E!114314 SPEKTIR: A Novel Miniature Multispectral Thermal Image Sensor for Multi-Industrial use

Alle fysiske objekter sender ut termisk stråling med et spekter som avhenger av objektets temperatur. Øynene våres kan bare se termisk stråling fra varme objekter. For eksempel ser den termiske strålingen fra en kokeplate på 500 degree Celsius ut som en svak rød glød for menneskeøyet. Vi er blinde for bølgelengder lengre enn 0.7 micron. Heldigvis kan man bruke termiske infrarøde kameraer til å avbilde objekter i luften som for eksempel sender ut langbølget infrarød stråling (LWIR) på 8 til 14 micron. Avbildning av LWIR overgår menneskets synsevne om natten, i røyk, tåke og støv, og det har dermed viktige anvendelsesområder som blant annet termografi og overvåkning. Ukjølte LWIR termiske kameraer har sensorer basert på MEMS-mikrobolometerarrayer og CMOS utlesnings-integrerte kretser. Riktignok er dagens termiske kameraer dyre i tillegg til at de har begrenset ytelse. I prosjektet utvikles det en ny termisk bildesensor som baserer seg på MEMS-mikrobolometere og CMOS integrerte kretser med høy bildeoppløsning og multispektral evne. Produksjonskostnadene vil bli redusert ved å bruke store CMOS- og MEMS-produksjonsfasiliteter og avansert pakking. Med multispektral evne kan man forbedre anvendelser som gassdeteksjon og gasskyavbildning, og forenkle absolutte målinger av overflatetemperaturer langt unna. Hensikten er å optimere CMOS-ROIC og MEMS-mikrobolometerarrayer med multispektral evne og integrere teknologien med passende pakking og kamerahardware. Prosjektet jobber mot å utvikle, validere og demonstrere en slik ukjølt multispektral termisk avbilder med høy ytelse for anvendelser innen sikkerhet/overvåkning, høy-kvalitet termografi, gassdeteksjon og bilindustri.

The SPEKTIR project will develop a novel uncooled miniature multi-spectral room-temperature operated cybersecure thermal imager sensitive for LWIR (8 - 14µm). The multi-spectral capability is not available in room-temperature operated imagers today and enable new applications. The imager will be offered to the security/surveillance, thermography, automotive and gas detection markets for a significantly lower price than existing products still retaining high-level performance and reliability. Building on the partner’s background IP we will improve the designs for readout integrated circuit (ROIC) from IDEAS, microbolometer arrays from FhG IMS, manufacturing processes at both partners, imaging SW from Nuromedia and integrate these components in the thermal imager & camera core. The challenges are 1. fabrication of the microbolometer arrays with high yield, performance and reliability, 2. hermetic vacuum packaging and 3. ROIC development and manufacture. The combined unique in-house SoA technologies at IDEAS, FhG IMS and Nuromedia enable manufacturing the miniature multi-spectral uncooled cybersecure thermal imager at much lower costs than SoA products serving the same markets. The multi-spectral features will enable thermography independent of emissivity and expansion of high-performance thermographic vision to cost-conscious & high-volume markets first-ever; offering new options for users including cybersecurity and generate high revenues.