info@npk-photonica.ru
RUEN
+7 (812) 209-20-20
Заказать звонок
Продукты
  • Камеры собственного производства
    Камеры собственного производства
    • Видимого и УФ диапазонов (100 нм — 0.75 мкм)
    • Ближний ИК (0.9 — 1.7 мкм)
    • Средний ИК (3 — 5 мкм)
    • Дальний ИК (8 — 14 мкм)
  • Объективы и оптика
    Объективы и оптика
    • Видимого и УФ диапазонов
    • Ближний ИК (0.9 — 1.7 мкм)
    • Средний ИК (3 — 5 мкм)
    • Дальний ИК (8 — 14 мкм)
    • Аксессуары для оптики
  • Сенсоры
    Сенсоры
    • Видимого и УФ диапазонов
    • Ближний ИК (0.9 — 1.7 мкм)
    • Средний ИК (3 — 5 мкм)
    • Дальний ИК (8 — 14 мкм)
    • Отладочные наборы
  • Камеры и модули ультрафиолетового диапазона
    Камеры и модули ультрафиолетового диапазона
    • УФ диапазон (100 — 400 нм)
  • Камеры и модули видимого диапазона
    Камеры и модули видимого диапазона
    • Высокочувствительные камеры
    • Камеры машинного зрения
    • Блок-камеры и 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)
  • Специализированные камеры
    Специализированные камеры
    • Видимый диапазон (0.4 — 0.75 мкм)
    • Ближний ИК (0.9 — 1.7 мкм)
    • Дальний ИК (8 — 14 мкм)
  • Лазерные сканирующие системы
    Лазерные сканирующие системы
    • 3D-лидары
    • Твердотельные лидары
    • OEM Дальномеры
    • 2D-лидары
  • Полезная нагрузка для БПЛА
    Полезная нагрузка для БПЛА
    • Камеры
    • 3D-лидары
    • Навигационные модули
    • Обнаружение БПЛА
  • Аэрофотосъемочное оборудование
    Аэрофотосъемочное оборудование
    • Лидарные системы
    • Камеры для аэрофотосъемки
    • Аэрофотосъемочные комплексы
    • Радары с синтезированной апертурой
    • Гиростабилизированные платформы
  • Аксессуары и прочее
    Аксессуары и прочее
    • ToF-датчики
    • Силомоментные сенсоры
    • Микродисплеи
Решения
  • Горная промышленность
    • Системы улучшения видимости при эксплуатации спецтехники
  • Нефтегазовая отрасль
    • Система визуализации утечек Метана FLM384-GAS (в разработке)
  • Охрана и безопасность
    • Охрана протяженных и площадных объектов с помощью LWIR и SWIR-камер
  • Строительство и геологоразведка
    • Полезная нагрузка Phase One P3 для контроля состояния зданий и сооружений
    • Комплексная БПЛА-лидар-система для решения задач в строительстве и геодезии
    • 3D-лидары для решения задач в геологоразведке
    • 3D-лидары для решения задач охраны периметра
    • 3D-лидары для решения задач в градостроительстве и землеустройстве
  • Транспортная промышленность и инфраструктура
    • Мультиспектральная ADAS-система помощи водителю
    • Контроль дорожного движения
    • 3D-лидары для автопилотируемых транспортных средств
Услуги
  • R&D
    • Опытно-конструкторские работы (ОКР)
    • Прототипирование
    • Кастомизация
Новости
Библиотека
Мероприятия
О компании
  • Контакты
  • Производители и партнеры
  • Вакансии
  • Сертификаты
  • Специальная оценка условий труда
    НПК Фотоника
    Продукты
    • Камеры собственного производства
      Камеры собственного производства
      • Видимого и УФ диапазонов (100 нм — 0.75 мкм)
      • Ближний ИК (0.9 — 1.7 мкм)
      • Средний ИК (3 — 5 мкм)
      • Дальний ИК (8 — 14 мкм)
    • Объективы и оптика
      Объективы и оптика
      • Видимого и УФ диапазонов
      • Ближний ИК (0.9 — 1.7 мкм)
      • Средний ИК (3 — 5 мкм)
      • Дальний ИК (8 — 14 мкм)
      • Аксессуары для оптики
    • Сенсоры
      Сенсоры
      • Видимого и УФ диапазонов
      • Ближний ИК (0.9 — 1.7 мкм)
      • Средний ИК (3 — 5 мкм)
      • Дальний ИК (8 — 14 мкм)
      • Отладочные наборы
    • Камеры и модули ультрафиолетового диапазона
      Камеры и модули ультрафиолетового диапазона
      • УФ диапазон (100 — 400 нм)
    • Камеры и модули видимого диапазона
      Камеры и модули видимого диапазона
      • Высокочувствительные камеры
      • Камеры машинного зрения
      • Блок-камеры и 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)
    • Специализированные камеры
      Специализированные камеры
      • Видимый диапазон (0.4 — 0.75 мкм)
      • Ближний ИК (0.9 — 1.7 мкм)
      • Дальний ИК (8 — 14 мкм)
    • Лазерные сканирующие системы
      Лазерные сканирующие системы
      • 3D-лидары
      • Твердотельные лидары
      • OEM Дальномеры
      • 2D-лидары
    • Полезная нагрузка для БПЛА
      Полезная нагрузка для БПЛА
      • Камеры
      • 3D-лидары
      • Навигационные модули
      • Обнаружение БПЛА
