Требуется создать источник ИК (850 +- 50 нм) со специфической диаграммой направленности.
Вкладываю изображение с диаграммой в двух плоскостях.
Красным отмечены нужные участки, как распределена мощность вне участков представляется не важным.
Мощность в целевом секторе требуется ~100 мВт.
В одной плоскости мощность нужно распределить в секторе 20 градусов линейно относительно угла. В другой - постоянная плотность в секторе 20 градусов.
Важна относительная точность распределения, порядка 0.1%.
Если использовать светодиод и подобранный градиентный светофильтр, то есть сомнения в точности из-за неоднородности кристалла. Впрочем как и в случае с лазером.
Решаема ли эта задача вообще? Какие можете дать советы?
Большое спасибо!

Сделать будет непросто, и стабильность термо - и временная будет плохая.
Это, видимо, часть какой-то задачи, и разумнее компенсировать неравномерность считанных данных программно, по результатам калибровки (если я правильно предположил задачу).

может, посмотреть в сторону голограммы? или расщепить луч на несколько и сформировать волновые фронты таким образом, чтобы они проинтерферировали с созданием нужной картины(таже голограмма, по сути, только сбоку). но на пальцах тут никак, надо открыть учебник по физической оптике и попробовать нарисовать уравнения..

требуемые 0.1% конечно ужасают. я даже думаю, что это нереальные цифры, их даже замерить (чтобы подтвердить) непонятно как.

В том-то и дело, что цифру эту взял с учётом дин. диапазона датчика. С замером в этом плане проблем нет. Про формирование интерференционной картинки я подумаю, может здесь что-нибудь и зарыто, спасибо!

Об этом пути я думал в первую очередь, но это представилось невозможным, поскольку считываемая величина по сути уже является результатом измерения и нет критериев её корректировки или калибровки... Компенсировать погрешность можно будет позже, статистическим образом, но до этого хотелось бы минимизировать факторы погрешности.

Мне стало интересно, если использовать часть лепестка диаграммы обычного светодиода - то какое максимальное отклонение от заявленной диаграммы характерно? Никто не сталкивался?

Ещё как есть, всё та же пара картинок.

Дело в том, что растр вместе с погрешностной картиной не будет присутствовать в кадре статично. В зависимости от положения отражающей поверхности, растр будет сдвигаться (поскольку положение и направленность излучателя и приёмника различная). Если бы статично - то да, мы бы вычли погрешностную картинку подготовленную во время калибровки...

Вообще, речь о получении линейного градиента на одной плоскости?

Что, и линейность кто-то гарантирует? Мне кажется, даже с позиционированием до 0.1% можно повозиться.

Сомнения есть. Планируется использовать КМОП матрицу со встроенным АЦП 10 бит. То есть 0.1% отсюда и выплыл, т.к. 1024 градации измерения. В каком разряде у неё шумы реально - неизвестно. По крайней мере можно оценить по snr, но я этим не занимался ещё. Если предположить что младший бит неактуален... то нужная точность распределения снизится до 0.2%... Не то что бы полегчало...

Нет, градиент будет светить на произвольные объекты, т.е. даже не на плоскость...
Суть в том, что если верно измерить мощность излучения в некоторой точке на отражающей поверхности - это нам даст угол "эквипотенциальной" плоскости излучения. Т.к. мощность у нас распределена в зависимости от угла. Далее геометрический рассчёт и мы имеем 3д сцену.
Понятно, что многое зависит от отражающей поверхности, но и от этого в большой степени можно уйти, перейдя к относительным характеристикам освещённости.
Это в двух словах для ясности к чему всё.
Таким образом нерешённой задачей пока остаётся "распределить".

Вы не поняли, вопрос был об упрощении — решит ли задачу плоский излучатель.

Возьмем, например, MT9M001C12STM. У неё SNRMAX = 45dB. 10^(45/20)=177. Т.е это меньше 8 разрядов. К тому же эта матрица имеет rolling shutter, который меньше шумит, а вам судя по всему нужен global shutter.

Плоский излучатель? Не представляю пока, это какой то есть?


Рассчёт ясен, но не думаю, что он подходит нам.
Разобравшись в описании планируемой матрицы (mt9v032 mono), я обнаружил, что snr приводится для типового варианта включения (н.у., усиление среднее).
У нас эти характеристики будут отличаться: вместо среднего АРУ 4x актуально меньшее значение. Вплоть до 1x, т.к. планируется достаточно мощный источник. Будет шуметь - возможно придётся сажать матрицу на пельтье.
Зато дорылся до того, почему заявлено 10 бит.
Из-за характеристики Sensitivity: Unit: LSB, Minimum 400, Typical 572, Maximum 745.
Короче это по существу параметр "повторяемость". Сняли 4 кадра в плохих условиях и получили шум в области 400 единиц, в типовых условиях - шум в области 572 ед., в хороших - 745.
И для того чтобы обеспечить на шкале стабильный участок взяли log2(745) с округлением вверх.
Параметр Sensitivity нам актуален, т.к. абсолютных замеряемых величин не нужно, а нужна стабильность при съёмке в моём случае 3-ёх кадров.
Хотя всё спорно, не буду настаивать, т.к. уверен, что от истины мы далеки одинаково. Такие вещи собирать нужно...

Однако же головная боль, напомню, у меня источник

Т. к. в источнике не шарю, то продолжу про матрицу
Заявленный SNR(Typical)=37.3 для MT9V032C12STM ES. На глаз это так и есть она больше шумит, чем MT9M001C12STM. Какую-то из этих матриц я засоывавал то ли в холодильник, то ли в морозильник. По шумам на глаз разницы не заметил. Охлаждение матрицы уменьшает шум при длительных выдержках, при малых преобладают шумы другого рода. Подробнее об этом я когда-то читал на сайте Видеоскана.
Преобразование в этой матрице происходит двенадцатиразрядным АЦП. Когда у нас света не хватает, мы вытаскиваем из неё и младшие биты

Спасибо за инфу! Планируется как раз выдержку малую делать, быть может придётся пересмотреть решение о конкретно этой матрице в пользу какой-нибудь ПЗС с нормальными характеристиками. Когда-то я сводную таблицу составлял по матрицам, аптиновские, помнится, смотрелись совсем не примечательно.
Точность распределения мощности в 0.1% правильно, думаю, пересмотреть в 0.2%, что соответствует более реальному дин. диапазону в 54 дБ.

Я опять про фотометрию

Сомневаюсь, что характеристики разных пикселей совпадают до такой степени. Если и правда нужна такая немаленькая точность, то нужно подумать о поверке/калибровке линейки.
Немаленькая точность -- не в плане электрики, а в плане оптики. Где брать эталон распределения оптической мощности? фиг знает. Можно просканировать точечным приемником, если есть хорошая подвижка, а приемник и источник не дрейфуют во времени.

Но, короче, даже эти 0.2% равномерности в оптике нужно будет доказать, и одного линейного АЦП тут мало.

Дрейфы нам не очень важны, если они не происходят быстро и если они меняют абсолютные величины, но не нарушают линейности распределения. Нам нужна стабильность на протяжении примерно 120 мс. Может даже на меньший период, что будет зависеть от матрицы.
Про фотометрию Представлял себе процесс установления меры линейности так: светим на белый экран, анализируем кадр, сделанный матрицей... Или профессиональным фотиком бе сжатия. И имеем кучу диаграмм для каждой строки зависимости интенсивности от N пикселя. По ним, думаю, будет понятно где конкретные пиксели имеют погрешность, а где распределение отличается от линейного.

Даже от вроде бы матового экрана будет ненулевая компонента зеркального отражения, также будут эффекты на отражении от защитных слоев на приемнике. Тут еще и поляризация добавится. Все это дело будет замысловато дышать в зависимости от углов, короче, и надо будет хорошо подумать, кто виноват в неидеальном распределении электрического отклика приемника - правда плохая диаграмма, или геометрия измерительной установки.

Если источник достаточно когерентный, к этому добавятся спеклы и будет еще большая каша.

Допускаю. Но с этим в перспективе придётся повозиться. Сейчас головная боль - источник.
Как вариант в настоящий момент - несколько безлинзовых ИК светодиодов с рассеяной характеристикой излучения - для создания линейного распределения, с градиентным пока не ясно. Есть соображения на какую точность распределения можно рассчитывать в таком случае?

Нету таких соображений, слишком много от конкртеного диода зависит.

Вообще книжно-классичекий способ обеспечить равномерно светящуюся поверхность -- интегрирующая(фотометрическая) сфера: http://en.wikipedia.org/wiki/Integrating_sphere
В нее светят источником, и кусочек ее внутренней поверхности в результате переотражений освещен равномерно. Ламбертовский источник получается.

Вообще интересно, а зачем вам такое распределение? что за задача, если не секрет?

Да, были мысли о таком варианте, но он далеко за бюджетом прибора...
Задача связана с попыткой создать триангуляционный измеритель со специфической диаграммой излучателя, что даст ряд преимуществ. Способ был описан в одном патенте, если интересно - найду его номер. Пока что на пути очевидные сложности и может быть придётся отказаться от этой идеи...

Если есть задача, то требуемую точность кмк стоит задавать от обратного -- задаете допустимую погрешность вашего измерителя, и считаете, в какую равномерность это вам выльется. Может, вам 10% достаточно, как знать?