การผลิตเลนส์ถ่ายภาพความร้อน การถ่ายภาพความร้อน

คุณต้องการเลนส์เพิ่มเติมสำหรับกล้องถ่ายภาพความร้อนหรือไม่?

เมื่อซื้อเครื่องถ่ายภาพความร้อน ทุกคนจะถามคำถามนี้กับตัวเองและตอบด้วยตนเองตามข้อมูลที่มีอยู่ ในส่วนของเรา เราจะพยายามขยายจำนวนข้อมูลเดียวกันนั้นเพื่อให้ทางเลือกของผู้ซื้อได้รับข้อมูลมากขึ้น

แล้วทำไมคุณถึงต้องใช้เลนส์/เลนส์เพิ่มเติม?
คุณภาพของภาพขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์หลายตัว แต่ขึ้นอยู่กับคุณภาพของเมทริกซ์ภาพความร้อนเป็นหลัก ความไวและขนาดของภาพ ตลอดจนพารามิเตอร์ของเลนส์
ก่อนอื่นเลยก็คือ ข้อกำหนดทางเทคนิคเมทริกซ์ถ่ายภาพความร้อนและเลนส์และกำหนดคุณภาพของภาพ ตามกฎแล้วไม่สามารถเปลี่ยนเมทริกซ์เป็นเมทริกซ์ที่ใหญ่กว่าได้ ดังนั้นจึงมีเพียงเลนส์ที่เปลี่ยนได้หรือเลนส์เพิ่มเติมเท่านั้นที่จะปรับปรุงคุณภาพของภาพ ฉันค่อนข้างสงสัยเกี่ยวกับการกล่าวอ้างที่ว่าข้อบกพร่องของเมทริกซ์และเลนส์สามารถแก้ไขได้ด้วยความช่วยเหลือของการประมวลผลซอฟต์แวร์เพิ่มเติม และด้วยเหตุนี้จึงบรรลุผลสำเร็จมากกว่าที่เป็นไปได้โดยอาศัยฮาร์ดแวร์

ตัวอย่างเช่น:
เมทริกซ์ 384x288 พร้อมเลนส์ 20⁰ ให้ความละเอียดเชิงพื้นที่: 0.91 mrad เมทริกซ์ 160x120 พร้อมเลนส์ 20⁰ เดียวกันจะให้ความละเอียด 2.2 mrad
กล่าวอีกนัยหนึ่ง ที่ระยะ 100 เมตร กล้องถ่ายภาพความร้อนที่มีเมทริกซ์ 384x288 สามารถแยกแยะวัตถุที่มีขนาด 9.1x9.1 ซม. ได้ ในขณะที่สำหรับเมทริกซ์ 160x120 วัตถุขั้นต่ำจะต้องมีขนาดอย่างน้อย 22x22 ซม.!
ความเป็นไปได้ในการบรรลุความละเอียด 9x9 ซม. ฟังดูเป็นแง่ดีมาก แม้ว่าคุณภาพของต้นฉบับ แม้แต่ภาพถ่ายหลายร้อยภาพก็ไม่ได้ดีไปกว่า 22x22 ซม. ก็ตาม
แน่นอนว่าตัวเลือก "ความละเอียดสูงพิเศษ" สามารถปรับปรุงคุณภาพของภาพได้เล็กน้อย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในกรณีที่มือสั่น "เป็นธรรมชาติ" แต่ความสามารถในการแสดงปาฏิหาริย์โดยการเพิ่มความละเอียดเป็นสองเท่ายังคงเป็นที่น่าสงสัยเป็นอย่างน้อย

นี่เป็นวิธีธรรมชาติอย่างหนึ่งในการขยายระยะหรือพื้นที่การถ่ายภาพที่มีประสิทธิภาพ - เพิ่มเลนส์ สำหรับเลนส์มาตรฐาน มีเลนส์ให้เลือกสองแบบให้เลือก ได้แก่ มุมกว้างและมุมกว้าง

เลนส์มุมกว้างตามกฎแล้ว จะใช้เมื่อจำเป็นต้องถ่ายภาพพื้นที่ขนาดใหญ่จากระยะไกลที่ค่อนข้างสั้น ไม่ได้รับความนิยมเท่ากับเลนส์มุมกว้าง เนื่องจากคุณสามารถรวมชุดภาพมาตรฐานเป็นภาพพาโนรามาได้เสมอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อเลนส์มุมกว้างจะขยายพื้นที่การถ่ายภาพโดยการลดรายละเอียดลง ซึ่งเหมาะกับคนเพียงไม่กี่คน

