DE4440843A1 - Hand-Infrarotsonde - Google Patents

Hand-Infrarotsonde

Info

Publication number
DE4440843A1
DE4440843A1 DE4440843A DE4440843A DE4440843A1 DE 4440843 A1 DE4440843 A1 DE 4440843A1 DE 4440843 A DE4440843 A DE 4440843A DE 4440843 A DE4440843 A DE 4440843A DE 4440843 A1 DE4440843 A1 DE 4440843A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
probe
sensor
optics
probe according
detector arrangement
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE4440843A
Other languages
English (en)
Inventor
Gavriel J Iddan
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State of Israel
Original Assignee
State of Israel
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State of Israel filed Critical State of Israel
Publication of DE4440843A1 publication Critical patent/DE4440843A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/0205—Mechanical elements; Supports for optical elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/0265—Handheld, portable
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/0275—Control or determination of height or distance or angle information for sensors or receivers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/04—Casings
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/06—Arrangements for eliminating effects of disturbing radiation; Arrangements for compensating changes in sensitivity
    • G01J5/061—Arrangements for eliminating effects of disturbing radiation; Arrangements for compensating changes in sensitivity by controlling the temperature of the apparatus or parts thereof, e.g. using cooling means or thermostats
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/07—Arrangements for adjusting the solid angle of collected radiation, e.g. adjusting or orienting field of view, tracking position or encoding angular position
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
    • G01J5/0806—Focusing or collimating elements, e.g. lenses or concave mirrors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
    • G01J5/0813—Planar mirrors; Parallel phase plates
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
    • G01J5/0818—Waveguides
    • G01J5/0821—Optical fibres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
    • G01J5/084—Adjustable or slidable
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/08—Optical arrangements
    • G01J5/0859—Sighting arrangements, e.g. cameras
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/20—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from infrared radiation only
    • H04N23/23—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from infrared radiation only from thermal infrared radiation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N3/00—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
    • H04N3/02—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by optical-mechanical means only
    • H04N3/08—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by optical-mechanical means only having a moving reflector
    • H04N3/09—Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by optical-mechanical means only having a moving reflector for electromagnetic radiation in the invisible region, e.g. infrared
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/04—Casings
    • G01J5/046—Materials; Selection of thermal materials
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J5/00—Radiation pyrometry, e.g. infrared or optical thermometry
    • G01J5/02—Constructional details
    • G01J5/04—Casings
    • G01J5/047—Mobile mounting; Scanning arrangements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radiation Pyrometers (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft allgemein bildgebende Infrarotsensoren und speziell betrifft sie Hand-Infrarotsensoren.
Infrarotsensoren (IR-Sensoren) sind bekannt. Eingesetzt werden sie für die Wärmebilderzeugung und häufig findet man sie in Verbindung mit Bauelementen, die eine Nachtsichtmöglichkeit benötigen. Es gibt zwei Haupttypen von IR-Sensoren, nämlich lineare Arrays, die eine Abtastung erforderlich machen, um ein Bild zu erzeugen, und zweidimensionale Arrays, häufig auch als "staring" arrays bezeichnet.
IR-Sensoren arbeiten in extremer Kälte und befinden sich daher typischerweise in einer Detektor-Dewar-Kühlanlage (DDC-Anlage), gebildet durch ein Dewar-Gefäß, in welchem sich ein Kaltfinger befindet. Im Inneren des Kaltfingers befindet sich ein Kryostat, der mittels unter hohem Druck stehenden Gases eine Joule-Thomson- oder andere kryogene Kühlung bewirkt. Der IR-Detektor oder -Sensor ist am Ende des Kaltfingers angeordnet.