    • Аэрофотосъемочное оборудование
      Аэрофотосъемочное оборудование
      • Лидарные системы
      • Камеры для аэрофотосъемки
      • Аэрофотосъемочные комплексы
      • Радары с синтезированной апертурой
      • Гиростабилизированные платформы
    • Аксессуары и прочее
      Аксессуары и прочее
      • ToF-датчики
      • Силомоментные сенсоры
      • Микродисплеи
    Решения
    • Горная промышленность
      • Системы улучшения видимости при эксплуатации спецтехники
    • Нефтегазовая отрасль
      • Система визуализации утечек Метана FLM384-GAS (в разработке)
    • Охрана и безопасность
      • Охрана протяженных и площадных объектов с помощью LWIR и SWIR-камер
    • Строительство и геологоразведка
      • Полезная нагрузка Phase One P3 для контроля состояния зданий и сооружений
      • Комплексная БПЛА-лидар-система для решения задач в строительстве и геодезии
      • 3D-лидары для решения задач в геологоразведке
      • 3D-лидары для решения задач охраны периметра
      • 3D-лидары для решения задач в градостроительстве и землеустройстве
    • Транспортная промышленность и инфраструктура
      • Мультиспектральная ADAS-система помощи водителю
      • Контроль дорожного движения
      • 3D-лидары для автопилотируемых транспортных средств
    Услуги
    • R&D
      • Опытно-конструкторские работы (ОКР)
      • Прототипирование
      • Кастомизация
    Новости
    Библиотека
    Мероприятия
    О компании
    • Контакты
    • Производители и партнеры
    • Вакансии
    • Сертификаты
    • Специальная оценка условий труда
      НПК Фотоника
      • Продукты
        • Назад
        • Продукты
        • Камеры собственного производства
          • Назад
          • Камеры собственного производства
          • Видимого и УФ диапазонов (100 нм — 0.75 мкм)
          • Ближний ИК (0.9 — 1.7 мкм)
          • Средний ИК (3 — 5 мкм)
          • Дальний ИК (8 — 14 мкм)
        • Объективы и оптика
          • Назад
          • Объективы и оптика
          • Видимого и УФ диапазонов
          • Ближний ИК (0.9 — 1.7 мкм)
          • Средний ИК (3 — 5 мкм)
          • Дальний ИК (8 — 14 мкм)
          • Аксессуары для оптики
        • Сенсоры
          • Назад
          • Сенсоры
          • Видимого и УФ диапазонов
          • Ближний ИК (0.9 — 1.7 мкм)
          • Средний ИК (3 — 5 мкм)
          • Дальний ИК (8 — 14 мкм)
          • Отладочные наборы
        • Камеры и модули ультрафиолетового диапазона
          • Назад
          • Камеры и модули ультрафиолетового диапазона
          • УФ диапазон (100 — 400 нм)
        • Камеры и модули видимого диапазона
          • Назад
          • Камеры и модули видимого диапазона
          • Высокочувствительные камеры
          • Камеры машинного зрения
          • Блок-камеры и 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)
        • Специализированные камеры
          • Назад
          • Специализированные камеры
          • Видимый диапазон (0.4 — 0.75 мкм)
          • Ближний ИК (0.9 — 1.7 мкм)
          • Дальний ИК (8 — 14 мкм)
        • Лазерные сканирующие системы
          • Назад
          • Лазерные сканирующие системы
          • 3D-лидары
          • Твердотельные лидары
          • OEM Дальномеры
          • 2D-лидары
        • Полезная нагрузка для БПЛА
          • Назад
          • Полезная нагрузка для БПЛА
          • Камеры
          • 3D-лидары
          • Навигационные модули
          • Обнаружение БПЛА
        • Аэрофотосъемочное оборудование
          • Назад
          • Аэрофотосъемочное оборудование
          • Лидарные системы
          • Камеры для аэрофотосъемки
          • Аэрофотосъемочные комплексы
          • Радары с синтезированной апертурой
          • Гиростабилизированные платформы
        • Аксессуары и прочее
          • Назад
          • Аксессуары и прочее
          • ToF-датчики
          • Силомоментные сенсоры
          • Микродисплеи
      • Решения
        • Назад
        • Решения
        • Горная промышленность
          • Назад
          • Горная промышленность
          • Системы улучшения видимости при эксплуатации спецтехники
        • Нефтегазовая отрасль
          • Назад
          • Нефтегазовая отрасль
          • Система визуализации утечек Метана FLM384-GAS (в разработке)
        • Охрана и безопасность
          • Назад
          • Охрана и безопасность
          • Охрана протяженных и площадных объектов с помощью LWIR и SWIR-камер
