjet. Utforingsfornner anvander saledes flerelementskomponent delvis med h6g termisk konduktivitet och delvis med lag termisk konduktivitet, varvid hogkonduktivitetssi- dan befinner sig i anslutning till kameran och tillhandahaller termisk konduktivitet mellan det framre fonstret, kameran och varmeelementet, och varvid lagkonduktivitetssidan befinner sig i anslutning till det yttre holjet och tillhandahaller termisk barriar till detta. Lagkonduktivitetssidan eller elementet tillhandahaller en forseg- ling gentemot omgivningen samtidigt som den är strukturellt kapabel att stodja vikten av varmeelementet och kameran vid vibrationer och stotar, vilka kan forvantas. Dessa och andra utfOringsformer av uppfinningen samt manga av dess fordelar och tekniska sardrag beskrivs i mer detalj i samband med texten nedan och ackompanjerande ritningar.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA

[0010] Ansokan/nneddelat patent innehaller minst en fargritning. Kopior av publicerad ansokan/meddelat patent med fargritning(ar) kommer att tillhandhallas pa begaran och efter att erforderlig avgift betalats.

[0011] Fig. 1 är en forenklad perspektivvy som illustrerar ett varmekamerasystem i enlighet med en utfOringsform av den fOreliggande uppfinningen. 4

[0012] Fig. 2 är en forenklad perspektivvy som illustrerar en framre flerelementskapa i enlighet med en utf6ringsform av den foreliggande uppfinningen.

[0013] Fig. 3 är en exploderad perspektivvy som illustrerar den framre flerele- mentskapan som visats i Fig. 2.

[0014] Fig. 4 är en fOrenklad tvarsnittsvy som illustrerar ett varmekamerasystem i enlighet med en utf6ringsform av den foreliggande uppfinningen.

[0015] Fig. 5 är en forenklad tvarsnittsbild i farg av varmekartan som illustrerar temperaturfordelningar i varmekamerasystemet i enlighet med en utforingsform av den foreliggande uppfinningen, och

[0016] Fig. 6 är ett forenklat flodesschema som illustrerar en metod for att hand- hava ett bildgenereringssystem i enlighet med en utforingsform av den foreliggande uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN

[0017] Den foreliggande uppfinningen hanfor sig pa ett generellt plan till system for termisk bildgenerering. Mera specifikt sa tillhandahaller utforingsformer av den foreliggande uppfinningen metoder och system for att uppna termisk isolering av IR-overvakningskameror. Den foreliggande uppfinningen kan ha flera olika tilllampningsomraden inklusive andra IR-bildgenereringssystem.

[0018] Fig. 1 är en fOrenklad perspektivvy som illustrerar ett varmekamerasystem i enlighet med en utforingsform av den foreliggande uppfinningen. Sasom visas i Fig. 1 sa omfattar varmekamerasystemet ett hOlje 110 som är exponerat f6r omgivningen. I enlighet med en utforingsform sa uppfyller holjet 1P66-klassningen.

Holjet 110 är i denna utforingsform gjort av aluminium eller annat lampligt material inklusive metalliska material. Holjet tillhandhaller en inneslutning som är lamplig for drift i ett temperaturintervall, exempelvis mellan — 40 °C och +65 °C. Varme- kamerasystennet onnfattar aven ett frannre fonster 120 som kan innefatta ett/flera optiska element inklusive en eller flera linser, optiska filter och liknande. Det framre fOnstret 120 (innefattande ett/flera optiska element) är exponerat for omgivningen och vatskor sasonn vatten eller vattenanga som forekommer pa det framre fonstret kan i drift frysa till is vid temperaturer omkring den nedre andpun k- ten av temperaturintervallet. Foljaktligen, utf6ringsformer av den foreliggande uppfinningen mOjliggOr att varmekontrollsystem kan arbeta i ett forutbestamt temperaturintervall utan att is bildas pa det framre fonstret. Utforingsformer av den foreliggande uppfinningen tillhandahaller saledes metoder och system som motverkar isbildning. Ett sadant system kommer att forhindra att det i drift bildas is pa det framre fonstret 120 sa lange elektrisk energi tillfors varmekamerasystemet som hari beskrivs i mer detalj.

