熱画像カメラの光学系

光学系の基本要素として、物体から放射される赤外線を収集し、それをセンサーに焦点を合わせる役割を果たします。これは、熱画像画像の解像度と鮮明度に直接影響します。さまざまなアプリケーション シナリオでは、焦点距離、絞り、その他のパラメータに対する要件が異なります。たとえば、広い領域を監視する場合は、広い対物レンズがよく使用されますが、高い詳細度が求められる産業検査や医療診断には、長い焦点距離と大きな絞りの対物レンズが好まれます。

大面積の監視や動的ターゲット追跡などの熱画像アプリケーションには欠かせません。機械的なスキャン（回転、スキャンミラーなど）または電子的なスキャン（電子ビーム偏向を使用）により、赤外線画像対物レンズはさまざまな領域をポイントごとにスキャンして、大面積の熱画像データを取得します。スキャンには高速性と敏感な応答という利点がありますが、技術が複雑です。

赤外線撮影対物レンズとセンサーを接続して、赤外線を効率的に伝送します。さらに、集光された光を処理および調整し、光がセンサーの感応面に正確に投影されるようにし、収差や歪みを補正することができます。複雑なレンズの組み合わせと補正技術は、ハイエンド機器でよく使用されます。

光学系の種類と特徴

一般的なタイプで、主なコンポーネントは屈折レンズであり、光の屈折の原理を利用して画像を焦点合わせします。利点は、構造が簡単で、組み立てが簡単で、収差を補正して広い視野を得ることができることです。消費者向け熱画像装置によく使用されます。欠点は、異なる波長の光の有効角度が異なるため、色収差が発生しやすく、画像の鮮明度に影響し、口径が大きく焦点距離が長い場合に製造が難しくなり、コストが増加することです。

反射鏡は、赤外線を反射して集光する反射鏡として使用され、画像品質と開口に対する要求が高い専門分野で重要な用途があります。反射鏡は、材料の光学性能に対する要求が低く、色収差がなく、より大型で長焦点の構造にすることができ、長距離、大面積の監視に適しています。ただし、非球面ミラーの加工と検査は難しく、費用もかかります。また、反射鏡の表面を定期的にメンテナンスして清掃する必要があります。そうしないと、反射効率と画像品質に影響します。

屈折システムと反射システムの利点を組み合わせ、反射システムをベースに補正レンズを追加して収差を補正することで、より大型で長焦点距離の設計を実現でき、コストと製造の難易度が比較的低くなります。一般的なものは、シュミットシステム、マクストフカタディオプターミラーなどです。工業検査、科学研究実験など、画質に対する要求が高いシナリオでは、より鮮明で正確な熱画像データを提供できます。

熱画像カメラのシステムは、赤外線の効率的な捕捉と画像化を実現するために設計され、コンポーネントと組み合わされており、さまざまな分野で熱画像を応用するための基礎を築いています。技術の発展に伴い、その光学システムは革新と最適化を続け、より優れた画像化性能をもたらします。