Een warmtebeeldlens specificeren: 7 parameters die kopers moeten bevestigen

Een thermische camera vormt niet op dezelfde manier een beeld als een conventionele camera met zichtbaar licht. Het detecteert infraroodstraling binnen een gedefinieerde spectrale band en zet het ontvangen signaal om in een thermisch beeld. De lens moet voor dat golflengtebereik zijn ontworpen en zijn afgestemd op de detector en de beoogde toepassing.

Voor kopers is de uitdaging dat de specificatie van een thermische lens verschillende parameters kan bevatten die er bekend uitzien (brandpuntsafstand, F-getal, gezichtsveld en focusbereik), naast vereisten die specifiek zijn voor infraroodbeelden. Het selecteren van een lens alleen op basis van de brandpuntsafstand kan leiden tot een montage die niet de verwachte dekking, gevoeligheid of mechanische pasvorm biedt.

Deze gids schetst zeven parameters die de moeite waard zijn om te bevestigen bij het sourcen van eenthermische beeldlensvoor beveiliging, industriële monitoring, inspectie of andere infraroodtoepassingen.

1. Bevestig het detectorformaat en de pixelafstand

Begin waar mogelijk met het detectormodel. Identificeer minimaal de detectorresolutie, het actieve gebied en de pixelafstand. Veel voorkomende thermische detectorconfiguraties omvatten verschillende pixelaantallen en pixelafstanden, en de lens moet een beeldcirkel en optische prestaties bieden die geschikt zijn voor de detector.

Pixelafstand is de afstand tussen aangrenzende detectorpixels. Het is relevant voor de ruimtelijke details die het systeem kan bemonsteren, maar bepaalt niet onafhankelijk de uiteindelijke beeldresolutie. Optische prestaties, focus, signaalverwerking, atmosferische omstandigheden en doelcontrast zijn ook van belang.

Een lens die is ontworpen voor één detectorformaat bestrijkt mogelijk niet een groter actief gebied. Omgekeerd kan een lens de detector fysiek bedekken, maar aan de randen niet de vereiste beeldkwaliteit leveren.

Geef bij het aanvragen van een offerte het exacte detectormodel of het bijbehorende gegevensblad op. Hierdoor kan de optische leverancier de compatibiliteit evalueren in plaats van alleen te vertrouwen op een beschrijving als “640 × 512 thermische camera”.

2. Specificeer de spectrale band en optische materialen

Warmtebeeldlenzen moeten de voor de detector en toepassing relevante infraroodstraling doorgeven. De langegolf-infraroodband (LWIR) wordt gewoonlijk geassocieerd met thermische beeldvormingssystemen, maar het vereiste spectrale bereik moet worden bevestigd door de detector- en systeemspecificaties in plaats van te worden aangenomen.

Optische materialen die geschikt zijn voor camera's met zichtbaar licht zijn niet automatisch geschikt voor elke infraroodgolflengte. Voor de beoogde spectrale band moet rekening worden gehouden met materiaaltransmissie, coatings, oppervlaktebescherming en milieueisen.

Verduidelijk het vereiste golflengtebereik en of de lens een antireflectiecoating of een beschermend frontelement moet hebben. Als de camera buitenshuis wordt gebruikt, vraag dan hoe het blootgestelde optische oppervlak wordt beschermd en welke reinigings- of hanteringsbeperkingen van toepassing zijn.

Ga er niet van uit dat “infraroodlens” één enkele verwisselbare productcategorie beschrijft. Nabij-infraroodbeeldvorming en langegolf-thermische beeldvorming stellen verschillende optische eisen. De exacte band is een van de eerste details die een leverancier moet bevestigen.

3. Kies de brandpuntsafstand op basis van de doelafstand en dekking

De brandpuntsafstand en de afmetingen van de detector bepalen samen het gezichtshoekveld. Praktisch gezien hangt de keuze af van hoeveel van de scène de camera moet bestrijken en hoe ver weg het doelwit zal zijn.

Een kortere brandpuntsafstand biedt over het algemeen een breder gezichtsveld op dezelfde detector, wat handig kan zijn voor gebiedsbewaking. Een langere brandpuntsafstand vernauwt het zicht en kan meer pixels over een verafgelegen doel plaatsen, op voorwaarde dat het optische systeem en de atmosferische omstandigheden de vereiste details ondersteunen.

Voordat u een brandpuntsafstand selecteert, definieert u de doelafstand, de doelgrootte, de vereiste horizontale en verticale dekking en of de camera zowel nabije als verre objecten moet waarnemen. Een eenvoudig scènediagram is vaak nuttig.

Als het systeem een ​​klein object op een bekende afstand moet detecteren, is het niet alleen de vraag of het doel in beeld verschijnt. Het gaat erom of het doel voldoende detectorpixels in beslag neemt, met voldoende contrast, voor de beoogde detectie- of meettaak. Hiervoor kan een evaluatie op systeemniveau nodig zijn in plaats van alleen een berekening van de brandpuntsafstand.

4. Begrijp het F-getal en de afwegingen ervan

Het F-getal beschrijft de verhouding tussen de brandpuntsafstand en de effectieve diafragmadiameter. Bij thermische beeldvorming kan een lager F-getal het optische systeem helpen meer straling te verzamelen, wat waardevol kan zijn bij het detecteren van doelen met laag contrast of bij het werken met een beperkte integratietijd.

Een lager F-getal is echter geen universele oplossing. Er moet ook rekening worden gehouden met de complexiteit van het optische ontwerp, de aberratiecontrole, de lensgrootte, de kosten, de focustolerantie en de beeldkwaliteit over het hele veld. De detector, elektronica, het kalibratieproces en de bedrijfsomstandigheden beïnvloeden het uiteindelijke thermische beeld.

Wanneer u kandidaatlenzen vergelijkt, bevestig dan het F-getal naast de vereiste spectrale band, detector, brandpuntsafstand en gezichtsveld. Vermijd het vergelijken van diafragmacijfers zonder te controleren of de producten bedoeld zijn voor dezelfde systeemvereisten.

Het juiste diafragma is het diafragma dat voldoet aan de doelstellingen voor gevoeligheid en beeldkwaliteit, binnen de beperkingen van de omvang, de kosten en de productie van het project.

5. Definieer het focusbereik en de minimale werkafstand

Een thermische camera kan worden gebruikt voor monitoring op lange afstand, inspectie van dichtbij of een combinatie van beide. Het vereiste focusbereik moet daarom expliciet worden vermeld.

Sommige toepassingen richten zich op of nabij het oneindige, terwijl andere apparatuur of componenten op kortere afstanden moeten inspecteren. Een lens die voor het ene bereik is geoptimaliseerd, levert mogelijk geen acceptabele prestaties in het andere bereik. De minimale focusafstand, het focusmechanisme en de mogelijkheid tot focusaanpassing moeten worden bevestigd voordat het samenstel wordt geselecteerd.

Als de camera achter een beschermend raam wordt geïnstalleerd, neem dan het raam mee in de systeembespreking. Het materiaal, de dikte en de plaatsing kunnen de transmissie of optische prestaties beïnvloeden, afhankelijk van de spectrale band en het ontwerp.

Geef de dichtstbijzijnde en verste doelafstanden op en bepaal of de focus in het veld instelbaar moet zijn of tijdens de montage vast moet zijn. Deze details zijn vooral belangrijk voor OEM-apparatuur waarbij de lens in een afgedichte of compacte behuizing wordt geïntegreerd.

6. Bevestig gezichtsveld, vervorming en beelddekking

Een thermische lens moet worden beoordeeld op het vereiste gezichtsveld en het gedeelte van de detector dat bruikbaar moet blijven. De nominale hoek is slechts een deel van de afbeelding.

Relatieve verlichting, vervorming en optische prestaties over het hele veld kunnen van invloed zijn op hoe consistent doelen er vanuit het midden naar de randen uitzien. Voor toepassingen waarbij metingen, tracking of geautomatiseerde analyses betrokken zijn, kunnen vervormingsgedrag en kalibratie bijzonder belangrijk zijn.

Als de camera een specifieke gang, machine, elektriciteitskast of buitenruimte moet bestrijken, geef dan de afmetingen van de scène en de afstand tussen de camera en het doel op. Vraag naar het horizontale en verticale gezichtsveld, en niet alleen naar de diagonale waarde, wanneer de toepassing een gedefinieerde beeldverhouding heeft.

Maak ook duidelijk of de camera wordt gebruikt voor kwalitatieve observatie, geautomatiseerde detectie of temperatuurmeting. Deze taken kunnen verschillende eisen stellen aan het volledige beeldvormingssysteem. Een lensspecificatie moet gekoppeld zijn aan het beoogde resultaat, en niet alleen aan een lijst met optische getallen.

7. Controleer de milieu-, mechanische en productievereisten

Thermische beeldlenzen worden vaak gebruikt in veeleisende omgevingen, waaronder bewaking buitenshuis, industriële inspectie en apparatuur die over een breed temperatuurbereik werkt. Specificeer de verwachte bedrijfstemperaturen, blootstelling aan vocht, trillingen, stofbescherming en eventuele relevante afdichtingsvereisten.

Mechanische integratie verdient evenveel aandacht. Bevestig de montage-interface, lensdiameter, totale spoorlengte, detectorpositie, beschikbare ruimte en focusaanpassingsmethode. Als het ontwerp een beschermend frontelement of raam bevat, verduidelijk dan de rol en vereiste eigenschappen ervan.

Geef voor OEM-projecten het verwachte prototypeaantal, het geschatte jaarlijkse volume, de beoogde eenheidskosten en de projectplanning op. Deze commerciële input helpt de leverancier bij het bepalen of een standaardlens geschikt is of dat een ontwerp op maat moet worden geëvalueerd.

Bepaal ten slotte hoe monsters zullen worden beoordeeld. De detector, lens, kalibratie en testomgeving moeten consistent zijn met het beoogde gebruik. Maak overeenstemming over de testafstand, de focusprocedure, de doelomstandigheden en de acceptatiecriteria voordat de massaproductie wordt goedgekeurd.

Conclusie: specificeer het hele warmtebeeldsysteem

Het kiezen van een warmtebeeldlens vereist meer dan het matchen van de brandpuntsafstand of het F-getal. Het detectorformaat, de pixelafstand, de spectrale band, het gezichtsveld, het focusbereik, de optische prestaties, mechanische beperkingen en de gebruiksomgeving hebben allemaal invloed op de geschiktheid van de lens.

Een compleet detectorgegevensblad, doelafstandsinformatie, scènevereisten en mechanische tekening bieden een veel sterkere basis voor evaluatie dan een kort verzoek om een ​​‘thermische lens’.

Boshi Optics, onderdeel vanShanghai Zijde Optische Technologie Co., Ltd., biedt optische producten voor beeldtoepassingen, waaronder opties voor thermische beeldlenzen en op maat gemaakte optische ontwikkeling. Als u een lens aanschaft voor een nieuwe thermische camera, deel dan het detectormodel, de spectrale band, het vereiste gezichtsveld, het focusbereik en de beschikbare mechanische afmetingen.

Ontdek onzethermische beeldlensproductenEnop maat gemaakte optische oplossingen , of neem contact met ons op viaBoshi Optics-website om uw aanvraag te bespreken.