Die IR-Sensoren und deren DDC-Einrichtungen sind entweder stationär, oder sie befinden sich an ortsfesten Stellen auf beweglichen Bühnen.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Handsonde zum Erzeugen von Wärmebildern anzugeben. Bei dem Bild kann es sich um das Bild eines Körpers handeln, der in einer fixen Entfernung nahe bei dem Sensor angeordnet ist, oder es kann sich um Objekte in einer Entfernung von dem Sensor handeln. Die Sonde kann auch Teil eines Abbildungssystems sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Sonde ein in der Hand tragbares Gehäuse, eine Detektoranordnung innerhalb des Gehäuses und einen IR- Sensor, der an dem Kaltfinger der Detektoranordnung gelagert ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Sonde zusätzlich ein optisches System (nachstehend kurz: Optik) in bekannter Entfernung von dem Sensor, und ein Distanzrohr, welches den Abstand zwischen dem Körper und der Optik definiert. Das Distanzrohr gewährleistet, daß der Körper, dessen Wärmebild gelesen werden soll, sich stets in der Objekt­ ebene der Sonde befindet oder dieser zumindest sehr nahekommt. Das Distanzrohr wird typischerweise aus einem Material ge­ bildet, welches minimale wärmebedingte Deformation aufweist und Streu-IR-Strahlung minimieren kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung ist der IR-Sensor ein zweidimensionaler IR-Sensor. Alternativ ist der IR-Sensor ein lineares Feld. In einer weiteren alternativen Ausführungsform ist der IR-Sensor ein lineares Feld und die Sonde enthält ein vorderseitiges optisches System zum kollimieren von Licht aus einem Gesichtsfeld, und einen Abtaster zum Abtasten des Gesichtsfeldes über dem linearen Feld. Das optische System befindet sich zwischen dem IR-Sensor und dem Abtaster.
Erfindungsgemäß sind dem Distanzrohr abnehmbare Endbefestigungen zugeordnet. Eine Endbefestigung ermöglicht die Betrachtung unter einem Winkel zu der Achse des Rohres. Eine andere End­ befestigung ermöglicht das Betrachten von Objekten aus einer Entfernung. Eine weitere Endbefestigung ermöglicht es, einen Körper zu betrachten, der sich parallel zu einer optischen Achse des Distanzrohres befindet. Die Befestigung kann einen lösbaren Spiegel aufweisen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Detektoranordnung ein Kryostat mit einem Rohr, durch welches unter Druck stehendes Gas strömt. Eine Hochdruck-Speiseleitung, welche das unter Druck stehende Gas zu dem Kryostat führt, ist spulenförmig ausgebildet, so daß es flexibel bewegbar ist.
Darüberhinaus enthält gemäß einer bevorzugten Ausführungs­ form der vorliegenden Erfindung die Sonde eine Bildschärfungs­ einrichtung. Diese Einrichtung beinhaltet eine Vorrichtung zum Bewegen der Optik, damit das Bild schärfer eingestellt wird, und eine Verarbeitungseinrichtung zum Steuern der Bewegungs­ einrichtung als Funktion des räumlichen Hochfrequenzanteils eines empfangenen Bildes. Alternativ kann die Bildschärfung manuell erfolgen.
Die Bewegungseinrichtung ist in einer Ausführungsform ein Motor in Verbindung mit einem Ritzel, angebracht an einem Gehäuse der Optik. In einer anderen Ausführungsform ist die Bewegungseinrichtung der Optik ein Stator in Verbindung mit einem Rotor, der an dem Gehäuse der Optik befestigt ist.
Schließlich wird ein IR-Sondensystem mit einer Hand-Sonde, einem ortsfesten Detektor und einem optischen Faserkabel geschaffen. Die Hand-Sonde nimmt eine Linie eines Bildes auf, die ortsfeste Detektoranordnung detektiert die Bild­ linie, und das optische Faserkabel verbindet die Sonde mit der Detektoranordnung. Die Hand-Sonde wird im folgenden näher beschrieben. Die Detektoranordnung hat den oben beschriebenen Aufbau, mit der Ausnahme, daß der IR-Sensor und ein Austrittsende des optischen Faserkabels sich in der Bild- bzw. in der Objektebene der Optik der Hand-Sonde befindet.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Sonden­ systems, aufgebaut und betrieben gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Er­ findung,
Fig. 2A und 2B schematische Darstellungen eines Teils des Systems nach Fig. 1, wobei zwei Aus­ führungsformen eines Bildschärfungssystems dargestellt sind;
Fig. 3A eine schematische Darstellung einer End­ befestigung für die Sonde nach Fig. 1, die es ermöglicht, daß die Sonde einen Körper unter einem Winkel bezüglich der Hauptachse der Sonde betrachtet,
