红外热像仪的分辨率与镜头焦距的关系

时间：2019-06-05

本文要点：
1.热像仪镜头，在关注焦距指标时，为什么更要关注光圈和口径大小？
2.为什么很多厂家只标注镜头焦距，而没有镜头光圈和口径的指标？
3.为什么热像仪必须采用F1.0光圈的镜头？
4.为什么同样焦距大小的热像仪，镜头口径大小不一样？

总所周知，远距离观察式热像仪，与其它的光学设备一样，需要配备镜头。选择热像仪时，应该如何判断其配备的镜头的好坏呢？   

首先我们需要明白的一点：热像仪配备的镜头镜片材质为非普通光学玻璃，采用的是锗玻璃，锗玻璃价格昂贵，以重量进行计价。

为什么热像仪要使用价格昂贵的锗玻璃呢？
这是因为锗玻璃在2-16um具有很好的透光性能，化学性质也比较稳定，不易与金属氧化物，酸性物质空气和水反应。红外测温仪器和热成像仪里面需要用到中远红外的滤光片，测温仪和热成像仪一般工作波段在2-13um，而锗玻璃刚好在中远红外具有很好的透光性，普通的光学玻璃在这些波段透过率较低，所以很难实现。加上在锗玻璃上镀上光学薄膜，可以大大增加它的透过率，减少锗玻璃表面的反射率。锗玻璃在可见光波段是不透过的。由于锗玻璃价格昂贵，稍微大一点的锗玻璃镜头动辄数万元。


在选购热像仪时，应该选择配备多大口径的热像仪镜头呢？在这之前，需要明白一下几个光学镜头的参数概念：

1.原理：热像仪基本光学原理与普通望远镜一样，只不过其内部传感器只对大约波段在2-13um远红外线感光成像。而普通望远镜是对可见光成像而已。

2.焦距：  理论上焦距越大，放大倍率越大。大倍率意味着必须使用长焦镜头。这和我们普通数码相机上的概念是一样的。

3.光圈：  光圈计算值为 焦距/通光直径（也就是镜头口径） 简称为F值（也叫焦比）。
               F值越大，光圈越小。反之，F值越小，光圈越大。
               与传统相机一样，光圈越大（F值越小），通光率越好，成像越清晰明亮。

正是由于光圈大小对成像的影响，高倍镜头（长焦镜头）理论上必须配备大口径的镜片，否则会导致F值过大，光圈过小，成像暗淡，严重影响成像效果。


不同的光学设备，要求的镜头光圈大小略有不同：
1.普通光学望远镜： 望远镜术语中叫出瞳直径=口径/放大倍率。 与热像仪和相机的光圈基本类似。 望远镜出瞳直径较好不要小于4，尽量达到5以上。基本可以对应相机的F值，应该小于2.5，较好小于2.0的概念。 这是因为白光强度更强，对光圈要求可以低一些。

2.微光夜视仪： 微光夜视仪对光圈要求较高。一般要求F值达到较好达到1. 也就是说50左右焦距（大约3倍）的夜视仪，口径至少达到50mm以上。

3.热像仪：对于热像仪，根据国际惯例，必须使用F1.0的镜头。19mm焦距必须使用19mm口径镜头。才能发挥出热像仪的真正性能。

所以在购买热像仪可以从以下几点选择镜头：

1.根据自身的观测距离要求选择适当焦距的镜头。市面上常用的镜头，19mm-焦距基本可以理解为1倍放大，35mm焦距理解为2倍镜头，50MM焦距理解为3倍镜头。

2.较为重要的，必须选F1.0的镜头。目前国际**品牌，比如： 美国***品牌HIC, HIGH-TEK, RNO都采用的是标准的F1.0镜头，这三个品牌都是美国军方热像仪主要的供货商，三个品牌基本占据了美国热像仪80%的市场，HIC的Tracker19v, RNO 的DC19, 以及HIGH-TEK的HT19这三款热像仪现在在美国市场风头十足。

3.但国内很多品牌都采用的F1.1或F1.2的镜头以节约锗镜片成本。

一定要记住一点： F1.0镜头的通光能力是F1.2镜头的1.44倍。可以想象一下对成像影响有多大。



为什么很多品牌在热像仪参数上只标明镜头焦距？
只标明镜头焦距，没有标明镜头口径，光圈的热像仪，基本上都没有采用F1.0的镜头，大多采用是F1.2的镜头，这是他们只敢标焦距的原因，为节约成本镜头光圈未达到热像仪的要求。所以未标明口径和光圈的热像仪，尽量不好购买。

对于国际标准F1.0的镜头， 19mm焦距镜头，口径就是19mm, 光圈即为F1.0.以此类推。

 为什么很多国内品牌及国外的小品牌采用F1.2的镜头？

较为基本的原因是热像仪镜头的锗镜片造价太高。锗镜片是按重量进行计价的。口径19mm的镜头造价就1500元左右。
同样焦距的F1.0镜头，在面积上是F1.2镜头的1.44倍，加上镜片大厚度要增加。其重量至少是F1.2镜头的1.5倍以上，也就是说价格是F1.2镜头的1.5倍。
19mm焦距的 F1.0镜头造价大约1500元，而F1.2镜头造价则只有1000元。
50mm焦距的 F1.0镜头造价接近9000元，而F1.2镜头造价则只有6000元。

为什么国内大多品牌19MM焦距镜头采用的都是F1.2光圈？
因为19MM焦距比较小，F1.0的镜头镜片直径为19mm，而F1.2的镜头镜片直径为16mm，通过外观特殊处理，消费者很难发现二者大小的区别。在看起来差不多的情况下，成本可以节约500元，何乐不为呢。

正是由于镜头不同的光圈，细心的客户会发现，同样焦距的镜头，各品牌镜头口径有区别。同样细心的客户会发现，某品牌25mm焦距热像仪，口径给另外品牌19mm焦距镜头口径一样。更有甚者，同一品牌停产19mm焦距产品，上调价格主销25mm焦距产品，但镜头口径是一样大的，这都只是牺牲图像品质，以获得更长焦距，来满足虚假的放大，提高产品价格。

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红外热像仪的分辨率与镜头焦距的关系
本文要点： 1.热像仪镜头，在关注焦距指标时，为什么更要关注光圈和口径大小？ 2.为什么很多厂家只标注镜头焦距，而没有镜头光圈和口径的指标？ 3.为什么热像仪必须采用F1.0光圈的镜头？ 4.为什么同样焦距大小的热像仪，镜头口径大小不一样？总所周知，远距离观察式热像仪，与其它的光学设备一样，需要配备镜头。选择热像仪时，应该如何判断其配备的镜头的好坏呢？首先我们需要明白的一点：热像仪配备的镜头镜

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