[0019] Fig. 2 är en forenklad perspektivvy som illustrerar en framre flerelement- skapa i enlighet med en utforingsform av den foreliggande uppfinningen. Med hanvisning till Fig. 1 sa ar framre flerelementskapa placerad vid holjets framre portion och det framre fonstret 120 illustreras bade i Fig. 1 och Fig. 2. Med hanvisning till Fig. 2 sa ger en nnonteringsstruktur 210 nnekaniskt st6d och en varrneledningsbana till en fokalplansmatris 215 och det framre fonstret 120. Fastan det inte visas i figuren sa är det framre fonstret kopplat till optiska element som hari beskrivs i mer detalj.

[0020] I en utforingsform ar fokalplansmatrisen en icke-kyld vanadiunnoxid mikrobolometer med en pa fOrhand bestarnd upplOsning, till exempel 320 x 240, 6 x 480 eller annan lamplig upplosning. Fokalplansmatrisen tillhandahaller en spek- tral respons Over ett pa fOrhand bestamt spektralt band, till exempel langvagigt infrarott (LWIR — Long Wawe IR) Than 8 till 14 pm, fastan aven andra spektrala band kan hora till fokalplansmatrisen.

[0021] Ett framre fonster 210 illustreras ocksa i Fig. 2. Det framre fonstret ar op- tiskt kopplat till ett optiskt system som samlar och avbildar ljus pa fokalplansmatrisen 215. I vissa utforingsformer ar en lins integrerad med det frannre fonstret och 6 en ringfornnad struktur ar anordnad runt om linsen. I olika utforingsfornner sa kan det optiska systemet tillhandahalla olika betraktningsfalt, till exempel ett horisontellt betraktningsfalt pa 40°, ett betraktningsfalt pa 16°, betraktningsfalt pa 9°, eller liknande och ett f/# pa 1.2. I en sarskild utforingsform sa omfattar det optiska sy- stemet en lins av germanium som är integrerad med det framre fOnstret av kamerasystemet for att tillhandahalla en forsta optisk yta och fokuseringsformaga som kravs for bildgenereringsoperation. Fastan germanium-baserad optik anvands i vissa utforingsformer sa ar det enligt den foreliggande uppfinningen inte ett krav att systemet anvander detta material och andra optiska element som är lam pliga f6r att over-fora IR-stralning, i synnerhet LWIR-stralning omfattas av den forelig- gande uppfinningens omfang.

[0022] Monteringsstrukturen 210 ar framstalld av ett material med hog termisk konduktivitet, inklusive nnetalliska material, som tillhandahaller mekaniskt stod for fokalplansmatrisen och det framre fonstret. I vissa utforingsformer är monterings- strukturen 210 framstalld i aluminium, andra lampliga metall, metalliserade plaster, XyloyTM formsprutad zink/aluminium-legering, andra metallegeringar och liknande. Exempel pa andra lampliga material for monteringsstrukturen omfattar legeringar av magnesium, koppar, zink, massing, andra material med hog termisk konduktivitet och moderat brottgrans. Monteringsstrukturen kannetecknas foretra- desvis av en termisk konduktivitet som spanner mellan 100 W/m-K och 1000 W/m-K, exempelvis mellan 100 W/m-K och 400 W/m-K. Magnesium aterfinns i den nedre andpunkten av intervallet och koppar aterfinns i den ovre andpunkten av intervallet medan aluminiumlegeringar normalt aterfinns nara intervallets mitt- punkt.

