La vidéo peut ressembler à un pied-de-biche en tungstène récupérant de l'uranium rougeoyant fondu, mais ... Et ce n'est pas une image d'un imageur thermique - c'est la plage spectrale infrarouge la plus proche. Peut-être que vous ne verrez plus ces images uniques qui sont cachées sous la coupe, bienvenue ...
ps: les personnes lisant le titre dans la version mobile ne voient pas l'animation maintenant, alors bienvenue immédiatement dans l'article ... votre tasse de café fraîchement moulu est ci-après ... =)
Les détecteurs CCD et CMOS au silicium conventionnels ne peuvent pas être utilisés pour obtenir des images dans la gamme spectrale avec une longueur d'onde supérieure à 1 μm. Les quantums d'une longueur d'onde de 1 μm ne peuvent pas induire d'électrons dans les détecteurs au silicium, et l'efficacité quantique dans le proche infrarouge diminue rapidement jusqu'à zéro.
Des détecteurs à base d'arséniure de gallium et d'indium (InGaAs) sont déjà utilisés pour enregistrer le rayonnement proche infrarouge. Eh bien, il y a quelques années, nous sommes entrés dans les mains d'un détecteur commercial de ce type de proche infrarouge (SWIR, proche infrarouge). La résolution du détecteur est petite: 320x256 éléments. La caractéristique spectrale du détecteur est illustrée dans la figure ci-dessous.
Rien ne semblait présager de difficultés, et la conception de la caméra sur ce détecteur ne devrait pas être différente de la conception de la caméra de la gamme visible, mais ce n'était pas le cas. La principale difficulté s'est avérée être un très grand courant d'obscurité du détecteur et une très grande dispersion des paramètres des éléments individuels. Jetez un œil au tableau ci-dessous:
En 16 ms, le puits potentiel des éléments individuels du détecteur est rapidement rempli de 3 à 5%, et pour une fréquence de 25 images par seconde (40 ms), il est déjà de 8 à 12%. Pour la capacité du puits potentiel de l'élément détecteur 6 mln. un électron représente 600 000 électrons du courant d'obscurité d'un élément individuel, et le bruit dans un pixel individuel est supérieur à 800 électrons. Est-ce beaucoup ou peu? Pour l'enregistrement d'objets illuminés, c'est tout à fait normal, mais pour une caméra sensible qui est capable de détecter son propre rayonnement d'objets avec des températures allant jusqu'à 100 ° C (comme indiqué dans la première vidéo) - le bruit de 800 électrons est très, très fort.
Le graphique montre le rayonnement d'un corps complètement noir, comme vous pouvez le voir, pour les objets avec une température de 300-400K, le rayonnement dans la gamme de 1-2 microns est très faible.
La deuxième caractéristique est une très grande variation des caractéristiques de chaque élément séparément. Le développement a pris plusieurs années, l'accent a été mis sur le développement de circuits analogiques à faible bruit, ainsi que sur l'approximation des caractéristiques des éléments individuels en fonction de la température. Je le répète, le détecteur est commercial, nous ne pouvions pas refroidir le détecteur et nous ne pouvions pas réduire directement le niveau de courant d'obscurité, mais nous avons pu réaliser une thermostatique du détecteur, ce qui a considérablement affecté la stabilité des caractéristiques.
Plus tôt, dans certains articles, nous avons mentionné cette caméra et comparé son fonctionnement avec des détecteurs de la gamme visible, ainsi qu'avec un convertisseur électron-optique du tube intensificateur d'image 3+:
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Comme différents appareils photo et appareils le voient la nuit "
a également démontré les capacités de cette caméra en mode d'observation diurne:
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Observation des étoiles pendant l'astronomie de jour ou de jour "
Maintenant, nous voulons compléter ce qui a été publié précédemment et démontrer d'autres capacités uniques de la caméra proche infrarouge.
La question la plus courante est «Comment la caméra voit-elle dans le brouillard?» Il n'est pas facile d'attraper un brouillard de haute qualité, nous nous excusons donc immédiatement pour la vidéo peut-être pas très révélatrice. Afin de démontrer, comme on le voit en réalité à travers les yeux, une caméra à portée visible PanasonicGM1 a été utilisée.
Vidéo d'auto-observation dans une caméra de brouillard
les vidéos originales sont disponibles sur les liens
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Source vidéo VS320 "
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Vidéo originale PanasonicGM1 "
Au cas où, nous avertissons que les brouillards sont très différents les uns des autres, il y a des brouillards quand rien n'est visible dans n'importe quelle gamme spectrale. Le résultat dépend fortement de la dispersion des particules d'eau.
La sensibilité de la caméra est démontrée par la vidéo, dont un fragment est présenté dans le titre de l'article. Ceci est une tasse ordinaire avec un délicieux café fraîchement moulu. Au début de la vidéo, nous observons notre propre rayonnement thermique d'objets, et après avoir allumé la lumière - réfléchie. Jusqu'à présent, la caméra VS320 est la seule à pouvoir démontrer l'émission vidéo d'objets jusqu'à 100 ° C. Nous avons plusieurs fois montré cette vidéo lors d'expositions et toujours confronté au scepticisme =)
Par exemple: une caméra couleur et un œil voient un métal chaud avec une température supérieure à 500 ° C, une matrice CCD noir et blanc voit une pointe de fer à souder chaude avec une température de 400 ° C, une caméra SWIR VS320 voit des objets de 50 à 60 ° C.
Mesures plus objectives sur le modèle d'un corps absolument noir. À environ 50 degrés, le bruit des éléments détecteurs et le signal du modèle de corps noir sont comparés.
la vidéo originale peut être obtenue ici (attention! grande taille, car sans compression)
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Vidéo du corps noir VS320 "
De certains points intéressants que nous avons rencontrés en travaillant avec des caméras,
c'est une protection spéciale qui est appliquée aux billets de banque, peut-être que ce sont des marqueurs luminescents:
Les images des billets sous un éclairage normal ne diffèrent pas de celles indiquées sur le site Web de la Banque centrale de Russie, par exemple 500r:
mais lorsqu'ils sont éclairés avec un spectre exclusivement visible (lampe fluorescente), on observe des marqueurs qui sont situés à différents billets de banque à différents endroits et pourraient être utilisés pour un tri automatique supplémentaire des billets de banque:
cette protection n'est pas indiquée sur le site Web de CBR
Apparemment, ils ont refusé ce marquage dans les nouveaux billets, maintenant le marqueur est au même endroit, rond avec la lettre P:
et voici tous les billets ensemble:
Il convient également de noter que le ciel nocturne est très lumineux dans le proche infrarouge. Cela vous permet de rivaliser avec les caméras infrarouges proches avec d'autres appareils de vision nocturne, ainsi que pour certaines applications telles que la détection d'objets contre un ciel nocturne "lumineux".
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VS320. Le ciel nocturne dans le proche IR. source (200 Mo) "
Mais au contraire, dans le proche infrarouge, le ciel est beaucoup plus sombre (par rapport à la luminosité du ciel dans la partie visible du spectre), par exemple, un cadre par une journée ensoleillée très lumineuse.
Cette propriété peut être utilisée pour observer des objets célestes pendant la journée, dont un cas particulier a été décrit dans l'article: "
Observation des étoiles pendant l'astronomie diurne ou diurne ".
La caractéristique la plus importante de la caméra infrarouge proche (avec la possibilité d'améliorer la visibilité dans le brouillard) est une visibilité nettement meilleure dans la brume, à titre de comparaison, les images de différentes parties du spectre:
Mais la vidéo dans le proche infrarouge sur le pont haubané à une distance de 9-10 km.
et voici une démonstration à une distance de 9 km le long de Smolny (au milieu de la vidéo la fonction caméra est activée: contraste local (analogique HDR / DDE))
Vous pouvez encore parler beaucoup de la plage proche infrarouge, mais, malheureusement, cela dépasse le cadre d'un article. S'il réussit et qu'il y a suffisamment de matériel, nous continuerons certainement. En résumé, nous pouvons dire que des caméras infrarouges proches peuvent être utilisées:
- pour améliorer la visibilité dans le brouillard
- pour améliorer la visibilité avec la brume atmosphérique, le smog
- comme dispositifs de vision nocturne (améliorer la visibilité nocturne)
- rechercher des objets dans le ciel du jour
- lors du développement de caméras multispectrales, lorsqu'il est important de voir significativement chaud
objet caché dans la plage visible
- pour des applications spéciales dans l'industrie, lorsque cette gamme spectrale est importante
- la recherche d'objets masqués, lorsque certaines couleurs deviennent peu contrastées, tandis que d'autres, au contraire, s'assombrissent dans cette plage ou luminescent.
Je tiens à remercier l'organisation NPK Photonika, qui a fourni ce détecteur pour le développement et financé les travaux pendant longtemps. Le résultat du travail a été un appareil photo avec des caractéristiques de sensibilité très élevées. Un merci spécial aux collègues qui l'ont développé, retravaillé à plusieurs reprises, et également construit un modèle mathématique et développé une technique d'étalonnage pour un tel détecteur InGaAs obstiné.
Eh bien, en fait la photo de la caméra VS320 "en taille":
Nous attendons des questions dans les commentaires, nous nous ferons un plaisir d'y répondre.