Атермализированные объективы для тепловизоров LWIR

Инфракрасные оптические материалы демонстрируют существенные изменения показателя преломления наряду с изменениями температуры, что, следовательно, приводит к нестабильной длине фокусировки инфракрасных (ИК) тепловизионных камер, что нежелательно. Метод атермализации часто используется при разработке ИК-термографии для устранения дефокусировки в расширенном температурном диапазоне. Существует три основных метода: пассивная оптическая атермализация, пассивная механическая атермализация и активная электромеханическая атермализация. Пассивная оптическая атермализация устраняет эффект расфокусировки с использованием комбинации различных материалов линз с дополнительными КТР (коэффициентами теплового расширения) для компенсации теплового смещения фокуса, разработанная структура упрощена и не предполагает пространственного смещения линз, подходит для компактных и легких линз. Приложения.

Компания Hangzhou Shalom EO предлагает стандартные и специальные линзы для тепловизионных камер LWIR с пассивной оптической атермальной конструкцией, диапазоном фокусировки от 4,3 мм до 100 мм и температурным диапазоном от -40 ℃ до +60 ℃. Благодаря пассивной оптической атермализации линзы становятся компактными, не имеют дополнительных средств для компенсации термической дефокусировки и, следовательно, выгодны для конструкций, чувствительных к весу.

Руководство:

Это базовое и краткое руководство, которое поможет вам понять некоторые важные глоссарии при выборе оптических объективов и объективов для фотоаппаратов.

Размер и разрешение датчика: Размер датчика — это ширина (длина по горизонтали) и высота (длина по вертикали) датчика/детектора, часто измеряемые в мм, дюймах или пикселях. Для объективов тепловизионных камер Shalom EO указывает ширину и высоту соответствующих детекторов в пикселях. Разрешение — это мера качества изображения, часто выражаемая в PPI, то есть количестве пикселей на дюйм. Для объективов тепловизионных камер разрешение указывается в виде шага пикселя, измеряемого в мкм.

Глубина резкости (ГРИП): ГРИП – это расстояние между ближайшим и самым дальним объектами, которые находятся в резком фокусе на изображении. Глубину резкости можно рассчитать, предоставив фокусное расстояние, расстояние до объекта и приемлемый круг нерезкости (CoC, размытое пятно, возникающее в результате несовершенной фокусировки точечных источников света, а числовое значение приемлемого CoC относится к диаметру размытого пятна). место, которое терпимо). и число f. Предположим, что фокусное расстояние равно f, расстояние до объекта равно u, CoC равно c, а число f равно n, тогда: DOF=2u^2nc/f^2.

Фокусное расстояние: Фокусное расстояние — это расстояние от оптического центра до точки, в которой сходятся излучения, параллельные оптической оси линз (т. е. фокальной точки). Существует также эффективное фокусное расстояние (EFL), которое представляет собой расстояние от главной точки и фокусной точки, и заднее фокусное расстояние (BFL), которое представляет собой расстояние от вершины задней линзы до задней фокусной точки.

Поле зрения (FOV): Поле зрения – это максимальный угол, в пределах которого оптический прибор чувствителен к электромагнитному излучению. Он описывает визуальный диапазон камеры и определяется фокусным расстоянием и размером сенсора детектора. В формах спецификации указанное поле зрения измеряется в виде угловых значений.Нажмите здесь, чтобы узнать больше о поле зрения.

Число f: число f, иногда называемое диафрагменным числом фокусного расстояния, представляет собой отношение фокусного расстояния к диаметру входного зрачка (апертуры). Число f указывает соотношение излучений, попадающих в объектив: чем больше число f, тем меньше апертура и, следовательно, тем меньше передаваемого излучения. Кроме того, объективы с меньшим числом f кажутся более четкими, поскольку пятно размытия станет менее заметным на плоскости изображения по мере сокращения диафрагмы. Термин «скорость объектива» также относится к числу f объективов.

Передача материалов. Важно, чтобы модули линз были изготовлены из материалов, которые обладают высокой передачей интересующей вас длины волны. Например, в случае тепловых линз MWIR германий является распространенным материалом из-за его широкого диапазона оптического пропускания от 2 до 12 микрон. Термические свойства — еще один вопрос, который следует учитывать, поскольку показатель преломления оптических материалов меняется при изменении температуры, что приводит к расфокусировке линз. Поэтому для условий работы с колебаниями температур более подходящими являются атермальные линзовые модули. Вес материала также следует оценивать для применений, чувствительных к весу.

Искажение изображения. Искажение изображения определяется как отклонение от прямолинейной перспективы, в результате чего прямые линии на изображении изгибаются в изогнутые. Чем больше поле зрения, тем сложнее скорректировать сферические изображения в прямолинейную перспективу. Объективы типа «рыбий глаз» имеют тенденцию давать довольно значительные искажения изображения.

Функция передачи модуляции (MTF): Функция передачи модуляции — это комплексное измерение для оценки способности оптической линзы сохранять контраст между парами линий реального объекта на разных пространственных частотах, при этом распределение света от объекта рассматривается как синусоидальная функция. с определенными частотами. Чем больше значение MTF, тем лучше камера сохраняет детали реальной сцены на изображении.

Сферическая аберрация и кома. Сферические аберрации возникают в результате изменений оптических путей световых лучей при прохождении через сферическую поверхность оптической линзы. Монохроматические световые лучи, которые падают на оптические линзы, но не параллельны оптической оси, имеют тенденцию фокусироваться в передней части математического фокуса оптики, тогда как параксиальные световые лучи, расположенные ближе к оптической оси, имеют тенденцию фокусироваться в задней части оптики. математический фокус оптики. Сферические аберрации могут возникать у линз, имеющих одну или несколько сферических сторон, включая плоско-выпуклые линзы и сферические линзы.Когда конус света от точечного источника света образует расфокусированное эллиптическое пятно в форме кометы в фокальной плоскости, считается, что присутствует кома, также известная как коматическая аберрация. Это явление имеет место, когда вершина светового конуса — точечный источник света — не находится на оптической оси.Нажмите здесь, чтобы узнать больше о сферической аберрации и коме.

Хроматическая аберрация: Хроматическая аберрация – это неспособность объектива сфокусировать все цвета в одной точке. Это результат дисперсии: показатель преломления элементов линзы меняется в зависимости от длины волны света. Осевая хроматическая аберрация связана с фокусным расстоянием изображения, вызывая разделение цветов или блики; хотя хроматическая аберрация увеличения связана с величиной плоскости изображения, вызывая неравномерность цвета по экрану, образуя диффузные цветные полосы, это известно как явление окантовки. Хроматическая аберрация влияет на цветопередачу изображений на цветной пленке, а также снижает разрешение изображений, сделанных на черно-белой пленке. Обычный подход к исправлению осевых хроматических аберраций  заключается в использовании ахроматической дублетной линзы , а для коррекции хроматической аберрации увеличения используются линзы, изготовленные из оптического стекла с аномальной/сверхнизкой дисперсией.

Кривизна поля. Кривизна поля, также известная как «Кривизна поля» или «Кривизна поля Петцваля», является распространенной оптической проблемой. Это явление, заключающееся в том, что плоскость объекта, перпендикулярная главной оптической оси, не может образовывать плоское поле изображения, а вместо этого поле изображения, предположительно плоское, изогнуто внутрь и принимает изогнутую чашеобразную форму. Следствием кривизны поля является то, что плоский объект кажется резким в определенной части кадра, а не по всему кадру пленки. Все оптические линзы имеют связанную с ней основную кривизну поля, которая является функцией показателя преломления элементов линзы и кривизны их поверхности. Самое четкое изображение может быть сформировано только на изогнутой фокальной поверхности, а не на плоской фокальной плоскости.

Астигматизм: считается, что астигматизм присутствует, когда точка объекта не находится на оптической оси оптической системы, а излучаемый ею луч имеет угол наклона с оптической осью. Астигматизм отличается от комы. Это внеосевая аберрация, которая описывает дефект изображения бесконечно узких лучей и связана только с полем зрения. Величина проекции расстояния между точкой схождения меридионального узкого луча и точкой схождения сагиттального узкого луча на оптическую ось является величиной астигматизма. Из-за наличия астигматизма качество изображения внеосевого поля зрения значительно снижается. Даже если апертура открыта очень мало, очень четкие изображения невозможно получить одновременно в меридиональном и сагиттальном направлениях. Размер астигматизма связан только с угловым полем зрения, а не с размером апертуры. Поэтому астигматизм более заметен у широкоугольного объектива, и объект при съемке следует располагать как можно ближе к центру снимка.

Примечание. Возможно, вы захотите узнать больше о выборе линз. Нажмите здесь, чтобы просмотреть «Руководство по выбору линз», чтобы узнать о различных типах линз и их пригодности, а также нажмите здесь, чтобы просмотреть «Руководство по выбору материала оптической подложки», чтобы узнать о свойствах материала.