[0023] Fig. 2 illustrerar ett flertal utskott som stracker sig Than monteringsstrukturens 210 periferi. Flertalet utskott ar anvandbart till att positionera den framre flerelementskapan i holjet som visas i Fig. 1. Ett varmeelement 220 ar kopplat till monteringsstrukturens periferiska portion och kan manovreras for att tillhanda- halla termisk energi for att varma monteringsstrukturen nar denna ar i drift. Varmeelementet som visas i Fig. 2 ar flexibelt och det omsluter monteringsstrukturen, 7 varvid narliggande elektriska kontaktplattor 221a och 221b tillhandahaller elektrisk input for att manovrera varmeelementet. I en utforingsform är varmeelementet ett flexibelt, silikonbaserat element med etsat folie som kan fas Than North East Flex Heaters Inc. fran Warwick, Rhode Island som bundits till monteringsstrukturens periferiska yta. Andra lampliga varmeelement som kan bindas till monteringsstruk- turen omfattas av den foreliggande uppfinningens omfang.

[0024] Den framre flerelementskapan omfattar aven en termisk isolator 230 som är kopplad till monteringsstrukturens framyta. Den termiska isolatorn 230 har en yttre diameter som är storre an den yttre diametern av monteringsstrukturen.

Harigenom är isolatorn, nar monterad i holjet, i kontakt med holjet medan ett avstand skapas mellan monteringsstrukturen och holjet. Den termiska isolatorn och monteringsstrukturen kan ha en diameter som varierar som en fun ktion av langdmattet. I vissa utforingsformer kommer den storsta diametern av monteringsstruk- turen att vara mindre eller lika med den storsta diametern av den termiska isola- torn. Nar de blivit f6rbundna sá kommer den termiska isolatorn saledes att stracka sig till en storre radiell utstrackning an monteringsstrukturen och tillhandahalla en spatial separation (t ex en luftspalt, eller ett nnellanrunn fyllt med ternniskt isolerande material) mellan monteringsstrukturen och holjet. Sasom det kommer att beskrivas mer detaljerat i samband med Fig. 4 sa kommer monteringsstrukturens spatiala separation relativt holjet och den storre diametern av den termiska isolatorn att mojliggora att den termiska isolatorn, som har en lagre termisk konduktivitet an monteringsstrukturen, att tjana som en varmedamm och forhindra varme6- verforing -Iran varmeelementet 220 till holjet. Den termiska isolatorn framstalls av lampliga material med lag termisk konduktivitet, inklusive ett plastmaterial sasom termoplastisk harts av polykarbonat. Den fOreliggande uppfinningen begransas inte till att anvanda detta eller andra material som nylon, acetal, ultem, polyeterimid - ett stort antal andra industrimaterial inklusive industripolymerer med tillracklig styrka och lag termisk konduktivitet kan anvandas. Ett vilket som heist material med hog styrka och termisk konduktivitet i storleksordningen 1 W/m-K kan anvan- das for att framstalla den termiska isolatorn. Den termiska isolatorn 230 ar kannetecknad av en termisk konduktivitet mellan 0,018 W/m-K till omkring 0,6 W/m-K, 8 till exennpel nnellan 0,1 W/nn-K och 0,4 W/m-K. NASA Aerogel har en termisk konduktivitet pa 0,018 W/m-K och polykarbonat typiskt har en termisk konduktivitet pa 0,3 W/m-K. Det skall noteras att Aerogel är relativt skirt, vilket man tar hansyn till vid valet av strukturer som är anpassade for materialets laga styrka.

[0025] En 0-ring 232 illustreras i Fig. 2 och tillhandahalls for att forma en tatning med hOljet, vilket mOjliggOr att klassningen IP66, eller annan lamplig klassning, uppfylls. Sasom illustreras i Fig. 2 sa inkluderar kamerans framre ande en framre flerelementskapa som anvander ett material med lag termisk konduktivitet sasom plast. Designen skapar en tatning med holjet, men skapar en h6g termisk resi- stans mellan varmeelementets position och holjet. Designen forhindrar att varme flodar till holjet som normalt skulle strala ut och konvektivt leda en betydande mangd varme till omgivningen.

[0026] Fig. 3 är en exploderad perspektivvy som illustrerar den framre flerele- mentskapan som visats i Fig. 2. Hanvisningstal som anvants i samband med beskrivningen av Fig. 2 anvands aven i Fig. 3 for att underlatta lasningen. Monteringsstrukturen 210 illustreras och onnfattar ett flertal oppningar 312 som gar i ingrepp med utskott 310 som stacker sig tan den termiska isolatorns 230 periferi.

Sasom visas sa är monteringsstrukturens 210 yttre yta fOrbunden med den termiska isolatorns 230 inre periferi. Varmeelementet 220 omsluter en sektion av monteringsstrukturen, vilken i sin tur leder varmen tan varmeelementet till saval det framre fOnstret 120 som fokalplansmatrisen 215.

[0027] I enlighet med en utforingsform av den foreliggande uppfinningen sa är kombination av material som beskrivs hari och anvands fOr att effektivt applicera varme Man varmeelementet till det framre fonstret, linsen eller spegeln som i ett brett omgivningstemperaturintervall onskas vara fri fran is eller dimma. Den framre flerelementskapan omfattar ett material med lag termisk konduktivitet rela- tivt hur det faster till den omgivande strukturen for att reducera den termiska var- meledningen till omgivningen, f6r att darigenom f6rhindra vissa varmeforluster. Aven den framre flerelennentskapan anvander ett material med hog termisk kon- 9 duktivitet som är fast till objektet som skall varnnas for att direkt och effektivt over-fora varme till objektet. Anordningen gor dessutom detta pa ett effektivt satt sa att det mojliggor att varje varmekalla som uppfyller "Power over Internet" (POE)-standard 802.3af är tillracklig varmekalla for anordningen.

[0028] UtfOringsformerna anvander sig av en "termisk damm" eller ett termiskt isolationssystem fOr att Oka effektiviteten nar det galler avisning (vilket ocksa kan inkludera avisning/avdimmning i vissa utforingsformer) for kanneror, linser, fonster eller andra elektroniska apparater fOr att uppfylla extremt laga energifOrbruknings- villkor och begransningar (sasom, men utan att begransas dartill, POE- standarden 802.3af). Varmeisoleringsmetoderna som tillhandahalls av den foreliggande uppfinningens utf6ringsformer ger mojligheter till ett instrument att effektivt anvanda tillganglig energi for att avdimma, motverka isbildning eller avisa en kamera, ett fonster, en spegel eller en elektronisk anordning, alit detta under lageffekt POE-standarden 802.3af. Detta mojliggor att anordningar kan arbeta mer effektivt over ett bredare temperaturintervall utan att paverkas (eller att reducera paverkan) av dimbildning eller isbildning pa optiska element, kanslig elektronik eller andra konnponenter som man onskar halla fria fran kondens, dinnma eller is, och for system som maste integreras i befintligt lageffektssystem som uppfyller POE-standarden 802.3af (vilket omfattar de fiesta lageffekt IP-kameror for synligt ljus). Det bor noteras att genom att uppfylla POE-standarden 802.3af sa kan ett varmekamerasystem som beskrivs hari integreras i befintlig infrastruktur, inklusive befintliga Ethernet-kablar som är lampliga for att Overfora 15.4 W maxeffekt som hor ihop med POE-standarden 802.3af.

[0029] UtfOringsformer av den fOreliggande uppfinningen tillhandahaller system som är lannpliga for att drivas med hjalp av lageffekt medan man pa passande satt forhindrar isbildning pa kameralinsen. Sasom beskrivs hari sa anvander utforingsformerna en termisk damm (ocksa kallad termisk isolator) for att forbruka en mangd energi som ar tillganglig enligt de pa forhand bestamda standarden och fortfarande uppfyller krav att pa passande satt f6rhindra isbildning pa kameralin- sen. Dessa system star i kontrast till vedertagna tekniker dar man placerar ett varnneelennent sa att den ligger nara det frannre fonstret. Vedertagna tekniker forbrukar for mycket energi for de skulle kunna arbeta effektivt och uppfylla POEstandarden 802.3af.

