Как выбрать тепловизионную линзу: 7 параметров, которые должны подтвердить покупатели

Тепловизионная камера не формирует изображение так, как обычная камера видимого света. Он обнаруживает инфракрасное излучение в определенном спектральном диапазоне и преобразует полученный сигнал в тепловое изображение. Линза должна быть рассчитана на этот диапазон длин волн и соответствовать детектору и предполагаемому применению.

Для покупателей проблема заключается в том, что спецификация тепловизионной линзы может содержать несколько параметров, которые кажутся знакомыми — фокусное расстояние, число F, поле зрения и диапазон фокусировки — наряду с требованиями, специфичными для инфракрасного изображения. Выбор объектива только по фокусному расстоянию может привести к тому, что сборка не обеспечит ожидаемого покрытия, чувствительности или механической посадки.

В этом руководстве описаны семь параметров, которые стоит подтвердить при поискетепловизионная линзадля обеспечения безопасности, промышленного мониторинга, инспекции или других инфракрасных приложений.

1. Подтвердите формат детектора и шаг пикселя.

По возможности начните с модели детектора. Как минимум, определите разрешение детектора, активную область и шаг пикселя. Обычные конфигурации теплового детектора включают различное количество пикселей и шаг пикселей, а линза должна обеспечивать круг изображения и оптические характеристики, соответствующие детектору.

Шаг пикселя — это расстояние между соседними пикселями детектора. Это относится к пространственным деталям, которые может получить система, но не определяет окончательное разрешение изображения независимо. Оптические характеристики, фокусировка, обработка сигнала, атмосферные условия и контрастность цели также имеют значение.

Линза, рассчитанная на один формат детектора, может не охватывать большую активную площадь. И наоборот, линза может физически закрывать детектор, но не обеспечивать требуемое качество изображения по краям.

При запросе предложения укажите точную модель детектора или его технические данные. Это позволяет поставщику оптики оценить совместимость, а не полагаться только на такое описание, как «тепловизор 640 × 512».

2. Укажите спектральный диапазон и оптические материалы.

Тепловизионные линзы должны передавать инфракрасное излучение, соответствующее детектору и применению. Длинноволновый инфракрасный диапазон (LWIR) обычно ассоциируется с тепловизионными системами, но требуемый спектральный диапазон следует подтверждать на основе технических характеристик детектора и системы, а не предполагать.

Оптические материалы, подходящие для камер видимого света, не автоматически подходят для каждой длины волны инфракрасного излучения. Для предполагаемого спектрального диапазона необходимо учитывать пропускание материала, покрытия, защиту поверхности и требования к окружающей среде.

Уточните необходимый диапазон длин волн и необходимо ли иметь линзу с просветляющим покрытием или защитным передним элементом. Если камера будет работать на открытом воздухе, узнайте, как защищена открытая оптическая поверхность и какие существуют ограничения по очистке и обращению.

Не думайте, что термин «инфракрасная линза» относится к одной категории сменных продуктов. Визуализация в ближнем инфракрасном диапазоне и длинноволновая тепловизионная визуализация предъявляют разные оптические требования. Точный диапазон — одна из первых деталей, которую поставщик должен подтвердить.

3. Выберите фокусное расстояние в зависимости от расстояния до цели и зоны покрытия.

Фокусное расстояние и размеры детектора вместе определяют угловое поле зрения. На практике выбор зависит от того, какую часть сцены должна охватить камера и как далеко будет находиться цель.

Более короткое фокусное расстояние обычно обеспечивает более широкое поле зрения того же детектора, что может быть полезно для мониторинга территории. Более длинное фокусное расстояние сужает обзор и позволяет разместить больше пикселей на удаленной цели при условии, что оптическая система и атмосферные условия поддерживают необходимую детализацию.

Прежде чем выбирать фокусное расстояние, определите расстояние до цели, размер цели, необходимое горизонтальное и вертикальное покрытие, а также должна ли камера наблюдать как за ближними, так и за удаленными объектами. Часто бывает полезна простая диаграмма сцены.

Если система должна обнаружить небольшой объект на известном расстоянии, вопрос не только в том, появится ли цель на изображении. Это вопрос о том, занимает ли цель достаточное количество пикселей детектора с достаточным контрастом для намеченной задачи обнаружения или измерения. Это может потребовать оценки на уровне системы, а не только расчета фокусного расстояния.

4. Поймите число F и его компромиссы.

Число F описывает соотношение между фокусным расстоянием и эффективным диаметром диафрагмы. В тепловидении более низкое число F может помочь оптической системе собрать больше излучения, что может быть полезно при обнаружении малоконтрастных целей или работе с ограниченным временем интегрирования.

Однако более низкое число F не является универсальным решением. Также необходимо учитывать сложность оптической конструкции, контроль аберраций, размер объектива, стоимость, допуск фокусировки и качество изображения в любой области. Детектор, электроника, процесс калибровки и условия эксплуатации влияют на окончательное тепловое изображение.

При сравнении возможных объективов подтвердите число F рядом с требуемым спектральным диапазоном, детектором, фокусным расстоянием и полем зрения. Не сравнивайте значения диафрагмы, не проверив, предназначены ли продукты для одинаковых системных требований.

Подходящей апертурой является та, которая соответствует целевым показателям чувствительности и качества изображения в рамках размера, стоимости и производственных ограничений проекта.

5. Определите диапазон фокусировки и минимальное рабочее расстояние.

Тепловизионную камеру можно использовать для мониторинга на большом расстоянии, тщательного осмотра или для комбинации того и другого. Поэтому требуемый диапазон фокусировки должен быть указан явно.

Некоторые приложения фокусируются на бесконечности или около нее, в то время как другим необходимо проверять оборудование или компоненты на более коротких расстояниях. Объектив, оптимизированный для одного диапазона, может не обеспечить приемлемых характеристик в другом. Минимальное расстояние фокусировки, механизм фокусировки и возможность регулировки фокуса должны быть подтверждены перед выбором узла.

Если камера будет установлена ​​за защитным окном, включите это окно в обсуждение системы. Его материал, толщина и расположение могут влиять на передачу или оптические характеристики в зависимости от спектрального диапазона и конструкции.

Укажите ближайшее и самое дальнее целевые расстояния и определите, нужно ли регулировать фокус в полевых условиях или фиксировать во время сборки. Эти детали особенно важны для OEM-оборудования, в котором объектив будет встроен в герметичный или компактный корпус.

6. Подтвердите поле зрения, искажение и охват изображения.

Тепловизионную линзу следует оценить на предмет требуемого поля зрения и той части детектора, которая должна оставаться работоспособной. Номинальный угол — это лишь часть картины.

Относительное освещение, искажения и оптические характеристики по всему полю могут влиять на то, насколько последовательно будут отображаться цели от центра к краям. Для приложений, связанных с измерением, отслеживанием или автоматическим анализом, поведение искажений и калибровка могут быть особенно важны.

Если камере необходимо охватить определенный коридор, машину, электрический шкаф или открытую площадку, укажите размеры сцены и расстояние от камеры до цели. Запрашивайте горизонтальное и вертикальное поле зрения, а не только значение диагонали, когда приложение имеет определенное соотношение сторон.

Также уточните, будет ли камера использоваться для качественного наблюдения, автоматического обнаружения или измерения температуры. Эти задачи могут предъявлять различные требования к всей системе визуализации. Спецификация объектива должна быть привязана к предполагаемому результату, а не только к списку оптических номеров.

7. Проверьте экологические, механические и производственные требования.

Тепловизионные линзы часто используются в сложных условиях, включая наружный мониторинг, промышленные инспекции и оборудование, работающее в широком диапазоне температур. Укажите ожидаемые рабочие температуры, воздействие влаги, вибрации, защиту от пыли и любые соответствующие требования к уплотнениям.

Механическая интеграция заслуживает не меньшего внимания. Подтвердите монтажный интерфейс, диаметр линзы, общую длину дорожки, положение детектора, доступное пространство и метод регулировки фокуса. Если в конструкции предусмотрен защитный фасадный элемент или окно, уточните его роль и требуемые свойства.

Для OEM-проектов укажите ожидаемое количество прототипов, расчетный годовой объем, целевую стоимость единицы продукции и график проекта. Эти коммерческие данные помогают поставщику определить, подходит ли стандартная линза или следует оценить индивидуальную конструкцию.

Наконец, определите, как будут оцениваться образцы. Детектор, линза, калибровка и условия тестирования должны соответствовать предполагаемому использованию. Согласуйте расстояние испытания, процедуру фокусировки, целевые условия и критерии приемки перед утверждением массового производства.

Вывод: укажите всю тепловизионную систему

Выбор тепловизионной линзы требует большего, чем просто совпадение фокусного расстояния или числа F. Формат детектора, шаг пикселя, спектральный диапазон, поле зрения, диапазон фокусировки, оптические характеристики, механические ограничения и рабочая среда — все это влияет на то, подходит ли объектив.

Полная таблица технических данных детектора, информация о целевом расстоянии, требования к сцене и механический чертеж обеспечивают гораздо более надежную основу для оценки, чем короткий запрос на «тепловую линзу».

Boshi Optics, частьШанхайская компания шелковых оптических технологий, ООО, предлагает оптические продукты для визуализации, включая варианты тепловизионных линз и индивидуальные оптические разработки. Если вы ищете объектив для новой тепловизионной камеры, сообщите модель детектора, спектральный диапазон, необходимое поле зрения, диапазон фокусировки и доступные механические размеры.

Изучите наштепловизионные линзыииндивидуальные оптические решения или свяжитесь с нами черезСайт оптики Боши чтобы обсудить вашу заявку.