红外成像设备的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请主张于2017年3月24日提交的、题为“infraredimagingsystemshutterassemblywithreducedthermalemission”的美国临时专利申请no.62/476,606的权益，该临时专利申请的全部内容通过引用结合于此。

本申请主张于2017年1月27日提交的、题为“infraredimagingsystemshutterassemblywithintegratedthermistor”的美国临时专利申请no.62/451,631的权益，该临时专利申请的全部内容通过引用结合于此。

本申请是于2015年6月23日提交的、题为“infraredimagingdevicehavingashutter”的美国专利申请no.14/747,865的部分延续案，该美国专利申请的全部内容通过引用结合于此。

美国专利申请no.14/747,865是于2013年12月31日提交的、题为“infraredimagingdevicehavingashutter”的国际专利申请no.pct/us2013/078551的延续案，该国际专利申请的全部内容通过引用结合于此。

国际专利申请no.pct/us2013/078551主张于2012年12月31日提交的、题为“infraredimagingdevicehavingashutter”的美国临时专利申请no.61/747,789的权益，该临时专利申请的全部内容通过引用结合于此。

国际专利申请no.pct/us2013/078551是于2013年8月13日提交的、题为“infraredcamerasystemhousingwithmetalizedsurface”的美国专利申请no.13/966,052的部分延续案，该美国专利申请的全部内容通过引用结合于此。

美国专利申请no.14/747,865是于2013年8月13日提交的、题为“infraredcamerasystemhousingwithmetalizedsurface”的美国专利申请no.13/966,052的部分延续案，该美国专利申请no.13/966,052的全部内容通过引用结合于此。

本申请总体上涉及红外成像系统，并且更具体地，涉及红外成像设备的温度检测、组装和屏蔽。

背景技术：

一些红外成像设备包括执行校准(例如，平场校正(ffc))的快门。在执行ffc时，通常期望准确地表征快门桨叶的用于执行不均匀性校正(nuc)和用于准确性的温度。一些传统技术利用设置为红外传感器组件的一部分的温度传感器，以努力地仔细测量桨叶的温度。例如，温度传感器可以集成到红外传感器组件中的焦平面阵列(fpa)的电路中。

然而，这种集成增加了fpa设计和相关电路的复杂性。而且，温度传感器可能没有足够邻近快门桨叶的位置，因此缺乏准确性。例如，温度传感器可能无意中测量壳体或其他非意向元件的温度。因此，可能需要执行附加的处理和/或计算，以补偿这些不太准确或非意向的温度测量，因此增加了红外成像设备的总成本和复杂性。

红外成像设备(诸如红外相机)通常受到可能对其性能产生不利影响的环境条件的影响。例如，不期望的辐射可能降低热成像准确性并且可能引入低空间频率不均匀性。

具体地，从视场外部(例如，期望成像的目标场景外部)接收的辐射或不均匀加热(例如，通过外部源或这些设备的部件)可能显著降低这种设备的准确性和均匀性。对于具有紧邻红外传感器组件的快门或其他部件的红外成像设备，这些影响变得尤其显著。

技术实现要素：

可以包括快门组件作为模块化红外成像设备的一部分。快门组件包括快门桨叶，快门桨叶用于选择性地阻挡场景的外部红外辐射的路径到达红外成像设备的红外图像传感器。根据本公开的实施例，提供了各种技术以更准确地测量桨叶的温度，使得当执行例如校准时可以使用该信息。

根据实施例，快门组件可以通过可机械接合的互补电触头电耦合到红外传感器组件，以将来自快门组件的温度信息提供给红外传感器组件。

根据实施例，设备可以包括快门组件，快门组件包括：桨叶，其配置为在打开位置和闭合位置之间移动，桨叶配置为在闭合位置阻挡外部红外辐射到达焦平面阵列(fpa)并且在打开位置将外部红外辐射传递到fpa；和热敏电阻器，其嵌入快门组件内并且配置为当桨叶处于打开位置时感测桨叶的温度。

根据实施例，方法可以包括：将桨叶设置在连接到红外传感器组件的快门组件中，其中，桨叶配置为在阻挡外部红外辐射到达红外传感器组件焦平面阵列(fpa)的闭合位置和使外部红外辐射传递到fpa的打开位置之间移动；通过嵌入快门组件内的热敏电阻器，来感测处于打开位置的桨叶的温度；和基于热敏电阻器的电压值，来确定桨叶的温度，电压值基于与由热敏电阻器感测到的温度相对应的热敏电阻器的电阻值。

在附加实施例中，快门组件可以包括面向或靠近红外传感器阵列的低发射性表面。通过将低发射性表面定位在阵列附近，可以有效地使场外辐射(例如，不期望的非场景辐射)被阻挡于红外传感器。结果，由红外传感器捕获的图像数据可以主要响应于基于场景的红外辐射，而非不期望的场外辐射。

根据实施例，系统可以包括：以焦平面阵列(fpa)实现的多个红外传感器，其配置为响应于在第一角度上接收的基于场景的热辐射和在第二角度上接收的场外热辐射来捕获热图像；快门组件，其包括开口，该开口配置为将基于场景的热辐射传递到fpa，其中，快门组件对向第二角度的至少一部分；和设置在fpa和快门组件之间的表面，该表面配置为衰减由fpa通过第二角度的对向部分接收的场外热辐射。