[0030] UtfOringsformer av den fOreliggande uppfinningen fOrhindrar att is ansam- las pa det framre fonstret inom ett pa forhand bestamt temperaturintervall. Vissa utfOringsformer forhindrar isbildning, varvid andra utfOringsformer kan utfOra avisning da ansamlad is smalts. Avisningsfunktionalitet är dock inte ett krav for utforingsfornner av den fOreliggande uppfinningen. Sasom beskrivs hari, termisk energi som varmeelementet avger till enheten är tillracklig for att forhindra ansam- ling av is i ett pa forhand bestamt temperaturintervall, exempelvis mellan — 40 °C och +65 °C.

[0031] UtfOringsformer av den fOreliggande uppfinningen anvander POE-standard som uppfyller 802.3af for kameradriften, inklusive driften av varmeelementet.

Foljaktligen och vid drift vid en effekt som an mindre an 15.4 W, anyandning av den termiska dammen mojliggor uppvarmning av det framre f6nstret (ocksa kallat ett optiskt system eller ett framlinsaggregat) med reducerad varmeenergiforlust till omgivningen, vilket mojliggor att isbildning forhindras och en ineffekt pa mindre an 15 W anvands.

[0032] Fig. 4 illustrerar hur varme flodar fran varmeelementet 410, genom monteringsstrukturens 420 kropp (t ex aluminiumsektion av monteringsstrukturen till vilken det framre fonstret 405 och fokalplansmatrisen 415 fasts. Sasom illustreras i Fig. 4 sa är en processorpanel 417, inklusive processor(er) och ett eller fler min- nen som an lampliga for driften av fokalplansmatrisen, ocksa fast till monteringsstrukturen och mojliggor kontroll av datastrommar till och fran fokalplansmatrisen. I vissa innplementeringar anvands andra kameraholjeelement som kan framstallas aven av metalliska material sasonn aluminium.

[0033] Processorn /processorerna kan vara en mikroprocessor for allmanna andarnal som ar konfigurerad till att exekvera instruktioner och data, t ex en Pen- 11 tium-processor tillverkad av Intel Corporation. Det kan ocksa vara en applikationsspecifik integrerad krets (Application Specific Integrated Circuit — ASIC) som har atnninstone en del av instruktioner for att utfora metoden enligt den foreliggande uppfinningen i mjukvara, hard mjukvara och/eller hardvara. Som ett exem- pel inkluderar sadana processorer dedikerade kretsar, ASIC, kombinatorisk logik, andra programmerbara processorer, valfria kombinationer av ovanstaende och dylikt.

[0034] Minnet som tillhandahalls pa processorpanelen 417 kan vara lokalt eller lampligt distribuerat till den specifika applikationen. Minnet kan omfatta ett antal olika minnen inklusive ett huvud RAM-minne (las- och skrivbart minne) for att lagra instruktioner och data under programmets exekvering och ett ROM-minne (endast lasbart minne) i vilket fasta instruktioner lagrats. Minnet tillhandahaller saledes en permanent (icke-volatil) lagring for program och datafiler och kan in- kludera en harddisk, flash-minne, diskettlasare med tillhorande lostagbar media, en CD-ROM lasare, en optisk lasare, lostagbara mediakassetter och ytterligare liknande lagringsmedia.

[0035] Sasom illustreras med tjocka pilar i Fig. 4 sa strommar varme fran varmee- lementet 410 som omsluter monteringsstrukturens 420 periferi till och genonn kretskorten inklusive kretskortet som innehaller fokalplansmatrisen 415 (eller annan lam pug IR-detektor). Varmen flodar ocksa genom monteringsstrukturens 420 kropp till det framre fonstret 405 som kan omfatta opt iska element sasom linser och filter, till exempel en lins av germanium. VarmeflOdet till linsaggregatets optik varmer upp dessa for att avlagsna kondensat eller is som annars skulle bildas dar. Alit eftersom omgivningstemperaturen sjunker mot noll sa kan varmeelementet aktiveras och forhindra darmed isbildning pa det framre fonstret.

