Научно-производственная компания
RUEN
+7 (812) 740-71-28
Продукты
  • Оптика
    Оптика
    • Видимого и УФ диапазонов
    • Ближнего, среднего и дальнего ИК-диапазонов
    • Оптические окна и фильтры
    • Подсветка УФ, ИК и видимого диапазона
  • Сенсоры
    Сенсоры
    • Видимого и УФ диапазонов
    • Ближний ИК (0.9 — 1.7 мкм)
    • Средний ИК (3 — 5 мкм)
    • Дальний ИК (8 — 14 мкм)
  • Камеры и модули рентгеновского и ультрафиолетового диапазонов
    Камеры и модули рентгеновского и ультрафиолетового диапазонов
    • X-RAY (0,005 — 100 нм)
    • УФ диапазон (100 — 400 нм)
  • Камеры и модули видимого диапазона
    Камеры и модули видимого диапазона
    • Астрономические камеры
    • 3D-модули
    • Камеры машинного зрения
    • Модули
  • Камеры и модули инфракрасного диапазона
    Камеры и модули инфракрасного диапазона
    • Ближний ИК (0.9 — 1.7 мкм)
    • Средний ИК (3 — 5 мкм)
    • Дальний ИК (8 — 14 мкм)
  • Аэрофотосъемочное оборудование
    Аэрофотосъемочное оборудование
    • Камеры для аэрофотосъемки
    • Аэрофотосъемочные комплексы
  • Аксессуары и прочее
    Аксессуары и прочее
    • Микродисплеи
    • Интерфейсные платы
Решения
  • Медицина
    • Тепловизионный комплекс измерения температуры тела Dahua Technology
    • Бесконтактный термометрический сканер TS-WOE1 Thermal Scanner
    • Портативная тепловизионная камера Guide T120H
  • Нефтегазовая отрасль
    • Визуализация утечек Метана (OGI)
  • Горная промышленность
    • Системы улучшения видимости при эксплуатации спецтехники
Проекты
  • Охрана и безопасность
  • Аэрофотосъемка
  • СВЧ
Услуги
  • Производство на заказ
    • Изготовление оптических компонентов
  • Программное обеспечение
    • GeoCloud
Новости
Библиотека
Мероприятия
О компании
  • Контакты
  • Производители и партнеры
  • Вакансии
  • Сертификаты
  • Специальная оценка условий труда
    НПК Фотоника
    Продукты
    • Оптика
      Оптика
      • Видимого и УФ диапазонов
      • Ближнего, среднего и дальнего ИК-диапазонов
      • Оптические окна и фильтры
      • Подсветка УФ, ИК и видимого диапазона
    • Сенсоры
      Сенсоры
      • Видимого и УФ диапазонов
      • Ближний ИК (0.9 — 1.7 мкм)
      • Средний ИК (3 — 5 мкм)
      • Дальний ИК (8 — 14 мкм)
    • Камеры и модули рентгеновского и ультрафиолетового диапазонов
      Камеры и модули рентгеновского и ультрафиолетового диапазонов
      • X-RAY (0,005 — 100 нм)
      • УФ диапазон (100 — 400 нм)
    • Камеры и модули видимого диапазона
      Камеры и модули видимого диапазона
      • Астрономические камеры
      • 3D-модули
      • Камеры машинного зрения
      • Модули
    • Камеры и модули инфракрасного диапазона
      Камеры и модули инфракрасного диапазона
      • Ближний ИК (0.9 — 1.7 мкм)
      • Средний ИК (3 — 5 мкм)
      • Дальний ИК (8 — 14 мкм)
    • Аэрофотосъемочное оборудование
      Аэрофотосъемочное оборудование
      • Камеры для аэрофотосъемки
      • Аэрофотосъемочные комплексы
    • Аксессуары и прочее
      Аксессуары и прочее
      • Микродисплеи
      • Интерфейсные платы
    Решения
    • Медицина
      • Тепловизионный комплекс измерения температуры тела Dahua Technology
      • Бесконтактный термометрический сканер TS-WOE1 Thermal Scanner
      • Портативная тепловизионная камера Guide T120H
    • Нефтегазовая отрасль
      • Визуализация утечек Метана (OGI)
    • Горная промышленность
      • Системы улучшения видимости при эксплуатации спецтехники
    Проекты
    • Охрана и безопасность
    • Аэрофотосъемка
    • СВЧ
    Услуги
    • Производство на заказ
      • Изготовление оптических компонентов
    • Программное обеспечение
      • GeoCloud
    Новости
    Библиотека
    Мероприятия
    О компании
    • Контакты
    • Производители и партнеры
    • Вакансии
    • Сертификаты
    • Специальная оценка условий труда
      НПК Фотоника
      • Продукты
        • Назад
        • Продукты
        • Оптика
          • Назад
          • Оптика
          • Видимого и УФ диапазонов
          • Ближнего, среднего и дальнего ИК-диапазонов
          • Оптические окна и фильтры
          • Подсветка УФ, ИК и видимого диапазона
        • Сенсоры
          • Назад
          • Сенсоры
          • Видимого и УФ диапазонов
          • Ближний ИК (0.9 — 1.7 мкм)
          • Средний ИК (3 — 5 мкм)
          • Дальний ИК (8 — 14 мкм)
        • Камеры и модули рентгеновского и ультрафиолетового диапазонов
          • Назад
          • Камеры и модули рентгеновского и ультрафиолетового диапазонов
          • X-RAY (0,005 — 100 нм)
          • УФ диапазон (100 — 400 нм)
        • Камеры и модули видимого диапазона
          • Назад
          • Камеры и модули видимого диапазона
          • Астрономические камеры
          • 3D-модули
          • Камеры машинного зрения
          • Модули
        • Камеры и модули инфракрасного диапазона
          • Назад
          • Камеры и модули инфракрасного диапазона
          • Ближний ИК (0.9 — 1.7 мкм)
          • Средний ИК (3 — 5 мкм)
          • Дальний ИК (8 — 14 мкм)
        • Аэрофотосъемочное оборудование
          • Назад
          • Аэрофотосъемочное оборудование
          • Камеры для аэрофотосъемки
          • Аэрофотосъемочные комплексы
        • Аксессуары и прочее
          • Назад
          • Аксессуары и прочее
          • Микродисплеи
          • Интерфейсные платы
      • Решения
        • Назад
        • Решения
        • Медицина
          • Назад
          • Медицина
          • Тепловизионный комплекс измерения температуры тела Dahua Technology
          • Бесконтактный термометрический сканер TS-WOE1 Thermal Scanner
          • Портативная тепловизионная камера Guide T120H
        • Нефтегазовая отрасль
          • Назад
          • Нефтегазовая отрасль
          • Визуализация утечек Метана (OGI)
        • Горная промышленность
          • Назад
          • Горная промышленность
          • Системы улучшения видимости при эксплуатации спецтехники
      • Проекты
        • Назад
        • Проекты
        • Охрана и безопасность
        • Аэрофотосъемка
        • СВЧ
      • Услуги
        • Назад
        • Услуги
        • Производство на заказ
          • Назад
          • Производство на заказ
          • Изготовление оптических компонентов
        • Программное обеспечение
          • Назад
          • Программное обеспечение
          • GeoCloud
      • Новости
      • Библиотека
      • Мероприятия
      • О компании
        • Назад
        • О компании
        • Контакты
        • Производители и партнеры
        • Вакансии
        • Сертификаты
        • Специальная оценка условий труда
      • +7 (812) 740-71-28
      196105 Россия, Санкт-Петербург, пр. Юрия Гагарина, д. 2
      info@npk-photonica.ru
      • YouTube
      • Главная
      • Информация
      • Библиотека
      • Видеть невидимое. Ближний инфракрасный диапазон (0.9 – 1.7 мкм)

      Видеть невидимое. Ближний инфракрасный диапазон (0.9 – 1.7 мкм)

      2 Июня 2020 14:55
      // Статьи


      На видео может показаться, что вольфрамовым ломом черпают расплавленный светящийся уран, но… нет. И это не изображение тепловизора — это самый ближний инфракрасный спектральный диапазон.

      Обычные кремниевые детекторы ПЗС и КМОП не могут использоваться для получения изображения в спектральном диапазоне с длиной волны более 1 мкм. Кванты с длиной волны 1 мкм не могут индуцировать электроны в кремниевых детекторах, квантовая эффективность в ближнем ИК диапазоне быстро спадает до нуля.

      2.jpeg

      Для регистрации ближнего ИК излучения используют уже детекторы на основе арсенид галлия-индия (InGaAs). Ну и несколько лет назад нам попал в руки коммерческий детектор такого типа ближнего ИК диапазона (SWIR, Near-infrared). Разрешение детектора небольшое: 320х256 элементов. Спектральная характеристика детектора представлена на рисунке ниже.

      3.jpeg

      Казалось, ничто не предвещало сложностей, и разработка камеры на данном детекторе не должна была бы отличаться от разработки камеры видимого диапазона, но это оказалось не так. Основной сложностью оказался очень большой темновой ток детектора и очень большой разброс в параметрах отдельных элементов. Посмотрите на график ниже:

      4.jpeg

      За время 16 мс потенциальная яма отдельных элементов детектора быстро заполняется на 3-5%, а для частоты 25 кадров в секунду (40 мс) это уже 8-12%. Для емкости потенциальной ямы элемента детектора 6 млн электрон — это 600 000 электронов темнового тока отдельного элемента, а шум в отдельном пикселе составляет более 800 электрон. Много это или мало? Для регистрации освещенных объектов вполне нормально, но для чувствительной камеры, которая способна регистрировать собственное излучение объектов с температурой до 100°C (как представленное на первом видео) — шум 800 электронов это очень и очень много.
      На графике представлено излучение абсолютно черного тела, как видно, для объектов с температурой 300-400 K излучение в диапазоне 1-2 мкм очень слабое.

      5.jpeg

      Второй особенностью является очень большой разброс характеристик каждого элемента в отдельности. Разработка заняла несколько лет, упор делался на разработку малошумящей аналоговой схемотехники, а также на аппроксимацию характеристик отдельных элементов в зависимости от температуры. Повторюсь, детектор коммерческий, мы не могли охладить детектор и напрямую уменьшить уровень темнового тока возможности не было, но смогли реализовать термостатирование детектора, что значительно сказалось на стабильности характеристик.

      Ранее мы в некоторых статьях упоминали данную камеру и приводили сравнение ее работы с детекторами видимого диапазона, а также с электронно-оптическим преобразователем ЭОП 3+:
      «Как видят ночью разные камеры и приборы»
      также демонстрировали возможности данной камеры в режиме наблюдения звезд днем:
      «Наблюдение звезд днем или дневная астрономия»

      Сейчас же мы хотим дополнить опубликованное ранее и продемонстрировать другие уникальные возможности камеры ближнего ИК диапазона.

      Самый распространенный вопрос — «Как камера видит в тумане?». Качественный туман застать довольно непросто, поэтому сразу извиняемся за, возможно, не очень показательное видео. Для того, чтобы продемонстрировать, как видно в реальности глазами, использовалась камера видимого диапазона Panasonic GM1.

      6.jpeg

      7.jpeg

      8.jpeg

      само видео наблюдения в тумане SWIR камерой



      оригиналы видео доступны по ссылкам
      «Видео VS320 исходник»
      «Видео Panasonic GM1 оригинал»
      На всякий случай предупредим, что туманы очень сильно отличаются друг от друга, бывают туманы, когда ни в одном спектральном диапазоне ничего не видно. Результат сильно зависит от дисперсии частиц воды.

      Чувствительность же камеры демонстрирует видео, представленное в начале статьи. Это обычная чашка с вкусным свежезаваренным кофе. В начале видео мы наблюдаем собственное тепловое излучение объектов, а после включения освещения — отраженное. Пока камера VS320 единственная, которая может демонстрировать видео излучения объектов до 100°C. Мы несколько раз показывали это видео на выставках и всегда сталкивались со скепсисом.

      Для примера: цветная камера и глаз видят раскаленный металл с температурой выше 500°С, черно-белая ПЗС-матрица видит жало горячего паяльника с температурой 400°С, SWIR камера VS320 видит предметы начиная с 50-60°С.

      Более объективные измерения по модели абсолютно черного тела. Примерно на уровне 50 градусов шум элементов детектора и сигнал модели абсолютно черного тела сравниваются.

      9.jpeg

      оригинал видео можно получить здесь (внимание! большой размер, так как без сжатия)
      «Видео VS320 черное тело»

      Из некоторых интересных моментов, с которыми мы столкнулись во время работы с камерами,
      это особенная защита, которую наносят на банкноты, возможно это люминесцентные маркеры:
      Изображения банкнот при обычном освещении не отличается от указанных на сайте Центробанка России, для примера 500 руб.:

      10.jpeg

      11.jpeg

      но при освещении исключительно видимым спектром (люминесцентной лампой) наблюдаются маркеры, которые находятся у разных банкнот в разных местах и могли бы использоваться для дополнительной автоматической сортировки банкнот:

      12.jpeg

      на сайте ЦБ РФ такая защита не обозначена

      13.jpeg

      В новых купюрах от такой маркировки, видимо, отказались, теперь маркер находится в одном и том же месте, круглый с буквой Р:

      14.jpeg

      и вот все банкноты вместе:

      15.jpeg

      Так же следует отметить, что ночное небо очень яркое в ближнем ИК диапазоне. Это позволяет конкурировать камерам ближнего ИК диапазона с другими приборами ночного видения, а так же для каких-то применений вроде обнаружения объектов на фоне «яркого» ночного неба.

      16.jpeg



      «VS320. Ночное небо в ближнем ИК. исходник (200 МБайт)»

      А вот днем наоборот, в ближнем ИК диапазоне небо намного темнее (в сравнении с яркостью неба в видимой части спектра), для примера кадр в очень яркий солнечный день.

      17.jpeg

      Эта свойство может использоваться для наблюдения за небесными объектами днем, частный случай которого был описан в статье: «Наблюдение звезд днем или дневная астрономия».

      Наиболее важным свойством камеры ближнего ИК (наравне с возможностью улучшения видимости в тумане) — это значительно лучшая видимость в дымке, для сравнения кадры разных частей спектра:

      18.jpeg

      А вот видео в ближнем ИК диапазоне по вантовому мосту на дальности 9-10 км.



      а вот демонстрация на дальности в 9 км по Смольному (в середине видео включается функция камеры: локальное контрастирование (аналог HDR/DDE))

      19.jpeg



      Подводя итоги можно сказать, что камеры ближнего ИК можно применять:

      - для улучшения видимости в тумане
      - для улучшения видимости при атмосферной дымке, смоге
      - в качестве приборов ночного видения (улучшения видимости ночью)
      - поиске объектов на дневном небе
      - при разработке мультиспектральных камер, когда важно увидеть значительно теплый
      скрытый в видимом диапазоне объект
      - для особых применений в промышленности, когда важен именно этот спектральный диапазон
      - поиске замаскированных предметов, когда одни краски становятся малоконтрастными, а другие наоборот темнеют в данном диапазоне или люминесцируют.