根据实施例，方法可以包括：将基于场景的热辐射通过快门组件中的开口传递到以焦平面阵列(fpa)实现的多个红外传感器；通过设置在fpa和快门组件之间的表面，来衰减场外热辐射；响应于在第一角度上接收的基于场景的热辐射和在第二角度上接收的衰减的场外热辐射，来由fpa捕获热图像；其中，快门组件对向第二角度的至少一部分；并且其中，表面衰减由fpa通过第二角度的对向部分接收的场外热辐射。

本实用新型的范围由权利要求限定，这些权利要求通过引用结合到本部分中。通过考虑一个或多个实施例的以下详细描述，将向本领域技术人员提供对本实用新型的实施例的更完整的理解，以及实现其附加优点。将参考将首先简要描述的所附图页。

附图说明

图1是根据本公开的实施例的红外成像设备的立体图。

图2是根据本公开的实施例的红外成像设备的分解图。

图3是根据本公开的实施例的快门组件、红外传感器组件和电路板组件的框图。

图4是根据本公开的实施例的快门组件的分解图。

图5是根据本公开的实施例的快门组件的立体图。

图6a和图6b分别是根据本公开的实施例的快门组件的前视图和立体图。

图7a和图7b分别是根据本公开的实施例的快门组件的前视图和立体图。

图8是根据本公开的实施例的快门组件和红外传感器组件的立体图。

图9是根据本公开的实施例的沿着图8的线9-9的立体剖视图。

图10是根据本公开的实施例的沿着图8的线10-10的立体剖视图。

图11是根据本公开的实施例的操作快门组件的处理的流程图。

图12是根据本公开的实施例的组装红外成像设备的处理的流程图。

图13是根据本公开的实施例的具有快门组件的红外成像设备的框图，该快门组件具有靠近红外传感器阵列的低发射性表面。

图14是根据本公开的实施例的快门组件和红外传感器组件的立体图，该红外传感器组件具有靠近红外传感器阵列的低发射性表面。

图15是根据本公开的实施例的沿着图1的线15-15的立体剖视图。

图16a-图16b是根据本公开的实施例的快门组件和红外传感器组件的另一个实施例的立体图，该红外传感器组件具有靠近红外传感器阵列的低发射性表面。

图17是根据本公开的实施例的沿着利用图16a-图16b的快门组件的图1的线17-17的立体剖视图。

图18是根据本公开的实施例的对具有靠近红外传感器设置的低发射性表面的红外成像设备进行操作的处理的流程图。

通过参考下面的详细描述，可以最好地理解本公开的实施例及其优点。应当理解，相同的附图标记用于标识一个或多个附图中示出的相同元件，其中，这里的示出是为了说明本公开的实施例而不是为了限制本公开的实施例。

具体实施方式

提供各种技术以执行红外成像设备的更准确的校准，而不会增加整个红外成像设备的复杂性和/或成本。具体地，提供了测量模块化红外成像设备的快门组件中的快门桨叶温度的更准确的设备和方法。

根据本公开的实施例，热敏电阻器可以嵌入快门组件内并且紧邻桨叶，以在桨叶处于打开(例如，收起)位置时更准确地测量桨叶的温度。此外，当红外成像设备组装在一起(例如，红外相机)时，热敏电阻器电耦合到相邻红外传感器组件中的控制器或处理器，使得桨叶的温度信息可用于执行用于校准处理的计算。因此，可以通过将热敏电阻器嵌入快门组件中并且在打开位置处嵌入在桨叶处或附近，来提供更准确的桨叶温度。而且，快门组件和红外传感器组件可以经由可机械接合的互补电触头电耦合，因此基本上无需用于它们之间的电连接的线缆和/或线束。

图1示出了根据本公开的实施例的红外成像设备100(例如，红外相机)的立体图。红外成像设备100可以是例如用于捕获场景(例如，外部场景)的热图像的红外相机。

图2示出了根据本公开的实施例的图1中示出的红外成像设备100的分解图。如图所示，红外相机可以是模块化设备，其包括耦合在一起的各种模块或组件，诸如透镜组件210、快门组件200、红外传感器组件201、电路板202和壳体203。因此，在一些实施例中，每个模块或组件可以单独制造，然后组装在一起，以形成完整的设备，诸如红外相机。各种螺丝、螺母和/或夹可用于将每个组件或模块组装在一起。在一些实施例中，壳体203可以配置为容纳电路板202并经由壳体支腿211附装到红外传感器组件201。这样，壳体203覆盖红外相机并形成红外相机一侧的外壳，并且透镜组件210覆盖红外相机并形成红外相机另一侧的外壳。在一些实施例中，壳体203可以是金属壳体(例如，铝)，因此可用于对红外成像设备100进行散热。如在整个本公开中所提供的，为了便于解释各种实施例，仅提供红外相机作为红外成像设备的一个示例。然而，其不旨在限制。相反，红外成像设备100可以是本领域技术人员已知的设计用于捕获红外图像的其他设备。这样，术语“红外成像设备”和“红外相机”在本文中可以互换使用。

