イメージング光学系取扱一覧｜株式会社アストロン

イメージング光学系

画像光学系は、光を使用して画像を作成することです。顕微鏡、セキュリティ、望遠鏡、カメラ、医療画像処理、工業用検査など、さまざまな用途に使用されています。

SWIR レンズ	MWIR レンズ	LWIR レンズ	アサーマルレンズ
魚眼レンズ	IR対物レンズ	IRズームレンズ	中赤外ボアスコープレンズ
デュアルFOVレンズ	標準+クローズアップ IR レンズ	スナイパースコープレンズ	対物レンズ
顕微鏡	ボアホールレンズ	マシンビジョンレンズ	ビジョンカメラ
マシンビジョン照明	IRフィルター

赤外線光学とは何か?

1. 赤外線光学とは何か?

　　　　　　　　　　　　　　　　　　赤外光学スペクトル

赤外線光学系は、近赤外線 (NIR)、短波赤外線 (SWIR)、中波赤外線 (MWIR)、または長波赤外線 (LWIR) スペクトルの光を収集、集束、またはコリメートするために使用されます。赤外線スペクトルは 700 ～ 16000nm の波長に分類され、それぞれのスペクトルの範囲は次のとおりです。
　　・NIR 700 ? 900nm
　　・SWIR 900 ? 2300nm
　　・MWIR 3000 ? 5000nm
　　・LWIR 8000 ? 14000nm

2. SWIR

SWIRシステムは、0.9μm～3μmのスペクトル範囲をカバーします。光学材料は可視光と赤外光を透過する必要があり、太陽、月、星などの光源も必要です。

これは、選別のための分光法、水分検出、熱画像処理 (ガラスやプラスチックの物体に使用)、暗視や画像レーザーなどの画像処理など、数多くの用途に利用されています。

3. 中赤外線 (MWIR)

MWIR システムは 3 ～ 5μm のスペクトル範囲をカバーし、通常は冷却システムです。したがって、ほとんどの対象範囲において LWIR システムと比較して湿度の影響が少なく、沿岸監視、船舶交通監視、港湾保護などの用途に適しています。
主な目的は、温度測定や可動性に焦点を当てるのではなく、高品質の画像を取得することであるためです。

以下の画像は、MWIR 画像が LWIR 画像と比較してより鮮明で、高い熱コントラストを持っていることを示しています。

　　　　　　　　　　MWIR画像　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　LWIR画像

4. 長波赤外線 (LWIR)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　サーマルイメージ

LWIR システムは 7 ～ 14μm のスペクトル範囲で動作します。ただし、ほとんどの LWIR カメラは 8 ～ 12μm を効果的にカバーします。

LWIR システムは、物体から放出される熱の痕跡を検出し、画像を形成するために照明を必要としないため、一般に「熱イメージング」として知られています。

はい、当社の一連の LWIR レンズも、新型コロナウイルス感染症のパンデミック下で重要な役割を果たしています。

LWIR システムの熱画像機能により、LWIR システムは、ますます多くの軍事、セキュリティ、監視、科学および産業用途にとって魅力的な主要コンポーネントとなっています。

　　　サーマルイメージ１　　　　　　　　　　サーマルイメージ２　　　　　　　　サーマルイメージ３

5. 機能の分類

一般に、赤外線光学は波長スペクトルの観点から SWIR、MWIR、LWIR に分類されます。ただし、次のように、その機能に応じて設計方法に応じてサブカテゴリにも分類されます。

アサーマルレンズ
ズームレンズ
デュアルFOVレンズ
デュアルバンドレンズ

赤外オプティクスの仕様

よりよく視覚化できるように、上記の SWIR レンズテーブルとその仕様を含めました。業界で一般的に使用されている赤外線光学仕様の一部を次に示します。

　　・焦点距離
　　・F#
　　・スペクトル範囲
　　・FOV (HFOV / VFOV)
　　・BWD
　　・検出器のサイズ ? 解像度を参照してください
　　・アサーマル（使用温度）
　　・冷却または非冷却。冷却されている場合は、お問い合わせください。
　　　　　・コールドシールドの位置
　　　　　・コールドシールドの高さ
　　・レンズ性能指標
　　　　　・MTF
　　　　　・ねじれ
　　　　　・相対照明
　　・フォーカスタイプ
　　・マウント
　　・シーリング

ペアリングするレンズを選択する前に、赤外線検出器またはセンサーの仕様を理解する必要があることに注意してください。

赤外線検出器またはセンサーとは何か?

赤外線検出器/センサーは放射エネルギーの変換器であり、赤外線帯域の放射エネルギーを測定可能な形式に変換します。
前述の赤外線スペクトル内に適合する応答曲線を備えた検出器材料が多数あります。
よく知られている解像度とピクセルサイズを見てみましょう。

　　・VGA (ビデオグラフィックスアレイ) ? 640 x 480
　　・QVGA (クォータービデオグラフィックスアレイ) ? 320 x 240
　　・XGA (拡張グラフィックスアレイ) ? 1024 x 768
　　・HD (高解像度) ? 1280 x 1024
　　・ピクセルサイズは 30um から 12um まで小さくなる傾向にあります

赤外線検出器は、波長依存性のない熱型と波長依存性のある量子型に分類されます。

7.1 熱・非量子型

熱/非量子タイプは、放射線の衝突に応じて温度が変化する検出器/センサーです。

温度変化によりサーモパイルの電圧変化とボロメータの抵抗変化が生じ、これを測定して入射放射線量に関連付けることができます。

これには、熱電対、サーモパイル、ボロメーター、焦電検出器が含まれます。熱検出器の最も魅力的な特性の 1 つは、すべての波長に対して同等の応答を示すことです。

これは、広い温度範囲で動作する必要があるシステムの安定性に貢献します。もう 1 つの重要な要素は、熱検出器は冷却を必要としないことです。

最も一般的な熱/非量子タイプの検出器は VOX マイクロボロメーターです。

7.2 量子型

量子タイプは、固有の光電効果に基づいて動作し、衝突する光子と直接相互作用する検出器/センサーです。

これらの材料は、材料の電子をより高いエネルギー状態に上昇させる光子を吸収することによって赤外線に反応し、導電率、電圧、または電流の変化を引き起こします。

赤外線検出効率/感度を高めるには、極低温まで冷却する必要があります。冷却方法には、スターリングサイクルエンジン、液体窒素、熱電冷却などがあります。

冷却された赤外線カメラは、現場の温度のわずかな違いに最も敏感です。

量子検出器の材料には、InSb、InGaAs、PbS、PbSe、HgCdTe (MCT) が含まれます。

8. 結論

要約すると、赤外線光学アプリケーションは、700 ～ 16000nm の波長の NIR から LWIR スペクトルで使用されます。また、アサーマルレンズ、ズームレンズ、デュアル FOV レンズ、デュアルバンドレンズなどの機能によっても分類されます。赤外線光学とその検出器の種類の基本は理解できました。弊社の赤外線レンズの全製品をチェックしてみてはいかがでしょうか?

株式会社アストロンは、高性能&低価格の
オプティクス・光学部品を提案する会社です。

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