آيا دوربين هاي حرارتي در مقابل نور خورشيد آسيب پذيرند ؟

نويسنده(گان):
كريستين ماراس،

چکيده:
دوربين هاي حرارتي مي توانند حتي در تاريك ترين شب ها، تصاوير با وضوح بالا تهيه نمايند. از اين رو اين دوربين ها در كاربردهاي متعدد از جمله ايجاد امنيت و نظارت و نيز استفاده در دريا، خودرو و بسياري موارد ديگر ابزاري مناسب به شمار مي روند. توجه به پوشش و قاب دوربين به منظور اطمينان از مقاومت آن در مقابل باد و باران بديهي به نظر مي رسد، اما علاوه بر اينها بايد توجه كرد كه نور خورشيد نيز مي تواند بخش آشكارساز حساس به حرارت موجود در اين نوع دوربين ها را با صدماتي جدي مواجه سازد.
فناوري آشكارساز ميكرو بولومتر اكسيد واناديوم ، به دوربين اين امكان را مي دهد تا در مقابل تابش هاي مداوم خورشيد در عدسي دوربين در هنگام تصويربرداري ويدئويي از مقاومت كافي برخوردار باشد.
تمهيدات حفاظتي متعددي در دوربين هاي تصويربرداري انديشيده شده است و موجب ايمني و مقاومت اين دوربين ها در مقابل صدمات ناشي از نور خورشيد و به حداقل رساندن آثار خرابي موقت ناشي از آن مي گردد.
هنگام خريد يك دوربين تصويربرداري حرارتي به هر دليل، مطمئن شويد كه دوربين شما مي تواند بدون نياز به تعمير براي چندين سال به خوبي كار كند. قرار گرفتن لنز دوربين رو به خورشيد، نبايد موجب خراب شدن و يا كاهش طول عمر آن گردد. از اين جهت انتخاب دوربين هاي داراي آشكارسازهاي ميكرو بولومتر گرمايي حاوي اكسيد واناديوم يك انتخاب صحيح خواهد بود. در اين مقاله سعي شده ضمن معرفي سيستم هاي ايمني در برابر نورخورشيد در دوربين ها ، چشم انداز مناسبي در مورد اين دوربين ها ارائه نمايد.

كريستين ماراس عضو شركت سيستم هاي فلير بوده و در اين نوشتار تلاش مي كند ما را متقاعد سازد كه دوربين هاي تصويربرداري حرارتي اين شركت از مقاومت لازم براي استفاده در محيط هاي مختلف برخوردار هستند.
دوربين هاي حرارتي مي توانند حتي در تاريك ترين شب ها، تصاوير با وضوح بالا تهيه نمايند. از اين رو اين دوربين ها در كاربردهاي متعدد از جمله ايجاد امنيت و نظارت و نيز استفاده در دريا، خودرو و بسياري موارد ديگر ابزاري مناسب به شمار مي روند. خريد و تهيه يك دوربين تصويربرداري حرارتي در حقيقت يك خريد براي آينده است. بنابر اين مهم است دوربيني را كه تهيه مي كنيم بتواند سال ها به خوبي كار كند. از آنجا كه اغلب دوربين هاي حرارتي در محيط هاي بيرون به كار گرفته مي شوند، نخستين مسئله اي كه بايد به آن توجه كرد مقاومت آن دوربين در مقابل آب، باد و نور خورشيد است.
توجه به پوشش و قاب دوربين به منظور اطمينان از مقاومت آن در مقابل باد و باران بديهي به نظر مي رسد، اما علاوه بر اينها بايد توجه كرد كه نور خورشيد نيز مي تواند بخش آشكارساز حساس به حرارت موجود در اين نوع دوربين ها را با صدماتي جدي مواجه سازد، البته اگر در هنگام توليد آن استانداردهاي به كار رفته در محصولات فلير رعايت نشده باشند.

دوربين هاي تصويربرداري حرارتي و خورشيد
طبيعتاً كاربران دوربين هاي حرارتي به دنبال تصويربرداري از خورشيد نيستند، اما ممكن است دوربين هنگام كار به طور اتفاقي با چنين شرايطي مواجه شود. يك دوربين حرارتي را در نظر بگيريد كه بر روي يك پايه با قابليت حركت در جهت هاي پن و تيلت قرار دارد.
فرض كنيد در هنگام حركت دوربين در دو جهت ذكر شده به علت ناآگاهي كاربر، دوربين مستقيماً رو به خورشيد قرار گيرد. به ويژه اگر خورشيد نزديك افق باشد احتمال وقوع اين حادثه بيشتر است.
اين اتقاق معمولاً در عمل به اين شكل رخ مي دهد كه دوربين در جايي ثابت و رو به افق است و خورشيد در طي ساعات روز از جلوي ميدان ديد دوربين عبور مي كند.
شايد فكر كنيم كه دوربين هاي حرارتي غالباً در شب مورد استفاده قرار مي گيرند، اما بايد توجه كرد كه بسياري از كاربران در نورِ روز نيز به استفاده از اين دوربين ها تمايل دارند. زيرا پنهان شدن از چشم دوربين حرارتي كار مشكلي است و حتي افرادي كه در سايه ها و يا پشت بوته ها پنهان شده باشند در يك تصوير حرارتي مشاهده مي شوند.
تشعشع خورشيد نيز اصطلاحاً موجب كور شدن ديد اين نوع از دوربين هاي تصويربرداري حرارتي نخواهد شد، حتي اگر در طول روز و در حالي كه دوربين خاموش است عدسي آن رو به خورشيد قرار گيرد. اين شرايط در برخي از ساير دوربين هاي موجود، به آسيب جدي آشكارساز آنها منجر مي شود.

عدم بروز آسيب هاي دائمي
فناوري آشكارساز ميكرو بولومتر اكسيد واناديوم متعلق به محصولات شركت فلير، به دوربين اين امكان را مي دهد تا در مقابل تابش هاي مداوم خورشيد در عدسي دوربين در هنگام تصويربرداري ويدئويي از مقاومت كافي برخوردار باشد. (براي مثال هنگامي كه خورشيد از مقابل ميدان ديد دوربيني كه بر روي افق تنظيم شده است عبور مي نمايد.)
با اين حال در صورت حضور خورشيد در ميدان ديد دوربين، به علت ميزان بالاي انرژي ساطع شده از آن آثار خرابي موقتي در تصوير مشاهده مي شود.

سازوكارهاي حفاظت
تمهيدات حفاظتي متعددي در دوربين هاي تصويربرداري حرارتي شركت فلير انديشيده شده است و موجب ايمني و مقاومت اين دوربين ها در مقابل صدمات ناشي از نور خورشيد و به حداقل رساندن آثار خرابي موقت ناشي از آن مي گردد.
نخستين تمهيد، استفاده از آرايه اكسيد واناديوم (VOx) گرمايي است كه دقيقاً در پشت فيلتر پايين گذر قرار داده شده و از اين طريق اجازه عبور امواج با طول موج هاي كوتاه تر از 7 ميكرومتر را از خود نمي دهد اين كار به كم شدن اثر تشعشات خورشيد كمك مي كند، زيرا با حذف امواج حاوي طول موج‎هاي كوتاه تر، عملاً انرژي امواج ورودي از خورشيد (با دماي بيش از 6000 درجه كلوين) به دوربين كاهش خواهد يافت.
آشكارسازهاي ميكرو بولومتر گرمايي حاوي اكسيد واناديوم ساخته شده توسط شركت فلير، در بازه طيف مادون قرمز با طول موج بالا بين 7.5 تا 13.5 ميكرومتر كار مي كنند. انرژي تشعشات خورشيد، بيشتر در طول موج 500 نانومتر متمركز است (رنگ سبز موجود در طيف نور مرئي)، اما همچنان در طول موج مادون قرمز نيز انرژي زيادي وجود دارد. بنابراين با حذف امواج با طول موج هاي كوتاه تر مي توان انرژي امواج هدايت شده به سمت آشكارساز را كاهش داد. علاوه بر اين، سطح آشكارساز با يك لايه پوشش مات پوشانده شده كه طول موج هاي خارج از بازه 4.5 تا 13.5 ميكرومتر را جذب مي كند.
راه كار ديگر براي كاهش آثار ناشي از نور خورشيد، توجه به طراحي الكترونيكي آشكارساز است. بولومتر از يك آرايه از خازن ها تشكيل مي شود كه در هنگام جذب انرژي حرارتي مقاومت هايشان تغيير مي كنند.
مواجه شدن خازن ها با يك انرژي حرارتي بيش تر از حد مجاز، منجر به شكست و خراب شدن آنها خواهد شد. طي فرايند طراحي الكترونيك، انرژي دريافتي از خورشيد به گونه اي پراكنده مي شود تا به خازن ها آسيبي نرسد و از خراب شدن آرايه پيكسل ها جلوگيري شود.

آثار موقت
با اينكه شركت فلير گام هاي موثري در كاهش اثر تابش خورشيد در دوربين هاي گرمايي خود برداشته است، اما آثار مشهودي در هنگام تصوير برداري از خورشيد در تصاوير دوربين قابل ملاحظه است. بيش از همه مي‎توان وجود تصوير شبح‎گونه‎اي را ذكر كرد كه پس از تابش طولاني مدت نور خورشيد در تصوير دوربين باقي مي‎ماند.
پيكسل هايي كه نور خورشيد به آنها مي تابد نسبت به ساير پيكسل ها سطح بيشتري از انرژي را دريافت مي كنند و پس از حذف يا جابجا شدن نور خورشيد از روي اين پيكسل ها، همچنان حالتي از برانگيختگي در آنها مشاهده مي شود كه منجر به ايجاد يك تصوير شبه گونه در محل آنها خواهد شد. اين پديده رفتاري طبيعي و موقتي است.
مدت زماني كه اين شبه همچنان قابل مشاهده است به عواملي از قبيل طول فاصله كانوني عدسي ها، مدت تابش نور به پيكسل ها و نيز كاليبراسيون هاي ميدان يكنواخت (FFC) كه پس از تابش انجام مي گيرند بستگي دارد.
كاليبراسيون ميدان يكنواخت، سيستمي است كه هر 10 دقيقه با استفاده از شاتر دوربين، مقدار هر پيكسل را مجدداً كاليبره و برابر صفر مي كند. براي يك دوربين غير متحرك كه خورشيد از مقابل آن عبور مي كند، با استفاده از كاهش شدت نور و روش كاليبراسيون ميدان يكنواخت، مدت زمان مشاهده يك تصوير شبح گونه غالباً از چند دقيقه تجاوز نخواهد كرد.

ايمني در برابر خورشيد
نتيجه اينكه، شركت فلير موفق به توليد فناوري ميكرو بولومتر گرمايي حاوي اكسيد واناديوم (VOx) گرديده است كه مي تواند نسبت به نور خورشيد و تبعات آن ايمن و مقاوم باشند. دوربين هاي شركت فلير در صورت تصويربرداري مستقيم از خورشيد (براي مثال هنگام عبور خورشيد از درون ميدان ديد يك دوربين كه رو به افق تنظيم شده است)، دچار آسيب نخواهند شد.
اگر چه امكان بروز پديده ها و آثاري بر روي تصاوير به صورت شبح وجود دارد، اما اين آثار در جريان استفاده معمولي و بدون دخالت كاربر خود به خود محو خواهند شد.
متاسفانه در تمام فناوري هاي تصويربرداري حرارتي موجود، مشخصات ذكر شده مطابق آنچه در اينجا بيان شد نيستند. توليدكنندگان مختلف مدل هاي متنوعي را با انواع آشكارسازهاي ميكرو بولومتر گرمايي توليد و عرضه مي نمايند.
اكسيد واناديوم تنها يكي از تركيباتي است كه به منظور توليد اين آشكارسازها مورد استفاده قرار مي گيرد. مواد ديگري شامل سيليكون غير متبلور (α-Si) و تيتانات باريم استرونتيوم (BST) نيز به اين منظور به كار مي روند. توليدكنندگاني كه از فناوري α-Si يا BST استفاده مي كنند بعضاً در دفترچه راهنماي محصول خود ذكر مي كنند كه دوربين مزبور نبايد در مقابل نور مستقيم خورشيد قرار گيرد. در صورت عدم رعايت اين نكته، دوربين دچار آسيب دائمي شده و اين آسيب جزو موارد تحت ضمانت از سوي توليد كننده خواهد بود.
هنگام خريد يك دوربين تصويربرداري حرارتي به هر دليل، مطمئن شويد كه دوربين شما مي تواند بدون نياز به تعمير براي چندين سال به خوبي كار كند. قرار گرفتن لنز دوربين رو به خورشيد، نبايد موجب خراب شدن و يا كاهش طول عمر آن گردد. از اين جهت انتخاب دوربين هاي داراي آشكارسازهاي ميكرو بولومتر گرمايي حاوي اكسيد واناديوم يك انتخاب صحيح خواهد بود.