在一些实施例中，透镜组件210包括透镜镜筒208和透镜镜筒支架204(例如，也称为透镜镜筒凸缘)。透镜镜筒208包括各种光学元件，光学元件布置成使来自目标场景(即，红外相机外部的场景)的辐射聚焦并通过透镜镜筒208，以到达位于红外相机内部的红外图像传感器。透镜镜筒208可以配置为旋入或卡入透镜镜筒支架204。o形环205、垫圈206和波形弹簧207可以以各种配置布置在透镜镜筒208上或周围以密封透镜镜筒支架204上的透镜镜筒208，例如以防止碎屑或湿气进入红外透镜。

图3是快门组件200、红外传感器组件201和电路板组件202的框图，该图示出了这些组件中的每一个所包括的一些元件及其之间的互连。在一些实施例中，可以存在其他元件和/或电路。根据本公开的实施例，红外传感器组件201包括多个红外图像传感器，其可以以阵列或其他方式布置。例如，在一些实施例中，红外传感器组件201可以以行和列布置的红外传感器阵列来实现，以提供焦平面阵列(fpa)209。在一些实施例中，红外传感器组件201可以实现为晶圆级封装。在一些实施例中，fpa209的红外传感器可以配置为检测来自目标场景的红外辐射(例如，红外能量)，其包括例如中波红外波段(mwir)、长波红外波段(lwir)和/或在特定实施例中可能期望的其他热成像段。在一些实施例中，可以根据晶圆级封装技术来提供红外传感器组件201。在一些实施例中，fpa209可以实现为微阵列仪或以阵列模式布置的其他类型的热成像红外传感器，以提供多个像素。

fpa209可以由电路板组件202处的控制器500控制。例如，控制器500可以实现为处理器，该处理器配置为从存储器503接收指令并执行指令。基于所执行的指令，控制器500可以向fpa209提供信号以通过透镜组件210捕获来自目标场景(例如，外部场景)的热辐射，透镜组件210可用于生成热图像。当期望时，控制器500还可以向fpa209提供信号以停止捕获热辐射，例如，当关闭红外相机时。

红外传感器组件201还可以包括各种电路，其包括例如读出集成电路(roic)501和模数转换器(adc)502。在一些实施例中，roic501可以配置为读取或接收来自fpa209的捕获热信号，并将热信号提供给adc502，在adc502处，热辐射信号从模拟信号转换为数字数据流。转换的数字数据可以在红外传感器组件201处提供给控制器500以进行进一步处理。在一些实施例中，控制器500可以将数字数据存储在存储器503中以供后续使用。在其他实施例中，控制器可以进一步处理数字数据，以生成图像，从而显示在例如用户显示器上。

根据本公开的实施例，快门组件200耦合到红外传感器组件201，以选择性地阻挡来自外部场景的热辐射到达fpa209。在这方面，快门组件200可以包括快门桨叶309(或快门叶片)，其可以由致动器315(例如，马达)移动、旋转或转动，以阻挡热辐射的路径到fpa209。

在一些实施例中，桨叶309可以在阻挡热辐射路径时充当黑体，以便于fpa209的参考温度校准(例如，不均匀性校正(nuc)处理或其他校准处理)，如本领域技术人员将理解的。例如，快门组件200可用于执行基于快门的平场校正(ffc)处理，该处理适当地修改自于2009年2月23日提交的美国专利申请no.12/391,156中阐述的基于快门的ffc技术，该美国专利申请的全部内容通过引用结合于此。

在一些实施例中，根据于2015年6月23日提交的美国专利申请no.14/747,865提供的公开内容，桨叶309可以实现为反射快门，以允许基于反射的热能和已知温度来校准fpa209，该美国专利申请的全部内容通过引用结合于此。

根据本公开的另一个实施例，快门组件200包括嵌入其中的热敏电阻器312。热敏电阻器312可以适于获得桨叶309的温度信息并经由adc502将其提供给控制器500。因此，热敏电阻器312和roic501两者均向adc501提供模拟输入，并且有效地向控制器500提供包含来自热敏电阻器312的温度数据和来自fpa209的像素数据的单个数字数据流。因此，控制器500可以获得桨叶309的准确温度，以用作执行fpa209的热校准的参考。后面将参考图4-图9描述快门组件200内的热敏电阻器312的具体布置和实施方式。

如图所示，快门组件200和电路板组件202通过各种电气和机械连接与红外传感器组件201耦合。尽管图3仅示出了具有来自热敏电阻器312和roic501两者的输入的一个adc502，但是在一些实施例中，可以实现一个以上adc。例如，热敏电阻器312和roic501可以各自具有它们自己的adc。然而，在一些实施例中，adc501可以内置于roic501中。因此，图3的框图旨在示出各种可能的布置及其互连中的一个示例。

图4-图10从各种角度示出了快门组件200的各种视图。更具体地，图4示出了快门组件200的分解立体图。快门组件200可以由金属材料(例如镁)制成，并且包括快门壳体307，快门壳体307配置为接收夹在内板310和外板308之间的快门桨叶309。当组装在一起时，螺丝318可用于将内板310和外板308附装到快门壳体307上。这样，当组装时，桨叶309能够在致动器315被致动时在内板310和外板308之间在打开位置和闭合位置(或收起位置)之间转动、旋转或移动。在一些实施例中，快门组件200还包括沿着快门组件200的外边缘的保护结构319，如图4所示。保护结构319可用于使内板310和外板308沿着快门组件200对准，和/或可以在透镜组件210与快门组件耦合时用于对准透镜组件210。在图4中，桨叶309示出为处于闭合位置，从而阻挡开口(例如，孔)301，开口是从透镜镜筒208到fpa209的热辐射路径。在一些实施例中，桨叶309可以由金属(诸如铝或阳极氧化铝)制成。在其他实施例中，桨叶309可以由本领域技术人员已知的其他材料或合金制成。

图5示出了快门组件200的立体图，其包括桨叶309但是移除了内板310和外板308以示出桨叶309相对于快门组件200的其余部件的位置。

如快门组件200的各种视图中所示，桨叶309在枢转点317处连接到快门组件200，使得桨叶309能够围绕作为旋转轴线的枢转点317旋转。配置为使桨叶309旋转的致动器315安装在快门组件200的马达壳体306(例如，在所示实施例中与快门壳体307集成，或者在其他实施例中单独提供)内，并且在一些实施例中，致动器315可以通过使用磁转子、电动马达或适于响应于接收到电流和/或电压而产生运动和/或力的其他类似的机电致动器来实现。当致动器315被施加电力时，致动器315使驱动销316移动，这转而使桨叶309移动(例如，从打开位置旋转到闭合位置)。当从致动器315移除电力时，致动器315使驱动销316再次移动，这转而使得桨叶309旋转回到打开位置。因此，根据本公开的实施例，当致动器315被施加电力时，桨叶309旋转到闭合位置，并且当致动器315移除电力或未被施加电力时，桨叶移动到或停留在打开位置。图4中所示的桨叶309示出为处于打开位置，这是由于桨叶远离快门组件200的开口301(即，不阻挡开口301)被收起。

在一些实施例中，用于致动器315的电力通过可机械接合的电触头302、303提供。可机械接合的电触头302、303可实现为与设置在相邻组件(诸如红外传感器组件201)上的可机械接合的电触头402、403接合。在一些实施例中，可机械接合的电触头302、303可以是可机械接合的弹簧触头或压缩触头，并且可机械接合的电触头402、403可以是与弹簧触头互补的导电垫。弹簧触头可以实现为使得当快门组件200与红外传感器组件201耦合时，电触头302、303(例如，弹簧触头)压靠互补电触头402、403(例如，导电垫)并且弹簧触头的压靠维持电接合。在一些实施例中，电触头402、403可以替代地是弹簧或压缩触头，并且电触头302、303可以是互补的导电垫。

图6a和图6b分别示出了移除了桨叶309、内板310和外板308的快门组件200的前视图和立体图。图7a和图7b分别示出了包括内板310和桨叶309但是移除了外板308的快门组件200的前视图和立体图。根据本公开的实施例，快门组件200包括用于测量桨叶309的温度的热敏电阻器312。热敏电阻器312可以嵌入例如柔性刚性线缆314中，该线缆通过安装销311安装到快门组件200并且定位成使得当其处于打开位置时热敏电阻器312与桨叶309相邻。以这种方式，当桨叶309处于打开位置时，热敏电阻器312可以例如通过传导、对流和/或辐射来检测桨叶309的温度，并且热敏电阻器312的温度基本上变为与桨叶309相同的温度，其转而基于热敏电阻器312的温度来改变热敏电阻器312的电阻。因此，当电压施加通过热敏电阻器312(例如，通过红外传感器组件201上的其他电路)时，可以基于电压值来确定热敏电阻器312的电阻值，其转而可用于计算热敏电阻器312的温度。在一些实施例中，电压可以串联地施加在热敏电阻器312(具有可变电阻)和固定电阻器上。在这种情况下，仍然可以通过考虑固定电阻器的电阻值和热敏电阻器312的可变电阻，来计算热敏电阻器312的温度。

在一些实施例中，内板310可以安装在桨叶309和热敏电阻器312之间。如图7a-图7b所示，快门组件200包括各种部件，诸如致动器315、致动器驱动销316、安装销311和/或热敏电阻器312，如上所述。因此，内板310可用于覆盖这些部件，以便当桨叶309在打开位置和闭合位置之间移动时，保护它们免受桨叶309的影响，使得部件不会干扰桨叶309的移动(例如，使得桨叶309没有抓住一个或多个部件)。桨叶309安装成使得桨叶309的一侧的整个表面区域接触并邻接内板310，使得桨叶309的温度传导地传输到内板310。内板310直接与热敏电阻器312相邻(例如，触碰或几乎触碰热敏电阻器312)，使得当桨叶309的温度改变时，内板310的温度改变。转而，热敏电阻器312的温度与内板310的温度相应地改变。因此，随着热敏电阻器312的温度改变，热敏电阻器312的电阻改变。

在一些实施例中，内板310可以实现为基本平坦的材料(诸如金属材料或具有高导热率的其他材料)片。例如，内板310的导热率足够高，使得来自桨叶309的热量传输到内板310，以将内板310的温度维持在与桨叶309相同的温度。

图8示出了快门组件200和红外传感器组件201的后部的立体图(即，从附装壳体203的一侧)。根据本公开的实施例，热敏电阻器312电耦合到快门组件200的后侧处的电触头304、305，如图8所示。热敏电阻器312可以通过设置在柔性刚性线缆314中的导电路径耦合到可机械接合的电触头304、305。作为示例而非限制，柔性刚性线缆314可以实现为基本上平而宽的带状线缆，或者其可以实现为具有绝缘护套、覆盖物或涂层的导电材料的其他类型的带状线缆。此外，虽然在本公开中提供平而宽的导电材料，但是热敏电阻器312和可机械接合的电触头304、305之间的电耦合可以替代地使用例如基板上的布线或电迹线来实现。

图9-图10示出了耦合到红外传感器组件201的快门组件200的剖视图。更具体地，图9示出了沿着图8的线9-9的剖视图，并且图10示出了沿着图8的线10-10的剖视图。在一些实施例中，如图9和图10所示，可机械接合的电触头304、305可以实现为与设置在红外传感器组件201上的相应的互补的可机械接合的电触头404、405接合。在一些实施例中，可机械接合的电触头304、305可以是弹簧或压缩触头，并且可机械接合的电触头404、405可以是与可机械接合的电触头304、305互补的导电垫。弹簧触头(例如，可机械接合的电触头304、305)可以实现为使得当其与相应的导电垫(例如，可机械接合的电触头404、405)接合时，可机械接合的电触头304、305压靠可机械接合的电触头404、405，并且压靠维持电接合。

类似于用于热敏电阻器312的可机械接合的电触头304、305和可机械接合的电触头404、405，用于致动器315的可机械接合的电触头302、303和可机械接合的电触头402、403也在图9和10中示出。在一些实施例中，弹簧触头可以是弯曲的导电金属，其在压缩时进一步弯曲。在其他实施例中，弹簧触头可以使用弹簧线圈来实现。因此，当例如使用螺丝、螺母和/或夹将快门组件200和红外传感器组件201组装在一起时，快门组件200的热敏电阻器312和致动器315与红外传感器组件201电耦合。由于可机械接合的电触头302-305和互补的可机械接合的电触头402-405在快门组件200和红外传感器组件201之间提供无线导电路径，因此无需单独的线束或线缆来为致动器315供电或测量热敏电阻器312的电压值和/或电阻值。

图11是根据本公开的实施例的通过红外相机100来操作快门组件200的处理的流程图。例如，如本领域技术人员将理解的，当操作红外相机时，可以执行快门操作，以作为各种nuc和/或辐射测量校准处理的一部分。

在框602处，桨叶309处于初始打开位置(例如，收起位置)，或者如果其处于任何其他位置(例如，闭合位置)，则桨叶309移动到打开位置。

在框604处，处于打开位置的桨叶309的温度由嵌入快门组件200内(例如，嵌入柔性刚性线缆314中)的热敏电阻器312传导地和/或对流地感测。

在框606处，热敏电阻器312的电阻基于桨叶309的温度而改变，并且可以测量(通过测量电压)热敏电阻器312的电阻以确定桨叶309的温度。

在框608处，控制器500可以触发要提供给快门组件200的电压，以使致动器315将桨叶309移动到闭合位置，从而阻挡外部场景的红外辐射到达红外成像组件201的fpa209。由于桨叶309的温度已经确定，fpa209可以捕获桨叶309的红外辐射信息，并且该信息可以由控制器500经由adc502处理，以用于辐射测量校准处理、nuc处理和/或其他校准处理。

在框610处，例如通过移除施加到致动器315的电流或电压，来使桨叶309返回到打开位置。

在一些实施例中，桨叶309在小于大约30毫秒的时间内从打开位置移动到闭合位置并返回到打开位置。在其他实施例中，桨叶309在小于大约10毫秒的时间内从打开位置移动到闭合位置并返回到打开位置。因此，在红外成像设备100的操作期间，桨叶309大多数时间通常保持在打开位置。在一些实施例中，当致动器315断电时(例如当红外相机关闭时或者当快门组件200未与红外传感器组件201组装在一起时)，桨叶309停留在打开位置。

在一些实施例中，致动器315可以利用大约2.0伏以下的电压，并且表现出大约400毫瓦以下的驱动功耗。在一些实施例中，这种驱动电压可以大约为1.8伏。

图12是根据本公开的实施例的组装红外相机100的处理的流程图。如上所述，根据各种实施例的红外相机100是模块化相机，其中，每个模块或组件可以单独制造并组装在一起。在一些实施例中，模块可以由制造商以出厂设置组装。

在框702处，红外传感器组件201与快门组件200对准。通过将红外传感器组件201与快门组件200对准，快门组件200的可机械接合的电触头302-305(例如，弹簧触头)还与红外传感器组件201的相应的互补的可机械接合的电触头402-405(例如，导电垫)对准。在框704处，红外传感器组件201与快门组件200耦合在一起。在这种情况下，可机械接合的电触头302-305压靠互补的可机械啮合的电触头402-405，以形成电连接。在一些实施例中，红外传感器组件201可以使用螺丝318(例如，外螺丝和内螺丝)与快门组件200耦合。在其他实施例中，可以利用夹(例如，搭锁夹)或其他合适的硬件将组件耦合在一起。

在框706处，电路板202与红外传感器组件201耦合。在一些实施例中，电路板202上的一些电路可以配置为与红外传感组件201上的相应电路耦合。例如，电路板202可以包括集成电路(ic)芯片，并且红外传感器组件201可以包括用于ic芯片的相应插座。因此，进行这种电耦合，并且在一些实施例中，电路板202可以使用螺丝和/或夹与红外传感器组件201耦合。在其他实施例中，电路板202可以简单地邻接红外传感器组件201，并且在框708处，可以将壳体203附装到红外传感器组件201以将电路板202保持就位。在一些实施例中，壳体203还可以利用螺丝和/或夹附装到红外传感器组件201，如图2所示。

在框710处，使用例如螺丝、夹或其他合适的器件将透镜组件210附装到快门组件200，以附装到快门组件200。

鉴于以上公开内容，描述了一种模块化红外成像设备，其具有至少单独的快门组件和单独的红外传感器组件。在各种实施例中，热敏电阻器嵌入快门组件内并邻近快门桨叶设置，从而可以获得准确的桨叶温度。也就是说，与将温度传感器和例如更远离桨叶的fpa集成在一起的其他传统技术相反，热敏电阻器尽可能邻近桨叶定位。此外，将该温度提供给位于相邻模块的控制器(例如红外传感器组件或其他电路板)，其中，温度信息用于执行辐射测量校准、nuc处理和/或其他校准处理。应当理解，通过一对互补的可机械接合的电触头，来将温度信息从快门组件电气地提供给红外传感器组件，该电触头配置为仅通过将快门组件和红外传感器组件相耦合而不使用附加的线缆或线束而接合。还可以想到，模块化红外成像设备的各种组件可以与其他组件或其他设备互换。例如，红外成像设备可以设计成在有或没有快门组件的情况下操作，因此，用户可以根据期望移除或安装快门组件，而不必担心组件之间的电连接线缆。

如图1和图2所示，快门组件200可以定位在红外传感器组件201和透镜组件210之间。在红外成像设备100的实现中，这种布置提供了显著的灵活性。例如，由于快门组件200在透镜组件210后方，因此可以使用各种不同的光学元件或其他部件。在这方面，各种透镜镜筒208可以选择性地附装到透镜镜筒支架204(例如，以模块化方式)，以允许用户选择的光学元件212(图15中所示)与红外成像设备100一起使用，以容纳在不同的环境和操作条件下使用的各种不同的焦距。而且，这可以在不需要从红外成像设备100拆卸或移除快门组件201的情况下完成。

为了使快门组件200的尺寸最小化并允许其与各种透镜配置一起使用，快门组件200可以紧邻红外传感器组件201(例如，与其相邻)定位。例如，如图9所示，红外传感器组件201的fpa209可以紧邻快门组件200定位。

然而，如果快门组件200未与fpa209处于热平衡，则快门组件200和fpa209的这种物理布置可能允许从快门组件200传递到fpa209的非意向的场外辐射(例如，不期望的非场景辐射)。在这方面，当快门组件200在fpa209附近时，快门组件200将对向fpa209的视场上方和内部的大立体角。如果未校正，快门组件200可能是场外辐射的主要来源。这可能导致fpa209捕获的图像中的显著不均匀性，特别是在动态热条件下(例如，在存在变化的环境温度的情况下)。例如，捕获图像的各个像素值可以包括来自场外辐射的贡献，其表现为像素值中的噪声或非意向偏移，因此使捕获的图像退化。

为了克服这些问题，快门组件200的面对fpa209的一个或多个表面320可以实现为低发射性表面(例如，反射金属表面，诸如铝、不锈钢、金和/或具有非常小或不具有发射率的其他材料)，以显著减少由fpa209接收的不期望的场外辐射。例如，在一些实施例中，表面320可以由如下材料实现，该材料具有相对高的导热率、相对低的发射率(例如，在一些实施例中，发射率在大约0.02至大约0.11的范围内)并且尽管数年间暴露于各种环境条件，但仍具有维持这些性能的倾向。

图13中以框图形式进一步示出了这种布置的示例。如图13所示，红外成像系统100定位成接收来自场景1300的红外辐射1310。快门组件200位于透镜组件210和fpa209之间。因此，来自场景1300的红外辐射1310经过透镜组件210的一个或多个光学元件212和快门组件200中的开口301，并且由fpa209通过角度a接收。

还如图13所示，fpa209可以通过大于角度a的宽角度b接收红外辐射。这样，通过角度b的其余部分接收的其他非场景红外辐射(例如，对应于角度c1和c2)对应于不期望的场外辐射(例如，由红外成像设备100的外部环境加热引起的非场景辐射、由红外成像设备的部件的操作引起的内部加热和/或其他源)。这种场外辐射可能引起fpa209捕获的图像中的不均匀性。

如图13中进一步所示，快门组件200是与角度a的视场内的fpa209最接近的结构。而且，快门组件200对向与场外角度c1和c2显著重叠的角度d1和d2。因此，在一些实施例中，快门组件200是可由fpa209接收的不期望的场外辐射的最大可能贡献者。

快门组件200提供面向fpa209的表面320，该表面对向同样与场外角度c1和c2显著重叠的相同和/或类似的角度d1和d2。在各种实施例中，表面320可以对应于快门壳体307的外表面、设置在快门壳体307上的一个或多个金属层(例如，由涂层或其他方式提供的金属化层)、设置在快门壳体307和fpa209之间的中间部件(例如，板或其他物理部件)和/或其他适当的结构或材料。

将表面320实现为低发射性表面显著地减少或消除了由fpa209通过角度d1和d2接收的场外辐射。例如，由于快门组件200是这种辐射的最大可能贡献者(例如，由于其紧邻fpa209)，因此减少其场外辐射贡献将对fpa209接收的场外辐射总体的总量产生显著影响。

而且，如图13所示，角度d1和d2基本与场外角度c1和c2重叠。结果，通过角度c1和c2的非重叠部分(例如，对应于角度e1和e2)接收的任何附加的场外辐射可能源自远离fpa209的其他源(例如，透镜组件210)并且对fpa209检测到的任何不均匀性的贡献要小得多。

在一些实施例中，fpa209紧邻表面320定位为使得fpa209的视场(例如，对应于角度b)完全被角度a(例如，对应于通过透镜组件210接收的基于场景的辐射)以及角度d1和d2(例如，对应于从表面320接收的衰减的场外辐射，如果有的话)占据。例如，在这样的实施例中，表面320可以进一步对向fpa209使得角度c1和c2与角度d1和d2完全重叠，并且角度e1和e2有效地减小到零。结果，入射在fpa209上的任何场外辐射将被表面320衰减。

在各种实施例中，根据于2016年10月18日公布的美国专利no.9,473,681提供的公开内容，表面320可以实现为一个或多个金属层，该美国专利的全部内容通过引用结合于此。

表面320的低发射率可以通过减少红外成像设备100的各个部件向fpa209发射的功率，来减小fpa209接收的场外辐射的影响。在这方面，表面发射的功率可以表示为w(λ,t)*e，其中λ是红外辐射的波长，t是表面的温度，并且e是表面的发射率。因此，发射功率可以被认为是发射率的线性函数。

诸如金的金属具有大约0.02的发射率，镍具有在大约0.05到大约0.11的范围内的发射率，并且铝具有在大约0.05到大约0.09的范围内的发射率，所有这些都可以基本上小于红外成像设备100的、具有在大约0.8到大约0.95的范围内的发射率的某些其他部件(例如，在透镜镜筒支架204、透镜镜筒208、光学元件212、透镜组件210的其他部分、快门壳体200和/或其他部件当由塑料或类似材料实现时的情况下)的发射率。因此，考虑到上面讨论的发射率，当由上述各种金属实现时，从低发射性表面320发射的功率可以是由塑料或类似材料制成的其他部件发射的功率的大约十分之一。

因此，在存在低发射性表面320的情况下，响应于其他部件中的温度变化，fpa209接收到较少的场外红外辐射(例如，功率)(例如，在一些实施例中减少大约90％)。与具有较高发射率的其他部件(例如，一些实施例中的透镜组件210、快门组件200和/或其他部件)相比，由低发射性表面320发射的降低的功率导致fpa209响应于这样的辐射经历相应的较小输出变化(例如，在fpa209捕获的图像帧中将表示场外辐射的较小影响)。结果，由于当在场景1300中执行对象的温度测量时，不那么需要补偿场外辐射，因此fpa209可以以更高的热成像准确性来操作。此外，与其他部件相比，由低发射性表面320发射的减少的辐射量可以导致fpa209表现出较低的空间频率不均匀性。而且，通过减少fpa209接收的辐射，可以相应地减少估计场外辐射的贡献的可能误差。结果，fpa209可以以提高的热成像准确性和均匀性来操作。

低发射性表面320可用于提高红外成像设备100的导热率，从而减少与传统红外成像系统相关的附加的问题。在这方面，传统系统可能经历来自各种部件(例如，安装在壳体内部或外部)和/或各种外部热源的不均匀加热(例如，热点)。结果，这样的系统上的温度分布可能显著变化，特别是当各种部件选择性地接通和断开时。如果未经校正，则壳体的不均匀加热可能导致传感器处表现出低空间频率不均匀性。

通过低发射性表面320的高导热率，可以在红外成像模块设备100中显著减少这种不均匀的加热效果。例如，在一些实施例中，透镜组件210、快门组件200和/或其他部件的一部分可以由具有相对较低的导热率(例如，也是相对较慢的热时间常数)的材料(例如，基本上由塑料和/或其他材料构成)来实现。然而，通过提供具有比其他部件更高的导热率(例如，也是更快的热时间常数)的低发射性表面320，热量可以更均匀地分布在fpa209周围，从而减小不均匀加热的不利影响，尤其是红外成像设备100紧邻其他部件(诸如个人电子设备)使用的情况。

在一些实施例中，低发射性表面320还可用于以克服与传统方法相关的若干问题的方式，来提供电磁干扰(emi)屏蔽。在这方面，传统系统可以利用实现为单独的结构的emi屏蔽，其必须定位在各种部件上以用于屏蔽。这种结构占据了宝贵的空间、减少了对流冷却并且涉及附加的组装成本，所有这些都使得它们不适合小型应用。

低发射性表面320可以显著减少这些缺点。在一些实施例中，低发射性表面320可以接地并且作为emi屏蔽而操作。具体地，低发射性表面320可以作为屏蔽而操作以基本上衰减由fpa209发射(例如，朝向其他部件和/或环境发射)和/或由fpa209接收(例如，接收的其他部件和/或环境)的emi，特别是当桨叶309处于闭合位置时。因此，与传统emi屏蔽相比，低发射性表面320有效地提供了紧凑的emi屏蔽，其不会占据红外成像设备100内的显著的附加空间。