[0036] I vissa utforingsfornner har fokalplansmatrisen och det framre fonstret (d.v.s. optiska skyddet 406 och/eller linsen 407) samma temperatur for att for- battra eller optimera kamerans prestanda (d.v.s. isotermisk drift). Fastan det är foredraget att fokalplansmatrisen och det framre fonstret har samma temperatur 12 är inte det ett krav enligt den foreliggande uppfinningen och tennperaturskillnad mellan dessa far forekonnma. Det bor noteras att optiskt skydd är valfritt och att vissa utfOringsformer anvander linsen 407 som framskydd och fokuserande element. Sasom illustreras i Fig. 4 sa är den termiska isolatorn 425 (d.v.s. halvan av monteringsstrukturen som är gjord i plast och verkar som en termisk damm (ocksa kallad termiskt block, termisk inhibitor eller liknande) f6r att f6rhindra att varmen som genereras i varmeelementet fOrloras till det yttre skalet 430 (typiskt gjort i ett metalliskt material) och stralas ut i omgivningen, vilket skulle forhindra effektiv uppvarmning av linsen och krava betydligt mer energi fOr att uppna upp- varmning eller forhindra isbildning pa ett satt som motsvarar systemets kravspeci- fikation. Utan den termiska isolatorn skulle tillaggseffekten nodvandig for att forhindra isbildning innebara att systemet inte skulle kvalificera sig till POEstandarden som uppfyller 802.3af. Systemet skulle da krava mer energi an vad som finns tillgangligt i enlighet med 802.3af-standarden. Foljaktligen sa mojliggor kombinationen av en termisk konduktiv monteringsstruktur 420 som är med hjalp av den termiska isolatorn 425 atskild Than det yttre skalet 430 styrning av varmeflodet genom kamerasystemet, varigenom det framre fonstret och fokalplansmatrisen varms upp nnedan man forhindrar betydande varnneflode till onngivningen, alit detta samtidigt som man uppfyller 802.3af.

[0037] Det !Dor noteras att genom att anvanda den termiska konduktiviteten av monteringsstrukturen fOr att overfora varme Man varmeelementet till det framre fonstret med sma varmeforluster till omgivningen sa mojliggor utf6ringsformer av den foreliggande uppfinningen uppvarmning av det framre fOnstret utan att ett de- dikerat varmeelement behover installeras vid det framre fonstret (sannt att tillhan- dahalla dartill hOrande elektriska ledningar till det framre fOnstret). Monteringsstrukturen tillhandahaller denna termiska konduktivitet samtidigt som den är spatialt separerad fran holjet.

[0038] Fig. 5 är en forenklad tvarsnittsbild i farg av varmekartan som illustrerar temperaturfordelningar i varmekamerasystemet i enlighet med en utforingsform av den foreliggande uppfinningen. Utforingsformer av den foreliggande uppfinningen 13 tillhandahaller system for att hantera floden av termisk energi i kannerasystemet, tillhandahaller termisk energi for att varma upp det framre fonstret utan att tillata en betydande varmeflode till omgivningen. Den termiska hanteringen som tillhandahalls av utforingsformer av den foreliggande uppfinningen mojliggor forhindring av isbildning pa det framre fonstret for pa forhand bestamda temperaturer medan systemet forbrukar energi pa ett satt som uppfyller 802.3af. Sasom beskrivs nedan sa fOrhindrar den termiska isolatorn (ocksa kallad en termisk dannm) betydande varmeforluster till omgivningen medan man tillhandahaller termisk energi till det framre fOnstret och fokalplansmatrisen.

[0039] Fig. 5 illustrerar hur varme flodar Than varmeelementet 510 till de olika systemkomponenterna. I exemplet illustrerat i Fig. 5 sa anvands en omgivningstemperatur pa — 40 °C. Foljaktligen sa hailer solholjet 530 ungefar — 40 °C. Det yttre skalet 532 (ocksa kallat ett holje eller yttre holje) som är nned hjalp av av- standselement atskilt fran solholjet hailer ungefar — 15 °C, dar den bakre portion- en av det yttre skalet har lagre temperaturer. Varmelementet 510 är en varmare pa 6.5 W som är arrangerad runt monteringsstrukturens periferi. I figuren hailer varmelementet ungefar 0 °C och det framre fonstret hailer 0.3 °C. Onnradet i vilket fokalplansmatrisen är monterad hailer en h6gre temperatur eftersom det är centralt placerat i kamerasystemet — ungefar 14 °C i figuren.

