SE538424C2 - Värmeisoleringsanordning för IR-övervakningskamera - Google Patents

Description

VÄRMEISOLERINGSANORDNING FÖR IR-ÖVERVAKNINGSKAMERA KORSHÄNVISNING TILL RELATERADE ANSÖKNINGAR id="p-1" id="p-1"

[0001] Denna ansökan åberopar prioritet från provisorisk US-ansökan 61/536945 inlämnad den 20 september 2011 och med titel "Värmeisolehngsanordning för IR-övervakningskamera", som införlivas i sin helhet genom hänvisning för alla ända-mål.

BAKGRUND TILL UPPFINNINGEN id="p-2" id="p-2"

[0002] Termiska, bildgenererande system detekterar strålning i det elektromagne-tiska spektrumets IR-område (ca 9-15 um) för att tillhandahålla bilder av objekt som producerar strålningen. Eftersom objekt vid alla temperaturer skilda från noll utsänder IR-strålning (d.v.s. de är strålningskällor av svartkroppstypen) möjliggör termisk bildgenerering att se objekt och miljön även i frånvaro av synlig belysning. Termisk bildgenerering är användbar när man studerar temperaturvahationer eftersom strålningsmängden som objektet utsänder ökar med temperaturen. När man tittar på dem med ett termiskt, bildgenererande system så är varma objekt urskiljbara mot kallare bakgrund, vilket gör att människor, djur och dylikt blir syn-liga även nattetid. Termisk generering tillämpas brett i såväl militära system som övervakningskameror. id="p-3" id="p-3"

[0003] Trots gjorda framsteg i området termisk bildgenerering så kvarstår behovet av förbättrade metoder och system för termisk bildgenerering.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN id="p-4" id="p-4"

[0004] Den föreliggande uppfinningen hänför sig på ett generellt plan till system för termisk bildgenerering. Mera specifikt så tillhandahåller utföringsformer av den föreliggande uppfinningen metoder och system för att uppnå termisk isolering av IR-övervakningskameror. Den föreliggande uppfinningen kan ha flera olika till-lämpningsområden inklusive andra IR-bildgenereringssystem. id="p-5" id="p-5"

[0005] Enligt en utföringsform av den föreliggande uppfinningen så tillhandahålls ett termiskt, bildgenererande system. Det termiska, bildgenererande systemet omfattar en monteringsstrukturkännetecknad aven första termisk konduktivitet, en fokalplansmaths monterad på monteringsstrukturen, ett optiskt system som är kopplat till monteringsstrukturen, ett värmeelement som är kopplat till monteringsstrukturen, och en termisk isolator som är kopplad till monteringsstrukturen ochkännetecknad aven andra termisk konduktivitet som är lägre än den första termiska konduktiviteten. id="p-6" id="p-6"

[0006] Enligt en annan utföringsform av den föreliggande uppfinningen så tillhandahålls en värmekamera. Värmekameran innefattar ett hölje, en främre, flerelementskåpa omfattande en värmedamm som är förbunden till höljet, anordnad på avstånd från höljet ochkännetecknad aven andra termisk konduktivitet som är större än den första termiska konduktiviteten; och ett värmeelement som är kopplat till monteringsstrukturen, en IR-bildgenerator monterad på monteringsstrukturen, och ett främre fönster monterad på monteringsstrukturen. id="p-7" id="p-7"

[0007] Enligt en specifik utföringsform av den föreliggande uppfinningen så tillhandahålls en metod för att hantera ett termiskt, bildgenererande system. Metoden omfattar att tillhandahålla en värmekamera placerad i ett hölje. Värmekameran omfattar en monteringsstruktur, en termisk isolator som skapar avstånd mellan monteringsstrukturen och höljet, ett värmeelement som bundits till monteringsstrukturen och ett främre fönster kopplat till monteringsstrukturen. Metoden omfattar dessutom att tillhandahålla elektrisk energi till det termiska, bildgenererande systemet på ett sätt som uppfyller standarden 802.3af PoE, att bestämma att en omgivningstemperatur är mindre eller lika med en tröskeltemperatur, att värma värmelementet och att leda värme från värmelementet till det främre fönstret. id="p-8" id="p-8"

[0008] Enligt en utföringsform av den föreliggande uppfinningen så omfattar ett termiskt isolationssystem ett värmeelement och ett första material som är kopplat till värmeelementet. Det första materialet ärkännetecknat aven första termisk konduktivitet. Det termiska isolationssystemet omfattar även ett andra material som är kopplat till det första materialet. Det andra materialet ärkännetecknat aven andra termisk konduktivitet som är lägre än den första termiska konduktiviteten. id="p-9" id="p-9"

