Cámaras térmicas Leica.
Cómo se crea la imagen por la noche.
Todo cuerpo emite permanentemente radiación electromagnética: radiación reflejada de fuentes luminosas y radiación térmica. Sin embargo, nuestro ojo sólo puede procesar la radiación reflejada, y únicamente en la gama de la luz visible. Una gran parte de la radiación reflejada en la gama ultravioleta e infrarroja no puede ser percibida por el ojo humano. Las ópticas de caza clásicas, como los prismáticos y los visores, están optimizadas para transmitir la luz visible con la menor pérdida posible. El material de lente predestinado para ello es el vidrio, ya que transmite bastante más del 90 % del espectro visible.
Por la noche, sólo se dispone de fuentes de luz muy débiles, por lo que el entorno apenas refleja luz. El ojo llega a su límite, debido al espectro de la luz visible, y ya no es posible una visión detallada.
Ayudas técnicas como los amplificadores de luz residual son capaces de detectar el "espectro infrarrojo cercano", invisible a simple vista, y convertirlo en luz visible en una pantalla a través de la electrónica. En completa oscuridad, se puede producir una reflexión artificial mediante emisores de infrarrojos adicionales. Esta técnica tiene tres desventajas: el alcance limitado, la dependencia de fuentes de luz infrarroja y la falta de contraste.
Aquí es donde entra en juego la tecnología de imágenes térmicas. Las cámaras termográficas no utilizan la radiación electromagnética reflejada, sino el calor que irradia cualquier cuerpo. Incluso el hielo irradia calor, al igual que cualquier objeto con una temperatura superior a -273 °C. Esto hace que la termografía sea completamente independiente de la luz diurna o de fuentes de radiación artificiales. De hecho, la cámara termográfica percibe diferencias de temperatura muy finas, a veces de tan sólo 0,01 °C, que se convierten en una imagen de muy alto contraste en el espectro visible. Cuanto mayor es la temperatura de un cuerpo, más energía absorbe cada píxel de la cámara termográfica. Como resultado de la radiación térmica de todos los píxeles individuales, se produce una imagen en blanco y negro con muchos niveles de gris. Cada nivel de gris representa una diferencia de temperatura de unas centésimas de grado centígrado. A continuación, el procesamiento digital de imágenes del dispositivo convierte esta imagen en blanco y negro en diferentes escalas de color, por ejemplo, en los colores del arco iris, blanco caliente, negro caliente o rojo caliente.
Al igual que una cámara de vídeo, un dispositivo de imagen térmica también tiene una lente que agrupa los rayos incidentes (en este caso, el calor) y los enfoca en el sensor. Sin embargo, en este caso las lentes no son de cristal, sino de germanio, sulfuro de zinc, seleniuro de zinc o materiales de silicio. Estos materiales transmiten la radiación térmica de forma óptima, mientras que el vidrio sólo transmite una fracción de este espectro. Sin embargo, fabricar las lentes de germanio es muy complejo y caro, lo que se refleja en el precio de los dispositivos de imagen térmica.
Los rayos de calor enfocados inciden ahora en un sensor especial, también llamado microbolómetro. Este sensor detecta la radiación infrarroja de onda media y larga y sirve como sensor de imagen en una matriz bidimensional. El sensor envía una señal electrónica a un procesador, que evalúa la información de los píxeles individuales y los convierte en una imagen en una pantalla, reconocible por el ojo. Los dispositivos de imagen térmica no tienen oculares tradicionales; la ampliación suele hacerse mediante zoom digital.
Resolución
La resolución es el número de píxeles (células detectoras) en disposición horizontal y vertical (por ejemplo, 640 x 480). Por regla general, cuanto mayor sea el número de píxeles, mayor será la calidad de la imagen obtenida. Una mayor resolución suele implicar un precio de compra más elevado.
Pitch
El pitch es el tamaño de una célula individual del detector (un píxel) en micrómetros (por ejemplo, 17 μm o 12 μm). El estado actual de la técnica es de 12 μ m. Un paso de píxel más pequeño no significa necesariamente una mejor imagen. A menudo, para obtener una imagen igual de buena a 12 μm en comparación con 17 μm, se requiere una óptica más elaborada.
NETD (Noise Equivalent Temperature Difference)
La NETD (diferencia de temperatura equivalente al ruido) es una medida de la sensibilidad del detector. NETD indica la menor diferencia de temperatura percibida por el sensor y se expresa en milikelvin (mK). En principio, un valor más bajo es mejor, pero las mediciones de NETD no están normalizadas. El rendimiento del dispositivo sólo puede definirse hasta cierto punto mediante NETD; el concepto óptico y el procesamiento de la imagen son decisivos.
Frecuencia de imágenes
La frecuencia de imagen en hercios (Hz), o a veces en fps (fotogramas por segundo), es un criterio para la visualización fluida de la imagen durante la observación en movimiento. En este caso, cuanto mayor sea, mejor. El estado actual de la técnica es de 50 Hz.
f-number
El f-number (o f-stop) es la relación entre la distancia focal y el diámetro efectivo del objetivo. Lo ideal es un número f en torno a 1,0.
Carcasa
Varios aspectos son decisivos a la hora de elegir un material para la carcasa. La rentabilidad, la facilidad de fabricación y -cada vez más importante en la actualidad- la disponibilidad del material. Las propiedades de los plásticos modernos ya no son inferiores a las de materiales tradicionales como el aluminio o las aleaciones de magnesio.
a-Si y VOx
a-Si y VOx describen el material portador del detector. VOx significa óxido de vanadio y a-Si, silicio amorfo. Aunque a-Si era el material preferido hace años, VOx lleva ahora la delantera.
Visor
Las cámaras térmicas actuales están equipadas con pantallas orgánicas LED o AMOLED, o pantallas LCD o LCoS de alta resolución. Sin embargo, el tamaño de la pantalla debe considerarse siempre en relación con la resolución del sensor. La resolución, junto con la óptica, determina el rendimiento del dispositivo.
NUC
NUC (Non Uniformity Correction) es la calibración interna del sensor. Compensa influencias adversas como el aumento de temperatura del dispositivo/óptica durante el funcionamiento, que puede tener un efecto negativo en la calidad de la imagen. Esto se consigue mediante un obturador mecánico, mediante algoritmos de procesamiento de imágenes o simplemente cubriendo el objetivo con una tapa protectora o a mano.