      Назад к списку Следующая статья
      Категории
      • Статьи58
      • Каталоги4
      Это интересно
      • Видеть невидимое. Поляризация в дальнем инфракрасном диапазоне (8 – 12 мкм)
        Видеть невидимое. Поляризация в дальнем инфракрасном диапазоне (8 – 12 мкм)
        16 Апреля 2020
      • sCMOS наращивает темп
        sCMOS наращивает темп
        30 Марта 2020
      • Когда цифровое масштабирование сработает. Серия Gpixel GMAX.
        Когда цифровое масштабирование сработает. Серия Gpixel GMAX.
        6 Февраля 2020
      • Астрономия сегодня.Часть 2. Космическая астрономия
        Астрономия сегодня.Часть 2. Космическая астрономия
        25 Ноября 2019
      • НА ЗАМЕНУ KODAK. ВСЕ ТОЛЬКО НАЧИНАЕТСЯ.
        НА ЗАМЕНУ KODAK. ВСЕ ТОЛЬКО НАЧИНАЕТСЯ.
        28 Октября 2019
      • Астрономия сегодня. Часть1. Любительская астрономия.
        Астрономия сегодня. Часть1. Любительская астрономия.
        27 Сентября 2019
      • Гиперспектральный SWIR-сенсор. Появление неизбежно?
        Гиперспектральный SWIR-сенсор. Появление неизбежно?
        20 Августа 2019
      • Коронный разряд и системы для его детекции
        Коронный разряд и системы для его детекции
        23 Мая 2019
      • MTF или частотно-контрастная характеристика сенсора
        MTF или частотно-контрастная характеристика сенсора
        8 Апреля 2019
      • Фаундри YCM как образ современного полупроводникового производства
        Фаундри YCM как образ современного полупроводникового производства
        18 Февраля 2019
      • Мощный СВЧ усилитель и передающий чип от компании OMMIC
        Мощный СВЧ усилитель и передающий чип от компании OMMIC
        31 Января 2019
      • Проектирование усилителей мощности на основе нитрида галлия на кремнии (GaN/Si)
        Проектирование усилителей мощности на основе нитрида галлия на кремнии (GaN/Si)
        31 Августа 2018
      • Ночная жизнь неба или в поисках Персеид
        Ночная жизнь неба или в поисках Персеид
        22 Августа 2018
      • Foundry - как образ современного полупроводникового производства
        Foundry - как образ современного полупроводникового производства
        7 Августа 2018
      • Малогабаритные твердотельные СВЧ-усилители UWB TECH
        Малогабаритные твердотельные СВЧ-усилители UWB TECH
        23 Апреля 2018
      • Затворные термостабилизрированные микроболометрические камеры дальнего ИК-диапазона (8-14 мкм)
        Затворные термостабилизрированные микроболометрические камеры дальнего ИК-диапазона (8-14 мкм)
        13 Февраля 2018
      • Gpixel Gsense2020BSI обретает первую оболочку
        Gpixel Gsense2020BSI обретает первую оболочку
        15 Ноября 2017
      • Гетероструктуры на основе нитрида галлия и технологии компании OMMIC на их основе
        Гетероструктуры на основе нитрида галлия и технологии компании OMMIC на их основе
        31 Августа 2017
      • Приборы ИК-диапазона
        Приборы ИК-диапазона
        21 Августа 2017
      • Автономная камера сверхширокого диапазона чувствительности для получения, обработки, хранения и передачи изображения UV-VIS-NIR-типа
        Автономная камера сверхширокого диапазона чувствительности для получения, обработки, хранения и передачи изображения UV-VIS-NIR-типа
        12 Июля 2017
      Подписывайтесь на новости:
      Компания
      Контакты
      Производители и партнеры
      Вакансии
      Сертификаты
      Специальная оценка условий труда
      Каталог
      Оптика
      Сенсоры
      Камеры и модули рентгеновского и ультрафиолетового диапазонов
      Камеры и модули видимого диапазона
      Камеры и модули инфракрасного диапазона
      Аэрофотосъемочное оборудование
      Аксессуары и прочее
      Проекты
      Охрана и безопасность
      Аэрофотосъемка
      СВЧ
      Информация
      Решения
      Новости
      Мероприятия
      Библиотека
      Наши контакты

      +7 (812) 740-71-28
      Пн – Пт с 9:00 до 18:00
      196105 Россия, Санкт-Петербург, пр. Юрия Гагарина, д. 2
      info@npk-photonica.ru
      © 2021 Все права защищены.