Атермализованные линзы LWIR для тепловизионной камеры

Инфракрасная оптика.

Инфракрасный диапазон длин волн означает диапазон длин волн выше 700 нм, его можно разделить на четыре меньших спектра: ближний инфракрасный диапазон (NIR) в диапазоне 700–900 нм, коротковолновый инфракрасный диапазон (SWIR) в диапазоне 900–2300 нм, средневолновой инфракрасный диапазон (MWIR) в диапазоне 3000 нм -5000нм и длинноволновый инфракрасный (LWIR) на 8000нм-16000нм. Инфракрасная или ИК-оптика часто используется в инфракрасной спектроскопии прямого обзора (FLIR), инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), визуализации SWIR, тепловизионном изображении и обнаружении MWIR и LWIR, а также лазерах CO2. 

Photonics Cloud предлагает не только одиночные ИК-оптические линзы, ИК-оптические окна и куполообразные окна, но и собранные модули линз, предназначенные для тепловизионных камер MWIR (3-5 микро) и LWIR (8-12 микро). Доступны различные специальные материалы для инфракрасной оптики: германий, селенид цинка (ZnSe), сульфид цинка (ZnS), халькогенидное стекло, кремний, сапфир и фториды (CaF2, BaF2, MgF2 и LiF). Наши методы изготовления включают обычную полировку и алмазную токарную обработку, наши типы оптики включают плоскую поверхность, сферическую и асферическую поверхность оптики.

Объективы для тепловизионных камер LWIR.

Длинноволновые инфракрасные (LWIR) тепловизионные объективы представляют собой интегрированные линзы, разработанные для совместной работы с неохлаждаемыми инфракрасными детекторами/датчиками FPA, работающими в области длин волн 8-12 микроволн. По сравнению с тепловизионными объективами MWIR, объективы LWIR имеют отличительные особенности - независимость от дополнительного источника света/тепла и более доступны по цене, чем первые. Набор модулей LWIR линз, в большинстве случаев, состоит из нескольких (>2) одиночных ИК-линз с различными профилями поверхности (например, дифракционные линзы, асферические линзы) или различных LWIR-пропускающих материалов (например, Ge, ZnSe, халькогениды и т.д.) с взаимодополняющими оптическими свойствами для компенсации сферических и хроматических аберраций и оптимизации качества изображения. Обладая превосходными возможностями обнаружения, распознавания и идентификации (DRI), линзы в сборе отвечают специфическим требованиям для широкого спектра промышленных, медицинских, коммерческих, оборонных приложений и систем обеспечения внутренней безопасности.

Photonics Cloud предлагает готовые объективы для тепловизионных камер и модули объективов, изготовленные на заказ, сотни складских объективов LWIR с индивидуальными спецификациями, перечисленными в списке, подготовлены для покупки онлайн. Используем широкий ассортимент материалов, включая германий, селенид цинка, халькогениды, ZnS, арсенид галлия (GaAs) и т.д. в качестве подложек для объективов LWIR, оснащенных антибликовыми (AR) покрытиями или алмазоподобными углеродными (DLC) покрытиями на лицевой стороне объектива. Тепловые линзы LWIR подразделяются на шесть классификаций: Атермализованные линзы демонстрируют высокую устойчивость к колебаниям температуры, уменьшая тем самым возможность расфокусировки при нестабильных температурах, сверхширокоугольные линзы и линзы "рыбий глаз" обеспечивают широкое поле зрения. Объективы с одинарным фокусным расстоянием имеют определенное фокусное расстояние каждый, создавая определенный FOV, в то время как объективы с двойным фокусным расстоянием имеют два переключаемых фокусных расстояния каждый и, следовательно, двойной FOV. Зум-объективы имеют непрерывные переменные фокусные расстояния, что позволяет вести гибкое наблюдение в широком диапазоне расстояний и осуществлять обнаружение в реальном времени. Также имеются ИК-объективы для микроскопов.

За годы работы компания завоевала репутацию производителя и мирового поставщика инфракрасных тепловизионных объективов. Наша производственная линия по изготовлению объективов имеет передовые технологии, проходящие строгий контроль, включая изготовление с CNC и полировку с одноточечным алмазным точением (SPDT). Уплотнения групп объективов имеют класс защиты IP67, пыленепроницаемые и водонепроницаемые. В модули объективов с переменным фокусным расстоянием встроены ручные и моторизованные механизмы фокусировки, а компактная механическая архитектура для легких задач может быть выполнена по индивидуальному заказу. По желанию заказчика могут быть разработаны другие спецификации и конструкции, например, объективы с отверстиями для контроля температуры в печах.

Атермализованные линзы LWIR для тепловизионной камеры.

• Широкий диапазон фокусных расстояний: от 4,3 мм до 100 мм
• Широкий диапазон рабочих температур: от -40℃ до 60℃
• Пассивная оптическая атермализация
• Компактная конструкция и степень защиты IP67

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. Техника атермализации часто используется при разработке инфракрасных тепловизионных изображений для устранения расфокусировки в расширенном диапазоне температур. Существует три основных метода: пассивная оптическая атермализация, пассивная механическая атермализация и активная электромеханическая атермализация. Пассивная оптическая атермализацияустраняет эффект расфокусировки с использованием комбинированных линз из различных материалов с дополнительными CTE (коэффициентами теплового расширения) для компенсации теплового сдвига фокуса, разработанная конструкция упрощена и не требует пространственного смещения линз, подходит для компактных и легких приложений.

