9 facteurs à prendre en compte lors du choix d'un objectif d'imagerie thermique infrarouge
L' objectif d'imagerie thermique infrarouge est un élément indispensable de l'imageur thermique infrarouge. Sa fonction est de faire converger le rayonnement infrarouge de la cible vers le détecteur infrarouge, grâce à la conversion photoélectrique et au traitement de l'image, et enfin de former une image avec un bon contraste. Les avantages et les inconvénients d'un objectif d'imagerie thermique infrarouge déterminent en grande partie les performances d'une caméra d'imagerie thermique infrarouge. Voici neuf facteurs à prendre en compte lors du choix d’un objectif d’imagerie thermique infrarouge.
Bande d'onde
Les caméras thermiques infrarouges fonctionnent généralement dans trois bandes d’ondes : ondes courtes, ondes moyennes et ondes longues. Certaines caméras thermiques utilisées lors d’occasions spéciales doivent également fonctionner sur plusieurs bandes. La lentille infrarouge doit être spécialement conçue en fonction de sa bande de travail pour optimiser les performances. Les matériaux infrarouges utilisés dans les lentilles infrarouges de différentes bandes d'ondes sont également différents.
Vignettage
En général, le plan focal du détecteur infrarouge est rectangulaire ou carré, et l'image formée par la lentille infrarouge est une zone circulaire à symétrie de rotation. La lentille d'imagerie thermique infrarouge doit créer une ligne diagonale d'un diamètre égal ou supérieur au réseau de plans focaux au niveau du plan focal du détecteur. Si l'image ne peut pas remplir complètement la zone du détecteur, l'effet qui en résulte est appelé vignettage, qui se traduira par une réduction de l'énergie du champ de vision en bord de l'image.
De manière générale, les objectifs infrarouges ne permettent pas le vignettage. Pour l'objectif utilisé dans le détecteur de refroidissement infrarouge, si l'objectif doit vigneter, le principe de conception d'une efficacité de diaphragme froid de 100 % ne peut pas être respecté, car le rayonnement parasite affectera les performances de l'imageur thermique infrarouge.
Distance focale et champ de vision
Les lentilles infrarouges sont généralement identifiées par leur distance focale. À mesure que la distance focale augmente, le champ de vision de l'objectif se rétrécit. A l’inverse, plus la distance focale diminue, plus le champ de vision s’élargit.
Les objectifs infrarouges peuvent généralement être divisés en objectifs à champ unique, objectifs à champs multiples et objectifs à zoom continu. Étant donné que l'objectif à zoom continu infrarouge peut réaliser une recherche de cible et un suivi continu de cibles à différentes distances, il a été largement utilisé dans de nombreux domaines.
Numéro F
Le nombre F de la lentille infrarouge détermine la quantité d'énergie radiante cible qui pénètre dans l'imageur thermique infrarouge. Plus le nombre F est petit, plus la taille de la lentille infrarouge est grande pour la même distance focale. Lorsqu'il est associé au détecteur correspondant, plus le rayonnement infrarouge peut être obtenu et plus la sensibilité de l'imageur thermique infrarouge est élevée.
Cependant, dans certaines occasions, avec des exigences strictes en matière de poids et de volume (comme les modules photoélectriques d'UAV), sous réserve de respecter les indicateurs du système, certaines caméras thermiques infrarouges à grand nombre F sont de plus en plus largement utilisées, et les ondes moyennes F5.5 est adopté. Le nombre d’appareils et de petits systèmes de modules optoélectroniques pour objectifs augmente de jour en jour.
Pour les détecteurs infrarouges non refroidis, il n’y a pas d’écran froid comme dans le dewar des détecteurs réfrigérés. Pour la lentille infrarouge des détecteurs infrarouges non refroidis, le nombre F est relativement flexible, mais la sensibilité des détecteurs non refroidis est faible. Sélectionnez généralement une lentille infrarouge avec un petit nombre F.
Profondeur de champ
La profondeur de champ est la plage de la distance la plus éloignée et la distance la plus courte que l'objectif peut voir clairement sans se concentrer. La profondeur de champ n'est pas seulement liée à la distance focale de l'objectif, au nombre F, à la qualité de l'image et à la distance d'imagerie d'alignement définie, mais également à la taille des pixels du détecteur. De manière générale, plus le nombre F est grand, plus la distance focale est courte et plus la taille des pixels du détecteur est grande, plus la profondeur de champ est grande. Pour différents plans d'alignement, la plage de profondeur de champ est également différente.
La distance d'imagerie la plus proche de l'objectif et la profondeur de champ sont deux concepts. La distance d'imagerie la plus proche est la distance de l'objet la plus proche à laquelle l'objectif peut clairement imager lorsque l'objectif est mis au point.
Qualité d'image
Généralement, la fonction de transfert optique (MTF), la distorsion et la fonction d'étalement de points sont utilisées pour évaluer la qualité d'imagerie de l'objectif. La qualité d'imagerie de l'objectif doit être sélectionnée pour correspondre autant que possible à la taille des pixels du détecteur. S'il ne peut pas être comparé, il convient de déterminer si la caméra infrarouge est un système avec une optique limitée ou un système avec des détecteurs limités pour déterminer la paire de caméras infrarouges. La capacité de détecter et de reconnaître des cibles.
Transmission
La plupart des matériaux infrarouges ont un indice de réfraction élevé et la lentille infrarouge doit être recouverte d'un revêtement antireflet à haute efficacité pour augmenter la transmission de la lentille infrarouge. À mesure que le nombre de lentilles dans la lentille augmente, la transmission de la lentille diminue progressivement. L'absorption de l'objectif et la réflexion résiduelle sont les deux principaux facteurs qui réduisent la transmission, et la réflexion résiduelle introduira des interférences (les interférences infrarouges sont inévitables du mécanisme à moins que l'objectif n'ait une transmission de 100 %), ce qui affecte l'effet sensoriel de l'imageur thermique infrarouge et ses performances.
Athermalisation
Étant donné que l'indice de réfraction du matériau infrarouge change considérablement avec la température, lorsque la température ambiante change, la lentille infrarouge produira une défocalisation correspondante. La lentille infrarouge adopte également deux méthodes actives et passives pour réaliser l'athermalisation afin de garantir que la position focale de la lentille ne bouge pas lorsque la température change.
Si la lentille ne permet pas l'intervention de l'utilisateur pendant l'utilisation (par exemple, installée dans un environnement sans surveillance), la lentille infrarouge doit être athermalisée.
Interface
L'interface optique de la lentille infrarouge doit correspondre au détecteur infrarouge utilisé, en particulier la lentille infrarouge utilisée pour refroidir le détecteur infrarouge, qui implique le nombre F, la distance entre l'écran froid et le plan focal et les paramètres détaillés de la fenêtre. .
L'interface mécanique de la lentille infrarouge est la forme de connexion avec le mouvement infrarouge, généralement sous la forme d'une bride, d'un filetage, d'une baïonnette, etc. D'une manière générale, la méthode d'installation de la bride est fiable et peut garantir la cohérence de la position d'installation du détecteur.
La lentille d'imagerie thermique infrarouge produite par Qunhom possède de fortes capacités de surveillance dans l'obscurité la nuit, peut identifier avec précision les cibles cachées et possède une très forte capacité à pénétrer des conditions difficiles telles que la brume, la pluie, la neige et la fumée.
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