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技術資料

InfraR 短波赤外線 (SWIR) レンズ

2023 年 3 月 22 日

前書き

短波赤外線 (SWIR) 光は、通常 0.9μm 〜 2.5μm (900nm 〜 2500nm) の波長範囲にある電磁スペクトルの 1 秒であり、人間の目には見えません。
ただし、SWIR 光は、光子が物体自体によって反射されるという点で、可視波長と同様に物体と相互作用します。この反射特性の結果として、SWIR 光は、高解像度の画像化に必要な要件であるコントラストと影を生成します。

SWIR は、物体から熱 IR (熱) として放射される中波赤外線 (MWIR) や長波赤外線 (LWIR) とは異なり、解像度が低く、表示される画像の詳細度が低くなります。

SWIR 波長は、インジウムガリウムヒ素 (InGaAs) などのセンサーでのみ確認できます。InGaAs カメラセンサーからの画像は、詳細度と解像度が可視光画像に匹敵しますが、カラーではありません。これは、物体をより簡単に認識し、個別に識別できるという、SWIR の多くの利点の 1 つです。

図 2. SWIR 波長範囲を示す電磁スペクトル


動作原理

これらの高解像度画像を実現するには、SWIR 波長範囲用に特別に設計およびコーティングされたレンズを使用することが不可欠です。
可視スペクトル用に設計されたレンズを使用すると、画像の解像度が低下し、光学収差が大きくなります。SWIR 波長はガラスを透過するため、SWIR 用に設計されたレンズやその他の光学部品 (光学フィルター、ウィンドウなど) は、可視コンポーネントに使用されるのと同じ技術を使用して製造できます。これにより、製造コストが削減され、光学システム内で保護ウィンドウとフィルターを使用できるようになります。


アプリケーション

可視光では困難または不可能な多くのアプリケーションが、SWIR を使用すると可能になります。
たとえば、農産物の水分含有量の監視は、農産物の成熟度と健康度を測定する上で重要な側面です。SWIR カメラを使用すると、農作物を検査して品質を調べることができます。
カメラは、水分で飽和した領域を強調表示することで、農産物内の水分を検出します。水分含有量が多い領域は、乾燥した部分と比較して暗く表示されます。これらの画像には、リンゴの皮の表面下の傷が示されています。これは肉眼では検出できませんが、SWIR を使用すると確認できます。