เลนส์มุมแคบ (เทเลโฟโต้)ใช้ในกรณีที่รายละเอียดสูงเป็นสิ่งสำคัญสำหรับวัตถุที่ค่อนข้างเล็กซึ่งอยู่ในระยะไกลพอสมควร ไม่มีเทคนิคซอฟต์แวร์ใดที่สามารถแก้ปัญหาได้ - คุณต้องการ เลนส์พิเศษ- ในทางปฏิบัติของผม มีกรณีที่จำเป็นต้องถ่ายภาพท่อ TEC5 (ที่สูงกว่า 200 ม.) ในกรณีนี้ เลนส์ดังกล่าวจำเป็นเพียงอย่างเดียว

การเลือกกล้องถ่ายภาพความร้อนมักขึ้นอยู่กับการเลือกความละเอียดของเซ็นเซอร์และ ทางยาวโฟกัสเลนส์เพื่อให้ได้ระยะการตรวจจับเป้าหมายอย่างใดอย่างหนึ่ง ตัวอย่างเช่นใน ข้อกำหนดทางเทคนิคระบุ: กล้องถ่ายภาพความร้อนที่มีความละเอียด 640x480 พิกเซลและเลนส์ 100 มม.

ลองพิจารณาสถานการณ์จริงในการเลือกกล้องถ่ายภาพความร้อนเมื่อเซ็นเซอร์ที่นำเสนอทั้งหมดมีความละเอียดที่ต้องการ 640x480 พิกเซลโดยใช้เทคโนโลยีซิลิคอนอสัณฐาน (aSi) ระยะพิทช์พิกเซล 17 μm และความไวต่อความร้อน (NETD) 50 mK - พารามิเตอร์เหล่านี้เป็นเรื่องปกติสำหรับไมโครโบโลมิเตอร์ความยาวคลื่นยาวสมัยใหม่ นอกจากนี้ เลนส์ที่นำเสนอทั้งหมดจะมีทางยาวโฟกัส 100 มม. แต่จะแตกต่างกันที่รูรับแสงสัมพัทธ์ F พารามิเตอร์ของเลนส์มีดังนี้:

โดยคำนึงถึงพารามิเตอร์ที่ระบุของรูรับแสงและการส่งผ่านแสงในช่วง IR (ตั้งแต่ 8 ถึง 12 μm) คุณสามารถคำนวณได้ว่าแสงจะผ่านเลนส์ได้กี่เปอร์เซ็นต์:

การส่องสว่างบนเมทริกซ์ด้วยเลนส์ F1.6 และการส่งผ่านแสง 88% = (1/1.6)2 x 0.88 = 34%

การส่องสว่างบนเมทริกซ์ด้วยเลนส์ F1.4 และการส่งผ่านแสง 88% = (1/1.4)2 x 0.88 = 49%

การส่องสว่างบนเมทริกซ์ด้วยเลนส์ F1.2 และการส่งผ่านแสง 88% = (1/1.2)2 x 0.88 = 61%

ดังนั้นจึงสามารถแสดงให้เห็นได้ว่าความไวต่อความร้อนของระบบสร้างภาพความร้อน + เลนส์จะเปลี่ยนจากแผ่นป้าย 50mK เป็น

ดังนั้น อัตราความไวของกล้องถ่ายภาพความร้อน 50mK จึงขึ้นอยู่กับการส่งผ่านแสงของเลนส์เป็นอย่างมาก และในตัวอย่างของเรา ในกรณีที่ดีที่สุดคือ 82mK (เลนส์ 3) และในกรณีที่แย่ที่สุด – 147mK (เลนส์ 1) ด้วยเหตุนี้กล้องถ่ายภาพความร้อนจะไม่สามารถ "เห็นความแตกต่างของอุณหภูมิ" ที่ 0.05 องศา แต่เพียง 0.08 ~ 0.15 องศา ซึ่งดูเหมือนว่าจะดีมากเช่นกัน

