Jak funguje termovize?

Termovizní kamery fungují na principu zobrazení tepelného záření, které všechny objekty samy vyzařují. Jedná se o naprosto pasivní zobrazovací přístroje, které nepotřebují žádné osvětlení objektů, ani zbytkové světlo, nebo různé přísvity! Termovizní přístroje zobrazují tepelné rozdíly objektů.

Skutečnost, že existuje souvislost mezi teplotou tělesa a intenzitou jím vyzařovaného infračerveného záření zjistil již v roce 1900 Německý fyzik Max Karl Ernst Ludwig Planck, laureát Nobelovy ceny za fyziku.

Vývoji termovizí (neboli termovizních kamer) se věnuje vědní obor infračervená termografie.  Úkolem termografie je analýza infračervené energie vyzařované tělesem. Termografickým měřicím systémem lze zobrazit teplotní pole měřeného objektu na jeho povrchu. Obor termografie se v širším měřítku rozvinul společně s rozšířením infračervených kamer, pro které se obecně vžilo slovo termovizní kamera, resp. termovize. Každé těleso s teplotou vyšší než absolutní nula, vydává infračervené záření, které je lidským okem neviditelné. Čím je teplota vyšší, tím je vlnová délka vydávaného záření kratší. Termokamera měří ve svém zorném poli dlouhovlnné infračervené záření. Termokamera tedy přeneseně „dělá” obrázky z tepla.  

Z čeho je termovize zkonstruována?

Termokamera pracuje na principu bezdotykového měření teploty, tento princip je v podstatě analogický jako záznam obrazu na filmu, nebo v lidském oku. V obrazové rovině jsou umístěny světlocitlivé elementy, které zachycují obraz. Do ohniskové roviny objektivu se umísťuje tzv. registrační plocha detektoru –  FPA (zkr. z angl. Focal Plane Array). Infračervené detektory pro tepelné záření vyžadují při výrobě speciální postupy a jsou velmi drahé. Dnes jsou standardem dvourozměrné detektory, které umožňují současně registrovat celé zorného pole. 

Jednou ze zvláštností termovizního záznamu je skutečnost, že tepelné záření vyzařuje vše, tedy i objímky objektivu, zobrazovací čočky a dokonce detektor sám. Aby se zabránilo zobrazování nežádoucích "duchů" je nutno systém důsledné odclánět nezářivými clonami, případně zajistit dodatečné chlazení detektoru.

Vzhledem k tomu, že materiál, ze kterého je vyrobena čočka musí být propustný pro oblast vlnových délek tepelného záření, tak sklo je pro tyto účely nepoužitelné. Termovize nevidí skrze sklo. Čočky pro termovize jsou vyráběny z germania, nebo safíru, případně dalších propustných materiálu.

Při vyšších teplotách se vzhledem k rozdílné tepelné vodivosti pozorované objekty zobrazují ve vyšší kvalitě něž při teplotách nižších, nebo třeba dešti, kdy se pozorované objekty ochlazují na stejnou teplotu, což ve výsledku vede k menšímu teplotnímu kontrastu a tedy i nižší kvalitě a ostrosti obrazu.