[发明专利]重量轻的红外照相机

说明书

本申请是以下申请的分案申请：

申请号：01822869.0(PCT/US01/50077)；

申请日：2001年12月20日；

发明名称：“重量轻的红外照相机”。

相关申请的交叉引用

本申请涉及U.S.专利申请序列号___，领域___，标题“用于红外照相机的镜头”，以及U.S.专利申请序列号___，领域___，标题“微型测辐射热仪操作系统”。

发明领域

本发明一般涉及红外(IR)照相机和探测器。更特别地，本发明涉及重量轻的红外(IR)照相机和探测器。

发明背景

红外照相机和探测器，以及特别是微型测辐射热仪，对于本领域的技术人员来说是熟知的。参见例如U.S.专利5,688,699、5,999,211、5,420,419以及6,026,337，所有这些都在这里被包含进来作为参考。红外微型测辐射热仪照相机典型地包含一个红外敏感传感探测器阵列，每个都有一个随温度而变化的阻抗，每个探测器都具有一个可以以多种方式来形成的红外吸收器。见例如U.S.专利5,939,971和5,729,019，这里被包含进来作为参考。

在工作期间，进入的红外辐射热按照每个传感探测器接收的红外辐射的量的比例来加热每个传感探测器。然后对这些传感探测器进行查询，典型地是一个接一个的，来确定传感探测器的阻抗，并且这样就可以确定接收到的红外辐射的量。典型地，提供给照相机支持电子元件来处理探测器输出信号，提供校准和补偿，以及提供所得的图像。

因为热被用来测量进入的红外能量的量，所以微型测辐射热仪阵列的环境温度的变化可以显著地影响探测器信号。为了对这进行补偿，许多红外照相机或探测器具有一个热电稳定器来控制阵列的温度。在一个例子中，热电稳定器被用来将阵列温度保持在一个已知的值。使用热电稳定器的一个局限性在于它们可能会抽取显著的功率并且可能会给系统增加显著的重量。

因为制造公差，照相机中的每个传感探测器与系统中的其它探测器相比都可能会有轻微不同的零点。为了补偿这些探测器与探测器之间的差异，许多红外照相机或探测器具有一种用于提供一个零辐射基线值的装置，这种装置可用来解释或校准探测器输出信号。用来提供零辐射基线的一种方法是使用快门或斩光器来周期性地阻断进入的红外能量。当快门或斩光器启动的时候，读出并存储一个零辐射基线。这种方法的一个局限性是快门或斩光器可能会给系统增加显著的复杂度和重量，这对于一些应用来说，可能会带来很大的问题。另一种用于提供一个零辐射基线的方法是周期性地将照相机指向一个统一的红外源，例如天空。然而，这可能要求有复杂的控制电路来周期性地改变照相机的方向，又一次给系统增加了重量。

对于一些应用，红外照相机的重量可能是重要的。例如，在重量轻的微型飞行器(MAV)应用中，红外照相机的重量可能会显著地影响飞行器的尺寸、范围以及其它关键的性能参数。对于这些和其它的应用，重量轻的红外照相机将是非常希望的。

发明概述

通过提供一种重量轻的红外照相机，本发明克服了现有技术的许多缺点。这主要是通过去除快门或斩光器，去除热电稳定器，使用重量轻的材料和重量轻的封装技术，以及/或将一些校准、补偿、处理和显示硬件从照相机移到远端站而实现的。

在本发明的一个示例性实施方案中，红外照相机包含一个微型测辐射热仪阵列作为辐射传感设备。该微型测辐射热仪阵列包含多个可寻址的辐射传感探测器，每个具有一个依赖于投射到探测器的红外辐射的强度的输出。

为了降低红外照相机的重量，受测量的红外信号可以以模拟或数字的形式传输到一个远端站。该信号可以通过最适合应用的无线或光纤或者有线来传输。该远端站接收所传输的信号，并且将信号格式化为对应于最初的微型测辐射热仪探测器阵列的阵列。远端站可以包含用于补偿探测器间差异以及传输探测器阵列的环境温度变化的必要的处理器硬件。在微型测辐射热仪阵列附近还可以提供一个温度传感器，该温度传感器可以发送一个温度信号，该温度信号被发送到远端站用于信号校准和补偿，如果想要得到的话。通过将校准、补偿和/或处理硬件从红外照相机移至远端站，在红外照相机处可以实现显著的重量节省。

校准和补偿值典型地依赖于微型测辐射热仪阵列的温度，典型地对于每个微型测辐射热仪阵列温度和对于每个单独的阵列上的传感探测器是不同的。远端站可以选择合适的校准和补偿值来应用。要求的数量可以存储在远端站，或者使用将阵列温度用作变量的算法来为每个单独的传感探测器生成。