สิ่งนี้จะส่งผลต่อผลลัพธ์ของการสังเกตอย่างไร หากความแตกต่างของอุณหภูมิมีมากและวัตถุที่สังเกตแตกต่างกันอย่างมากในด้านอุณหภูมิจากพื้นหลัง กล้องทุกตัวก็จะแสดงวัตถุนั้นได้ดีพอๆ กัน แต่หากสถานการณ์ซับซ้อนมากขึ้น ผลลัพธ์ก็จะเริ่มแตกต่างออกไป การทำให้สถานการณ์การสังเกตมีความซับซ้อนขึ้นสามารถเข้าใจได้ดังนี้: ความแตกต่างทางความร้อนต่ำระหว่างเป้าหมายและพื้นหลัง การตกตะกอนในชั้นบรรยากาศ

มุมมองภายนอกของการตั้งค่าการทดสอบแบบประกอบ เลนส์ทั้งหมดที่มีความยาวโฟกัส 100 มม. แต่มี F ต่างกัน (เลนส์จากซ้ายไปขวา): F1.2, F1.4, F1.6 คุณจะเห็นว่าการเคลือบป้องกันแสงสะท้อน/ป้องกันบนเลนส์มีสีสะท้อนแสงแตกต่างกันอย่างไร

ในการทดสอบ เราต้องใช้เวลาพอสมควรในการตรวจสอบสภาพอากาศต่างๆ และทำการถ่ายภาพที่สอดคล้องกัน

มุมมองของพื้นที่สังเกตการณ์ในสเปกตรัมที่มองเห็นได้ ฝน. ภาพนี้ถ่ายในสภาพอากาศที่แห้งและอบอุ่น เลนส์ 100 มม., F1.6 – F1.4 – F1.2 ตามลำดับ

จะเห็นได้ว่าโดยทั่วไปแล้วเลนส์ทุกตัวให้คุณภาพของภาพที่เพียงพอต่อการสังเกต ในขณะเดียวกัน เลนส์ F1.4 ก็ไม่ได้ให้ความคมชัดมากนักในระยะใกล้ ภาพที่มีรายละเอียดมากที่สุดคือการใช้เลนส์ F1.2 โดยสามารถเห็นได้ในรายละเอียดของสายไฟในพื้นหลังและในรายละเอียดบนหลังคาของอาคารในพื้นหลัง ในสถานการณ์นี้ ความแตกต่างระหว่างเลนส์ไม่สำคัญ

เมื่อฝนตกภาพก็เปลี่ยนไป เลนส์ 100 มม., F1.6 – F1.4 – F1.2:

เมื่อฝนตก จะมีผลกระทบด้านลบสองประการสำหรับการสังเกตในสเปกตรัม IR ประการแรก ฝนทำให้เกิด “อุปสรรค” ในเส้นทางแสง IR และประการที่สอง น้ำจะเปรียบเทียบอุณหภูมิ สิ่งแวดล้อมจึงช่วยลดความเปรียบต่างทางความร้อน

คุณอาจสังเกตเห็นสิ่งต่อไปนี้:

• ด้วยรูรับแสงสัมพัทธ์ที่เล็กกว่า F1.6 คอนทราสต์ของภาพจะลดลงอย่างมาก
• วัตถุที่มีความเปรียบต่างความร้อนต่ำจะแยกแยะได้ยาก - มีเสาอยู่บน พื้นหลังแทบจะมองไม่เห็น;
• หากมองด้วยสายตา ภาพที่ F1.2 จะมองเห็นได้ชัดเจนสำหรับผู้ปฏิบัติงานมากกว่า F1.6 หรือ F1.4
• ภาพจะแย่กว่าในสภาพอากาศที่ชัดเจนอย่างมาก

อีกมุมหนึ่งท่ามกลางอากาศแจ่มใส เลนส์ 100 มม., F1.6 – F1.4 – F1.2 ตามลำดับ:

ภาพมีความแตกต่างกันเล็กน้อย แต่โดยทั่วไปแล้วจะไม่ส่งผลต่อการรับรู้และการวิเคราะห์ภาพความร้อน

เพื่อแสดงให้เห็นความแตกต่างระหว่างเลนส์ได้อย่างเต็มที่ จึงมีการสุ่มตัวอย่างไม่เพียงพอในสภาพอากาศที่แตกต่างกัน

อย่างไรก็ตามคุณสามารถทำได้ ข้อสรุปดังต่อไปนี้:

• ความไว (NETD) ของกล้องถ่ายภาพความร้อนจะต่ำกว่าความไวของไมโครโบโลมิเตอร์เสมอ
• คอนทราสต์ของอุณหภูมิที่เพียงพอทำให้ได้ภาพคุณภาพสูง แม้ว่ารูรับแสงสัมพัทธ์ของเลนส์จะเปลี่ยนจาก F1.2 เป็น F1.6;
• คุณภาพของภาพความร้อนจะลดลงอย่างมากในสภาพอากาศที่ไม่เอื้ออำนวย แต่เลนส์ที่มีรูรับแสงกว้างยังคงให้ภาพที่ดีกว่าเมื่อเทียบกับรูรับแสงที่เล็กกว่า

การพัฒนา การออกแบบ และการผลิตเลนส์อินฟราเรด (IR) สำหรับระบบถ่ายภาพความร้อนที่ทำงานในช่วง 3...5 และ 8...12 ไมครอน รวมถึงเซ็นเซอร์ออปติคอลที่ทำงานในช่วง IR ถือเป็นกิจกรรมที่สำคัญ ของบริษัท บริษัทออกแบบและผลิตเลนส์อินฟราเรด (IR) (รวมถึงเลนส์แอเทอร์มอล) ทั้งแบบอนุกรมในรุ่นมาตรฐานและ ข้อกำหนดทางเทคนิคลูกค้า และยังดำเนินการคำนวณและผลิตชุดประกอบแสงอื่นๆ สำหรับอุปกรณ์ IR รวมถึง:

• เลนส์ถ่ายภาพความร้อนสำหรับกล้องถ่ายภาพความร้อนที่ไม่มีการระบายความร้อนโดยใช้เมทริกซ์ไมโครโบโลเมตริกในช่วง 8…12 µm นี่เป็นระบบที่พบได้บ่อยที่สุด เนื่องจากช่วงสเปกตรัมที่มีประสิทธิภาพในการส่งภาพความร้อน การใช้งานจริงที่เหมาะสมที่สุดของตัวรับเมทริกซ์ที่ไม่ต้องการการระบายความร้อนและไดอะแฟรมเย็น รวมถึงราคาที่ค่อนข้างต่ำของอุปกรณ์ดังกล่าว
• เลนส์ถ่ายภาพความร้อนสำหรับกล้องถ่ายภาพความร้อนแบบระบายความร้อนที่ทำงานในช่วง 3…5 ไมครอน จากระบบดังกล่าว กล้องถ่ายภาพความร้อนจะถูกสร้างขึ้นโดยมีข้อกำหนดด้านคุณลักษณะและการออกแบบเพิ่มมากขึ้น นี่เป็นประเภทที่ซับซ้อนที่สุด ระบบอินฟราเรดแต่ในขณะเดียวกันก็ครอบครอง โอกาสที่ดีที่สุดในการตรวจจับและระบุวัตถุเฝ้าระวัง
• เลนส์ IR สำหรับเซนเซอร์แบบองค์ประกอบเดียวและหลายองค์ประกอบที่ทำงานในช่วง IR กลางและใกล้ โดยส่วนใหญ่อยู่ที่ 3...5 µm โดยทั่วไปแล้ว ระบบเหล่านี้เป็นระบบง่ายๆ ที่ประกอบด้วยออพติก IR และเซ็นเซอร์แบบธรรมดา ซึ่งงานหลักคือการสร้างสัญญาณ ไม่ใช่การส่งภาพ

เลนส์อินฟราเรดพบการใช้งานในระบบถ่ายภาพความร้อนประเภทต่างๆ:

• การป้องกัน (กล้องถ่ายภาพความร้อนแบบพกพาและอยู่กับที่ กล้องถ่ายภาพความร้อน สถานีระบุตำแหน่งด้วยแสง อุปกรณ์กำหนดเป้าหมาย และกล้องสำหรับยานพาหนะภาคพื้นดิน)
• เทคโนโลยี (อุปกรณ์ควบคุมความร้อนเพื่อวัตถุประสงค์ทางเทคโนโลยีและการก่อสร้าง, ไพโรมิเตอร์);
• เพื่อความปลอดภัย (กล้องถ่ายภาพความร้อนสำหรับการควบคุมปริมณฑล, ชายแดน, ระบบป้องกันอัคคีภัย)

