お問い合わせ

技術資料Application Note

技術資料

UV レンズ検出器

前書き

高電圧機器が電気を放電すると、電界強度に応じてコロナ放電、アーク フラッシュ、またはアーク放電が発生することがあります。この間、空気中の電子は継続的にエネルギーを獲得および放出し、紫外線を放出します。UV イメージングでは、この原理を利用して UV 信号を受信します。UV 光学は、太陽光結合イメージングに関係しています。190 〜 285 nm の波長帯の太陽放射は、大気を通過するとオゾン層に完全に吸収されます。オゾン層の下の大気中の他の成分と表面オゾンの散乱もそれを吸収し、地表近くに自然の「太陽光ブラインド」を作成します。この場所では、自然に発生する太陽信号はほぼ完全に検出できません。

動作原理
UV レンズ

UV イメージングでは、放出された UV 光信号が処理され、画面上の可視光によって形成された画像と重ね合わされ、放電の位置と強度を判定できます。当社の UV レンズは、電磁スペクトル内の X 線と可視光で使用できるように開発されています。当社の UV レンズの波長は 200nm から 385nm の範囲です。アポクロマート レンズにより、UV から可視光スペクトルまで画像を形成できます。観察用の UV カメラやイメージ増強管で使用できます。クローズアップ レンズを追加することで、ガラスなどの材料の表面にある不明瞭な指紋を検出し、効率的に除去できます。

　　　　　　図 1. 一般的な UV レンズ アセンブリの写真

モデル 範囲
固定集光レンズ EFL: 10 ~ 300 mm
ズームレンズ (1.5x) EFL: 40 ~ 60 mm
スーパー アクロマート レンズ 波長: 200 ~ 1100 nm

　　　　　　　　　　　　表 1. モデル範囲


UVレンズは、追跡光口径、高精度、高解像度などの特徴を備えています。太陽結合イメージングでは、地球上の太陽ブラインド紫外線帯域に光が存在するのは、通常、次の3つの場合のみです。
(1) 銃撃、爆発、高電圧送電線の漏電によって発生する火災やコロナなどの不自然な危険信号、
(2) 人工の太陽の明るい紫外線光源、
(3) 強い雷などの異常気象。
つまり、「暗室」で太陽ブラインド紫外線信号が検出されると、ミサイル攻撃などの特定のイベントが発生します。 表層から15 km以内の領域はノイズ干渉がなく、高度な画像処理なしでターゲットを検出できます。


図 2. UV 90 度広角レンズのレイアウト


UV 広角レンズの主な仕様を以下に示します。市場の類似製品と比較して、当社の広角レンズは広角歪みが小さく、ピクセル解像度が優れているため、太陽光ブラインドの撮影や検出に役立ちます。


波長 254 +/- 20 nm
 焦点距離 9.2mm
BFL 13.5mm
アパーチャー F#3.6 (手動調整可能)
FOV (撮像面) 18mm
FOV (角度) 90°
作動距離 20cm ~ ∞
角度歪み </=2%
MTF 70 Ip/mm > 0.3
マウント C-マウント
動作温度 -40 ~ 50 °C

　　　　表 2. 1 種類の UV レンズの主な仕様


UV 検出器

UV 検出器には、UV イメージ増強管、UV ICCD/ICMOS、および太陽光遮断 UV フィルター コンポーネントが含まれます。これらは、UV イメージング/検出システムのハード コアを形成する重要なアセンブリです。UV 検出器と UV レンズ/光学系の機能を組み合わせることで、さまざまなアプリケーション向けのカスタマイズ ソリューションを提供できます。

図2. UV検出器アセンブリコンポーネント


アプリケーション

UV イメージング技術は、以下のアプリケーション シナリオで使用できますが、これらに限定されません。

電力および高速鉄道システムでは、図 3 左に示すように、UV イメージングを使用して高感度のコロナおよびアーク検出を実現できます。1 日中日光が遮断されている間に 100% フィルタリングすることで、高感度のコロナおよびアーク検出を実現します。

　　図 3. 太陽光結合 UV イメージングの用途


もう 1 つの重要な用途は、森林火災警報です。太陽光の下で「暗室」の雰囲気を透過できない既存の火災警報技術と比較して、UV イメージングは太陽光盲への適応性を提供します。次に、環境/天候の変化や高温の干渉源の影響を受けません。高感度 UV イメージング技術を利用すると、数キロメートル離れた場所での火災の発生をリアルタイムで検出できます。ジンバルを設置するか (図 3 右を参照)、ヘリコプターに搭載して森林全体をカバーできます。


波長 185 ? 330nm
ピーク応答波長 245nm
陰極直径 18-25mm
照射感度 40 mA/W@254nm
解像度 20lp/mm
バックグラウンド照射 5×10-11W/m2
照射ゲイン 108(cd/m2)/(W/m2)
サイズ(mm x mm) Φ35.5 x17.6/Φ45.5 x18
動作温度 -55 to 70 °C

　　　　表3. UV増倍管の主な仕様


パラメーター 18-ICCD 25-ICCD
波長 185 ? 330 nm 185 ? 330 nm
CCD サイズ 1/2 インチ 1/2 インチ
CCD ピクセル 752 x 582 752 x 582
CCD ピクセル 1:2.2 1:3.1
解像度 15 15
感知領域 14 mm x 10.5 mm 20 mm x 15 mm
出力信号 コンポジットビデオ/イーサネット 100 fps; コンポジットビデオ
入力電圧 DC 12, 5 DC 12, 5
動作温度 -25 〜 45 °C -25 〜 45 °C

　　　　表4. UV ICCD/ICMOSセンサーの主な仕様


波長 264 +/- 3 nm 264 +/- 3 nm 264 +/- 3 nm
ピーク透過率 ＞20% ＞20% ＞20%
帯域幅 20 +/- 3 nm 20 +/- 3 nm 20 +/- 3 nm
シリアル RMF-A RMF-B RMF-C
サイズ Φ31.5 x 21.5 mm Φ31.5 x 26.3 mm Φ37 x 21.5 mm
開口部 Φ22.5 mm Φ22.5 mm Φ30 mm
質量 ＜40g ＜50g ＜60g
動作温度 -40 to 60°C -40 to 70°C -40 to 60°C
信頼性 GJB-369A-98 and GJB-150 GJB-369A-98 and GJB-150 GJB-369A-98 and GJB-150

　　　　表5. ソーラーブラインドUVフィルターの主な仕様