图14和图15示出了根据本公开的实施例的用于红外成像设备100的特定实施方式的靠近fpa209设置的低发射性表面320的示例。类似地，图16a-图16b和图17示出了具有设置在快门组件200的板321上的低发射性表面320的快门组件200的另一种配置的附加示例和红外成像设备100的各种部件的替代实施例。

具体而言，图14和图16a-图16b是完全移除了电路板组件202和壳体203的红外成像设备100的立体图。在图14和图16a-图16b中，红外传感器组件201已被大部分移除，并且红外传感器组件201的fpa209以半透明的形式示出以进一步示出其相对于表面320的位置。图15是根据本公开的实施例的沿着图1的线15-15截取的红外成像设备100的立体剖视图。图17是根据本公开的实施例的沿着利用图16a-图16b的快门组件的图1的线17-17的立体剖视图。

在图14至图17的每一个中，fpa209定位成接收经过透镜组件210的光学元件212和快门组件200的开口301的基于场景的红外辐射1310。然而，如关于图13类似地讨论的，fpa209可能易于接收来自其他源的场外辐射。如图14至图17所示，fpa209位于快门组件200附近。实际上，在所示实施例中，快门组件200是红外成像设备100的与fpa209的接收侧最接近的部件。因此，在一些实施例中，快门组件200可能是fpa209可以接收的最大可能的场外辐射源。

为了显著减少或消除这种场外辐射，快门组件200包括如所讨论的低发射性表面320。因此，fpa209将被有效地屏蔽全部或大部分场外红外辐射，从而减少由fpa209捕获的图像中的非意向的不均匀性。

图18是根据本公开的实施例的对具有靠近fpa209设置的低发射性表面的红外成像设备100进行操作的处理的流程图。尽管分别示出和描述图18的各种框，但这仅仅是为了便于向读者解释。在这方面，在红外成像设备100的操作期间，可以同时执行任何或所有框。

在框1810中，桨叶309处于初始打开位置(例如，收起位置)，或者如果其处于任何其他位置(例如，闭合位置)，则桨叶309移动到打开位置(例如，通过控制器500)，使得其维持在快门组件200的快门壳体307内(例如，如关于图11的框602所类似地讨论的)。

在框1820中，来自场景1300的红外辐射1310经过透镜组件210的一个或多个光学元件212和快门组件200中的开口301，并且由fpa209通过角度a接收，如所讨论的。

在框1830中，低发射性表面320衰减(例如，部分地减少或完全阻挡)由fpa209接收的场外红外辐射(例如，衰减通过角度d1和d2接收的辐射，如图13所示)。

在框1840中，fpa209响应于基于场景的红外辐射1310来捕获一个或多个热图像。由于场外红外辐射被低发射性表面320衰减，因此所捕获的热图像将表现出与不期望的场外辐射相关的减少的不均匀性。结果，可以显著提高捕获的热图像的质量。

还构想了附加实施例。在一个实施例中，系统包括：以焦平面阵列(fpa)实现的多个红外传感器，其配置为响应于在第一角度上接收的基于场景的热辐射和在第二角度上接收的场外热辐射，来捕获热图像；快门组件，其包括配置为将基于场景的热辐射传递到fpa的开口，其中，快门组件对向第二角度的至少一部分；和设置在fpa和快门组件之间的表面，该表面配置为衰减由fpa通过第二角度的对向部分接收的场外热辐射。

在另一个实施例中，方法包括：将基于场景的热辐射通过快门组件中的开口传递到以焦平面阵列(fpa)实现的多个红外传感器；通过设置在fpa和快门组件之间的表面，来衰减场外热辐射；响应于在第一角度上接收的基于场景的热辐射和在第二角度上接收的衰减的场外热辐射，来由fpa捕获热图像；其中，快门组件对向第二角度的至少一部分；并且其中，表面衰减由fpa通过第二角度的对向部分接收的场外热辐射。

在另一个实施例中，表面是快门组件的金属表面。在另一个实施例中，表面是设置在快门组件上的金属化层。在另一个实施例中，表面是中间物理部件的表面。在另一个实施例中，表面是具有在大约0.02至大约0.11的范围内的发射率的低发射性表面。

在另一个实施例中，透镜镜筒支架配置为选择性地附装透镜镜筒，以将透镜镜筒定位在快门组件和成像场景之间。在另一个实施例中，透镜镜筒具有比表面更大的发射率。

在另一个实施例中，表面对场外热辐射的衰减减少了捕获的热图像中的不均匀性。在另一个实施例中，fpa靠近表面定位，使得表面对向整个第二角度。在另一个实施例中，系统是热成像相机。在另一个实施例中，方法由热成像相机执行。

在适用的情况下，可以使用硬件、软件或者硬件和软件的组合来实现本公开提供的各种实施例。同样在适用的情况下，在不脱离本公开的精神的情况下，本文阐述的各种硬件部件和/或软件部件可以组合成包括软件、硬件和/或两者的复合部件。在适用的情况下，在不脱离本公开的精神的情况下，可以将这里阐述的各种硬件部件和/或软件部件分成包括软件、硬件或两者的子部件。另外，在适用的情况下，预期软件部件可以实现为硬件部件，并且反之亦然。

上述实施例说明但不限制本实用新型。还应该理解，根据本实用新型的原理可以进行许多修改和变化。因此，本实用新型的范围仅由所附权利要求及其等同物来限定。