IRC900 Series MWIR-Kameras

Die Wahl hängt in erster Linie davon ab, ob Bildrate, Array-Größe, Pixelabstand oder thermische Empfindlichkeit Priorität haben. Die IRC906 kombiniert eine Auflösung von 640 × 512, 20-µm-Pixel, 119 Hz im Vollbildbetrieb und 18 mK NEdT, während die IRC906HS ebenfalls 640 × 512 bietet, aber mit 12-µm-Pixeln und 475 Hz arbeitet. Die IRC910 verfügt über ein quadratisches 1024 × 1024-Array, 25-µm-Pixel, 76 Hz Betrieb und eine Well-Kapazität von 10 Millionen Elektronen. Die IRC912 bietet mit 1280 × 1024 das größte Array, mit 12-µm-Pixeln und 119 Hz. In der Praxis ist die IRC906HS die richtige Wahl für hohe Ereignisgeschwindigkeit, die IRC912 für eine hohe Pixelzahl, die IRC910 für wissenschaftliche Bildgebung im quadratischen Format und die IRC906 für 18 mK Empfindlichkeit bei kleinerem Array.

NEdT beschreibt die Fähigkeit der Kamera, unter definierten Messbedingungen kleine scheinbare Temperaturunterschiede zu unterscheiden. Die IRC906 und IRC910 erreichen ein NEdT von 18 mK, während die IRC906HS und IRC912 unter 30 mK liegen. Ein niedrigeres NEdT ermöglicht in der Regel feinere thermische Kontraste, wobei das endgültige Ergebnis auch von Optik, Integrationszeit, Filterung, Kalibrierung und Szenenstrahlung abhängt. Die Well-Kapazität beträgt 7 Millionen Elektronen bei der IRC906, 2 Millionen bei IRC906HS und IRC912 sowie 10 Millionen bei der IRC910. Eine größere Well-Kapazität kann vor der Sättigung mehr Signal aufnehmen, daher sollten bei der Modellauswahl sowohl die thermische Empfindlichkeit als auch der erwartete Intensitätsbereich der Szene berücksichtigt werden.

Alle vier Modelle unterstützen benutzerdefinierte Fenster in 4 × 1-Pixel-Schritten, mit einer Mindestbreite von 320 Pixeln und einer Mindesthöhe von 32 Pixeln. Eine Reduzierung des aktiven Auslesebereichs kann die Erfassungsrate erhöhen, auch wenn keine konkreten Bildraten für reduzierte Fenstergrößen angegeben sind. Integrationszeiten unter 150 ns sind möglich, wenn Szenenstrahlung und optischer Durchsatz für so kurze Belichtungen genügend Signal liefern. Zusätzlich kann ein 13-Bit-Modus gewählt werden, um die Bildrate bei kleinen Fenstergrößen zu erhöhen, während der 14-Bit-Betrieb die volle angegebene digitale Tiefe beibehält. Vor der Wahl des Betriebsmodus sollten Entwickler den benötigten Bildausschnitt, das Belichtungsbudget und die Datenbandbreite prüfen.

Die Kameras liefern gleichzeitig Bilddaten über Camera Link und GigE, sodass sich die Erfassungsarchitektur passend zu Bandbreite, Kabelführung und Host-Hardware auswählen lässt. Die serielle Kommunikation erfolgt über Camera Link und GigE, während die plattformübergreifende Steuerung dem GenICam-Schnittstellenmodell folgt. Sync I/O und ein Integrationsausgang sind für die Abstimmung mit externen Triggern, Beleuchtung, Bewegungs­systemen oder Messgeräten vorhanden. Der Snapshot-Betrieb erfasst die Fokalebene zu einem gemeinsamen Zeitpunkt, was hilfreich ist, wenn sich der Szeneninhalt während eines Frames ändert. Bei der Integrationsplanung sollten die gewählte Vollbildrate, die Verarbeitungsleistung des Hosts, der Speicherdurchsatz und die Timing-Anforderungen der angeschlossenen Geräte berücksichtigt werden.