[0040] Med hanvisning till Fig. 5 sa hailer den termiska isolatorn 515 ungefar — 10 °C och fOrhindrar att varnnen som genererats i varnneelennentet 510 flodar till det yttre skalet 530.

[0041] Fig. 6 är ett forenklat flodesschema som illustrerar en metod for att skota ett bildgenereringssystem i enlighet med en utfOringsform av den foreliggande uppfinningen. Metoden omfattar att tillhandahalla en varmekamera placerad i ett holje. Varmekameran omfattar en monteringsstruktur, en termisk isolator som skapar avstand mellan monteringsstrukturen och holjet, ett varmeelement som bundits till monteringsstrukturen, och ett framre fonster kopplat till monterings- 14 strukturen. Det frannre fonstret kan onnfatta en lins av germanium. Metoden onnfattar dessutonn att tillhandahalla elektrisk energi till det termiska, bildgenererande systemet pa ett satt som uppfyller standard 802.3af PoE, och att bestamma att en omgivningstemperatur är mindre eller lika med en troskeltemperatur. Troskeltem- peraturen kan exempelvis ligga i intervallet mellan — 40 °C och +65 °C, mera redraget i intervallet mellan — 10 °C och +10 °C. I en sarskild utforingsform sa ligger troskeltemperaturen i intervallet mellan — 2 °C och +2 °C.

[0042] I en annan, typisk utforingsform sa kan troskeltemperaturen ligga i interval- let mellan — 40 °C och +58 °C. I en sarskild utforingsform är varmeelementsag- gregatet placerat i kamerans framande, pa det optiska linsaggregatet, och en termistor som styr varmeelementalgoritmens ON/OFF bOrvarden är placerad pa det interna kretskortaggregatet och bort Than kamerans framande. I denna sarskilda utfOringsform sa ligger trOskeltemperaturintervall fOr att sla pa och sla av varmee- lementet mellan omkring 10 °C och 50°C (for att ta hojd for skillnader i termisk offset).

[0043] Metoden omfattar dessutom att varma varmelementet (614) och att leda varnne fran varnnelennentet till det frannre fonstret for att forhindra isbildning (616).

Enligt utforingsformer sa är den termiska isolatorn kannetecknad av en yttre dia- meter som är storre an en yttre diameter av monteringsstrukturen, vilket tillhandahailer en spatial separation mellan monteringsstrukturen och holjet som hailer omgivningstemperatur. I vissa utforingsformer är systemet ett isotermiskt system i vilket varme ocksa leds till varmekamerans fokalplansmatris.

[0044] Det b6r noteras att de specifika metodstegen som illustreras i Fig. 6 tillhandahaller en sarskild metod fOr att skota ett system fOr term isk bildgenerering i enlighet med en utf6ringsform av den foreliggande uppfinningen. Andra sekvenser eller metodsteg kan ocksa utforas i enlighet med alternativa utforingsformer. Al- ternativa utforingsformer av den foreliggande uppfinngen kan exempelvis utfora de ovan namnda metodstegen i en annan ordning. Dessutom kan de enskilda metodstegen som illustrerats i Fig. 6 omfatta ett flertal substeg som kan utforas i olika sekvenser, sasom lampligt for det enskilda metodsteget. Dessutom kan ytterligare steg laggas till eller tas bort beroende pa den specifika tillampningen. Fackmannen inser latt de manga variationerna, mod ifieringarna och alternativen.

[0045] Det skall ocksa forstas att exempel och utf6ringsformer som beskrivs hari har enbart illustrerande syfte och att det i ljuset av detta flera modifieringar eller andringar kan foreslas till en fackman och skall omfattas av uppfinningens andemening och rackvidd och de bifogade patentkravens omfang. 16

Claims (20)

PATENTKRAV

1. Termiskt, bildgenererande system omfattande: en monteringsstruktur kannetecknad av en forsta termisk konduktivitet; en fokalplansmatris monterad pa monteringsstrukturen; ett optiskt system som är kopplat till monteringsstrukturen; ett varmeelement som är kopplat till monteringsstrukturen; och en termisk isolator som är kopplad till monteringsstrukturen och kannetecknad av en andra termisk konduktivitet som är lagre an den forsta termiska konduktivitet- en.

2. Termiskt, bildgenererande system i enlighet med krav 1, van i monteringsstrukturen omfattar ett metalliskt material.

3. Termiskt, bildgenererande system i enlighet med krav 2, van i det metalliska materialet omfattar ett aluminium material.

4. Termiskt, bildgenererande system i enlighet med krav 1, van i det optiska systemet omfattar en lins av germanium.

5. Termiskt, bildgenererande system i enlighet med krav 1, van i den termiska isolatorn omfattar ett plastmaterial.

6. Termiskt, bildgenererande system i enlighet med krav 5, van i plastmaterialet omfattar en termoplastisk harts av polykarbonat.

7. Termiskt, bildgenererande system i enlighet med krav 1, van i varmeelementet är forbundet till en omkrets av monteringsstrukturen.

8. Termiskt, bildgenererande system i enlighet med krav 1, van i en yttre diameter av den term iska isolatorn är storre an en yttre diameter av monteringsstrukturen. 17

9. Varmekamera omfattande: ett holje; en framre, flerelementskapa omfattande: en varmedamm som är forbunden till holjet, anordnad pa avstand fran hOljet och kannetecknad av en andra termisk konduktivitet som är store an den forsta term iska konduktiviteten; och ett varmeelement som är termiskt kopplat till monteringsstrukturen; en IR-bildgenerator monterad pa monteringsstrukturen; och ett framre fonster monterat pa monteringsstrukturen.

10. Varmekamera i enlighet med krav 9, van i varmekameran uppfyller standarden 802.3af PoE.

11. Varmekamera i enlighet med krav 9, van i holjet uppfyller 1P66-klassningen.

12. Varnnekannera i enlighet med krav 9, van i varnnedannnnen omfattar ett plastmaterial.

13. Varmekamera i enlighet med krav 9, van i monteringsstrukturen omfattar aluminium.

14. Varmekamera i enlighet med krav 9, van i IR-bildgeneratorn omfattar en fokalplansmatris.

15. Varmekamera i enlighet med krav 9, van i det framre fonstret omfattar ett optiskt element.

16. Varmekamera i enlighet med krav 15, van i det optiska elementet omfattar en lins av germanium. 18

17. Varnnekannera i enlighet med krav 15, van i monteringsstrukturen omsluter det optiska elementet langs med omkretsen.

18. Metod for aft hantera ett term iskt, bildgenererande system, van i metoden om- fattar: 1. aft tillhandahalla en varmekamera placerad i ett holje, van i varmekameran omfattar: en monteringsstruktur; en termisk isolator som skapar avstand nnellan monteringsstrukturen och holjet; ett varmeelement som bundits till monteringsstrukturen; och ett framre fonster kopplat till monteringsstrukturen; -aft tillhandahalla elektrisk energi till det termiska, bildgenererande systemet pa ett satt som uppfyller standarden 802.3af PoE; -aft bestamma aft en omgivningstemperatur är mindre an eller lika med en trOskeltemperatur; -aft varma varmelementet; och -att leda varme fran varmelementet till det framre fOnstret.

19. Metod i enlighet med krav 18, van i troskeltemperaturen ligger i intervallet nnelIan — 40 °C och +65 °C.

20. Metod i enlighet med krav 18, van i den termiska isolatorn är kannetecknad av en yttre diameter som är stOrre an en yttre diameter av monteringsstrukturen. WO 2013/043611 1/6 FIG. -I PCT/US2012/0559 WO 2013/043611 2/6 232