Fig. 3B eine schematische Darstellung einer Endbefestigung für die Sonde nach Fig. 1, die es der Sonde er­ möglicht, Objekte in einer Entfernung von der Sonde zu betrachten,
Fig. 4A eine schematische Darstellung eines alternativen Sondensystems, aufgebaut und betrieben gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 4B eine schematische Darstellung einer Hand-Sonde als Teil des Sondensystems nach Fig. 4A,
Fig. 4C eine schematische Darstellung einer Detektoranordnung als Teil des Sondensystems nach Fig. 4A, und
Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Hand-Sonde für Abtastbetrieb, aufgebaut und betrieben gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Es wird nun auf Fig. 1, 2A, 2B, 3A und 3B Bezug genommen, die das erfindungsgemäße Sondensystem veranschaulichen. Das Sondensystem enthält typischerweise eine Sonde 10, eine Hochdruckgasquelle 12, beispielsweise in Form eines Tanks oder eines Kompressors, einen Videoprozessor 14 und einen Monitor 16. Die Sonde 10 liefert Wärmebilder eines Abschnittes 18 eines Körpers 20 an den Videoprozessor 14, welcher die Bilder umsetzt in eine Darstellungsform, die auf dem Monitor 16 angezeigt werden kann.
Die Sonde 10 enthält typischerweise einen Handgriff 22, eine Detektoranordnung 24 innerhalb des Handgriffs, einen zwei­ dimensionalen IR-Sensor 26, eine Optik 28 in fester Ent­ fernung von dem Sensor, und ein Distanzrohr 30, welches den Abstand zwischen dem Körper 20 und dem optischen System 28 definiert.
Die Detektoranordnung 24 enthält typischerweise einen Kalt­ finger 32, an dem der IR-Sensor 26 angeordnet ist, ein Dewarsches Gefäß 34, welches den Kaltfinger 32 umgibt und ein Fenster 36, und ein Kryostat 38, welches aus einer Rohrschlange gebildet ist, durch die unter hohem Druck ste­ hendes Gas strömt.
Eine geeignete Detektoranordnung 24, deren Dewar-Gefäß 34 klein genug ist, um in den Handgriff 22 zu passen, ist ein Joule-Thomson-Minikühler. Um ihn in einer bekannten Lage im Inneren der Sonde 10 zu halten, ist er typischerweise mit dem Handgriff 22 verbunden. Der Handgriff 22 besitzt typischer­ weise auch eine Entlüftung 23, durch die gekühltes Gas in die Atmosphäre abgelassen wird.
Der Kryostat 38 ist innerhalb des Kaltfingers eng gewickelt, um dadurch die maximale Kühlung zu erreichen. Der Kryostat ist mit einer Speiseleitung 40 verbunden, die erfindungsgemäß lose gewendelt ist, um Flexibilität zu erhalten, wenn der Bediener die Sonde 10 hin- und herbewegt.
Der IR-Sensor 26 kann irgendein IR-Sensor sein, der sich innerhalb der kleinen Detektoranordnung 24 unterbringen läßt. Beispielsweise kann der IR-Sensor 26 das IHA 128-Chip sein, weiches von der Firma Cincinnati Electronics Corporation of Mason, Ohio, USA, hergestellt wird. Alternativ kann es sich auch um das Chip und die Elektronik der IRC 160-Kamera handeln, ebenfalls hergestellt von der Cincinnati Electronics Corporation, wobei diese Teile dann den IR-Sensor 26 und den Videoprozessor 14 bilden. Der Monitor 16 kann irgendein geeigneter Fernsehmonitor sein.
Das Verbinden der Detektoranordnung 24 mit dem Handgriff 22 gewährleistet, daß die Lage des IR-Sensors innerhalb des Handgriffs 22 fixiert ist, und außerdem fixiert es bezüglich der Optik 28. Das Distanzrohr 30 stellt sicher, daß der Körper 20 sich grundsätzlich in einer festen Entfernung bezüglich der Optik 28 befindet. Die Lage des Körpers 20, die der Optik 28 und die des IR-Sensors 26 sind derart gewählt, daß der Körper 20 sich in der Objektebene und der IR-Sensor sich in der Bildebene, und nicht in der Brennebene, der Optik 28 befinden. Die Linien 42 beschreiben den Strahlenbereich von dem Abschnitt 18 des Körpers 20 zu dem IR-Sensor 26. Ein Kälteschutz 44 ist typischerweise an dem Kaltfinger 32 befestigt, um sicherzustellen, daß nur die gewünschten Strahlen den IR-Sensor 26 erreichen.
Die Optik 28 kann auch aus irgendwelchen geeigneten optischen Elementen bestehen, die den Bildabschnitt 18 auf den IR- Sensor 26 abbilden. In den Fig. 1, 2A und 2B sind eine Positiv-Linse 46 und eine Negativ-Linse 48 typischerweise aus einem IR-durchlässigen Material wie Germanium, Silicium, ZnS oder ZnSe hergestellt.
Das Distanzrohr 30 enthält typischerweise ein Rohr 41 und eine Endbebestigung 43. Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 handelt es sich bei der Endbefestigung schlicht um eine Rohrverlängerung. Bei anderen Ausführungsformen, die im Detail anhand der Fig. 3A und 3B beschrieben werden, ändert die Endbefestigung die Lage des betrachteten Körpers. Der Befestigungsmechanismus kann irgendein geeigneter Mecha­ nismus sein. Dargestellt ist ein eingelassener Ring 45 am Rohr 41 und entsprechende vorstehende Ringe 47 an dem Vorsatz 43.
Sowohl das Rohr 41 als auch der endseitige Vorsatz 43 sind typischerweise aus irgendeinem eine Reihe möglicher Materialien gebildet, die minimale wärmebedingte Verformung aufweisen und im Stande sind, Streu-IR-Strahlung von den Wänden des Rohrs 41 und des Vorsatzes 43 zu minimieren. Man sieht, daß eine mögliche wärmebedingte Verformung die Länge des Distanzrohres 30 ändern kann und deshalb reduziert oder ganz beseitigt werden muß. Möglich Stoffe für das Rohr 30 sind Kovar- oder Invar-Stahl, Kunststoff und metallisierte Kunststoffe. Da­ rüberhinaus ist das Distanzrohr 30 zur Atmosphäre hin offen, so daß die Temperatur des abzubildenden Abschnittes 18 nicht beeinflußt wird durch den Kontakt mit dem Distanzrohr 30.
Die Bedienungsperson bewegt die Sonde 10 über den Körper 20, und es werden kontinuierlich Bilder erzeugt, die auf dem Monitor 16 dargestellt werden, und die kontinuierlich auf einem Videoband aufgezeichnet werden können. Auf Wunsch wird das Bild eines speziellen Bereichs des Körpers 20 gespeichert, wozu die Bedienungsperson einen Vollbild-Aufnahmeknopf 50 betätigt, der beim Niederdrücken dem Monitor 16 signalisiert, das gerade dargestellte Bild auf einem geeigneten Speicher­ medium abzuspeichern.
Der Körper 20 kann ein Metallteil, eine elektronische Schal­ tungsplatine, ein Maschinenelement, einen Teil des mensch­ lichen Körpers oder irgendeine andere Fläche sein, von der ein Wärmebild herzustellen ist. Handelt es sich um einen menschlichen Körper, so besteht die Möglichkeit, daß die Sonde 10 etwas in die Haut der Person eingedrückt wird, um dadurch geringfügig die Lage der Objektebene bezüglich der Optik 28 zu ändern. Deshalb besitzt die Optik 28 typischer­ weise auch ein Bildscharfeinstellsystem.
Fig. 2A und 2B zeigen zwei alternative Bildschärfungs­ systeme, die beide die Lage der Linsen 46 und 48 in Bezug auf den IR-Sensor 26 und den Körper 20 ändern. Bei beiden Systemen befinden sich die Linsen 46 und 48 im Inneren eines Objektivgehäuses 52 mit Schraubgewinden 53, während der Handgriff 22 mit einem dazu passenden Schraubgewinde 54 im Bereich des Objektivgehäuses 52 ausgestattet ist. Schraubgewinde 54 können als Differentialanordnung ausgebildet sein, um eine feinere Einstellung zu ermöglichen.
Bei dem System nach Fig. 2A dreht ein Motor 55 ein Ritzel 56, welches an dem Objektivgehäuse 52 angreift und bewirkt, daß das Objektivgehäuse 52 sich dreht und sich entlang der x- Achse verlagert. Eine vorgespannte Feder 57 hält das Objektiv­ gehäuse 52 in einer ausgewählten Stellung.
Bei dem System nach Fig. 2B sind der Motor und das Ritzel ersetzt durch ein Direktantriebssystem, gebildet durch eine Statorwicklung 58 und einen aus Permanentmagneten gebildeten Rotor 59. Die Einspeisung von Strom in den Stator 58 ver­ anlaßt den Rotor 59 zum Drehen, mit der Folge, daß sich das Objektivgehäuse 52 dreht und sich dabei in X-Richtung verlagert.
Bei beiden Systemen werden die Befehle an die Bildschärfungs­ systeme von einem Bildschärfungsprozessor 60 (Fig. 1) emp­ fangen, welche die von dem IR-Sensor 26 erhaltenen Bilder ana­ lysiert. Typischerweise führt der Prozessor 60 eine Hoch­ raumfrequente Demodulation durch und signalisiert dem Bild­ schärfungssystem, die Linsen 46 und 48 solange zu verlagern, bis die Stellung mit der größten Schärfe erreicht ist, also eine Stellung, bei der das erzeugte Bild die größte Anzahl hochfrequenter Elemente enthält. Alternativ kann die Scharf­ einstellung auch von Hand vorgenommen werden.
Man beachte, daß die in Fig. 1 dargestellte Sonde 10 die Oberfläche eines Körpers 20 abtastet, wobei diese Fläche grundsätzlich etwa senkrecht zu einer optischen Achse 66 der Sonde 10 verläuft. Für solche Flächen, die parallel zu der Achse 66 verlaufen, beispielsweise die Fläche 68 in Fig. 3A, läßt sich ein Vorsatz 70 verwenden. Der Vorsatz 70 (Fig. 3A) enthält typischerweise ein abnehmbares Gehäuse 72 mit einem darin angeordneten Spiegel 74, der bezüglich der Achse 66 einen Winkel von 45° definiert. Der Spiegel 74 ist derart gelegen, daß der optische Weg von der Ober­ fläche 68 zu dem optischen System 28 demjenigen von dem Körper 20 zu dem optischen System 28 äquivalent ist.
Es können auch andere Vorsätze verwendet werden. Zum Beispiel ermöglicht es der in Fig. 3B dargestellte Vorsatz 73, daß die Sonde 10 Objekte aus einer Entfernung betrachtet. Der Vorsatz 73 enthält typischerweise eine Positiv-Linse 74 und eine Negativ-Linse 76.
Es wird nun Bezug genommen auf die Fig. 4A, 4B und 4C, die eine alternative Ausführungsform der Erfindung für einen linearen (eindimensionalen) IR-Sensor zeigen. Fig. 4A zeigt das Sondensystem nach der alternativen Ausführungsform. Es enthält eine Hand-Sonde 100, eine Detektoranordnung 102, die aus der Sonde 100 herausgezogen ist, und einen Prozessor 104.
Fig. 4B zeigt im einzelnen die Elemente der Sonde 100 und Fig. 4C zeigt im einzelnen die Elemente der Detektor­ anordnung 102.
Bei dem Sondensystem nach Fig. 4A ist die Hand-Sonde 100 beweglich, während die Detektoranordnung 102 und der Pro­ zessor 104 ortsfest sind. Die Hand-Sonde 100 arbeitet so, daß sie das Gesichtsfeld jeweils mit einer Zeile des Bildes pro Zeiteinheit abtastet und jede Zeile der Detektoranord­ nung 102 über optische Faserkabel 106 zuführt. Die Detektor­ anordnung 102 setzt die Lichtstrahlen um in Datensignale für jede Zeile des Gesichtsfeldes. Der Prozessor 104, der typischerweise einen Videoprozessor 108 und einen Monitor 110, ähnlich dem Prozessor 14 und dem Monitor 16, aufweist, bringt das erhaltene Bild zur Anzeige.
Wie am besten aus Fig. 4B ersichtlich ist, enthält die Hand-Sonde 100 typischerweise ein Gehäuse 120 aus einem Handgriff 122 und einem Rohrstück 124. An dem Rohrstück 124 ist irgendeines der Vorsatzteile 43, 70 und 72 befestig­ bar, wie sie oben beschrieben wurden.
Die Hand-Sonde 100 enthält zusätzlich eine vorderseitige Optik 150, einen Abtaster 152 und eine rückseitige Optik 154. Die vorderseitige Optik 150 empfängt das IR-Licht von einer interessierenden Zone innerhalb der Objektebene 126 und kollimiert den Lichtstrahl. Der Abtaster 152, beispiels­ weise ein Galvanometer-Abtaster, führt eine Abtastung über das empfangene Licht durch und lenkt eine Zeile von dem Licht auf die hintere Optik 154. Der Abtaster 152 tastet die interessierende Zone dadurch ab, daß er um eine Achse 151 in Pfeilrichtung 153 verschwenkt wird.
Die rückseitige Optik 154 fokussiert das empfangene Licht auf ein Eintrittsende 156 des optischen Faserkabels 106. Die Innenfläche 158 des Handgriffs 122 ist typischerweise mit einer schwach emittierenden Beschichtung überzogen, welche sicherstellen soll, daß der größte Teil des IR-Lichtes auf das Eintrittsende 156 gelangt.
Die Detektoranordnung 102 (Fig. 4C) enthält typischerweise ein optisches Detektorsystem 160 und eine Detektoranordnung 162. Die Detektoranordnung 162 bewegt typischerweise eine Joule-Thomson-Kühlung und enthält einen Kaltfinger 164, an dem ein linearer IR-Sensor 166 gelagert ist, ein Dewar- Gefäß 168, welches den Kaltfinger 164 umgibt und ein Fenster 170 aufweist, einen durch ein Kryostat 172 gebildeten Wärme­ tauscher, eine Kälteabschirmung 176 (Fig. 4C) und eine Entlüftung 177.
Der Kryostat 172 ist innerhalb des Kaltfingers eng gewendelt, um dadurch maximale Kühlung zu erreichen. Der IR-Sensor 166 kann irgendein geeigneter linearer IR-Sensor sein, beispiels­ weise aus der IHL-Serie der Firma Cincinnati Electronics Corporation, deren Geräte mit dem ABC-A-Videoprozessor zusammen­ arbeiten. Die anderen Elemente sind ähnlich den in Verbindung mit den oben beschriebenen Ausführungsformen beschriebenen Elementen.
Das optische Detektorsystem 160 arbeitet typischerweise so, daß es von einem Austrittsende 180 des optischen Faserkabels 106 austretendes IR-Licht aufnimmt und dieses auf den IR- Sensor 166 abbildet. Wie beim oben beschriebenen Ausführungs­ beispiel befindet sich der IR-Sensor 166 in der Bildebene anstatt in der Brennebene des optischen Detektorsystems 160.
Fig. 5 zeigt eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sonde, die ebenfalls mit einem linearen IR-Sensor arbeitet, bei der allerdings die Detektoranordnung sich innerhalb des Sondengehäuses befindet.
Die mit 200 bezeichnete Sonde enthält die optischen Elemente der Sonde 100 (Fig. 4B) und der Detektoranordnung 24 der Sonde 10 (Fig. 1). Somit enthält die Sonde 200 eine vorder­ seitige Optik 150, einen Abtaster 152 und eine rückseitige Optik 154. Letztere fokussiert das kollimierte Licht auf die Detektoranordnung 24, im Gegensatz zur vorhergehenden Aus­ führungsform, bei der sie das kollimierte Licht auf das Eintrittsende 156 der optischen Fasern kollimiert.
Die Sonde 200 besitzt typischerweise ein Gehäuse 202, welches aus einem Handgriff 204 und einem Rohrstück 206 besteht. Das Rohrstück 206 ist ähnlich dem Rohrstück 124. Der Handgriff 204 ist dem Handgriff 122 ähnlich, ist jedoch etwas länger ausgebildet, damit er die Detektoranordnung 24 aufzunehmen vermag.

Claims (27)

1. Hand-Infrarot-(IR-)Sonde zur Abbildung der Temperatur eines Körpers, umfassend:
  • - ein von Hand tragbares Gehäuse,
  • - eine Detektoranordnung mit einem Kaltfinger, der inner­ halb des Gehäuses befestigt ist,
  • - einen an einem kalten Ende des Kaltfingers befestigten IR-Sensor,
  • - eine Optik, die sich in einer bekannten Entfernung von dem IR-Sensor befindet,
  • - ein Distanzrohr vorbestimmter Länge zum Positionieren des Körpers an einer zumindest ungefähr bekannten Stelle bezüglich der Optik,
wobei der IR-Sensor und der Körper sich in der Bild- bzw. Objektebene der Optik befinden.
2. Sonde nach Anspruch 1, umfassend eine gewendelte Hochdruckgas-Zuführleitung, über die Hoch­ druckgas der Detektoranordnung zuführbar ist.
3. Sonde nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Distanzrohr aus einem Material hergestellt ist, welches minimale thermische Verformung aufweist und im Stande ist, Streu-IR-Strahlung zu minimieren.
4. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Distanzrohr aus einem festen Rohr und einem von dem festen Rohr abnebmbaren Aufsatzteil gebildet ist.
5. Sonde nach Anspruch 4, mit einer optischen Achse, die parallel zu einer Achse des Distanzrohres verläuft, gekennzeichnet durch ein Vorsatzteil zum Betrachten eines Körpers, der parallel zu der optischen Achse angeordnet ist.
6. Sonde nach Anspruch 5, bei der der Vorsatz einen abnehmbaren Spiegel aufweist.
7. Sonde nach Anspruch 4, bei der das Vorsatzteil einen Vorsatz zum Betrachten von Objekten aus der Entfernung aufweist.
8. Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der IR-Sensor ein zweidimensionaler IR-Sensor ist.
9. Sonde nach Anspruch 1, bei der der IR-Sensor ein eindimensionaler IR-Sensor ist, wobei die Sonde zusätzlich eine vorderseitige Optik zum Kollimieren von Licht aus dem Gesichtsfeld, einen Abtaster zum Abtasten einer Zeile des Gesichtsfeldes auf den ein­ dimensionalen IR-Sensor aufweist und wobei die Optik in einer bekannten Entfernung von dem IR-Sensor zwischen dem Abtaster und dem IR-Sensor angeordnet ist.
10. Sonde nach Anspruch 1, umfassend ein Bildscharfeinstellsystem.
11. Sonde nach Anspruch 10, bei der das Bildscharfeinstellsystem eine Einrichtung zum Bewegen der Optik und eine Verarbeitungseinrichtung zum Steuern der Bewegungseinrichtung auf der Grundlage des räumlichen hochfrequenten Teils eines empfangenen Bildes aufweist.
12. Sonde nach Anspruch 11, bei der die Optik sich innerhalb eines Optikgehäuses befindet, wobei die Bewegungseinrichtung einen Motor und ein an dem Optikgehäuse angreifendes Ritzel aufweist.
13. Sonde nach Anspruch 11, bei der die Optik sich innerhalb eines Optikgehäuses befindet, wobei die Bewegungseinrichtung einen Stator und einen Rotor aufweist, von denen der Rotor an dem Optikgehäuse angebracht ist.
14. Hand-Infrarot-(IR-)Sonde zum Abbilden der Temperatur eines Körpers, umfassend:
  • - ein von Hand tragbares Gehäuse,
  • - eine Detektoranordnung mit einem innerhalb des Gehäuses befestigten Kaltfinger, und
  • - einen IR-Sensor, der an einem kalten Ende des Kaltfingers befestigt ist.
15. Sonde nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine gewendelte Hochdruckgas-Versorgungsleitung, über die der Detektoranordnung Hochdruckgas zugeführt wird.
16. Sonde nach Anspruch 14, bei der der IR-Sensor ein zweidimensionaler Sensor ist.
17. Hand-Infrarot-(IR-)Sondensystem zum Abbilden der Temperatur eines Körpers, umfassend:
  • - eine von Hand gehaltene Sonde zum Aufnehmen einer Zeile eines Bildes,
  • - eine stationäre Detektoranordnung zum Erfassen der Bildzeile,
  • - ein optisches Faserkabel, welches die Sonde mit der Detektoranordnung verbindet, wobei die Sonde aufweist
  • - eine Optik, und
  • - ein Distanzrohr vorbestimmter Länge zum Positionieren des Körpers an einer zumindest in etwa bekannten Stelle bezüglich der Optik, wobei das Distanzrohr an demjenigen Ende offen ist, welches an dem Körper zur Anlage kommt.
18. System nach Anspruch 17, bei dem die Detektoranordnung aufweist:
  • - eine Detektoranordnung mit einem Kaltfinger,
  • - einen linearen IR-Sensor, welcher an einem kalten Ende des Kaltfingers befestigt ist,
  • - ein optisches System, welches in einem zumindest in etwa bekannten Abstand von dem IR-Sensor angeordnet ist,
wobei der IR-Sensor und ein Austrittsende des optischen Faserkabels in der Bildebene bzw. der Objektebene der Optik angeordnet sind.
19. System nach Anspruch 17, bei dem die Hand-Sonde einen Abtaster zum Abtasten einer interessierenden Zone und zur Lieferung einer Zeile der interessierenden Zone aufweist.
20. Sonde nach Anspruch 17, umfassend eine gewendelte Hochdruckgas-Versorgungsleitung, die der Detektoranordnung Hochdruckgas zuführt.
21. Sonde nach Anspruch 17, bei der das Distanzrohr aus einem Material hergestellt ist, welches minimale thermische Verformung aufweist und dazu dient, Streu-IR-Strahlung zu minimieren.
22. Sonde nach Anspruch 17, bei der das Distanzrohr aus einem festen Rohrteil und einem Vorsatzteil besteht, welches an dem festen Rohrteil lösbar angebracht ist.
23. Sonde nach Anspruch 22, bei der eine optische Achse parallel zu einer Achse des Distanzrohres verläuft, umfassend ein Vorsatzteil zum Betrachten des Körpers, der sich parallel zu der optischen Achse befindet.
24. Sonde nach Anspruch 23, bei der der Vorsatz einen abnehmbaren Spiegel aufweist.
25. Sonde nach Anspruch 23, bei der das Vorsatzteil einen Vorsatz zum Betrachten von Objekten aus der Ferne aufweist.
DE4440843A 1993-11-18 1994-11-15 Hand-Infrarotsonde Withdrawn DE4440843A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IL10765993A IL107659A0 (en) 1993-11-18 1993-11-18 A hand-held infra red imaging probe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE4440843A1 true DE4440843A1 (de) 1995-05-24