Photonics Cloud предлагает готовые и индивидуальные линзы для тепловизионных камер LWIR с пассивной оптической атермизацией, с диапазоном фокусных расстояний от 4,3 мм до 100 мм и температурным диапазоном от -40 ℃ до +60 ℃. Благодаря пассивной оптической атермализации линзы компактны, в них отсутствуют дополнительные оптические элементы, компенсирующие тепловую дефокусировку, и поэтому они выгодны для конструкций, чувствительных к весу. 

Поле зрения (FOV) определяется как максимальный угол, при котором оптика чувствительна к электромагнитному излучению при бесконечном расстоянии до объекта. Фокусное расстояние объектива и размер датчика/детектора определяют FOV. Размер детектора фиксирован, поэтому поле зрения определяется только фокусным расстоянием. Набор объективов MWIR с одинарным полем зрения имеет фиксированное фокусное расстояние и, следовательно, определенное поле зрения. Фактически, большинство тепловизионных объективов представляют собой объективы с одним полем зрения.

Однако в реальных случаях для тепловизионных объективов с одним FOV, разработанных с одним определенным фокусным расстоянием, производители часто включают в объективы некоторый механизм фокусировки, регулировки незначительны, но позволяют пользователям калибровать прицел и регулировать визуальное расстояние, будь то объекты прицеливания находятся близко или далеко, пользователи могут сфокусировать объекты, предназначенные для наблюдения. Теоретически фокусное расстояние по-прежнему остается «фиксированным», а FOV прежним, но изменяется в весьма незначительной степени. Есть два механизма регулировки фокусного расстояния, ручная фокусировка и моторизованная. Объективы с ручной фокусировкой — это объективы с механизмами ручной фокусировки, предлагающие пользователям возможность манипулировать формированием соответствующих изображений. В то время как моторизованные линзы позволяют пользователям настраивать камеру с удаленных расстояний без ручного управления.

Предлагаем серию объективов с одинарным полем зрения для тепловизионных камер MWIR. Каждая линза в сборе имеет определенное фокусное расстояние, обеспечивающее определенное поле зрения, а выборочное фокусное расстояние для линзовых модулей находится в диапазоне от 13 мм до 400 мм. Для удобства использования в большинстве стандартных модулей с одним объективом MWIR сконфигурированное фокусное расстояние каждого модуля объектива регулируется в незначительной степени либо с помощью механизма ручной фокусировки, либо с помощью моторизованного механизма. Тем не менее, объективы MWIR с абсолютным неизменным фиксированным фокусным расстоянием в дополнение к атермализованной конструкции для повышения термостойкости также доступны по вашему желанию. Тем не менее, объективы MWIR с абсолютным неизменным фиксированным фокусным расстоянием также доступны, если вы предпочитаете. Помимо готовых продуктов, также могут быть изготовлены индивидуальные тепловизионные ИК-объективы произвольной конструкции.

Руководство:

При выборе объективов для тепловизионных камер вам может потребоваться учитывать следующие основные параметры:

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

Глубина резкости: Глубина резкости (ГРИП(DOF)): 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 допустимый кружок нерезкости (CoC, размытое пятно, возникающее в результате несовершенной фокусировки точечных источников света, а числовое значение приемлемого CoC относится к диаметру размытого пятна) пятно, которое терпимо) и f-число. 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 лучи, параллельные оптической оси линз (т. е. фокусной 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 инструмент чувствителен к электромагнитному излучению. Он описывает визуальный диапазон камеры и определяется фокусным расстоянием и размером сенсора детектора. В формах спецификаций указанное поле зрения измеряется как угловые значения.

f-число: f-число, иногда называемое диафрагмой 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 излучений передается. Кроме того, линзы с более низким числом f кажутся более четкими, поскольку пятно размытия становится менее заметным на плоскости изображения при сужении диафрагмы. Термин «светосила» также относится к числу f линз.

Пропускание материалов: важно, чтобы линзовые модули были изготовлены из материалов, обладающих высоким коэффициентом пропускания на интересующей вас длине волны. Например, в случае тепловизионных линз MWIR германий является обычным материалом из-за его широкого оптического диапазона пропускания от 2 до 12 мк. Еще одним вопросом, который следует учитывать, являются тепловые свойства, поскольку показатель преломления оптических материалов меняется при изменении температуры, что приводит к расфокусировке линз. Поэтому для условий работы с колебаниями температуры более подходящими являются атермализованные линзовые модули. Вес материала также должен быть оценен для приложений, чувствительных к весу.

Искажение изображения: Искажение изображения определяется как отклонение от прямолинейной перспективы, результатом которого является искривление прямых линий в изогнутые линии на изображении. Чем больше FOV, тем сложнее преобразовать сферические изображения в прямолинейную перспективу. Объективы типа «рыбий глаз», как правило, имеют довольно значительное искажение изображения.

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

Продукция: