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选择能使热像仪效果达到最优程度的透镜

发布时间:2019/05/17 点击量:
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 当我们在为热像仪选择红外透镜的时候, 许多因素是必须要考虑的。 这包括正在使用的技术知识, 以及对于图像的应用知识。 对于一个新的热像仪所用的透镜 (整套透镜装备), 我们也需要很好地了解不同的价格预算可以达到什么样不同的结果。 所以了解红外透镜的一些重要常识可以使得整个选择程序更加简单和容易。
  今 天的热像仪主要运用在三个主要的波段, 或者是感光度。 第一个是近红外或者是短波红外,大概介于0.9-2.5微米; 第二个是中波红外, 在3-5微米的范围内; 最后是远红外, 范围介于8-12 微米。 尽管一些红外镜头可以在这些波段以外的区域运行, 但是大体上, 他们在这三个主要波段所表现出来的性能是最好的。
  事实上, 这些热像仪的透镜一般被设计为可以运行于一组波段上, 不论是在之前提到的波段中的任意一种, 还是多于一种。 举个例子, 1.5 到 5 或者是 3-12微米。 当设计为运行于单独的波段的时候, 许多因素都决定了它们的性能, 包括了原材料的选择, 透镜的厚度, 空气间隔, 表面弯曲, 以及镀膜。
  例如, 一个红外镜头可以在长波上达到最优化的同时, 在短波3微米的地方也会有些敏感度。 对于一个特定的应用, 我们可能需要用到镜头感光度的全部范围。 如果一个透镜只是被设计为可以运用在远红外的范围, 也仅仅只是通过镀不同的膜系去达到它在整个范围内的最大穿透率, 那么在8微米以下的波段, 成像的品质就会比较不足。为了确保成象的质量, 我们可以通过考虑以上列出的种种因素,将透镜设计为在整个3-12微米波段范围内都可以运用的镜头。

成像大小
   透镜需要成像去填充热像仪的焦平面阵列, 或者探测器。 这些阵列是矩形的或方形的。 但是透镜在焦平面上呈现的是圆形的影像。 这就需要透镜生成图象的直径等于, 或者大于阵列的对角线。 如果图象不能填充探测器的区域, 所产生的效果通常被归类为渐晕。 它们通常出现在模糊的, 灰或黑暗的角落, 或者是图象的边缘, 这取决于渐晕的严重程度。
  对于这一规则唯一例外的是当我们在处理鱼眼透镜的时候, 这种透镜在焦平面阵列的尺寸里产生的是一种半球的影像。 如果热像仪的探测器阵列尺寸没有资料说明, 它则可以通过简单的三角学定理来进行计算, 如果我们知道像素和象元大小。举个例子,320x240像素和50微米的象元尺寸等同于一个20毫米的对角线。

后截距
   从镜头组的后端到焦平面阵列的距离就被称为后截距。 透镜必须要安装正确, 以至于它的图像和红外镜头里的焦平面阵列在同一位置。 一般地, 红外镜头在透镜和阵列之间需要一个接头来决定透镜的正确使用。 有时候, 也可以通过尽可能减小这个接头来减少透镜的大小, 使它可以尽可能靠近阵列。
  在热像仪里, 后截距更像代表红外透镜的特征。 一个短焦点距离的镜头可以通过使用一个转接器或者隔圈被转化为一个长焦点距离的镜头。 例如, 一个要求有至少10毫米距离的红外成像仪可以备有一个30毫米后焦点距离的透镜, 通过使用一个20毫米的隔圈。
  然而, 反过来却是不可行的。 一个成像在10毫米距离的透镜就不可以适当地被安置在一个需要最低30毫米的红外镜头上。

焦距
   透镜一般都是通过焦距来表示的,有时被认为是有效焦距。 当焦距增加的时候, 透镜的视野会相应的变窄。 相反地, 当焦距减少的时候, 视野会相应的变宽。 当计算的时候, 我们用一半图像面积的反正切除以焦距, 再乘以2。 例如, 计算一个50毫米透镜在一个20mm对角焦平面阵列中, 决定全部视的公式如下:

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