Family

ID=11065474

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE4440843A Withdrawn DE4440843A1 (de) 1993-11-18 1994-11-15 Hand-Infrarotsonde

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5561294A (de)
DE (1) DE4440843A1 (de)
FR (1) FR2712706B1 (de)
GB (1) GB2284122A (de)
IL (1) IL107659A0 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19549214A1 (de) * 1995-12-30 1997-07-03 Ego Elektro Blanc & Fischer Temperatursensoreinheit
WO2005012859A1 (de) * 2003-07-30 2005-02-10 Optris Gmbh Vorrichtung zur berührungslosen temperaturmessung
US8240912B2 (en) 2008-08-15 2012-08-14 Fluke Corporation Multi-zone non-contact spot thermometer

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10281864A (ja) * 1997-04-03 1998-10-23 Nikon Corp 熱型赤外線カメラ
US6232583B1 (en) * 1999-08-20 2001-05-15 Alcatel Infrared high temperature measurement of optical fiber during draw
US6486473B2 (en) 2000-03-02 2002-11-26 Mine Safety Applicances Company Thermal imaging camera
DE10049043A1 (de) * 2000-10-04 2002-05-02 Generis Gmbh Verfahren zum Entpacken von in ungebundenem Partikelmaterial eingebetteten Formkörpern
DE10117875C1 (de) * 2001-04-10 2003-01-30 Generis Gmbh Verfahren, Vorrichtung zum Auftragen von Fluiden sowie Verwendung einer solchen Vorrichtung
DE10222167A1 (de) * 2002-05-20 2003-12-04 Generis Gmbh Vorrichtung zum Zuführen von Fluiden
DE10327272A1 (de) * 2003-06-17 2005-03-03 Generis Gmbh Verfahren zum schichtweisen Aufbau von Modellen
US20070171502A1 (en) * 2004-10-19 2007-07-26 Leica Microsystems Cms Gmbh Beam deflector and scanning microscope
US7020238B1 (en) * 2005-01-31 2006-03-28 Oxford Instruments Analytical Oy Adapter and analyzer device for performing X-ray fluorescence analysis on hot surfaces
US7767963B1 (en) 2006-12-08 2010-08-03 Draeger Safety, Inc. Thermal imaging camera internal damping system
US9442019B2 (en) * 2008-12-26 2016-09-13 Fluke Corporation Infrared imaging probe
CN101922971B (zh) * 2010-05-06 2012-09-05 袁国炳 一种用于红外测温仪的光学系统和调焦结构
US20120212805A1 (en) * 2011-02-22 2012-08-23 Tamron Co., Ltd. Lens Unit for Infrared Camera and Infrared Camera Using the Same
US9500808B2 (en) * 2012-05-09 2016-11-22 The Boeing Company Ruggedized photonic crystal sensor packaging
JP2017502529A (ja) * 2013-11-11 2017-01-19 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated 赤外線カメラを使用した低温rtp制御
EP3130898A1 (de) * 2015-08-12 2017-02-15 Siemens Aktiengesellschaft Pyrometersonde mit umlenkspiegel
US11079281B2 (en) * 2019-01-17 2021-08-03 Uvia Group Llc Cold stage actuation of optical elements including an optical light shield and a lenslet array connected to a cold finger