        • Строительство и геологоразведка
          • Назад
          • Строительство и геологоразведка
          • Полезная нагрузка Phase One P3 для контроля состояния зданий и сооружений
          • Комплексная БПЛА-лидар-система для решения задач в строительстве и геодезии
          • 3D-лидары для решения задач в геологоразведке
          • 3D-лидары для решения задач охраны периметра
          • 3D-лидары для решения задач в градостроительстве и землеустройстве
        • Транспортная промышленность и инфраструктура
          • Назад
          • Транспортная промышленность и инфраструктура
          • Мультиспектральная ADAS-система помощи водителю
          • Контроль дорожного движения
          • 3D-лидары для автопилотируемых транспортных средств
      • Услуги
        • Назад
        • Услуги
        • R&D
          • Назад
          • R&D
          • Опытно-конструкторские работы (ОКР)
          • Прототипирование
          • Кастомизация
      • Новости
      • Библиотека
      • Мероприятия
      • О компании
        • Назад
        • О компании
        • Контакты
        • Производители и партнеры
        • Вакансии
        • Сертификаты
        • Специальная оценка условий труда
      • +7 (812) 209-20-20
      192241 Россия, Санкт-Петербург, ул. Софийская, 54
      info@npk-photonica.ru
      • Telegram
      • 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 Следующий
      Категории
      • Статьи63
      • Каталоги5
      Это интересно
      • Система управления вилочными погрузчиками на основе 3D-лидаров
        Система управления вилочными погрузчиками на основе 3D-лидаров
        18 сентября 2023
      • Применение систем машинного зрения на базе отечественных камер
        Применение систем машинного зрения на базе отечественных камер
        30 мая 2023
      • 6-осевые датчики крутящего момента Hypersen для контроля действий роботов
        6-осевые датчики крутящего момента Hypersen для контроля действий роботов
        23 сентября 2022
      • Основные преимущества и области применения конфокальных сенсоров Hypersen
        Основные преимущества и области применения конфокальных сенсоров Hypersen
        13 сентября 2022
      • 6 главных характеристик, позволяющих использовать промышленные 3D-сканеры в проектах со сложной промышленной средой
        6 главных характеристик, позволяющих использовать промышленные 3D-сканеры в проектах со сложной промышленной средой
        24 августа 2022
      • Цифровые технологии в горнодобывающей промышленности и металлургии
        Цифровые технологии в горнодобывающей промышленности и металлургии
        12 июля 2022
      • Типы и производители 3D-лидаров, представленных на рынке РФ
        Типы и производители 3D-лидаров, представленных на рынке РФ
        24 марта 2022
      • Сравнительный анализ тепловизоров для обнаружения утечек метана
        Сравнительный анализ тепловизоров для обнаружения утечек метана
        8 февраля 2022
      • Когда туман – не помеха, или как повысить четкость изображения в плохих погодных условиях
        Когда туман – не помеха, или как повысить четкость изображения в плохих погодных условиях
        30 ноября 2021
      • 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
      • 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
      Подписывайтесь на новости:
      Компания
      Контакты
      Производители и партнеры
      Вакансии
      Сертификаты
      Специальная оценка условий труда
      Каталог
      Камеры собственного производства
      Объективы и оптика
      Сенсоры
      Камеры и модули ультрафиолетового диапазона
      Камеры и модули видимого диапазона
      Камеры и модули инфракрасного диапазона
      Специализированные камеры
      Лазерные сканирующие системы
      Полезная нагрузка для БПЛА
      Аэрофотосъемочное оборудование
      Аксессуары и прочее
      Решения
      Горная промышленность
      Нефтегазовая отрасль
      Охрана и безопасность
      Строительство и геологоразведка
      Транспортная промышленность и инфраструктура
      Информация
      Решения
      Новости
      Мероприятия
      Библиотека
      Наши контакты

      +7 (812) 209-20-20
      Пн – Пт с 9:00 до 18:00
      192241 Россия, Санкт-Петербург, ул. Софийская, 54
      info@npk-photonica.ru
      © 2025 Все права защищены.

      Вы находитесь на английской версии сайта. Перейти на русскоязычную версию сайта?