[0009] Ett flertal fördelar över konventionella tekniker uppnås medelst den föreliggande uppfinningen. Till exempel, utföringsformer av den föreliggande uppfinningen maximerar energimängden som är tillgänglig för värmeelementet, optime-rar ineffekten och reducerar eller minimerar värmeelementets parasitvärmeförlus-ter till omgivningen när denna är i uppvärmningstillstånd. I kontrast till konventionella system, där delen i vilken värmeelementet är fästat görs i ett enda material med hög termisk konduktivitet, så skapar utföringsformer av den föreliggande uppfinningen en termisk damm mellan värmeelementet och det yttre höljet. Utföringsformer använder således flerelementskomponent delvis med hög termisk konduktivitet och delvis med låg termisk konduktivitet, varvid högkonduktivitetssi-dan befinner sig i anslutning till kameran och tillhandahåller termisk konduktivitet mellan det främre fönstret, kameran och värmeelementet, och varvid lågkonduktivitetssidan befinner sig i anslutning till det yttre höljet och tillhandahåller termisk barriär till detta. Lågkonduktivitetssidan eller elementet tillhandahåller en förseg-ling gentemot omgivningen samtidigt som den är strukturellt kapabel att stödja vikten av värmeelementet och kameran vid vibrationer och stötar, vilka kan för-väntas. Dessa och andra utföringsformer av uppfinningen samt många av dess fördelar och tekniska särdrag beskrivs i mer detalj i samband med texten nedan och ackompanjerande ritningar.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA id="p-10" id="p-10"

[0010] Ansökan/meddelat patent innehåller minst en färgritning. Kopior av publice-rad ansökan/meddelat patent med färgritning(ar) kommer att tillhandhållas på be-gäran och efter att erforderlig avgift betalats. id="p-11" id="p-11"

[0011] Fig. 1 är en förenklad perspektivvy som illustrerar ett värmekamerasystem i enlighet med en utföringsform av den föreliggande uppfinningen. id="p-12" id="p-12"

[0012] Fig. 2 är en förenklad perspektivvy som illustrerar en främre flerelementskåpa i enlighet med en utföringsform av den föreliggande uppfinningen. id="p-13" id="p-13"

[0013] Fig. 3 är en exploderad perspektivvy som illustrerar den främre flerelementskåpan som visats i Fig. 2. id="p-14" id="p-14"

[0014] Fig. 4 är en förenklad tvärsnittsvy som illustrerar ett värmekamerasystem i enlighet med en utföringsform av den föreliggande uppfinningen. id="p-15" id="p-15"

[0015] Fig. 5 är en förenklad tvärsnittsbild i färg av värmekartan som illustrerar temperaturfördelningar i värmekamerasystemet i enlighet med en utföringsform av den föreliggande uppfinningen, och id="p-16" id="p-16"

[0016] Fig. 6 är ett förenklat flödesschema som illustrerar en metod för att hand-hava ett bildgenereringssystem i enlighet med en utföringsform av den föreliggande uppfinningen.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN id="p-17" id="p-17"

[0017] Den föreliggande uppfinningen hänför sig på ett generellt plan till system för termisk bildgenerering. Mera specifikt så tillhandahåller utföringsformer av den föreliggande uppfinningen metoder och system för att uppnå termisk isolering av IR-övervakningskameror. Den föreliggande uppfinningen kan ha flera olika till-lämpningsområden inklusive andra IR-bildgenereringssystem. id="p-18" id="p-18"

[0018] Fig. 1 är en förenklad perspektivvy som illustrerar ett värmekamerasystem i enlighet med en utföringsform av den föreliggande uppfinningen. Såsom visas i Fig. 1 så omfattar värmekamerasystemet ett hölje 110 som är exponerat för omgivningen. I enlighet med en utföringsform så uppfyller höljet IP66-klassningen. Höljet 110 är i denna utföringsform gjort av aluminium eller annat lämpligt material inklusive metalliska material. Höljet tillhandhåller en inneslutning som är lämplig för drift i ett temperaturintervall, exempelvis mellan - 40 °C och +65 °C. Värme kamerasystemet omfattar även ett främre fönster 120 som kan innefatta ett/flera optiska element inklusive en eller flera linser, optiska filter och liknande. Det främre fönstret 120 (innefattande ett/flera optiska element) är exponerat för omgivningen och vätskor såsom vatten eller vattenånga som förekommer på det främre fönstret kan i drift frysa till is vid temperaturer omkring den nedre ändpunkten av temperaturintervallet. Följaktligen, utföringsformer av den föreliggande uppfinningen möjliggör att värmekontrollsystem kan arbeta i ett förutbestämt temperaturintervall utan att is bildas på det främre fönstret. Utföringsformer av den föreliggande uppfinningen tillhandahåller således metoder och system som motverkar isbildning. Ett sådant system kommer att förhindra att det i drift bildas is på det främre fönstret 120 så länge elektrisk energi tillförs värmekamerasystemet som häri beskrivs i mer detalj. id="p-19" id="p-19"

[0019] Fig. 2 är en förenklad perspektivvy som illustrerar en främre flerelementskåpa i enlighet med en utföringsform av den föreliggande uppfinningen. Med hänvisning till Fig. 1 så är främre flerelementskåpa placerad vid höljets främre portion och det främre fönstret 120 illustreras både i Fig. 1 och Fig. 2. Med hänvisning till Fig. 2 så ger en monteringsstruktur 210 mekaniskt stöd och en värme-ledningsbana till en fokalplansmatris 215 och det främre fönstret 120. Fastän det inte visas i figuren så är det främre fönstret kopplat till optiska element som häri beskrivs i mer detalj. id="p-20" id="p-20"

[0020] I en utföringsform är fokal lansmathsen en icke-kyld vanadiumoxid mi-krobolometer med en på förhand bestämd upplösning, till exempel 320 x 240, 640 x 480 eller annan lämplig upplösning. Fokalplansmathsen tillhandahåller en spek-tral respons över ett på förhand bestämt spektralt band, till exempel långvågigt infrarött (LWIR - Long Wawe IR) från 8 till 14 um, fastän även andra spektrala band kan höra till fokalplansmathsen. id="p-21" id="p-21"

[0021] Ett främre fönster 210 illustreras också i Fig. 2. Det främre fönstret är optiskt kopplat till ett optiskt system som samlar och avbildar ljus på fokalplansmathsen 215. I vissa utföringsformer är en lins integrerad med det främre fönstret och en ringformad struktur är anordnad runt om linsen. I olika utföringsformer så kan det optiska systemet tillhandahålla olika betraktningsfält, till exempel ett horison-tellt betraktningsfält på 40°, ett betraktningsfält på 16°, betraktningsfält på 9°, eller liknande och ett f/# på 1.2. I en särskild utföringsform så omfattar det optiska systemet en lins av germanium som är integrerad med det främre fönstret av kamerasystemet för att tillhandahålla en första optisk yta och fokuseringsförmåga som krävs för bildgenereringsoperation. Fastän germanium-baserad optik används i vissa utföringsformer så är det enligt den föreliggande uppfinningen inte ett krav att systemet använder detta material och andra optiska element som är lämpliga för att överföra IR-strålning, i synnerhet LWIR-strålning omfattas av den föreliggande uppfinningens omfång. id="p-22" id="p-22"

[0022] Monteringsstrukturen 210 är framställd av ett material med hög termisk konduktivitet, inklusive metalliska material, som tillhandahåller mekaniskt stöd för fokalplansmatrisen och det främre fönstret. I vissa utföringsformer är monteringsstrukturen 210 framställd i aluminium, andra lämpliga metall, metalliserade plas-ter, Xyloy™ formsprutad zink/aluminium-legering, andra metallegeringar och liknande. Exempel på andra lämpliga material för monteringsstrukturen omfattar legeringar av magnesium, koppar, zink, mässing, andra material med hög termisk konduktivitet och moderat brottgräns. Monteringsstrukturen kännetecknas företrä-desvis av en termisk konduktivitet som spänner mellan 100 W/m-K och 1000 W/m-K, exempelvis mellan 100 W/m-K och 400 W/m-K. Magnesium återfinns i den nedre ändpunkten av intervallet och koppar återfinns i den övre ändpunkten av intervallet medan aluminiumlegeringar normalt återfinns nära intervallets mitt-punkt. id="p-23" id="p-23"

[0023] Fig. 2 illustrerar ett flertal utskott som sträcker sig från monteringsstrukturens 210 periferi. Flertalet utskott är användbart till att positionera den främre flerelementskåpan i höljet som visas i Fig. 1. Ett värmeelement 220 är kopplat till monteringsstrukturens periferiska portion och kan manövreras för att tillhandahålla termisk energi för att värma monteringsstrukturen när denna är i drift. Värmeelementet som visas i Fig. 2 är flexibelt och det omsluter monteringsstrukturen, varvid närliggande elektriska kontaktplattor 221a och 221b tillhandahåller elektrisk input för att manövrera värmeelementet. I en utföringsform är värmeelementet ett flexibelt, silikonbaserat element med etsat folie som kan fås från NorthEast Flex Heaters Inc. från Warwick, Rhode Island som bundits till monteringsstrukturens periferiska yta. Andra lämpliga värmeelement som kan bindas till monteringsstrukturen omfattas av den föreliggande uppfinningens omfång. id="p-24" id="p-24"

[0024] Den främre flerelementskåpan omfattar även en termisk isolator 230 som är kopplad till monteringsstrukturens framyta. Den termiska isolatorn 230 har en yttre diameter som är större än den yttre diametern av monteringsstrukturen. Härigenom är isolatorn, när monterad i höljet, i kontakt med höljet medan ett avstånd skapas mellan monteringsstrukturen och höljet. Den termiska isolatorn och monteringsstrukturen kan ha en diameter som varierar som en funktion av längd-måttet. I vissa utföringsformer kommer den största diametern av monteringsstrukturen att vara mindre eller lika med den största diametern av den termiska isolatorn. När de blivit förbundna så kommer den termiska isolatorn således att sträcka sig till en större radiell utsträckning än monteringsstrukturen och tillhandahålla en spatial separation (t ex en luftspalt, eller ett mellanrum fyllt med termiskt isole-rande material) mellan monteringsstrukturen och höljet. Såsom det kommer att beskrivas mer detaljerat i samband med Fig. 4 så kommer monteringsstrukturens spatiala separation relativt höljet och den större diametern av den termiska isolatorn att möjliggöra att den termiska isolatorn, som har en lägre termisk konduktivitet än monteringsstrukturen, att tjäna som en värmedamm och förhindra värmeö-verföring från värmeelementet 220 till höljet. Den termiska isolatorn framställs av lämpliga material med låg termisk konduktivitet, inklusive ett plastmaterial såsom termoplastisk harts av polykarbonat. Den föreliggande uppfinningen begränsas inte till att använda detta eller andra material som nylon, acetal, ultem, polyeteri-mid - ett stort antal andra industhmatehal inklusive industripolymerer med tillräcklig styrka och låg termisk konduktivitet kan användas. Ett vilket som helst material med hög styrka och termisk konduktivitet i storleksordningen 1 W/m-K kan användas för att framställa den termiska isolatorn. Den termiska isolatorn 230 ärkännetecknad aven termisk konduktivitet mellan 0,018 W/m-K till omkring 0,6 W/m-K, till exempel mellan 0,1 W/m-K och 0,4 W/m-K. NASA Aerogel har en termisk konduktivitet på 0,018 W/m-K och polykarbonat typiskt har en termisk konduktivitet på 0,3 W/m-K. Det skall noteras att Aerogel är relativt skört, vilket man tar hänsyn till vid valet av strukturer som är anpassade för materialets låga styrka. id="p-25" id="p-25"

[0025] En O-ring 232 illustreras i Fig. 2 och tillhandahålls för att forma en tätning med höljet, vilket möjliggör att klassningen IP66, eller annan lämplig klassning, uppfylls. Såsom illustreras i Fig. 2 så inkluderar kamerans främre ände en främre flerelementskåpa som använder ett material med låg termisk konduktivitet såsom plast. Designen skapar en tätning med höljet, men skapar en hög termisk resi-stans mellan värmeelementets position och höljet. Designen förhindrar att värme flödar till höljet som normalt skulle stråla ut och konvektivt leda en betydande mängd värme till omgivningen. id="p-26" id="p-26"

[0026] Fig. 3 är en exploderad perspektivvy som illustrerar den främre flerelementskåpan som visats i Fig. 2. Hänvisningstal som använts i samband med be-skrivningen av Fig. 2 används även i Fig. 3 för att underlätta läsningen. Monteringsstrukturen 210 illustreras och omfattar ett flertal öppningar 312 som går i in-grepp med utskott 310 som sträcker sig från den termiska isolatorns 230 periferi. Såsom visas så är monteringsstrukturens 210 yttre yta förbunden med den termiska isolatorns 230 inre periferi. Värmeelementet 220 omsluter en sektion av monteringsstrukturen, vilken i sin tur leder värmen från värmeelementet till såväl det främre fönstret 120 som fokalplansmatrisen 215. id="p-27" id="p-27"

[0027] I enlighet med en utföringsform av den föreliggande uppfinningen så är kombination av material som beskrivs häri och används för att effektivt applicera värme från värmeelementet till det främre fönstret, linsen eller spegeln som i ett brett omgivningstemperaturintervall önskas vara fri från is eller dimma. Den främre flerelementskåpan omfattar ett material med låg termisk konduktivitet relativt hur det fäster till den omgivande strukturen för att reducera den termiska vär-meledningen till omgivningen, för att därigenom förhindra vissa värmeförluster. Även den främre flerelementskåpan använder ett material med hög termisk kon duktivitet som är fäst till objektet som skall värmas för att direkt och effektivt överföra värme till objektet. Anordningen gör dessutom detta på ett effektivt sätt så att det möjliggör att varje värmekälla som uppfyller "Power over Internet" (POE)-standard 802.3af är tillräcklig värmekälla för anordningen. id="p-28" id="p-28"

[0028] Utföringsformerna använder sig av en "termisk damm" eller ett termiskt isolationssystem för att öka effektiviteten när det gäller avisning (vilket också kan inkludera avisning/avdimmning i vissa utföringsformer) för kameror, linser, fönster eller andra elektroniska apparater för att uppfylla extremt låga energiförbruknings-villkor och begränsningar (såsom, men utan att begränsas därtill, POE-standarden 802.3af). Värmeisoleringsmetoderna som tillhandahålls av den föreliggande uppfinningens utföringsformer ger möjligheter till ett instrument att effektivt använda tillgänglig energi för att avdimma, motverka isbildning eller avisa en kamera, ett fönster, en spegel eller en elektronisk anordning, allt detta under lågeffekt POE-standarden 802.3af. Detta möjliggör att anordningar kan arbeta mer effektivt över ett bredare temperaturintervall utan att påverkas (eller att reducera påverkan) av dimbildning eller isbildning på optiska element, känslig elektro-nik eller andra komponenter som man önskar hålla fria från kondens, dimma eller is, och för system som måste integreras i befintligt lågeffektssystem som uppfyller POE-standarden 802.3af (vilket omfattar de flesta lågeffekt IP-kameror för synligt ljus). Det bör noteras att genom att uppfylla POE-standarden 802.3af så kan ett värmekamerasystem som beskrivs häri integreras i befintlig infrastruktur, inklusive befintliga Ethernet-kablar som är lämpliga för att överföra 15.4 W maxeffekt som hör ihop med POE-standarden 802.3af. id="p-29" id="p-29"

[0029] Utföringsformer av den föreliggande uppfinningen tillhandahåller system som är lämpliga för att drivas med hjälp av lågeffekt medan man på passande sätt förhindrar isbildning på kameralinsen. Såsom beskrivs häri så använder utföringsformerna en termisk damm (också kallad termisk isolator) för att förbruka en mängd energi som är tillgänglig enligt de på förhand bestämda standarden och fortfarande uppfyller krav att på passande sätt förhindra isbildning på kameralinsen. Dessa system står i kontrast till vedertagna tekniker där man placerar ett värmeelement så att den ligger nära det främre fönstret. Vedertagna tekniker förbrukar för mycket energi för de skulle kunna arbeta effektivt och uppfylla POE-standarden 802.3af. id="p-30" id="p-30"

[0030] Utföringsformer av den föreliggande uppfinningen förhindrar att is ansam-las på det främre fönstret inom ett på förhand bestämt temperaturintervall. Vissa utföringsformer förhindrar isbildning, varvid andra utföringsformer kan utföra avisning då ansamlad is smälts. Avisningsfunktionalitet är dock inte ett krav för utföringsformer av den föreliggande uppfinningen. Såsom beskrivs häri, termisk energi som värmeelementet avger till enheten är tillräcklig för att förhindra ansam-ling av is i ett på förhand bestämt temperatuhntervall, exempelvis mellan - 40 °C och +65 °C. id="p-31" id="p-31"

[0031] Utföringsformer av den föreliggande uppfinningen använder POE-standard som uppfyller 802.3af för kameradriften, inklusive driften av värmeelementet. Följaktligen och vid drift vid en effekt som är mindre än 15.4 W, användning av den termiska dammen möjliggör uppvärmning av det främre fönstret (också kallat ett optiskt system eller ett framlinsaggregat) med reducerad värmeenergiförlust till omgivningen, vilket möjliggör att isbildning förhindras och en ineffekt på mindre än 15 W används. id="p-32" id="p-32"

[0032] Fig. 4 illustrerar hur värme flödar från värmeelementet 410, genom monteringsstrukturens 420 kropp (t ex aluminiumsektion av monteringsstrukturen till vilken det främre fönstret 405 och fokalplansmatrisen 415 fästs. Såsom illustreras i Fig. 4 så är en processorpanel 417, inklusive processor(er) och ett eller fler minnen som är lämpliga för driften av fokalplansmatrisen, också fäst till monteringsstrukturen och möjliggör kontroll av dataströmmar till och från fokalplansmatrisen. I vissa implementeringar används andra kamerahöljeelement som kan framställas även av metalliska material såsom aluminium. id="p-33" id="p-33"

[0033] Processorn /processorerna kan vara en mikroprocessor för allmänna än-damål som är konfigurerad till att exekvera instruktioner och data, t ex en Pen- tium-processor tillverkad av Intel Corporation. Det kan också vara en applikat-ionsspecifik integrerad krets (Application Specific Integrated Circuit-ASIC) som har åtminstone en del av instruktioner för att utföra metoden enligt den föreliggande uppfinningen i mjukvara, hård mjukvara och/eller hårdvara. Som ett exempel inkluderar sådana processorer dedikerade kretsar, ASIC, kombinatohsk logik, andra programmerbara processorer, valfria kombinationer av ovanstående och dylikt. id="p-34" id="p-34"

[0034] Minnet som tillhandahålls på processorpanelen 417 kan vara lokalt eller lämpligt distribuerat till den specifika applikationen. Minnet kan omfatta ett antal olika minnen inklusive ett huvud RAM-minne (läs- och skrivbart minne) för att lagra instruktioner och data under programmets exekvering och ett ROM-minne (endast läsbart minne) i vilket fasta instruktioner lagrats. Minnet tillhandahåller således en permanent (icke-volatil) lagring för program och datafiler och kan inkludera en hårddisk, flash-minne, diskettläsare med tillhörande löstagbar media, en CD-ROM läsare, en optisk läsare, löstagbara mediakassetter och ytterligare liknande lagringsmedia. id="p-35" id="p-35"

[0035] Såsom illustreras med tjocka pilar i Fig. 4 så strömmar värme från värmeelementet 410 som omsluter monteringsstrukturens 420 periferi till och genom kretskorten inklusive kretskortet som innehåller fokalplansmatrisen 415 (eller annan lämplig IR-detektor). Värmen flödar också genom monteringsstrukturens 420 kropp till det främre fönstret 405 som kan omfatta optiska element såsom linser och filter, till exempel en lins av germanium. Värmeflödet till linsaggregatets optik värmer upp dessa för att avlägsna kondensat eller is som annars skulle bildas där. Allt eftersom omgivningstemperaturen sjunker mot noll så kan värmeelementet aktiveras och förhindra därmed isbildning på det främre fönstret. id="p-36" id="p-36"

[0036] I vissa utföringsformer har fokal lansmathsen och det främre fönstret (d.v.s. optiska skyddet 406 och/eller linsen 407) samma temperatur för att för-bättra eller optimera kamerans prestanda (d.v.s. isotermisk drift). Fastän det är föredraget att fokalplansmatrisen och det främre fönstret har samma temperatur är inte det ett krav enligt den föreliggande uppfinningen och temperaturskillnad mellan dessa får förekomma. Det bör noteras att optiskt skydd är valfritt och att vissa utföringsformer använder linsen 407 som framskydd och fokuserande element. Såsom illustreras i Fig. 4 så är den termiska isolatorn 425 (d.v.s. halvan av monteringsstrukturen som är gjord i plast och verkar som en termisk damm (också kallad termiskt block, termisk inhibitor eller liknande) för att förhindra att värmen som genereras i värmeelementet förloras till det yttre skalet 430 (typiskt gjort i ett metalliskt material) och strålas ut i omgivningen, vilket skulle förhindra effektiv uppvärmning av linsen och kräva betydligt mer energi för att uppnå uppvärmning eller förhindra isbildning på ett sätt som motsvarar systemets kravspeci-fikation. Utan den termiska isolatorn skulle tilläggseffekten nödvändig för att förhindra isbildning innebära att systemet inte skulle kvalificera sig till POE-standarden som uppfyller 802.3af. Systemet skulle då kräva mer energi än vad som finns tillgängligt i enlighet med 802.3af-standarden. Följaktligen så möjliggör kombinationen av en termisk konduktiv monteringsstruktur 420 som är med hjälp av den termiska isolatorn 425 åtskild från det yttre skalet 430 styrning av värmeflödet genom kamerasystemet, varigenom det främre fönstret och fokalplansmatrisen värms upp medan man förhindrar betydande värmeflöde till omgivningen, allt detta samtidigt som man uppfyller 802.3af. id="p-37" id="p-37"

[0037] Det bör noteras att genom att använda den termiska konduktiviteten av monteringsstrukturen för att överföra värme från värmeelementet till det främre fönstret med små värmeförluster till omgivningen så möjliggör utföringsformer av den föreliggande uppfinningen uppvärmning av det främre fönstret utan att ett de-dikerat värmeelement behöver installeras vid det främre fönstret (samt att tillhandahålla därtill hörande elektriska ledningar till det främre fönstret). Monteringsstrukturen tillhandahåller denna termiska konduktivitet samtidigt som den är spati-alt separerad från höljet. id="p-38" id="p-38"

[0038] Fig. 5 är en förenklad tvärsnittsbild i färg av värmekartan som illustrerar temperaturfördelningar i värmekamerasystemet i enlighet med en utföringsform av den föreliggande uppfinningen. Utföringsformer av den föreliggande uppfinningen tillhandahåller system för att hantera flöden av termisk energi i kamerasystemet, tillhandahåller termisk energi för att värma upp det främre fönstret utan att tillåta en betydande värmeflöde till omgivningen. Den termiska hanteringen som tillhandahålls av utföringsformer av den föreliggande uppfinningen möjliggör förhindhng av isbildning på det främre fönstret för på förhand bestämda temperaturer medan systemet förbrukar energi på ett sätt som uppfyller 802.3af. Såsom beskrivs nedan så förhindrar den termiska isolatorn (också kallad en termisk damm) betydande värmeförluster till omgivningen medan man tillhandahåller termisk energi till det främre fönstret och fokalplansmatrisen. id="p-39" id="p-39"

[0039] Fig. 5 illustrerar hur värme flödar från värmeelementet 510 till de olika systemkomponenterna. I exemplet illustrerat i Fig. 5 så används en omgivningstemperatur på - 40 °C. Följaktligen så håller solhöljet 530 ungefär - 40 °C. Det yttre skalet 532 (också kallat ett hölje eller yttre hölje) som är med hjälp av av-ståndselement åtskilt från solhöljet håller ungefär - 15 °C, där den bakre portion-en av det yttre skalet har lägre temperaturer. Värmelementet 510 är en värmare på 6.5 W som är arrangerad runt monteringsstrukturens periferi. I figuren håller värmelementet ungefär 0 °C och det främre fönstret håller 0.3 °C. Området i vilket fokalplansmatrisen är monterad håller en högre temperatur eftersom det är centralt placerat i kamerasystemet - ungefär 14 °C i figuren. id="p-40" id="p-40"

[0040] Med hänvisning till Fig. 5 så håller den termiska isolatorn 515 ungefär - 10 °C och förhindrar att värmen som genererats i värmeelementet 510 flödar till det yttre skalet 530. id="p-41" id="p-41"

[0041] Fig. 6 är ett förenklat flödesschema som illustrerar en metod för att sköta ett bildgenereringssystem i enlighet med en utföringsform av den föreliggande uppfinningen. Metoden omfattar att tillhandahålla en värmekamera placerad i ett hölje. Värmekameran omfattar en monteringsstruktur, en termisk isolator som skapar avstånd mellan monteringsstrukturen och höljet, ett värmeelement som bundits till monteringsstrukturen, och ett främre fönster kopplat till monterings strukturen. Det främre fönstret kan omfatta en lins av germanium. Metoden omfattar dessutom att tillhandahålla elektrisk energi till det termiska, bildgenererande systemet på ett sätt som uppfyller standard 802.3af PoE, och att bestämma att en omgivningstemperatur är mindre eller lika med en tröskeltemperatur. Tröskeltemperaturen kan exempelvis ligga i intervallet mellan - 40 °C och +65°C, mera föredraget i intervallet mellan - 10 °C och +10 °C. I en särskild utföringsform så ligger tröskeltemperaturen i intervallet mellan - 2 °C och +2 °C. id="p-42" id="p-42"

[0042] I en annan, typisk utföringsform så kan tröskeltemperaturen ligga i intervallet mellan - 40 °C och +58 °C. I en särskild utföringsform är värmeelementsag-gregatet placerat i kamerans framände, på det optiska linsaggregatet, och en ter-mistor som styr värmeelementalgoritmens ON/OFF börvärden är placerad på det interna kretskortaggregatet och bort från kamerans framände. I denna särskilda utföringsform så ligger tröskeltemperaturintervall för att slå på och slå av värmeelementet mellan omkring 10 °C och 50 °C (för att ta höjd för skillnader i termisk offset). id="p-43" id="p-43"

[0043] Metoden omfattar dessutom att värma värmelementet (614) och att leda värme från värmelementet till det främre fönstret för att förhindra isbildning (616). Enligt utföringsformer så är den termiska isolatornkännetecknad aven yttre diameter som är större än en yttre diameter av monteringsstrukturen, vilket tillhandahåller en spatial separation mellan monteringsstrukturen och höljet som håller omgivningstemperatur. I vissa utföringsformer är systemet ett isotermiskt system i vilket värme också leds till värmekamerans fokalplansmatris. id="p-44" id="p-44"

[0044] Det bör noteras att de specifika metodstegen som illustreras i Fig. 6 tillhandahåller en särskild metod för att sköta ett system för termisk bildgenerering i enlighet med en utföringsform av den föreliggande uppfinningen. Andra sekvenser eller metodsteg kan också utföras i enlighet med alternativa utföringsformer. Alternativa utföringsformer av den föreliggande uppfinngen kan exempelvis utföra de ovan nämnda metodstegen i en annan ordning. Dessutom kan de enskilda metodstegen som illustrerats i Fig. 6 omfatta ett flertal substeg som kan utföras i olika sekvenser, såsom lämpligt för det enskilda metodsteget. Dessutom kan ytterligare steg läggas till eller tas bort beroende på den specifika tillämpningen.

Fackmannen inser lätt de många variationerna, modifieringarna och alternativen. id="p-45" id="p-45"

[0045] Det skall också förstås att exempel och utföringsformer som beskrivs häri har enbart illustrerande syfte och att det i ljuset av detta flera modifieringar eller ändringar kan föreslås till en fackman och skall omfattas av uppfinningens ande-mening och räckvidd och de bifogade patentkravens omfång.

Claims (20)

1. Termiskt, bildgenererande system omfattande: en monteringsstruktur (210, 420) kännetecknad av en första termisk konduktivitet; en fokalplansmatris (215, 415) monterad på monteringsstrukturen (210, 420); ett optiskt system som är kopplat till monteringsstrukturen (210, 420); ett elektriskt värmeelement (220, 410, 510) som är kopplat till monteringsstrukturen (210, 420); varvid det elektriska värmeelementet (220, 410, 510) omsluter en sektion av monteringsstrukturen (210, 420); och en termisk isolator (230, 425, 515) som är kopplad till monteringsstrukturen (210, 420) och kännetecknad av en andra termisk konduktivitet som är lägre än den första termiska konduktiviteten.

2. Termiskt, bildgenererande system i enlighet med krav 1, vari monteringsstrukturen (210, 420) omfattar ett metalliskt material.

3. Termiskt, bildgenererande system i enlighet med krav 2, vari det metalliska materialet omfattar ett aluminium material.

4. Termiskt, bildgenererande system i enlighet med krav 1, vari det optiska systemet omfattar en lins (407) av germanium.

5. Termiskt, bildgenererande system i enlighet med krav 1, vari den termiska isolatorn (230, 425, 515) omfattar ett plastmaterial.

6. Termiskt, bildgenererande system i enlighet med krav 5, vari plastmaterialet omfattar en termoplastisk harts av poiykarbonat.

7. Termiskt, bildgenererande system i enlighet med krav 1, vari det elektriska värmeelementet (220, 410, 510) omfattar en flexibel varmare som är förbundet till en yttre omkrets av monteringsstrukturen (210, 420).

8. Termiskt, bildgenererande system i enlighet med krav 1, vari en yttre diameter av den termiska isolatorn (230, 425, 515) är större än en yttre diameter av monteringsstrukturen (210, 420).

9. Värmekamera omfattande: ett hölje (110); en främre, flerelementskåpa omfattande: en värmedamm som är förbunden till höljet (110) och som har en första termisk konduktivitet; och en monteringsstruktur (210, 420) som är förbunden till värmedammen och anordnad på avstånd från höljet (110) och kännetecknad av en andra termisk konduktivitet som är större än den första termiska konduktiviteten; och ett elektriskt värmeelement (220, 410, 510) som är termiskt kopplat till monteringsstrukturen (210, 420), varvid det elektriska värmeelementet (220, 410, 510) omsluter en sektion av monteringsstrukturen (210, 420); en IR-bildgenerator monterad på monteringsstrukturen (210, 420); och ett främre fönster (120, 405) monterat på monteringsstrukturen (210, 420).

10. Värmekamera i enlighet med krav 9, vari värmekameran uppfyller standarden 802.3af PoE.

11. Värmekamera i enlighet med krav 9, vari höljet (110) uppfyller IP66-klassningen.

12. Värmekamera i enlighet med krav 9, vari värmedammen omfattar ett plastmaterial.

13. Värmekamera i enlighet med krav 9, vari monteringsstrukturen (210., 420) omfattar aluminium och vari det elektriska värmeelementet (220, 410, 510) omfattar en flexibel värmare som bundits till en yttre periferisk yta hörande till monteringsstrukturen (210, 420).

14. Värmekamera i enlighet med krav 9, vari IR-bildgeneratorn omfattar en fokal-piansmatris (215, 415).

15. Värmekamera i enlighet med krav 9, vari det främre fönstret (120, 405) omfattar ett optiskt element.

16. Värmekamera i enlighet med krav 15, vari det optiska elementet omfattar en lins (407) av germanium.

17. Värmekamera i enlighet med krav 15, vari monteringsstrukturen (210, 420) omsluter det optiska elementet längs med omkretsen.

18. Metod för att hantera ett termiskt, bildgenererande system, vari metoden omfattar: - att tillhandahålla (610) en värmekamera placerad i ett hölje (110), vari värmekameran omfattar: en monteringsstruktur (210, 420) som kan stödja en fokalplansmatris (215, 415); en termisk isolator (230, 425, 515) som skapar avstånd mellan monteringsstrukturen (210, 420) och höljet (110); ett elektriskt värmeelement (220, 410, 510) som bundits till monteringsstrukturen (210, 420), varvid det elektriska värmeelementet (220, 410, 510) omsluter en sektion av monteringsstrukturen (210, 420); och ett främre fönster (120, 405) kopplat till monteringsstrukturen (210, 420); - att tillhandahålla (612) elektrisk energi till det termiska, bildgenererande systemet på ett sätt som uppfyller standarden 802.3af PoE; - att bestämma (614) att en omgivningstemperatur är mindre än eller lika med en tröskeltemperatur; - att värma (616) det elektriska värmeiementet (220, 410, 510); och - att leda värme (618) från det elektriska värmeiementet (220, 410, 510) till fokalplansmatrisen (215, 415) och det främre fönstret (120, 405).

19. Metod i enlighet med krav 18, vari tröskeitemperaturen ligger i intervallet mellan -40 °C och +65 °C.

20. Metod i enlighet med krav 18, vari den termiska isolatorn (230, 425, 515) är kännetecknad av en yttre diameter som är större än en yttre diameter av monteringsstrukturen (210, 420).