Video itu mungkin tampak seperti sendok linggis tungsten yang bercahaya uranium, tapi ... tapi tidak. Dan ini bukan gambar dari imager termal - ini adalah rentang spektral inframerah terdekat. Mungkin Anda tidak akan lagi melihat gambar unik seperti itu yang disembunyikan di bawah potongan, selamat datang ...
ps: orang yang membaca judul dalam versi seluler tidak melihat animasinya sekarang, jadi selamat datang langsung ke artikel ... secangkir kopi yang baru diseduh setelah ini ... =)
Detektor CCD dan CMOS silikon konvensional tidak dapat digunakan untuk mendapatkan gambar dalam rentang spektral dengan panjang gelombang lebih dari 1 μm. Kuantum dengan panjang gelombang 1 μm tidak dapat menginduksi elektron dalam detektor silikon, dan efisiensi kuantum dalam rentang inframerah dekat dengan cepat berkurang menjadi nol.
Detektor berbasis gallium indium arsenide (InGaAs) sudah digunakan untuk merekam radiasi inframerah-dekat. Nah, beberapa tahun yang lalu kita sampai ke tangan detektor komersial jenis inframerah dekat (SWIR, Near-infrared). Resolusi detektor kecil: 320x256 elemen. Karakteristik spektral detektor ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Sepertinya tidak ada yang menandakan kesulitan, dan desain kamera pada detektor ini seharusnya tidak berbeda dari desain kamera dari rentang yang terlihat, tetapi ini tidak begitu. Kesulitan utama ternyata adalah arus gelap yang sangat besar dari detektor dan penyebaran yang sangat besar dalam parameter elemen individu. Lihatlah grafik di bawah ini:
Dalam 16ms, sumur potensial elemen individu dari detektor dengan cepat diisi oleh 3-5%, dan untuk frekuensi 25 frame per detik (40ms) ini sudah 8-12%. Untuk kapasitas sumur potensial dari elemen detektor 6 juta. sebuah elektron adalah 600.000 elektron dari arus gelap elemen individual, dan noise dalam pixel individu lebih dari 800 elektron. Apakah banyak atau sedikit? Untuk pendaftaran objek yang diterangi, itu cukup normal, tetapi untuk kamera sensitif yang mampu merekam radiasi objeknya sendiri dengan suhu hingga 100 ° C (seperti yang ditunjukkan dalam video pertama) - kebisingan dari 800 elektron sangat, sangat banyak.
Grafik menunjukkan radiasi benda yang benar-benar hitam, seperti yang Anda lihat, untuk objek dengan suhu 300-400K, radiasi dalam kisaran 1-2 mikron sangat lemah.
Fitur kedua adalah variasi yang sangat besar dalam karakteristik masing-masing elemen secara terpisah. Pengembangan memakan waktu beberapa tahun, penekanannya adalah pada pengembangan sirkuit analog low-noise, serta pada perkiraan karakteristik elemen individu tergantung pada suhu. Saya ulangi, detektor bersifat komersial, kami tidak dapat mendinginkan detektor dan kami tidak dapat secara langsung mengurangi tingkat arus gelap, tetapi kami dapat mewujudkan termostatting detektor, yang secara signifikan mempengaruhi stabilitas karakteristik.
Sebelumnya, dalam beberapa artikel, kami menyebutkan kamera ini dan membandingkan operasinya dengan detektor dari rentang yang terlihat, serta dengan konverter elektron-optik dari tabung intensifier gambar 3+:
“
Seperti yang dilihat berbagai kamera dan perangkat di malam hari ”
juga menunjukkan kemampuan kamera ini dalam mode pengamatan siang hari:
"
Pengamatan bintang pada siang hari atau astronomi siang hari "
Sekarang kami ingin melengkapi yang telah dipublikasikan sebelumnya dan menunjukkan kemampuan unik lain dari kamera inframerah-dekat.
Pertanyaan yang paling umum adalah "Bagaimana kamera melihat dalam kabut?" Tidak mudah menangkap kabut berkualitas tinggi, jadi kami segera meminta maaf atas video yang mungkin tidak terlalu terbuka. Untuk menunjukkan, seperti yang terlihat dalam kenyataan melalui mata, kamera rentang PanasonicGM1 terlihat digunakan.
Video pengamatan diri dalam kamera swir kabut
video asli tersedia di tautan
"
Sumber video VS320 "
"
Video asli PanasonicGM1 "
Untuk jaga-jaga, kami memperingatkan bahwa kabut sangat berbeda satu sama lain, ada kabut ketika tidak ada yang terlihat dalam rentang spektral. Hasilnya sangat tergantung pada dispersi partikel air.