เราพัฒนาเลนส์อินฟราเรด (IR) ทุกประเภทที่ระบุทั้งหมด โดยขึ้นอยู่กับงานที่ได้รับมอบหมาย โดยที่เลนส์ Athermal IR มีความโดดเด่น เลนส์ IR สำหรับกล้องถ่ายภาพความร้อนระยะกลางและระยะไกลมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง โดยแสดงในลักษณะเทอร์โมออปติคอลของวัสดุเชิงแสงที่ใช้ เช่น ผลึกเดี่ยวของเจอร์เมเนียม ซิลิคอน เซเลไนด์โพลีคริสตัลไลน์ และซิงค์ซัลไฟด์ ผลึกเดี่ยวของโลหะฟลูออไรด์ ในกรณีส่วนใหญ่ เลนส์ IR ประกอบด้วยเลนส์ที่ทำจากเจอร์เมเนียม ซึ่งมีค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิดัชนีการหักเหของแสงสูงและไม่เป็นเชิงเส้น ด้วยเหตุนี้ เลนส์ IR จึงเสี่ยงต่อการพร่ามัวเมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง และวิธีแก้ปัญหาอย่างหนึ่งคือการออกแบบที่ชดเชยอุณหภูมิซึ่งจะเคลื่อนเลนส์หรือกลุ่มเลนส์สัมพันธ์กับตัวรับโดยขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ มีบริษัทเพียงไม่กี่แห่งที่เสนอเลนส์ athermal เนื่องจากมีการออกแบบที่ซับซ้อน ซึ่งมักใช้ในสภาพแวดล้อมทางกลและการกระแทกที่รุนแรง เราจะคำนวณและพัฒนาเลนส์ Athermal IR แบบสั่งทำขึ้นตามข้อกำหนดทางเทคนิคของคุณ ออพติคสำหรับตัวสร้างภาพความร้อนได้รับการพัฒนาและผลิตในรูปแบบต่างๆ โดยใช้ความแข็งเป็นพิเศษ เคลือบป้องกัน, รุ่น OEM ด้วยดีไซน์น้ำหนักเบา

เลนส์ถ่ายภาพความร้อน F50

เลนส์ถ่ายภาพความร้อน F50 เป็นเลนส์แบบเปลี่ยนได้ระยะไกลที่สุดที่ออกแบบมาสำหรับการติดตั้งบนกล้องตาเดียวถ่ายภาพความร้อน Pulsar Helion XP28 และ Pulsar Helion XP38 ทางยาวโฟกัส 50 มม. ให้ความสามารถทางเทคนิคเพื่อการสังเกตที่สะดวกสบายในระยะไกล เมื่อใช้เลนส์เฉพาะนี้ คุณจะสามารถจดจำเป้าหมายที่มีความสูง 1.7 เมตร (กวางหรือบุคคล) ที่ระยะ 1,800 เมตร ซึ่งในสภาพที่ทัศนวิสัยแย่มาก ถือเป็นข้อได้เปรียบเหนืออุปกรณ์ออพติคอลอื่นๆ อย่างปฏิเสธไม่ได้

ซูมออปติคัลกล้องถ่ายภาพความร้อน Pulsar Helion XP ที่ใช้เลนส์ F50 มีระยะ 2.5 เท่า แต่ใช้งานได้อย่างราบรื่น ซูมดิจิตอลภายใน 2x-8x คุณสามารถขยายอุปกรณ์ได้สูงสุด 20x ระยะการมองเห็นที่ระยะ 100 เมตร คือ 21 เมตร การใช้เลนส์แบบถอดเปลี่ยนได้ในตัวเดียว อุปกรณ์ถ่ายภาพความร้อนขยายฟังก์ชันการทำงานของอุปกรณ์อย่างมาก ดังนั้น หากคุณต้องการค้นหาวัตถุความร้อนอย่างรวดเร็วในพื้นที่ขนาดใหญ่ในระยะทางสั้นๆ ควรใช้โฟกัสระยะสั้นจะดีกว่า เลนส์เปลี่ยนได้และเมื่อค้นหาเป้าหมายในระยะไกล เลนส์ F50 จะเผยเสน่ห์ทั้งหมดออกมา

ความสนใจ!หลังจากเปลี่ยนเลนส์แล้ว เพื่อให้สร้างภาพความร้อนทำงานได้อย่างถูกต้อง คุณต้องเลือกค่าที่เหมาะสม "50" ในเมนูอุปกรณ์ ตอนนี้กล้องถ่ายภาพความร้อนแบบตาข้างเดียวของคุณจะทำงานได้อย่างถูกต้อง และภาพของวัตถุที่อยู่ห่างไกลจะมีคุณภาพสูง