Rising Optics · Китай
RSA50F0.85–640–17
Сравнение
Германий против халькогенидного стекла в ИК-оптике
Почему германиевый объектив дороже, тяжелее и хуже переносит нагрев — и почему его всё равно ставят, когда нужна дальность.
Почему выбор вообще есть
Обычное стекло длинноволновое ИК-излучение не пропускает: диапазон 8–14 мкм для него непрозрачен. Поэтому линзы тепловизионных объективов делают из других материалов — монокристаллического германия, халькогенидных стёкол, реже из селенида цинка и кремния.
Германий десятилетиями был безальтернативным: высокое пропускание и очень высокий показатель преломления около 4,0 позволяют собрать светосильный объектив из малого числа линз.
Халькогенидные стёкла — сплавы селена, мышьяка и германия в разных пропорциях — появились как ответ на цену и вес. Их можно формовать прессованием, а не точить из кристалла, и это меняет экономику производства.
Где разница видна в характеристиках
Главный козырь германия — показатель преломления. Чем он выше, тем сильнее гнёт лучи одна поверхность, тем меньше линз нужно и тем короче получается объектив при том же фокусном.
Главная слабость германия — температурный дрейф. Показатель преломления заметно меняется с температурой, поэтому объектив расфокусируется при нагреве и требует термокомпенсации, механической или программной.
Ещё одна особенность: при нагреве выше примерно 100 °C германий начинает поглощать собственное излучение и пропускание падает. Для оптики, работающей рядом с горячим двигателем, это имеет значение.
| Параметр | Германий | Халькогенидное стекло |
|---|---|---|
| Показатель преломления | около 4.0 | 2.5–2.8 |
| Пропускание 8–14 мкм | 45–50 % без просветления, до 95 % с ним | сопоставимо |
| Температурный дрейф dn/dT | высокий, около 400 ppm/K | ниже в 3–10 раз |
| Плотность | 5.33 г/см³ | 4.4–4.7 г/см³ |
| Способ изготовления | точение и полировка кристалла | прессование в форме |
| Асферика и дифракционные поверхности | дорого | дёшево при тираже |
| Относительная цена материала | высокая, зависит от биржи | ниже |
Что выбрать под задачу
Длиннофокусная оптика на дальность — германий. Там, где нужны 50, 75 или 100 мм фокусного при разумных габаритах, высокий показатель преломления решает: собрать то же самое на халькогениде выйдет длиннее и тяжелее.
Массовый короткофокусный объектив на дрон — халькогенид. При фокусных 9–19 мм разница в габаритах невелика, зато меньше вес, меньше температурный дрейф и заметно ниже цена в тираже.
Гибридные схемы встречаются чаще всего: силовая линза из германия плюс корректирующая из халькогенида. Так собирают и дальность, и температурную стабильность, не платя за полностью германиевый комплект.
Отдельно проверяйте просветляющее покрытие: без него любой из этих материалов теряет половину света на отражениях, и разница между материалами становится вторичной.
Инфракрасная оптика в каталоге
Позиции каталога, к которым относится всё сказанное выше.
Rising Optics · Китай
RSL15–150F0.77–1.2–1
Объектив тепловизионный Rising Optics RSL15–150F0.77–1.2–1
Рядом по теме
- Как считается дальность обнаружения тепловизораКритерий Джонсона, три порога и формула, которую можно проверить на калькуляторе за минуту.
- Шаг пикселя и фокусное расстояние: как они связаныПочему матрица с шагом 12 мкм требует вдвое меньшей оптики, чем 17 мкм, и что при этом происходит с дальностью.