Sensitivitas kamera ditunjukkan oleh video, yang sebagian disajikan dalam judul artikel. Ini adalah cangkir biasa dengan kopi yang baru diseduh. Di awal video, kami mengamati radiasi termal benda kami sendiri, dan setelah menyalakan pantulan cahaya. Sejauh ini, kamera VS320 adalah satu-satunya yang dapat menunjukkan emisi video objek hingga 100'C. Kami beberapa kali menunjukkan video ini di pameran dan selalu dihadapkan dengan skeptis =)
Sebagai contoh: kamera warna dan mata melihat logam panas dengan suhu di atas 500 ° C, matriks CCD hitam-putih melihat ujung besi solder panas dengan suhu 400 ° C, kamera SWIR VS320 melihat benda dari 50-60 ° C.
Pengukuran yang lebih objektif pada model tubuh yang benar-benar hitam. Pada sekitar 50 derajat, kebisingan elemen detektor dan sinyal dari model benda hitam dibandingkan.
video asli dapat diperoleh di sini (perhatian! ukuran besar, karena tanpa kompresi)
"
Video tubuh hitam VS320 "
Dari beberapa poin menarik yang kami temui saat bekerja dengan kamera,
ini adalah perlindungan khusus yang diterapkan pada uang kertas, mungkin ini adalah penanda bercahaya:
Gambar uang kertas dalam pencahayaan normal tidak berbeda dari yang ditunjukkan di situs web Bank Sentral Rusia, misalnya 500r:
tetapi ketika diterangi dengan spektrum yang terlihat secara eksklusif (lampu neon), spidol diamati yang terletak di uang kertas yang berbeda di tempat yang berbeda dan dapat digunakan untuk penyortiran uang kertas otomatis tambahan:
di situs web Bank Sentral Federasi Rusia, perlindungan seperti itu tidak disebutkan
Rupanya, mereka menolak tanda ini dalam tagihan baru, sekarang markernya ada di tempat yang sama, dibulatkan dengan huruf P:
dan inilah semua uang kertas bersama:
Perlu juga dicatat bahwa langit malam sangat terang dalam jangkauan inframerah dekat. Ini memungkinkan Anda untuk bersaing dengan kamera inframerah-dekat dengan perangkat penglihatan malam lainnya, serta untuk beberapa aplikasi seperti mendeteksi objek terhadap langit malam yang "cerah".
"
VS320. Langit malam di IR dekat. sumber (200MByte) "
Tetapi sebaliknya, dalam inframerah dekat, langit jauh lebih gelap (dibandingkan dengan kecerahan langit di bagian spektrum yang terlihat), misalnya, bingkai pada hari cerah yang sangat cerah.
Properti ini dapat digunakan untuk mengamati benda-benda langit pada siang hari, kasus khusus yang dijelaskan dalam artikel: "
Pengamatan bintang pada siang hari atau astronomi siang hari ."
Properti paling penting dari kamera inframerah-dekat (bersama dengan kemampuan untuk meningkatkan visibilitas dalam kabut) adalah visibilitas yang jauh lebih baik dalam kabut, untuk perbandingan, bingkai dari berbagai bagian spektrum:
Namun video dalam jangkauan inframerah dekat pada jembatan kabel tetap pada jarak 9-10km.
dan inilah demonstrasi pada jarak 9 km di sepanjang Smolny (di tengah video fungsi kamera dihidupkan: kontras lokal (analog HDR / DDE))
Anda masih dapat berbicara banyak tentang jangkauan inframerah dekat, tetapi, sayangnya, ini berada di luar cakupan satu artikel. Jika berhasil dan ada cukup materi, kami pasti akan melanjutkan. Kesimpulannya, kita dapat mengatakan bahwa kamera inframerah-dekat dapat digunakan:
- untuk meningkatkan visibilitas dalam kabut
- untuk meningkatkan visibilitas dengan kabut atmosfer, kabut asap
- sebagai perangkat night vision (meningkatkan visibilitas malam)
- Mencari benda-benda di langit hari
- Ketika mengembangkan kamera multispektral, ketika penting untuk melihat secara signifikan hangat
objek disembunyikan dalam rentang yang terlihat
- untuk aplikasi khusus dalam industri, ketika rentang spektral ini penting
- pencarian objek bertopeng, ketika beberapa warna menjadi kontras rendah, sementara yang lain, sebaliknya, gelap dalam kisaran ini atau bercahaya.
Saya ingin mengucapkan terima kasih kepada organisasi NPK Photonika, yang menyediakan detektor ini untuk pengembangan dan membiayai pekerjaan untuk waktu yang lama. Hasil pekerjaan adalah kamera dengan karakteristik sensitivitas yang sangat tinggi. Terima kasih khusus kepada rekan-rekan yang mengembangkannya, merevisinya beberapa kali, dan juga membangun model matematika dan mengembangkan teknik kalibrasi untuk detektor InGaAs yang keras kepala.
Sebenarnya, foto kamera VS320 "dalam ukuran":
Kami menunggu pertanyaan di komentar, dengan senang hati kami akan menjawab.