Standardmäßig sind für die Kameras die Blendenzahlen f/2,3, f/3,0 und f/4,0 verfügbar; kunden­spezifische Kaltblenden sind für anwendungsspezifische Konfigurationen ebenfalls erhältlich. Standardmäßig stehen als Kaltfilter ein Band von 3,0 bis 5,0 µm oder kein Kaltfilter zur Verfügung, zusätzlich sind CO₂-, SWIR- und kunden­spezifische Filteroptionen erhältlich. Ein motorisiertes Warmfilterrad mit vier Positionen nimmt Filter mit 25,4 mm Durchmesser und 1,0 mm Dicke auf und ermöglicht so ein kontrolliertes Umschalten zwischen Spektralbändern. IRC906, IRC906HS und IRC912 verwenden Bajonett-Objektivanschlüsse, während die IRC910 ein Lochbild für Schraubbefestigung nutzt. Detektor, Blendenzahl, Filtertransmission und Objektiv sollten daher immer als Gesamtsystem und nicht als voneinander unabhängige Komponenten bewertet werden.

Alle Modelle arbeiten mit 24 V DC, der angegebene Leistungsbedarf reicht jedoch von 20 W bei der IRC906 bis 35 W bei der IRC910. IRC906, IRC906HS und IRC912 messen 5,1 × 5,8 × 8 in und wiegen unter 7 lb, während die IRC910 6 × 6 × 9 in misst und unter 10 lb wiegt. Der Betriebstemperaturbereich reicht von -40 bis +55 °C, die Lagerung ist von -55 bis +80 °C zulässig. Die Schutzart IP51 sollte als begrenzter Schutz gegen das Eindringen von Fremdkörpern und Wasser verstanden werden und nicht als Ersatz für ein vollständig wetterfestes Gehäuse. Bei der Systemauslegung sollte außerdem Platz für Objektiv, Kabel, Luftstrom, Montagehardware und den Zugang zu einem eventuellen Filterradmechanismus vorgesehen werden.

Die Serie eignet sich für Spektroskopie- und Prozessanalysesysteme, bei denen gekühlte MWIR-Detektion, kurze Integrationszeiten und konfigurierbare Filterung erforderlich sind. Die InSb-Detektoren reagieren von unter 1,0 µm bis 5,3 µm, während das Standard-Kaltfilterband 3,0 bis 5,0 µm abdeckt. Optionale CO₂-, SWIR- und kunden­spezifische Filter sowie das Filterrad mit vier Positionen ermöglichen eine Ausrichtung der optischen Konfiguration auf ausgewählte spektrale Merkmale. Camera Link- und GigE-Schnittstellen unterstützen die Anbindung an Erfassungs- und Analysesysteme, und die externe Synchronisation erlaubt die Abstimmung der Bildgebung mit einem gesteuerten Prozess. Die endgültige spektrale Auflösung und quantitative Genauigkeit hängen außerdem von der externen Optik, der Kalibriermethode und den Analysegeräten ab.

Die IRC906HS bietet mit 475 Hz die höchste Vollbildrate der Serie, während die anderen Modelle je nach Array-Format mit 76 oder 119 Hz arbeiten. Die Snapshot-Integration hilft, zeitliche Verschiebungen innerhalb des Bildes zu begrenzen, und Sync I/O ermöglicht die Abstimmung des Belichtungszeitpunkts mit einem externen Ereignis. Die Kameras können zwischen den Modi „integrate-while-read“ und „integrate-then-read“ umschalten und bieten damit Flexibilität bei Tastgrad und Erfassungszeitpunkt. Bei der IRC910 unterstützt SuperFraming Änderungen der Integrationszeit von Frame zu Frame, wenn eine Szene schnell wechselnde Signalpegel oder einen großen Dynamikbereich aufweist. Bei der Auswahl sollte berücksichtigt werden, ob zeitliche Auflösung, räumliche Auflösung, Empfindlichkeit oder Szenendynamik die entscheidende Anforderung ist.