Quelle température pour les objectifs ?

Vendredi 12 juillet 2024

Comment savoir à quelle température utiliser votre objectif ?

Nous recevons fréquemment la question ci-dessus, mais la réponse n'est pas simple. Il peut être délicat de spécifier une plage de température de fonctionnement pour un objectif, car en général, il n'y a aucun intérêt à ce que la plage de température à laquelle un objectif peut physiquement survivre "échoue" soudainement.
 

L'indice de réfraction est fonction de la température

Comme l'indice de réfraction est en fonction de la température, presque tous les objectifs subissent une certaine dégradation de leurs performances en fonction de la température, mais ils peuvent néanmoins être considérés comme "opérationnels" bien au-delà de leur plage de température nominale spécifiée.  Par conséquent, afin de spécifier une plage de fonctionnement ayant une application pratique, il faut d'abord définir des critères de défaillance.
 

Commencer pas définir des critères de défaillance

Il s'agit souvent d'une MTF minimale [sur la plage de température], mais il peut également s'agir d'une valeur physique, telle que le décalage de la distance focale en µm.  On peut également spécifier la plage de température de fonctionnement en % de la performance nominale, par exemple, lorsque l'objectif perd plus de 10 % de sa MTF nominale (ambiante). Toutes ces approches sont liées au décalage du plan focal de l'objectif par rapport à la température et donc à l'emplacement du "meilleur foyer" et, par extension, à son impact sur la MTF.
 

Définir la température de fonctionnement

Cependant, la température de fonctionnement peut également être définie par d'autres spécifications de premier ordre, telles que la distance de la focale ou le grossissement, car elles sont liées à l'indice de réfraction en fonction de la température et donc à la puissance résultante de l'objectif.

Pour des raisons générales, on peut supposer que les objectifs en verre fonctionneront dans des températures de -20 à 60°C et les objectifs hybrides ou en plastique de 0 à 40°C, lorsqu'elles sont focalisées à 20°C nominalement, mais il s'agit là d'une règle empirique prudente, et les objectifs fonctionneront probablement bien dans la plupart des cas, bien au-delà de ces limites. 

Pour répondre à la question initiale de "quelle est la plage de température de fonctionnement" et pour aller plus loin, il faut se rappeler que l’objectif n'agit pas tout seul. La température de fonctionnement de l'objectif n'est souvent pas le facteur le plus pertinent dans la performance thermique de la chaîne d'imagerie.

La façon dont l'objectif est monté et sa relation avec le plan d'image du capteur est souvent plus critique que la performance thermique de l'objectif lui-même. Certains objectifs peuvent être très stables, mais leur performance est médiocre dans un système conçu avec un haut CTE utile.  D'autres objectifs peuvent avoir un CTE [effectif] élevé et être extrêmement performants sur des plages de températures extrêmes lorsque la conception du système est appropriée.

Bien que cet article n'aborde pas les détails et les stratégies de la conception des objectifs et des systèmes athermiques, il est important de comprendre que la performance thermique de l'objectif ne peut être correctement considérée que dans le contexte de la conception globale du système et en particulier de la conception de la monture de l'objectif et du capteur de la caméra. 

Ainsi, lorsque vous recherchez un objectif, réfléchissez aux critères qui sont importants dans votre application et aux températures que votre cas d'utilisation rencontrera réellement. Grâce à ces informations, Optics Concept pourra non seulement vous aider à choisir le meilleur objectif, mais aussi vous donner un aperçu du type de montage et des stratégies de mise au point qui peuvent le mieux fonctionner.

Performance thermique des objectifs - Webinaire SUNEX

Analyse de la qualité d'image sur une large plage de température

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