Kategorie-Archiv: Wärmebild-Theorie

Die Kennzahl Temperatursensibilität NETD

NETD
steht für Noise Equivalent Temperature Difference, dient zum Messen der Temperatursensibilität und ist eine entscheidende Kennzahl zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit eines Detektors. NETD wird in Millikelvin (mk) angegeben.

Warum gibt es Wärmebildoptiken bei denen der Detektor in verschiedenen Detektorqualitäten angeboten wird, wie z.B. “commercial”, “professional” oder “industrial grade”?

Falsch wäre die Annahme, dass die Detektorproduktion vergleichbar der einer Restlichtverstärkerröhren-Fertigung ist, d.h. Fertigungsqualitätsschwankungen und somit eine selektierte Nachproduktionsauslese mit den Prädikaten mal gut und weniger gut.

Die Detektorenwaverproduktion ist um ein vielfaches prozeßsicherer in diesem Vergleich.
Tatsache ist, dass man Detektoren nachträglich “tunen” , d.h. mit Hilfe optimierten Algorithmen und Einstellungen, mal sensitiver oder auch weniger sensitiver programmieren kann.
Bei diesem Vorgang stellen wir fest, dass Sensitivität immer auch auf Kosten des “Bildrauschen” erfolgt. Vergleichen wir es mit einem PKW Chiptuning, bei dem die Geschwindigkeitsbegrenzung entfernt wird. Dieser Prozeß hat meist Auswirkungen auf die “Dauerperformance” des Systems.

Aus unserer Sichtweise ist eine Rechtfertigung von höheren Preisen dieser “getunten” Detektoren nicht gegeben, es handelt sich schlichtweg um eine andere hochgeladenen Systemsoftware.
Warum nicht einfachheitshalber dem Kunden gleich den optimal konfigurierten Detektor verkaufen….

 

Sehe Das Unsichtbare – CCD SWIR CMOS & CO.

Im Zeitalter der Digitalisierung erleben wir auch in der Bildverarbeitung einen raschen Wandel.
Wir geben Ihnen im folgenden Beitrag einen komprimierten Überblick und Vergleich der unterschiedlichen Technologien im Bezug auf die entsprechenden Wellenlängen sowie deren Einsatzschwerpunkt (ohne quantenphysikalische Grundlagen).

1. Die Wellenlängen des Lichtes

Das folgende Schaubild zeigt die Wellenlängen im Bezug zu der jeweiligen Technologie, die es ermöglicht diese Strahlen zu detektieren.

Wellenlänge-des-Lichtes_web

2. Beschreibung der Graphik von links nach rechts:

2.1 Die für uns Menschen sichtbaren Wellenlängen (blauer Bereich)
Strahlen im Bereich von ca. 380 bis 780 nm (0,38 bis 0,78µm) sind mit unseren Augen sichtbar.
Rotwild und Füchse im Vergleich sind in der Lage Wellenlängen oberhalb von 800nm zu erkennen.

2.2 CMOS (CCD) Detektoren (violette Kurve)
CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor)
CCD: (Charged Coupled Device)
Strahlendetektion: ca. 400 – 1.080nm
Trägermaterial: Silizium
Vorteile:
– Erkennen von Laserstrahlen
– Sicht durch Glas bei sehr geringen Lichtvershältnissen (0.005 Lux).
– Farbdarstellung

Funktionsweise:
Nach dem photoelektrischer Effekt, d.h. Atome im Silizium werden durch die Photonen des Lichtes angeregt, dabei werden Elektronen freigesetzt , a) sofort verarbeitet (CMOS) oder  b) gesammelt und dann verarbeitet (CCD) man spricht bei der Verarbeitung vom “Eimerkettenprinzip” s. Film unten. Der grundsätzliche Unterschied beider Technologien liegt also in der Art der Weiterleitung/Verarbeitung der Elektronen.

humaneye_vs_CCD

CCD_vs_eye

CMOS und CCD Sensoren im Vergleich haben Vor- und Nachteile. Genannt sei hier die höhere Lichtempfindlichkeit sowie das geringere Bildrauschen der CCD Sensoren. CMOS Sensoren können kompakter gebaut werden und verbrauchen weniger Strom. Mittlerweile werden in fast allen Smartphones CMOS Sensoren als Kamerachip verbaut. CMOS Detektoren werden schrittweise herkömmliche Restlichtverstärkeroptiken (die Fotokathoden verwenden) ablösen.
Einen anschaulichen Vergleich beider Technologien zeigt der folgende Film:

CMOS-vs.-CCD

2.2 Restlichtverstärkende Optiken (NVG) = grüne Linie
Strahlendetektion:
ca. 600 – 900nm
Vorteile:
Gesichtserkennung, wenig Stromverbrauch
Nachteile:
– Zur optimalen Verwendung wird ein IR Aufheller benötigt
– Begrenzte Lebensdauer der Röhre, ca. 5.000 Std.
– Verwendung nur bei Nacht sinnig

Restlichtverstärker arbeiten nach dem Prinzip der Elektronenbeschleunigung. Photonen treffen auf eine Fotokathode, lösen Elektronen aus, diese werden durch Spannung im Vakuum beschleunigt und auf einem Leuchtschirm durch Fluoreszens (meist grün) dargestellt.

NSG-Prinzip
NVG coyote
Sicht durch einen NVG mit Aufheller

 

2.3 SWIR Detektoren (roter Bereich)
SWIR (Short Wave Infrared)
Strahlendetektion: 900 – 1.700nm
Trägermaterial: meist Indiumgalliumarsenid (InGaAs)
Vorteile:
– Erkennen von Laserstrahlen
– Sicht durch Glas
– Nutzen die Objektstrahlenreflektion aus der Atmosphäre (Airglow)
– Sicht durch Nebel
Nachteile:
– Teuer, keine Farbdarstellung möglich

Funktionsweise:
SWIR Sensoren arbeiten vergleichbar wie CCD/CMOS Detektoren, d.h. verwandeln Photonen in Elektronen, daher auch Quantum Detektoren genannt. Anstelle von Silizium verwenden SWIR Detektoren als “Photonenabsorbtionsschicht” InGaAs oder Mercury Cadmium Telluride (HgCdTe). Bedingt durch die chemische Struktur dieser Materialien vergrößert sich der Wellenlängendetektionsbereich sowie die Empfindlichkeit.
SWIR Detektoren sind aufwendig in der Herstellung, verwenden z.T. Kühleinheiten, werden in einem komplexen Herstellprozeß mit unterschiedlichen Materialien hergestellt und verfügen über eine CMOS Ausleseeinheit, dies macht die Herstellung dieser Detektoren teuer.
Im Vergleich zu MWIR / LWIR Optiken (die abstrahlende Lichtstrahlen vom Betrachtungsobjekt detektieren) erkennen SWIR Optiken die vom Objekt reflektierten sowie absorbierten Lichtstrahlen (Photonen).
SWIR Detektoren ermöglichen das Erkennen von Laserstrahlen, Sicht durch Nebel, Rauch und Glas bei sehr geringen Lichtverhältnissen. Durch den breiten Wellenbereich können NIR Laserpointer (1.06μm), Laser-Zielmarkierer sowie augensichere Laser-Entfernungsmesser (1,55μm) erkannt werden. Eine verdeckte Aufhellung durch 1.55μm Laseraufheller oder LEDs ist möglich und garantiert somit eine Eigendetektierbarkeit NUR mit einer SWIR Kamera oder selbigen Aufhellungsprinzip.
SWIR Detektoren nutzen das “Nachthimmelsleuchten” airglow oder auch sky radiance genannt.
Dies ist ein schwaches Leuchten in höhren Atmosphärenschichten entstanden durch Prozesse in der Ionosphäre, dies ist 5x “heller” als das Reflexionslicht der Sterne.
SWIR Optik können diese Strahlen detektieren, verwenden und nutzen diese als “künstliche Restlichtverstärkung”. Im Gegensatz zu mittelwelliger (MWIR) und langwelliger (LWIR) Infrarotstrahlung, bei denen die Strahlung vom Gegenstand selbt abgestrahl wird (aktiv), ähnelt die kurzwellige Infrarotstrahlung (SWIR) dem sichtbaren Licht, d.h. von dem Gegenstand werden Photonen reflektiert oder absorbiert (passiv).

SWIR Detektoren finden vornehmlich im militärischen und industriellen Einsatz Verwendung (Qualitätskontrolle).
SWIR Derivatapplikationen sind bzw. das “active imaging” Konzept der Firma AIM,
oder laser gated imaging. (s. Fußnote)

SWIR Detektor
SWIR InGaAs Detektor Größe: 45x45x55mm

Swir Detector
Schematischer SWIR Sensor Aufbau

CMOS_SWIR-vgl

SWIR_Nebel
Vgl. Sicht ohne und mit SWIR im Nebel

SWIR_Nacht
  Vgl. Sicht ohne und mit SWIR im Dunkeln

SWIR_Glas
  Vgl. LWIR und SWIR durch Glas

SWIR-vs-visible
Youtube Film: SWIR vs. sichtbares Licht

2.4 MWIR (oranger Bereich)
MWIR (mittelwelliges Infrarot)
Strahlendetektion: 3,7 – 4,8µm
Trägermaterial: Indiumgalliumarsenid (InGaAs) / HgCdTe (Quecksilber-Cadmium-Tellurid)
Vorteile:
– hohe Temperatursensibilität (< 20 mk)
– hohe Reichweite
– hohe Bildschärfe
Nachteile:
– teuer
– Betriebsgeräusch
– “größere” Bauform

Funktionsweise
MWIR Detektoren verwandeln ebenfalls Photonen in Elektronen und arbeiten nach dem inneren Photoeffekt. Hierbei wird ein Elektron aus einer Bindung gelöst indem es ein Photon absorbiert.  Als Absorbtionssubtrat kommt meist InGaAs zum Einsatz.
Diese Detektoren sind aktiv gekühlt, d.h. verfügen über einen Kühlmotor, meist ein Sterlingmotor (in der Startphase deutlich hörbares Geräusch) hierbei wird der Detektor bis zu 120K (-153 C°) gekühlt um die Temperatursensibilität zu erhöhen.
Ein kleinerer Pixel Pitch im Vgl. zu LWIR Detektoren (meist <12 µm) liefert somit ein schärferes und kontrastreicheres Bild.
Bauartbedingt sind diese Optiken sehr teuer und finden Ihre Verwendung meist im militärischen Bereich, Forschung und in Gebäudethermographie.

MWIR-Detector
MWIR Detector mit Sterling Kühlmotor

MWIR Detector
Schematischer Aufbau

MWIR Image
Bild einer MWIR Kamera

2.5 LWIR (pinker Bereich)
LWIR (langwelliges Infrarot)
Strahlendetektion: ca. 8 – 13µm
Trägermaterial: ASi (Amorphes Silizium oder VOx (Vanadiumoxide)
Vorteile:
– preiswert
– kompakte Bauform

Funktionsweise
LWIR Detektoren verwandeln ebenfalls Photonen in Elektronen. Sie arbeiten nach dem Prinzip der Änderung von Widerstand, Spannung oder Stromstärke.
Die Detektorzelle eines Mikrobolometerarrays besteht aus einer nur wenige Mikrometer dicken, strahlungsempfindlichen Scheibe, welche durch zwei gebogene Kontakte über dem eigentlichen Detektor gehalten wird (so genannte Mikrobridges). Die Scheiben bestehen aus einem Material mit einem stark temperaturabhängigen Widerstand (zum Beispiel Vanadiumoxid). Die einfallende Infrarotstrahlung wird absorbiert und führt zu einer Temperaturerhöhung des Scheibchens, was wiederum den Widerstand ändert. Der gemessene Spannungsabfall wird als Messsignal ausgegeben.

ASi-Detektorzelle
Schematischer ASi LWIR Detektor Aufbau

12-micron-BOSON-vs.-17-micron-ULIS
Größenverhältnis von LWIR Detektoren

640x480-pixel-resolution
Sicht durch eine LWIR Optik mit 12µm Pitch

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Fazit:
Je nach der gewünschten Wellenlängendetektion benötigt man (noch) unterschiedliche Detektoren.
Jede der Technologien hat Ihre Vor- und Nachteile und muss für den jeweiligen Einsatzzweck ausgewählt werden.

CMOS-und-CO-Vergleich

Derzeit laufen Forschungsprojekte bei denen versucht wird kurzwellige UV bis langwellige IR Detektion auf einem Sensorchip zu vereinen (Multispektral / Hyperspektral Detektoren) .

Multispektral-Detektoren

Problematisch wird die Verwendung von nur einer Linse sein, da LWIR/MWIR Strahlen nicht wie z.B. SWIR durch herkömmliches Silikon basierendes Glas emittieren können.
Stichwort Planar Detektoren.
Nach Aussagen des US Herstellers UTC Aerospace Systems / Sensors Unlimited wurde dies bereits umgesetzt, jedoch zu Kosten und Größenverhältnissen, die eine feldtaugliche Lösung nicht ermöglichen.
Warten wir auf den Lösungsansatz der IOSB in Ettlingen.

 

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Active Imaging:
Das ist wie eine Stroboskop-Beleuchtung, nur
– sehr kurze Laser-Lichtblitze in Abständen so, dass das Auge nichts wahrnehmen kann
und nur da beleuchtet wo man auch wirklich hinschaut mit der Kamera (ausgerichteter Laser)
– Kamera-Belichtung damit synchronisiert, d.h. Kamera sammelt nur dann Licht wann Laser an (und schaut genau dahin wo der Laser beleuchtet)

Laser gated imaging:
Hierbei wird mit Hilfe von Laseraufhellern die Reichweite sowie die Bildqualität einer SWIR Kamera optimiert. Entscheidend hierbei ist die Frequenz mit dem der Laseraufheller gepulst ist.
Die eine optimale Abstimmung kann hierbei die Reflextion von Wasserstropfen (Nebel, Dunst) umgangen werden (Berücksichtigung der Wasserstropfen-Eigenschwingung) und somit die Reichweite der SWIR Optik vergrößert werden. Stichwort destruktive Interferenz, hierbei werden die Amplituden der beiden Wellen voneinander subtrahiert. Sind sie gleich, so löschen sie sich gegenseitig aus, vgl. BOSE active noise cancelling.

“To be or not to be seen” ist stets ein Wettlauf zwischen den Anbietern, nutzt aber wenig wenn im Felde der Strom ausgeht..

 

VOx Detektor versus ASi Silizium Detektor – Ein Vergleich

VOx (Vanadium Oxide) Detektortechnologie und ASi (Amorphes Silizium) gegenübergestellt.

Der Europäische und Osteuropäische Markt ist dominiert von Herstellern die ASi Detektoren verbauen, in den USA hingegen ist die VOx Technologie marktpräsenter, warum?

Vier vereinfachte Antworten hierauf sind:
a) Es gibt in Europa nur ASi Hersteller (Firma ULIS in Frankreich)
b) ULIS 1) hat vor Jahren auf die ASi Produktion gesetzt
c) US Exportrestriktionen limitieren die Verwendung von US VOx Sensoren
d) die ASi Detekorenherstellung ist einfacher und somit preiswerter

Worin liegen die technischen Unterschiede beider Technologien?
Betrachten wir hierzu den näheren Aufbau der Detektorzellen:

Mikrobolometer-Stuktur
Schematischer Schnitt durch eine ASi Zelle

ASi-Detektorzelle
Schematischer Aufbau einer Zelle

ASi-VOx-Vergleich
Detektorzellen in der  REM Mikroskop Ansicht
a) ASi links                         b) VOx rechts

Detektor-Sandwichstruktur
Herkömmliche VOx Zellen in der REM Ansicht

Opt-Sandwich-fpa
optimierte VOx Zelle in der REM Ansicht.

Amorphes Silizium:
Diesen Rohstoff gibt es wie Sand am Meer..,
er lässt sich einfacher verarbeiten, ist preiswerter und somit weiter verbreitet.

Vanadium Oxide:
Vanadium als Rohstoff ist seltener und somit teurer als Silizium.
VOx ist härter wie Stahl und lässt sich schwerer verarbeiten.
VOx verfügt über einen besseren Wärmeleitkoeffizient gegenüber ASi und kann somit Photonen schneller weiterleiten, verfügt somit über eine bessere Leistungsfähigkeit.

Wie definieren wir Leistungsfähigkeit?
Die Leistungsfähigkeit wird insbesondere durch die Temperatursensibilität des Detektors und somit des Trägermaterials bestimmt. Kennzahl hierfür ist NETD (Noise Equivalent Temperatur Difference).
Die Bewertung des “Rauschen” (Noise) ist bestimmt durch die notwendige Strahlung, die notwendig ist um ein Ausgangssingnal zu erzeugen, welches identisch ist mit dem Detektorgrundrauschen oder vereinfacht erklärt: Es definiert die minimal messbare Temperaturdifferenz.

Eine höhere Temperatursensibilität des Detektors ist beim Anwender erkennbar durch ein schärfers, kontrastreicheres Bild, folglich mehr Reichweite und bessere Schärfe im Zoombereich.

Vergleichen wir eine ASi mit einer VOx Optik, die über identische Linsen  (f-Nummer) und Auflösung verfügen, stellen wir fest (auch rechnerisch), dass die VOx Optik um 3-fach höhere Temperatursensibilität verfügt. (VOx = 0,039 Kelvin zu 0,1 Kelvin = ASi, bei 25C° und f=1).

Wettlauf zwischen ASi und VOx Herstellern
Im Vergleich stellen wir fest, dass die Optimierung der VOx Zellenstruktur fortgeschrittener ist. Patenschutzrechte erschweren eine einfache Dublikation der Technologie.

Nehmen wir die oben im Bild ersichtliche optimierte Zellenstruktur eines der führenden US Sensor Herstellers als Beispiel:
Durch die durchlöcherte Oberfläche der oberen “Membrane”, wird die Oberfläche verringert (absorber Superstruktur) und somit das “Temperaturansprechverhalten” durch weniger Masse optimiert.  Die Löcher der oberen Membrane sind 1/2 so groß wie die Wellenlänge des Lichtes (8 µm) also 4 µm. Somit “sieht” das Licht die Löcher nicht und “verliert” keine Energie.
Die Temperatursensibilität wird durch diese geniale Erfindung verbessert.

Einblick in die ULIS ASi Fertigung gibt der folgende Youtube Film

ULIS-Microbolometer-production
ASi Fertigungsprozeß

Vorteile von VOx gegenüber ASi zusammengefasst:
– kein Einbrennen z.B. bei direkter Sonneneinstrahlung
– sehr geringes Rauschverhalten, somit bessere Bildqualität
– allgemein höhere Temperatursensibilität
– geringerer Stromverbrauch
– kürzeres “Pixel Ansprechverhalten”

Fazit:
Vergleicht man beide Technologien in einer Optik mit eigenen Augen, wird man sich zu 99% zu der VOx Technologie entscheiden, aber auch hier gilt: Die Qualität des Gesamtsystems entscheidet, nicht nur der Sensor alleine!
Auch alle US Rüstungsprogramme verwenden VOx Detektoren, dies ist oft ein Indiz dafür, dass es sich um die technisch bessere Wahl handelt.

Weiterführende Literatur über Microbolometer Strukturen finden Sie hier: Microbolometer .pdf

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1)  Ausgegliederte Unternehmung aus den Forschungsaktivitäten der CEA, hier Subdivision LETI (French Alternativ Energies and Atomic Energy Commission), staatliche Einrichtung mit gewerblichem und kommerziellem Charakter, unter gemeinsamen Zuständigkeit des Ministeriums für Bildung und Forschung, des Verteidigungsministeriums und des Ministeriums für Wirtschaft, Finanzen und Industrie.

 

12µm Pitch versus 17µm Detektor – ein Vergleich

12 µm Detektortechnologie und 17 µm gegenübergestellt
Stand der Technik im Bereich der ungekühlten Wärmebildoptiken sind VOx Detektoren mit einer Detektorzellengröße (Pitch) von 12 Mikrometer im Quadrat.

Die Vorteile liegen auf der Hand: Kleinere Bauform, kleiner notwendige Linsen mit selbigen Sehfeld im Vergleich zu Detektoren mit größerem Pitch, somit Gewichtsersparnis, weniger Stromverbrauch und insbesondere eine schärfere und detailreichere Bilddarstellung durch die Verwendung neuester Bildoptimierungssoftware / Algorithmen.

Als Faustformel gilt: „Je kleiner der Pitch, desto schärfer das Bild“

12-micron-BOSON-vs.-17-micron-ULIS
12 µm Detektor links   17 µm Detektor rechts

Warum kleiner notwendige Linsen?
Betrachten wir einen IR Detekor unter einem REM Mikroskop, so lässt sich die folgende Schachbrettartige Struktur erkennen:

FLIR Boson Nahaufnahme

Jede Detektorzelle (vgl. eines Schachbrettfeldes) ist wiederum vergrößert und schematisch dargestellt wie folgt aufgebaut:

IR Detektoraufbau
Detektorzellenstruktur in Schema

12µm Pitch ist also die Pixelgröße (size) einer Detektorzelle im Quadrat.
Bei einem 12 micron Detektor sind also die Detektorzellen entsprechend kleiner, welches wiederum zu einer kleineren Gesamtbauform des Detektors führt.
Das folgende Bild vermittelt einen Eindruck über die Größenrelationen in der Pixelwelt:

Pixel Größenvergleich

Selbiges Sehfeld bei kleinerer Linse und kleinerem Pitch?
Die folgende Graphik zeigt den Vergleich von einer Optik mit 12µm und 25µm Pitch:
Zu erkennen ist, dass die 12µm Optik bei kleinerer Linse das selbe Sehfeld aufweist.
Theoretische Grundlagen sind vergleichbar mit der einer Lochkamera, Strahlensatz.

12µm vs.25µm

Kleinerer Pitch = mehr Leistung = ein Wiederspruch?
Um diese Fragen zu beantworten müssen wir vorab die Leistung definieren.
Ist Leistung =
a) Auflösung (Bildschärfe)?
b) Temperatursensibilität?

Vergleichen wir die Detektorzelle mit einem “Eimer” der Photonen “einsammelt”, so wäre die Logik: “Je größer desto besser, da mehr Photonen einfallen und somit mehr “verbeitet werden können”.
Fazit: Der Pixel Pitch (Eimergröße) bestimmt die Sensibilität!”

Die Pixelgröße bestimmt aber auch die Auflösung (vgl. Fernseher),
Fazit: “Je kleiner, desto schärfer das Bild.

Zur Erklärung nehmen wir folgendes zutreffendes Beispiel.
Vergleichen wir auf der Rennstrecke einen Wagen mit 12 Zylinder Motor aus dem Jahre 2010 mit einen aufgeladenen 6 Zylinder Boxermotor aus dem Jahre 2017. Wir stellen fest, dass der Wagen mit dem 6 Zylinder sicherlich besser performt und schneller am Ziel ist.
Wir wissen aber auch,  dass erst ab 4 Liter Hubraum beim PKW die Laufkultur anfängt, aber gelernt wurde:  Hubraum ist nicht alles!
Im übertragenen Sinne bedeutet dies: Entscheidend für die Gesamtleistungsfähigkeit eines Systems, ist die optimale Abstimmung aller Komponenten, die neueste Technologie (Software etc.)  und wie im Bsp. gemeint, die PS-Leistung die am Ziel ankommt!
Und das sehen Sie bei Optiken mit 12 micron Pitch sofort mit Ihren eigenen Augen..

Je kleiner der Pitch, desto wirtschaftlicher die Herstellung der Sensoren
Die Reduktion des Pitches ist die Konsequenz eines Kostenreduktionsbestrebens in der Sensorenfertigung.
Je mehr Sensoren beim Herstellprozeß gefertigt werden können, desto niedriger die Stückkosten. Das folgende Bild zeit einen Sensorwaver (vgl. Waffeleisen), je mehr Sensoren auf einem “Backblech” passen, desto mehr Sensoren ergeben sich aus einem “Backvorgang”.

waver stack
Sensor                                    Sensor waver

In der Herstellung spricht man hierbei vom SWAP-C Reduktionsbestreben:
Reduktion von: Size, Weight, Power, Cost.
Dies zeigt anschaulich das folgende Schaubild:

need-for-SWAPC

Fazit:
Wollen Sie eine Optik erwerben, die Sie auf den letzten technologischen Stand bringt und Sie somit die nächsten zwei Jahre nicht der Technologie “hinterher laufen”, so investieren Sie in eine Optik mit 12 µm Pitch. Das warten hat ein Ende!

 

FLIR Scout III 320 vs. KEILER-25

Ein Praxisvergleichstest zwischen:
FLIR Scout III 320 und KEILER-25 Wärmebildoptik

Keiler-Flir-Vgl_w

1. Leistungsdatenvergleich
320 vs Keiler-25

2. Messung der Bildschärfe
Versuchsaufbau besteht aus einer beheizten Messplatte mit unterschiedlichen Konturen auf einer Betrachtungsdistanz von 50m:
distanz-setup_w
Die Bilddaten werden bei der FLIR Scout III 320 Optik per Videokabel auf einen externen Videorekorder übertragen. Bei der Keiler-25 Optik erfolgt die Bilddatenspeicherung per WiFi auf einem Smartphone.

a) Ergebnis mit 1-fach Zoom
FLIR-320-no-zoom_w  Keiler no zoom

b) Ergebnis mit 2-fach Zoom
FLIR-320-2-Zoom_w Keiler 2x zoom

3. Messung der Temperaturempfindlichkeit
Zur Darstellung der Temperaturempfindlichkeit bieten sich zwei Aufbauten an:
a) die Betrachtung von Nummernschildern auf “kurzer” Distanz. Die schwarzen Schildziffern können durch ihre unterschiedliche IR Abstrahlung, je nach Detektorempfindlichkeit, auf der jeweiligen Distanz gelesen werden.

nplate-setup_w2

b) Man simuliert die Betrachtung durch den “Bewuchs” mit einem Tarnnetz oder vgl..
Je nach Detektorempfindlichkeit kann die Wärmekontur dahinter mehr oder weniger erkannt werden.
Dieser Aufbau schien uns realitätsnäher und wurde hierbei verwendet.
man-covered_w2

FLIR-320-uncovered_w Keiler uncovered

FLIR-320-covered_w Keiler covered

Die jeweiligen Vergleichsbilder wollen wir nicht im einzelnen kommentieren und überlassen die Interpretation dem Betrachter, jedoch stellen wir fest, dass z.B die optische Vergrößerung sowie die Bildschärfe bei der FLIR Kamera nicht mit den zu erwartenden Leistungsdaten stimmig ist.
Es sei angemerkt, dass die Bildschärfe bei den per Kabel oder WiFi übertragenen Bildern unabhängig von der Dioptrieneinstellung des Okulares ist und somit nicht beeinflusst werden kann.

Fazit:
Aus unser Betrachtungsweise ist die Preisdifferenz zwischen den beiden Optiken von ca. 400 EUR nicht leistungstechnisch erkennbar und gerechtfertigt. Interessant ist auch, dass der FLIR VOx Detektor mit 17 micron Pitch von der theoretischen Seite her betrachtet besser performen sollte, dies konnten wir nicht mit unserem Versuchsaufbau darlegen.

Entscheidend zur Beurteilung des Gesamtleistung einer Optik ist, wie dieser Vergleich zeigt, nicht der einzelne Parameter z.B. der Pitchwert, sondern die Qualität des Gesamtsystems.
Beide im Test verwendeten Optiken werden in Asien hergestellt, jedoch liegt die Gesamtperformance in der Abstimmung der entscheidenden Komponenten und Software.
Wir raten daher, bevor Sie eine Wärmebildkamera erwerben, vergleichen und testen Sie mit Ihren eigenen Augen und verlassen Sie sich nicht alleinig auf Glanzprospekte und bekannte Marken.

Frage: 640×480 oder 320×240 Pixel Auflösung bei Vorsatzoptiken?

Welchen Vorteil haben Vorsatzoptiken mit 640×480 gegenüber 320×240 Pixel Auflösung?


Die Pixelanzahl alleine heisst rein GAR NICHTS::
Auflösung = pixel pitch / Brennweite (kleiner ist besser, Winkel/Pixel)
Gesichtsfeld = Pixelanzahl * pixel pitch / Brennweite * Abstand
(Gesichtsfeld = Sehfeld , Diagonale oder x oder y ist da egal – da wir hier nur von 640/320 sprechen ist es konkret auf die x-Achse bezogen, gilt aber in allen Richtungen)

Gehen wir mal von DEMSELBEN Objektiv aus, sowie von gleicher Pixelgröße.
Dann ist:
Auflösung (640)      = Auflösung (320)
Gesichtsfeld (640) = 2 * Gesichtsfeld (320)

Bei einem Clip-On wird jetzt das Gesichtsfeld sowieso nicht genutzt, daher bringt das grössere Gesichtsfeld der 640er Kamera nichts.
Beim Clip-On wird das Sehfeld vom Tageslicht-ZF gemacht, da da ja eine Vergrösserung drin ist, also vom Display der IR-optik nur ein kleiner zentraler Teil benutzt wird.
Ein **NUR** als clip-on benutztes IR-Gerät ist konstruktiv meist anders ausgelegt als ein allgemeines IR-Gerät für allgemeine Anwendungen. Bei einer 320er Kamera ist das Bild meist KLEIN gemacht, d.h. auch nur den zentralen Teil des Displays zu benutzen, bei DERSELBEN HOHEN AUFLÖSUNG für die man sonst eine 640er Kamera benötigen würde. Das Gerät ist dann aber eben NUR als Clip-On geeignet, es sei denn man verwendet bei Zoom x2
dann ein grösseres Display.

Vergleichen wir zwei Geräte, die GLEICHE WINKELAUFÖSUNG haben (d.h. Pixelsize/Brennweite ist gleich = gleiche Frontlinse!) und auch GLEICHE PIXELGRÖSSE IM DISPLAY:
a) 320-er Kamera: bei 1:1 elektronischem Zoom werden nur die zentralen 320 Pixel im Display benutzt.
Bei x2 Zoom wird jeder Pixel verdoppelt auf dem Display, d.h. wir haben jetzt halbe Auflösung, aber volles Gesichtsfeld verglichen mit dem 640er.
b) 640-er Kamera: bei 1:1 elektronischem Zoom werden volle 640 Pixel im Display benutzt, Sehfeld doppelt so groß wie bei 320er.
Bei 1/2 Zoom haben wir EXAKT das Bild der 320er Kamera.

Den Zoomprozeß zeigt das folgende Schaubild

Zomm_k

“Wer zoomen will braucht Pixel, vgl. PS beim PKW”
diese zeigt rechts anschaulich der folgende Youtube Film

Also ist für ein Clip-On die 320er Kamera gerade so gut.
Anders sieht das aus wenn die 640er Kamera ein Objektiv mit der DOPPELTEN Brennweite wie das Objektiv der 320er Kamera benutzt. Dann ist:
Auflösung(640) = Auflösung(320) / 2, also doppelt so gut
Gesichtsfeld(640) = Gesichtsfeld(320)
In diesem Falle ist die 640er Kamera doppelt so gut wie die 320er. Das macht man aber nur dann wenn man das Gesichtsfeld zu irgendwas mal braucht.
Durch Wahl der Brennweite dazwischen lässt sich auch jeder Zwischenzustand realisieren. Wenn es also um ein Gerät für die Anwendung ***NUR*** als Clip-on geht, d.h. wird für sonst NICHTS angewendet, dann ist die 320er Kamera gerade so gut; das entspricht auch dem zoom 1/2 bei der 640er Kamera.

Bildwiederholungsrate (HZ)
Diese hat, wie richtig erwähnt, nichts mit der Bildqualität zu tun, ABER ist für eine weidgerechte Bejagung umso wichtiger. Wer mit einer 9 Hz Clip-On Optik jagen geht, riskiert fatale „falsche“ Treffpunktablagen, da das Bild der Kamera nicht ein reales Bild darstellt (zeitverzögert). „Der Keiler zieht und der Schütze hingt hinter her..“ also finger weg von diesen Optiken!

Zusammengefasst
Mann kann sagen: Je kleiner der Pitch des Detektors, desto schärfer das Bild, dies ist grundsätzlich im optimierten Gesamtsystem begründet (neuere, bessere Fertigungsverfahren, Software, leistungsfähigere Komponenten etc., vgl. der PC Prozessoren).
ABER auch hier gibt es Ausnahmen, wie dieser Optikvergleich zeigt.

Wir bevorzugen und empfehlen 640×480 Pixel Optiken vor 320er, da diese:
a) einer neueren Entwicklungsgeneration entsprechen und
b) nach unseren Vergleichen zu 98% über eine bessere Leistung (Schärfe und Temperatursensibilität) verfügen.

Bei einer Wärmebildkamera kann nicht der einzelne Parameter zur Bestimmung der Gesamtleistung herangezogen werden. Entscheidend sind im wesentlichen:
Pixel Pitch des Detektors / Pixel Pitch sowie Pixelanhzahl des Displays / Brennweite / Linsenvergütung / Software / u.m.

Beispiel:
Ein PKW mit 6 Zylinder Motor aus dem Jahre 1980 fährt nicht so gut (Effizienz, Fahrgefühl etc., wie ein PKW mit 6 Zylinder aus dem Jahre 2017, dies liegt in der Optimierung des Gesamtsystems.
“17µm Optiken sind also nicht gleich 17µm Optiken” !

……..
Der Vorteil einer Wärmebildoptik gegenüber eines Restlichtverstärkers ist, dass Sie sofort mit Ihren eigenen Augen die Qualität der Optik erkennen können. Eine “Verschönung der Leistungsdaten” durch einen IR Aufheller ist nicht gegeben und erst recht nicht erforderlich.
Da Restlichtverstärker im jagdlichen Bereich zu 99% mit IR-Aufhellern eingesetzt werden,
ist nur die Röhrenkennzahl Linienpaare pro Millimeter (lp/mm) relevant. Aber diese Tatsache wird nur den wenigsten Kunden erklärt und somit viel Geld “aus dem Fenster geworfen” für Leistungsmerkmale die nie zum Einsatz kommen.

Die Röhren Generationsmogelei bei Restlichtverstärkeranbietern hat mittlerweile überhand genommen. Man könnte meinen, dass nur noch Umsatz über Super-Hyper-Extended-GenXY Phantasiebezeichnungen anstelle von klaren für den Anwender verständliche und messbare Leistungsdaten generiert werden kann.
……..

Unsere Empfehlung
Laden und probieren Sie unsere LIEMKE Wärmebild Leistungs App. Hiermit können Sie den IFOV (Pixel mRad) für eine x-beliebige Optik nach den Johnson Kriterien ausrechnen und sich die Leistungsdaten anzeigen lassen.

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“You can’t depend on your eyes when your imagination is out of focus.” ~Mark Twain

 

Vergleich Infrarot-Kompaktkameras

Die Fachzeitschrift Gebäude-Energieberater berichtet über alle relevanten Bereiche der Energieberatertätigkeit. In der Ausgabe 10/2016 gibt es einen umfassenden Fachwissen-Bericht mit dem Thema “Thermographie zum Mitnehmen”.

Im Produktvergleich wird auch die Opgal ThermApp HZ erwähnt, die Sie bei uns im Online-Shop erstehen können.

Ein interessanter Beitrag für Energiesparer, Heimwerker und Gebäudeenergieberater

Den vollständigen Artikel lesen Sie hier.

Marktübersicht über Wärmebildoptiken unter 2.500,- EUR

Gerade jetzt zu Beginn der aktuellen Jagdsaison bekommen wir immer wieder Anfragen, welche Wärmebildoptik sich als Einsteigergerät für die Jagd eignen würde.
Wir schreiben hier gerne einmal auf, welche Meinung wir in der persönlichen Beratung dazu vertreten.

Grundsätzliche Betrachtung bei der Jagdanwendung

Für den Jagdeinsatz empfehlen wir den Kunden sich Wärmebildkameras mit den Mindestleistungsanforderungen von 25Hz Bildfrequenz, 320x240x Pixel Auflösung und 19mm Objektivdurchmesser anzuschauen und zu vergleichen.

In einem früheren Beitrag haben wir auf Nachfrage die Jagdtauglichkeit von Wärmebildkameras bis 1.000 € schon betrachtet. Wir stellten fest, dass sich Interessenten hier mit der technischen Möglichkeit zufrieden geben müssen auf ca. 100m zu detektieren, ob ein “Stück Wild” anwechselt. Sie können aber nicht erkennen, ob es sich um einen Dachs oder Fuchs handelt.

Um die aktuelle Frage adäquat zu klären ziehen wir daher Geräte um die 2.300 € zum Vergleich heran, da wir in unseren Beratungen davon ausgehen, dass die Kunden Wild nicht nur erkennen, sondern auch “ansprechen” wollen.

Wettbewerbsanalyse

Wir halten den Vergleich der folgenden Wärmebildoptiken für angebracht. Alle Geräte sind von uns getestet und können guten Gewissens auch von uns vertrieben werden. Das Keiler-25 kommt aus eigenem Hause und wird nach unseren Spezifikationen hergestellt.

Attribut LIEMKE Keiler-25 GUIDE IR-510P PULSAR Quantum XQ19 FLIR Scout III 320
Bildfrequenz 50 Hz 50 Hz 50 Hz 30 oder 60 Hz
Auflösung 384×288 Px 400×300 Px 384×288 Px 320×240 Px
Linsengröße 25mm 19mm 19mm 19mm
Zoom 2-4x 2-4x 2-4x 2x
Reichweite bis 800m bis 700m bis 600m bis 650m
Abmessung 180x70x70mm (LxBxH) 160x67x62mm (LxBxH) 180x86x59mm (LxBxH) 172x59x62mm (LxBxH)
Gewicht 490g 350g 350g 340g
Bildspeicherfunktion Nein, Liveübertragung per WiFi/Videokabel möglich Ja, zusätzliche Übertragung per Wifi (keine Liveübertragung)/Kabel möglich Nein, Übertragung per Kabel möglich Nein, Übertragung per Kabel möglich
Akku/Batterie integriert, bis 6h Dauerbetrieb integriert, bis 6h Dauerbetrieb 4 AA-Batterien, abhängig von Qualität der Batterien integriert, bis 5h Dauerbetrieb
Preis
Stand Okt 2016
2.298 EUR 2.350 EUR 2.320 EUR 2.398 EUR

Praktische Übersetzung der Kennzahlentabelle

In der Bildfrequenz nehmen sich die Geräte alle nichts. Ein Unterschied von 50Hz zu 60Hz ist praktisch nicht sichtbar. Ebenso macht die Auflösung von 384×288 Pixeln zu 400×300 Pixeln keinen Unterschied. Mit 320x240Pixeln kratzt die Flir Scout III an der unteren Grenze unserer Empfehlungen.

Bei den Zoom-Möglichkeiten liegen alle Infrarotkameras gleichauf. Befindet man sich auf der Pirsch ist ein Zoom nicht notwendig, da man die realen Entfernungen verzerrungsfrei gespiegelt bekommt. Sitzt man auf dem Ansitz sind Geräte mit 2-4-fachem Zoom ideal um Wild auch sicher identifizieren zu können.

Bei der Linsengröße liegt das LIEMKE Keiler-25 vorn. Die 25mm Linse verspricht eine größere Reichweite im Vergleich zu den anderen Kandidaten. Die optische Vergrößerung sorgt hier für eine bessere Bildqualität, aber für ein engeres Sehfeld. Bedenkt man allerdings, dass eine gute Linse den Großteil der Kosten einer Wärmebildkamera ausmacht, steht die Keiler-25 im Vergleich sehr gut da. Zum Vergleich des Sehfeldes empfehlen wir unseren Sehfeldsimulator.

Für die Jäger, die sich ihre nächtlichen Ausflüge gerne später noch einmal in Bildern ansehen, bietet die Guide IR510P als einzige einen integrierten Bildspeicher von 4GB und kommt somit dem Namen “Kamera” am nächsten. Die anderen drei Kandidaten teilen sich im Vergleich den Video-Ausgang. Das Keiler-25 sticht noch mit der WiFi-Funktion heraus, so dass Bilder und Videos bequem auf Smartphone und Tablet-PC übertragen werden können und von dort aus dann an die Freunde versendet werden können.

Die Pulsar Quantum XQ19 sticht als einzige Kamera mit einer Batterie-Stromversorgung heraus. Hier kann im Wald natürlich schnell getauscht werden, während die anderen Kameras integrierte Li-Ionen Akkus besitzen, die per USB-Kabel geladen werden. In Zeiten von Powerbanks im Hosentaschenformat allerdings auch kein herausragender Vor- oder Nachteil mehr.

Fazit

Grundsätzlich ist es immer schwierig die reinen Kennzahlen miteinander zu vergleichen. Zum einen, weil man sich oft auf die Herstellerangaben verlassen muss, zum anderen weil ein gutes Wärmebildgerät vor allem aus dem korrekten Zusammenspiel aller Komponenten besteht. Vor allem die Temperatursensibilität des Detektors, Bildoptimierungssoftware, Linsenvergütung etc. spielt eine entscheidene Rolle und führt zu einer guten und sichtbaren Bildqualität.

Im Fazit empfehlen wir die LIEMKE Keiler-25 und das nicht nur weil diese unseren Namen trägt, sondern weil diese Optik in einer engen Zusammenarbeit mit einem Hersteller entstanden ist der unsere technischen Empfehlungen erfolgreich umgesetzt hat. Damit hält die Keiler-25 was sie verspricht. Sie bietet ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis, insbesondere im Anbetracht der größeren Linse und der einzigartigen Live WiFi Bildübertragung.

Entwicklungsausblick ungekühlter IR Detektoren

Wird die Pixelanzahl von IR Detektoren dem gleichen Auflösungstandard folgen, wie wir es aus der Digitalfotografie kennen?
Die aktuellen Entwicklungen zeigen, dass dieser Trend absehbar ist. Sofradir/Ulis stellte im Jahr 2015 den ersten 1.280×720 Asi 10µm HD Detektor vor und im selbigen Jahr die Firma BAE den ersten WUXGA Detektor mit 1.920×1.200 Pixel und 12µm Pitch.

BAE-WUXGA-detector
Bild zeit den BAE 12µm WUXGA Detektor

Neben der Detektorzellenanzahl, erfolgt ein Wettlauf der Hersteller in der Detektorzellengröße (Pitch). Sofradir und DRS vermarktet bereits die ersten 10µm Pitch Detektoren im zivilen Bereich.

Mit Reduzierung der Pitch Größe erhöhen sich aber auch die technischen Anforderungen. Je kleiner die Detektorzellen werden, desto weniger Photonen können erfasst werden. Das „Rauschverhalten“ (Signal-Rausch-Verhalten) zwischen den Detektorzellen nimmt ab und stellt die Hersteller vor neue Herausforderungen.
Je kleiner der Pitch ist,  je kleiner wird das Sehfeld (FOV), d.h. desto mehr Auflösung bekommt man mit der gleichen Linse. Demzufolge benötigen Detektoren mit kleinem Pitch, kleinere Linsen, bei gleicher Auflösung.

pix2rad

Das Bild veranschaulicht, dass bei der Reduktion des Pixel Pitches, kleinere Linsen selbiges Sehfeld erreichen wie Detektoren mit einem entsprechend größeren Pitch und Linse.

Die Reduktion des Pitches, z.B. von 17 auf 12µm ermöglicht einen Faktor von ca. 25% mit Hinblick auf Leistungszunahme,  Bauform-, Gewichtsreduzierung und dies bei Verringerung der Herstellkosten und des Stromverbrauches.

Pixelauflösung und deren äquivalentes Videoformat:

160×120       =          19.200 Pixel       (0,02 MP) =   QQVGA
320×240       =           76.800 Pixel      (0,08 MP) =    qVGA (VHS)
640×480       =         307.200 Pixel      (0,3 MP) =      VGA
1.024×768       =      786.432 Pixel     (0,7 MP) =       XGA
1.280×720       =      921.600 Pixel     (0,9 MP) =       HD
1.280×1024     =   1.310.720 Pixel    (1.3 MP) =       SXGA
1.920×1.200    =   2.304.000 Pixel    (2,3 MP) =       WUXGA

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Die zunehmenden Produktionsstückzahlen treiben die Preise nach unten. Der durchschnittliche Preis eines 640er 17µm Detektors liegt derzeit bei ca. 4 TEUR. Ein 2.3 MP WUXGA FPA Detektor liegt noch bei ca. 40 TEUR!
Wir sehen die technologische Halbwertszeit von zivilen Optiken bei derzeit 2.5 Jahren. Jedoch ist absehbar, dass die Preisreduktion der Detektoren nicht simultan der technischen Entwicklung folgt, d.h. die Investition in eine 640er Optik wird keinen Preisverfall innerhalb der 2.5 Jahren von >35% unterliegen.

Marktübersicht “multifunktionaler” Wärmebildvorsatzoptiken

Folgend finden Sie eine Marktübersicht über (z.T. bald) in Europa / Deutschland verfügbare sogenannte multifunktionaler, Multizweck-Optiken.
Hierunter gemeint sind Optiken die vor Tagesoptiken (Spektive, Ferngläser etc.) mit Hilfe von Klemmadaptern montiert werden können.

“Die Vorteile von Wärmebildoptiken, ob handgeführt oder waffengestützt, können durch Restlichtverstärkertechnologie nicht übertroffen werden. Detektionsgeschwindigkeit und Reichweite, sowie der reflektionsfreie Einsatz im Bewuchs,  sind die unschlagbaren Stärken”

Restlicht-Gen-III waermebild-640
Restlichtverstärker GEN III                                      Wärmebild mit 640×480 Pixel und 12µm Pitch

Der Vergleich zeigt:
Ohne verräterischen IR Aufheller ist bei einer Lichtstärke von 10 mlx (Level 3 bzw. 1/3 Mond) der Überläufer mit dem Restlichtverstärker nicht im Detail zu erkennen.
Durch die Wärmebbildoptik zeichnen sich die Konturen deutlich ab und ggf. vorhandene Frischlinge wären sofort erkennbar.

Gläubiger des Restlichtverstärkerlagers behaupten, dass die fehlende Detailschärfe eine gravierende Einsatzeinschränkung darstellt. Wir vertreten die Meinung, dass der Anwendungsschwerpunkt der Wärmebildtechnik nicht in der Altersbestimmung von Reh- oder Rotwild liegt. Hinzu kommt, das der meist notwendige Einsatz von IR Aufhellern bei Restlichtverstärkern dazu beiträgt, dass sich auch die Reviernachbarn auf eine weite Distanz an dem Jagdgeschehen erfreuen können und das Tottrinken somit recht teuer werden kann.

Lassen Sie sich nicht von Glanzprospekten der Restlichtverstärkerindustrie täuschen, die dort aufgeführten Wärmebilder zum Vergleich, enstprechen einem Technologiestand von 2001, wir sind aber im Jahre 2016!

Fakt ist: Wer abends auf Ansitz geht, will Beute machen und keine Hasenzählung durchführen.

Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung von Wärmebildvorsatzoptiken ist, dass sich das Systemgesamtgewicht reduziert d.h. eine 56er Tagesoptikobjektivlinse bringt Ihnen keinen Vorteil. Ein 42er Objektivdurchmesser ist völlig ausreichend, leichter und kürzer aufbauend. Unter dem Strich gerechnet ist eine Wärmebildvorsatzoptik die wirtschaftlichere Anschaffung, insbesondere unter dem Aspekt, dass ab dem Zeitpunkt des ersten Anschaltens eines Restlichtverstärkers, die Leistungsfähigkeit stetig abnimmt. Die durchschnittliche Lebensdauer einer Photonis XD4 Röhre beträgt ca. 11.000 Std. oder umgerechnet ca. 16 Monate.
Bei Anschaffungskosten von 6.000 EUR wäre dies ein Wertverlust von 375,- EUR im Monat bis das Licht ausgeht. Wärmebilddetektoren unterliegen keinem Verschleiß.

Eine Wärmebildvorsatzoptik mit 640×480 Pixel Auflösung und 17µm Pitch, ermöglicht problemlos auf min. 80m eine Bache vom Keiler zu unterscheiden und dies bei unerkennbarem Einsatz.

640x480-pixel-resolution 320x240-pixel-resolution
     Bilder zeigen Aufnahmen ohne digital  bzw. ohne optische Vergrößerung der Tagesoptik

Wir weisen an dieser Stelle darauf hin, dass eine jagdliche Verwendung von Vorsatzoptiken für Tagesoptiken aus weidmännischen Aspekten, erst ab einer Auflösung von 640×480 Pixel und einer Bildwiederholungsfrequenz von min. 25 Hz sowie ohne einen mechanischen Kalibriershutter, vertretbar ist.

Desweiteren empfehlen wir die Verwendung von Optiken mit athermaler (fixem Fokus) Objektivlinse sowie fixer Okulareinstellung. Die athermale Linse ist werksseits auf einen einsatzspezifischen Reichweitenbereich (meist 50-150m) kalibriert. Der Vorteil dieser Bauart ist, dass der Anwender keine Scharfeinstellung während der Anwendung durchführen muss.
Denn bei manchen Optiken verlängert sich konstruktionsbedigt der “Klemmaufbau” vor dem ZF so groß, dass der Anwender kaum mit der Hand die Objektivverstellung erreichen kann. Dies ist nicht anwendergerecht, lästig, laut und kostet Zeit.
Multifunktionale Optiken, die zur Verwendung als Handgerät UND als Vorsatzoptik konzipiert sind vgl. Nitehog TIR M35 , Pulsar CORE stellen daher einen Kompromiss in der Verwendung als Vorsatzoptik dar.
Optiken die als reine Vorsatzoptik gefertig sind, vgl. Lahoux LV-21 und LIEMKE  MILAN-35 ermöglichen dem Anwender alle technischen Vorzüge einer als solchen konzipierten Optik zu nutzen.
Die der LIEMKE MILAN Vorsatzoptik ist mit einem 12 µm VOx Detektor ausgestattet.

“Nur die Mindestanforderung von 640×480 Pixel Auflösung ermöglicht die selektierfähige und somit waidgerechte Bejagung,
insbesondere von Schwarzwild”

Optiken mit geringerer Auflösung verleiten zu fatalen Fehlabschüssen durch technisch unmögliches Ansprechen.
Es ist auch zu beachten, dass Sie bei der Verwendung einer Vorsatzoptik mit Ihrer Tagesoptik auf einen Bildschirm schauen, wenn Sie dann diese noch zusätzlich optisch vergrößern, vgl. 6-fach, wird das Betrachtungsbild bei einer 384×288 Pixel Optik zum “Pacman Spiel” was sicherlich nicht weidgerecht vertretbar ist.

384res-magnified

Ein bauartbedingter mechanischer Kalibriershutter kann dazu führen, dass bei der Schussabgabe das Bild „einfriert“ und die Nachsuche einleutet.
Ein Optikgewicht > 600g führt bedingt durch die „Hebelwirkung“ der schwingenden Optiklast,  zu einer entsprechenden Belastung auf die Tagesoptik. Filigrane Sattelmontagen sind daher unzweckmässig. Eine gleichbleibende Treffpunktablage wird in Frage gestellt.
Im Vergleich:
Restlichtverstärker namhafter Hersteller mit 56mm Objektiven und adaptierten IR Aufheller, liegen im Vergleich bei ca. 800g und dies bei unpraktischer Gesamtbaulänge.

Ob diese Optiken unter das Verbot (nach Anlage 2 zu §2 bis 4 WaffG – Waffenliste-Abschnitt 1-Verbote Waffen – Nummer 1.2.4.2 ff.) fallen, ist meist fraglich.
Grundsätzlich gilt: Optiken mit einer fest montierten, eindeutigen Waffenmontage (vgl. Picatinny, EAW) und solche die als Zieloptik konzipiert, vermarktet und entwickelt, sind nach dem aktuellen WaffG in der BRD, verbotene Gegenstände.
Hersteller bedienen sich daher einer Präventivbeurteilung durch das BKA, sog. Feststellungbescheide.
BKA Feststellungsbescheid:
Bei diesem Dokument handelt es sich um eine Handlungsempfehlung, ausgestellt nach Einschätzung des Bundeskriminalamtes basierend auf bauartbedingter Merkmale. Beantragt wird dies meist bei rechtlicher Ungewissheit seitens des Herstellers. Der FB ist kein rechtlicher Freibrief, sondern eine (Handlungs-) Empfehlung vom BKA an behördliche Institutionen vgl. Zoll. Ob und inwiefern ein Gegenstand tatsächlich unter gesetzliche Restriktionen fällt, entscheidet schließendlich der richterliche Beschluß.
Daher gilt: Auch Optiken ohne Feststellungsbescheid sind nicht per se verbotene Gegenstände!

Marktübersicht der Optiken

Marktübersicht-Wärmebildvorsatzoptiken-10.17
Gesamtübersicht der folgende Optiken

1. Nitehog TIR-M35 (Diana IR) Multizweck Wärmebildgerät

Nitehog-TIR-M35

Herstellertext:
Das Nitehog TIR-M35 Multizweck-Wärmebildgerät ist ein hoch modernes Wärmebildgerät für die Naturbeobachtung bei Tag und Nacht. TIR-M35 Chamäleon Multifunktionales Wärmebildgerät.

Hersteller: Optix AG Bulgarien, Vertrieben durch Nitehog Berlin
Das Nitehog TIR-M35 SK ist ein Derivat vom Optix DIANA IR thermal Monokular.
Detektor: FLIR TAU2 VOx (ab 2QT 17),  Auflösung 320×240 Pixel, 17 µm Pitch, shutterless
Bildfrequenz: 30 Hz
Optische Vergrößerung: 1x
Objektivlinse: 35mm, f:1,25
Fokus Linse: manuell
Fokus Okular: manuell
Sehfeld: 11° diagonal
Winkelmaß für ein Pixel: 0.48 mRad = 24,2mm (Definition s. Textende)
Gewicht: 520g mit Batterien
Strom: 2x CR123
Betriebszeit: 3 Std.
Preis: 4.999,- EUR inkl. (Chameleon)
7.799,- EUR inkl. (TIR-M35 SK)

2. IWT GT Nano Wärmebildgerät

Nano GT

Herstellertext:
Das GT Nano ist das kleinste, einzigartiges multifunktionales Wärmebildvorsatzgerät der Welt.
Das GT Nano Wärmebildgerät ist identisch mit der IR&D LOKI Infrarotoptik.

Hersteller: IWT Moskau Russland, Montage erfolgt bei GUN-TEC / Nivea GmbH
Detektor: FLIR VoX, Auflösung 336×256 Pixel, 17 µm Pitch (keine Angaben zum Shutter)
Bildfrequenz: 9 Hz/ 30Hz (Detektor unterliegt US Restriktionen)
Optische Vergrößerung: 1x
Objektivlinse: gemessen 25mm, f:1,5    (Herstellerangabe: 35mm)
Fokus Objektiv: fix / athermal
Fokus Okular: fix
Sehfeld: 18×14°
Winkelmaß für ein Pixel: 0.68 mRad = 20,4mm
Gewicht: 260 g
Strom: 2x CR123
Betriebszeit: 3 Std.
Preis: 7.400,- EUR inkl.

3. Dedal Ta2.331 / Dedal 336 GT /  TA2.642 Pro Vorsatzoptik

Dedal Ta2

Herstellertext:
Dedal Ta2.331 , Dedal TA2.642  -TA Serie – Multy-function – the device can be used as:
– Thermal vision clip-on sight in front of an objective
– Dedal 336 GT Wärmebildvorsatzgerät
– Thermal vision riflescope
– Dedal-GT1

Hersteller: Dedal Russland
Detektor: FLIR VoX Tau2, Auflösung 336×256 Pixel, 17 µm Pitch (Ta2.331) shutter
FLIR VoX, Auflösung 640×480, 17 µm Pitch (Ta2.642) shutterless
Bildfrequenz: 9 Hz (andere Anbieterangaben sind fraglich, da der Detektor US Restriktionen unterliegt)
Optische Vergrößerung: 1x
Objektivlinse: 50mm, f:1,2
Fokus Objektiv: manuell
Fokus Okular: fix
Sehfeld: 6.5×5.0° / 12.4×9.3° (Ta2.642)
Winkelmaß für ein Pixel: 0.34 mRad = 17mm
Gewicht: 600g / 660g (Ta2.642)
Strom: 2x CR123
Betriebszeit: 3 Std.
Preis: ca 6.000,- EUR / 9.300,- EUR (Ta2.642)

4. Dedal Ranger

Dedal-Ranger

The Dedal Ranger TA2.380 is a multi-purpose front attachment that can be used for hunting, surveillance and outdoor activities. It is described by Dedal as a device that can be used as, thermal vision clip-on sight, a supervision device and a thermal vision riflescope.

Hersteller: Dedal Russland
Detektor: ULIS ASi 384×288 Pixel, 17 µm Pitch
Optische Vergrößerung: 1x
Objektivlinse: 50mm, f:1,2
Fokus Objektiv: manuell
Fokus Okular: fix
Sehfeld: 7,4×5,6°
Winkelmaß für ein Pixel: 0.34 mRad = 17mm
Gewicht: 640

Preis: ca 8.495,- EUR

5. Fortuna General

Fortuna general thermal sight

Herstellertext:

Portable thermal imager FORTUNA GENERAL is developed on the basis
of the latest miniature thermal vision microbolometer with two variants of
resolution 384×288 and 640×480 with high image frequency 50/25 Hz.
(Verfügbarkeit der Clip-on Version voraussichtlich Juni)

Hersteller: Fortuna Russland
Detektor: ULIS ASi, Auflösung 384×288 / 640×512 Pixel, 17 µm Pitch, keine Angaben zum Shutter
Bildfrequenz: 25/50 Hz
Optische Vergrößerung: 1x
Objektivlinse: verschiedene Ausführungen
Fokus Objektiv: manuell
Gewicht: 390-580g
Strom: 2x CR123
Betriebszeit: 2,5 Std.
Preis: ca 5.550,- EUR (384×288 Pixel)

6. Pulsar CORE FXD50 / FLD50 / FXD55

Pulsar-Core-2

Herstellertext:
Multipurpose thermal imaging device.

Hersteller: Pulsar / Yukon Weissrussland
Detektor: ULIS ASi, Auflösung 384×288 Pixel, 25 µm Pitch, 3 Kalibriermodi
Bildfrequenz: 50 Hz (Pulsar Core FXD50)
Optische Vergrößerung: 1x
Objektivlinse: 50mm, f:1,2 (gemessen 42mm)
Fokus Objektiv: manuell
Fokus Okular: fix
Sehfeld: 10.9°
Winkelmaß für ein Pixel: 0.5 mRad = 25mm
Gewicht: 510g
Strom: 2x CR123
Betriebszeit: 3 Std.
Preis: ca 4.000,- EUR

7. Armasight Prometheus 336 2-8×25  auch vertrieben unter Nightspotter T25
Armasight Prometheus 336 3-12×42 auch vertrieben unter Nightspotter T42

Nightspotter-T25-

Herstellertext:
Das Wärmebildkamera Vorsatzgerät NightSpotter T25 oder Nightspotter T42 bzw. Nightspotter TC42 / TC , bietet den
höchstmöglichen Qualitätsstandard. Die Gehäuse sind
aus einem Aluminium-Stück gefräßt und entsprechen dem
“Militärstandard”.

Hersteller: Armasight USA (seit 08.2016 zur FLIR Gruppe gehörend)
Detektor: FLIR VoX Tau2, Auflösung 336×256 Pixel, 17 µm Pitch
Bildfrequenz: 25 Hz
Optische Vergrößerung: 1,6x
Objektivlinse: 25mm / 42mm, f:1,2
Fokus Objektiv: manuell
Fokus Okular: fix
Sehfeld: 13×10°
Gewicht: 700g
Strom: 2x CR123
Betriebszeit: 3 Std.
Preis: 6.990,- EUR (T42)


8. Lahoux LV-21

Lahoux-LV-21

Herstellertext:
Das Lahoux LV-21 ist der neue Wärmebildkamera-Vorsatz im High-End Wärmebildkamera Bereich von Lahoux Optics.

Hersteller: Lahoux
Vertrieb: Lahoux Niederlande
Detektor: FLIR, Auflösung 336×256 / 640×512 Pixel, 17 µm Pitch, keine Angaben zum Shutter
Bildfrequenz: 9 Hz (andere Anbieterangaben sind fraglich, da der Detektor US Restriktionen unterliegt, betrifft die 640er Version)
Optische Vergrößerung: 1x
Objektivlinse: 35mm, f:1,2
Fokus Objektiv: fix / athermal
Fokus Okular: fix
Sehfeld: 9.3×7.1°
Winkelmaß für ein Pixel: 0.48 mRad = 14,5 mm
Gewicht: 510g
Strom: 2x CR123
Betriebszeit: 3 Std.
Preis: ca 7.995,- / 11.200,- EUR (640×512)

 9. DIPOL TFA 1000 / DIPOL TFA 1200 /  auch vertrieben unter: JSA Nightlux TV M.A.U / TV
MAU V2 / Lynx Thermal 1-50 / TV Mau V3

Dipol TFA1000

Herstellertext:
Dipol Thermal imaging monocular TFA 1000 and TFA1200 is intended to be used together with day optical devices in conditions of various illumination (day, twilight, night) and limited visibility (fog, snow, rain etc.). DIPOL TFA1200  allows to detect movable and immovable objects which have temperature contrast, to be exact: people, animals, buildings, vehicles, etc.

Hersteller: DIPOL Weissrussland
Detektor: ULIS ASi, Auflösung 384×288 / 640×512 Pixel, 17 µm Pitch (TV MAU V3), shutterless
Bildfrequenz: 50 Hz
Optische Vergrößerung: 1x
Objektivlinse: 50mm, f:1,0 / 40mm (TV MAU Kompakt)
Fokus Objektiv: manuell
Fokus Okular: fix
Sehfeld: 9.3×7.0° /  7.5×5,6° (TV MAU V3
Winkelmaß für ein Pixel: 0.42 mRad = 12,7 mm
Gewicht: 580g / 780g (Dipol TFA 1200 / TV MAU V3)
Strom: 2x CR123
Betriebszeit: 2,5 Std.
Preis: ca 6.990,- EUR (384×288 Pixel)

9. LIEMKE MILAN-35

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LIEMKE-Milan-35

Herstellertext:
Die LIEMKE MILAN-35 ist eine multifunktional einsetzbare Optik, ausgestattet mit neuester 12µm VOx Technologie. Erleben Sie die unübertroffene Detailschärfe der 12µm Generation.
Die Markteinführung sowie die Premiere der MILAN Optik erfolgt auf der Jagd&Hund in Dortmund am 30.1.18. Das warten lohnt sich.

Technische Daten:

  • VOx Detektor 640×480 Pixel
  • Bildfrequenz: 60 Hz
  • shutterless Funktionsweise
  • Winkelmaß für ein Pixel: 0.34 mRad / 34mm auf 100m
  • Betriebsdauer: > 5 Std.
  • Pitch: 12 µm
  • Gewicht: < 400g
  • 8 Jahre Garantie

Weiterführende Informationen finden Sie hinter diesem Link.


Die Gewichtangaben aller Optiken sind jeweils ohne Klemmadapter, für ein 56er Adapter sind ca. 90g zu  veranschlagen

Marktpreis Analyse:
Nach aktueller technologischen Beurteilung (Stand August 2017) ist anzumerken:
Alle Geräte mit einer Auflösung von 3XX x 2XX Pixel, Objektivlinse < 35mm und > 17 µm Pitch mit einen Verkaufspreis von > 4.500 EUR inkl. MwSt, sind zu teuer.
Die realistische Preisgrenze für diese Optiken mit einer 50er Objektivlinse liegt bei
max. 5.500 EUR.

Empfehlung:
Achten Sie beim Erwerb von Optiken mit US Detektoren (z.B FLIR) die lt. Angaben des Herstellers eine Bildfrequenz von >9Hz haben, dass im Beipackzettel des Verkäufers versichert wird, dass die Optik KEINEN Exportrestriktionen unterliegt. Der Zettel hilft bei unangemeldeten Hausbesuchern, denn beim Detektortuning verstehen US Behörden keinen Spass.

Definition Winkelminute und mRad: (Auszug)
Eine Winkelminute (Minute of Angle – MOA) ist der sechzigste Teil eines Winkelgrades.
Ein Kreis hat 360°, jedes Grad hat 60 Winkelminuten, demnach besteht ein Kreis aus 21.600 Winkelminuten.
Ein Kreis mit einem Radius von 100 Metern (Schütze = Mittelpunkt, Ziel liegt auf dem Kreisumfang) hat einen Gesamtumfang von 628,319 Metern, oder 62831,9 cm. Geteilt durch die 21.600 entspricht eine Winkelminute dann 2,9088 cm (auf dem Kreisumfang, aber der ist bei einem Kreisdurchmesser von 200 Metern auf eine Grade vereinfachbar).
Eine Genauigkeit von 1 MOA würde also einen Kreis von ca. 2,9 cm auf einer Kugelschale um den Schützen beschreiben.
Der Radiant (rad) nutzt ein anderes Konzept, um eine Winkelöffnung zu beschreiben.
Als Norm wird hier ein Kreis mit einem Radius (r) von 1 Meter herangezogen.
Der Umfang wird mit 2 π r berechnet und beträgt demnächst ~6,283m (π = Pi)
Das Winkelmaß 1 Radiant bezeichnet jetzt den Winkel, der benötigt wird, um 1 Meter dieses Umfangs zu beschreiben. In eine “normale” und einfach begreifbare Einheit umgerechnet heisst das:
2 π rad = 360°
1 rad = 57,2958°
1 mRad ( milli-rad) = ein Tausendstel dieses Wertes:
1 mrad = 0,0573°
1 mRad = 10cm / 100m
1 mrad = 3,438 MOA / 1 MOA = 2,9cm

28.1.16 Blogbeitrag von Roman, unsere Kommentare dazu:
Thema: Ergänzende Kaufevaluierungsfragen:

1) Welche nutzbare Vergrößerung hat man mit gegebener Tageslichtoptik zur Verfügung (Bildschirmauflösung etc.)
LK: Faustformel: Detekorauflösung: 320x..: max 2-fach / Detektorauflösung 640x mit 17µm Pitch: max. 6-fach

2) Wie ist die Einschränkung des Seefeldes bei definierter Nahdistanz?
LK: Das Sehfeld wird durch die Vorsatzoptik definiert, d.h. vor dem Erwerb definieren Sie, wo die Haupteinsatzentfernung liegen wird, hiernach die Linsengröße selektieren. Unsere Empfehlung ist eine Mindestlinsengröße von 35mm.
Beachten Sie, dass Sie mit Ihrer Tagesoptik auf einen Bildschirm schauen, d.h. es ist völlig ausreichend, wenn Ihre Tagesoptik einen Objektivdurchmesser von 42mm vorweist. Die Dämmerungszahl der Tagesoptik ist keine relevante Kennzahl für den Einsatz von IR Optiken.

3) Gibt es eine externe Stromversorgung (USB 5V), sodass ich die Betriebszeit mit einem Batteriepack beliebig verlängern kann.
LK: Zu viel Kabellage ist im schnellen Einsatz, insbesondere bei der Schwarzwildjagd, eher nachteilig. 2x CR123 Batterien ermöglichen im Normalfall einen DAUERBETRIEB bei einer 640er Optik mit 30Hz Bildfrequenz, von min. 2-3 Std.

4) Gibt es einen Videoausgang um für Beobachtungen einen kleinen Bildschirm zu nutzen?
LK: Zu viel Kabellage ist im schnellen Einsatz, insbesondere bei der Schwarzwildjagd, eher nachteilig.

5) Wie einfach, schnell und leise funktioniert die Montage und Demontage auf der Waffe, hier speziell ist auch die Handhabung bei Dunkelheit (Von Beobachtung zu Zieloptik wechseln)?
LK: Grundsätzlich gilt: Der duale Einsatz d.h. Beobachtung und bei Bedarf die rasche Adaption dieser Optik vor die Tagesoptik, ist nicht zu empfehlen und meist nicht praktikabel (zu laut, Zeitmangel etc.). Handelsübliche Adapter ermöglichen eine schnelle und stabile Adaption auch mit Handschuhen. Die Praxis zeigt: Sie benötigen eine WBG Optik zum beobachten und eine zweite die auf der Waffe adaptiert ist, nur dies stellt eine ordentliche Anwendung sicher.

6) „einfach, schnell und leise“ dieser Grundsatz gilt allgemein natürlich auch für die Bedienung, speziell um Dunklen, z.B. Batteriewechsel, Schalter, Menü, Kalibrierung
LK: Grundsätzlich sollte die Bedienung „handschuhfreundlich sein“, z.B. Mindestastengröße vgl. Centstück oder Joystickbedienung.

7) Gibt es eine Standbyfunktion, damit ich es auch als Beobachtungsgerät gut nutzen kann.
LK: s. Punkt 5

8) Parallaxenfreiheit und Wiederholgenauigkeit! Aufstecken und schießen oder erst kalibrieren. LK: Hier trennt sich die „Spreu vom Weizen“, dies wird Aufgabe der Anbieter sein, nach ausgiebigen Testreihen zu bestätigen, dass die Herstellerangaben tatsächlich stimmen, insbesondere bei digitaler Vergrößerung!  Wir haben bereits einige Optiken als „lucky fox“ deklassifiziert, da die Treffpunktablage auf 100m eine Abweichung von 25cm+ vorwies!
Verlassen Sie sich nicht auf die Aussagen von Händlern ohne Praxiserfahrung.

Fazit:
Wenn Sie sich für eine Optik entschieden haben, nehmen Sie diese sofort mit ins Revier, unterziehen dieser einer ordentlichen Impulsbelastung, bewerten die Abweichung und ggf. geben die Optik schnell wieder zurück.
Desweitern macht eine Displayauflösung die größer ist im Vergleich zur Detektorauflösung wenig Sinn. Vergleichen wir es mit einem Beamer der ein Bild auf die Leinwand projiziert, man sieht zwar ein größeres Bild aber nicht detailreicher, schärfer oder gar kontrastreicher.