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1601890A (en) * 1978-05-31 1981-11-04 Sira Institute Apparatus and method for indicating stress in an object
JPS5627623A (en) * 1979-08-13 1981-03-18 Sumitomo Electric Ind Ltd Measurement of temperature distribution
US4773766A (en) * 1984-09-04 1988-09-27 Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha Method of measuring temperatures and portable recorder for storing temperature data
US4761556A (en) * 1986-02-03 1988-08-02 Ltv Aerospace & Defense Company On board receiver
IL87640A (en) * 1988-09-01 1991-12-12 Israel Atomic Energy Comm Infra-red sensing system
JP2699531B2 (ja) * 1989-03-17 1998-01-19 株式会社島津製作所 遠赤外線測定器
JPH02272409A (ja) * 1989-04-13 1990-11-07 Mitsubishi Electric Corp 赤外線撮像装置の焦点調節方式
US5065024A (en) * 1990-02-07 1991-11-12 Inframetrics, Inc. Infrared imaging system with simultaneously variable field of view and resolution and fixed optical magnification
US5187939A (en) * 1991-06-03 1993-02-23 Hughes Aircraft Company Rapid cooldown dewar
GB2260422B (en) * 1991-10-09 1995-03-08 Israel State Foldable optical apparatus
US5220165A (en) * 1992-06-03 1993-06-15 Santa Barbara Research Center Radiation detection system with a foil means for emitting radiant energy

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19549214A1 (de) * 1995-12-30 1997-07-03 Ego Elektro Blanc & Fischer Temperatursensoreinheit
DE19549214C2 (de) * 1995-12-30 1999-11-04 Ego Elektro Geraetebau Gmbh Temperatursensoreinheit
WO2005012859A1 (de) * 2003-07-30 2005-02-10 Optris Gmbh Vorrichtung zur berührungslosen temperaturmessung
US7390124B2 (en) 2003-07-30 2008-06-24 Optris Gmbh Device for contact-free measurement of temperature
US8240912B2 (en) 2008-08-15 2012-08-14 Fluke Corporation Multi-zone non-contact spot thermometer

Also Published As

Publication number Publication date
US5561294A (en) 1996-10-01
IL107659A0 (en) 1994-07-31
FR2712706B1 (fr) 1996-09-13
FR2712706A1 (fr) 1995-05-24
GB2284122A (en) 1995-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69611584T2 (de) Wärmebildgerät
US5561294A (en) Hand-held infra red imaging probe
EP0923752B1 (de) Kompaktes video-mikroskop
DE60305779T2 (de) Mikroskop
EP0538671B1 (de) Suchkopf, insbesondere für zielsuchende Flugkörper
DE3854620T2 (de) Tunnel-abtastmikroskop.
EP0882941B1 (de) Infrarot-Suchkopf für zielsuchende Flugkörper
DE69109852T2 (de) Ausrichtungskontrollvorrichtung und ihre verwendung.
DE2544975A1 (de) Feuerleitsystem
DE102004037296A1 (de) Verfahren zum Fokussieren des Aufnahmeobjektivs einer Laufbild- oder Videokamera
DE19510148A1 (de) Symbollesevorrichtung mit Fixfokus-Suchstrahl
EP1308748A1 (de) Optischer Sensor mit einem Sensorstrahlengang und einem parallel zu der optischen Achse des Sensorstrahlenganges emittierenden Laserstrahler
EP1515157A1 (de) Optoelektronische Erfassungseinrichtung
EP0105867B1 (de) Einrichtung zur Erfassung der Position des Schrämkopfes einer Vortriebs- oder Gewinnungsmaschine
EP2161533A1 (de) Gegenstandserfassungssystem mit einem Bilderfassungssystem
DE2713100A1 (de) Automatische brennweiteneinstelleinrichtung
DE602005000964T2 (de) Rasterlichtmikroskop
DE69213122T2 (de) Schweisskopf zum Messen von mehreren Schweissparametern und Verfahren zu dessen Verwendung
EP2131229A2 (de) Vorrichtung mit einem optischen Erfassungssystem
DE112004000126T5 (de) Mikroskopvorrichtung
DE60210807T2 (de) Optisches Abbildungsverfahren
DE102004041935B4 (de) Vorrichtung zur Beobachtung eines Laserbearbeitungsprozesses, sowie Vorrichtung zur Regelung des Laserbearbeitungsprozesses
DE3939877A1 (de) Messanordnung zur beruehrungslosen bestimmung der dicke und/oder thermischen eigenschaften von folien und duennen oberflaechenbeschichtungen
EP0594102A1 (de) IR-Fernthermometer
DE19813126B4 (de) Filmabtaster mit Prisma zur Abtastung der Perforationslöcher

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee