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SWIRとは?
エドモンド・オプティクス・ジャパン株式会社

SWIRとは?

 短波赤外 (SWIR)光は、通常0.9~1.7μm波長域の光として定義されますが、0.7~2.5μmの波長域に分類されることもあります。シリコンセンサーの感度の上限値は約1.0μmであるため、SWIRイメージングには特定のSWIR領域においてパフォーマンスを発揮できる独自の光学部品や電子部品が必要となります。インジウム・ガリウム砒素 (InGaAs)センサーは、SWIRイメージングで使用される主要なセンサーで、代表的なSWIR領域をカバーしますが、550nm (最低)~2.5μm(最高)の範囲で拡張できます。リニアラインスキャンInGaAsセンサーは市販されていますが、エリアスキャンInGaAsセンサーは通常ITARで規制されています。ITAR (International Treaty and Arms Regulations; 国際武器取引規則法)は、アメリカ合衆国政府によって執行されています。ITARによって規制された製品は、米国内外での製造や販売に対し、その輸出入規制を厳守しなければなりません。しかしながら、SWIR用イメージングレンズは、適切なライセンスを備えた多くの商用アプリケーションで使用することができます。

Electromagnetic Spectrum Illustrating SWIR Wavelength Range
Figure 1: SWIR波長域を図解した電磁スペクトル

SWIRを使用する理由は何ですか?

SWIR Imaging Lens

 対象物自体から放射される中波赤外 (MWIR)や長波赤外 (LWIR)光とは異なり、 SWIRは可視光と同様、光子が対象物によって反射または吸収されるため、高解像イメージングに必要な高コントラストを提供します。天然のSWIR放射の中には星明かりや夜天光があり、屋外や夜間のイメージングでは優れた照明となります。

 SWIRイメージングには、その波長域用にデザイン、最適化、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デザインされたレンズを使用すると、画像の解像度が落ち、光学収差がより増えます。SWIR波長はガラスを透過するため、SWIR用にデザインされたレンズや他の光学部品 (フィルターウインドウなど)は、可視光用の部品を製造する技術を転用することができます。そのため製造コストの削減や、保護用ウインドウやフィルターの使用が、システム内で可能となります。

 可視光では実施が困難か、或いは不可能な数多くのアプリケーションが、SWIRを使うことで可能になります。SWIRでのイメージングの場合、水蒸気、霧、シリコンなど一部の物質は透過します。加えて、可視光ではほどんど同一に見える色が、SWIRを使用すれば簡単に識別できることもあります。

SWIRアプリケーション

 SWIRイメージングは、電子基板検査、太陽電池検査、農産物検査、識別分類、監視、偽造防止、工程品質管理、その他様々なアプリケーションにおいて使用されています。SWIRイメージングの利点を理解するため、共通の日用品を題材にして、可視光とSWIRで各々撮像したサンプル画像を見比べてみましょう。

マウスを画像の上に移動させてSWIRイメージをご覧ください

Visible Imaging of Red Apple
Figure 2a: 赤いりんごの可視光イメージ。りんごが可視光による画像では完全に赤く見えます。キズの判別は容易ではありません。

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SWIR Imaging of Red Apple
Figure 2b: 赤いりんごのSWIRイメージ。りんごにある打ち傷は、SWIRによる画像ではっきりと判別できます。表面上のあらゆる欠陥の検査が容易になります。

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Visible Imaging of Baby Powder Bottle
Figure 3a: ベビーパウダーボトルの可視イメージ。ボトルが可視光による画像では白く光沢のあるように見えます。中身のパウダーはまったく識別できません。

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SWIR Imaging of Baby Powder Bottle
Figure 3b: ベビーパウダーボトルのSWIRイメージ。ボトルはSWIR波長を透過します。中身のパウダーの量が簡単に見えます。

 

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Visible The Last Judgment
Figure 4a: The Last Judgment by Jan Provost and imaged in the SWIR waveband by the Detroit Institute of Arts details the artist's original intention by carefully examining the underdrawing which lies beneath the paint film. Image copyright by Detroit Institute of Arts. Used with permission.

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SWIR The Last Judgment
Figure 4b: One can see 10 trumpets underneath the archangel versus the 5 trumpets that were actually painted. The placement of the painted trumpets appears to have necessitated a reposition of the sailing vessel. The toes on top of the globe were also not painted in the same location as the original underdrawing. Image copyright by Detroit Institute of Arts. Used with permission.

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Visible Bountiful Fruit
Figure 5a: Bountiful Fruit painted by Philadelphia artist Nicole Koenitzer details the planning process of an artist when creating an oil painting. By examining the painting in the SWIR waveband one can follow the artist's thought process from initial sketch to painting and refinement of finished work.

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SWIR Bountiful Fruit
Figure 5b: As you can see, the painting originally included bananas and a frame that were omitted from the final image. Along the lower right there appears to be blotches of paint not seen in the visible waveband. Perhaps the artist began painting the background with different materials or changed her mind and touched up the painting at a later date.

 短波赤外 (SWIR)は特定の波長域を示しており、その波長域において光学部品や電子部品がデザイン、コーティングされます。SWIRイメージングは、検査、分類、監視、品質管理、その他多くのアプリケーションに用いられる時、可視光に比べて多くの優位性があります。最大の解像力と最小の収差量を確実なものとするために、SWIR波長帯用にデザイン、最適化、コーティングされた部品を選ぶことが重要です。エドモンド・オプティクスのように、SWIRレンズのデザイン、製造、コーティングの経験に長けたメーカーもあります。エドモンド・オプティクスは、SWIRスペクトルでの性能に最適化したガラスを用いて設計し、SWIR波長の透過率を最大化するよう特別にデザインした反射防止 (AR)コーティングを採用する組みレンズをご用意しています。SWIRイメージングのアプリケーションページをご覧いただき、エドモンド・オプティクスがお客様にご提供できること、そして「可視を超えたものが見えますか?」の質問への答えをご確認ください。

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 800品を超えるイメージングレンズと中身の濃い40ページものテクニカルコンテンツによって、エドモンド・オプティクスがイメージングオプティクスに関するあなたの良きパートナーとなります。

 光学産業における赤外透過材料の利用が増えつつある昨今、正しい材料の選定方法を学習することで最新の知識を身につけていきましょう。

 テレセントリック、固定焦点、マイクロビデオ、固定倍率、可変倍率、ズームレンズのラインナップ。あなたの使用するイメージセンサーに対応した高解像や大判センサーデザインもあり。

See the difference a lens designed and coated for SWIR makes in electronic board inspection, surveillance, or process quality control.

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