¿Qué es la óptica infrarroja? Introducción a la óptica infrarroja
Autor: Yana Abiso – Ingeniera de Producto
Editor: Bryan Ng – Gerente de marketing
Editor: Preethi – Ingeniero de soporte técnico
Editor: Ng Ci Xuan – Pasante de I+D
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1. ¿Qué es la óptica infrarroja?
La óptica infrarroja se utiliza para recolectar, enfocar o colimar la luz en los espectros de infrarrojo cercano (NIR), infrarrojo de onda corta (SWIR), infrarrojo de onda media (MWIR) o infrarrojo de onda larga (LWIR). El espectro infrarrojo cae en longitudes de onda de 700 a 16000 nm y cada espectro respectivo se clasifica como:
- NIR 700 - 900 nm
- SWIR 900 - 2300nm
- MWIR 3000 - 5000 nm
- LWIR 8000 - 14000 nm
2. Infrarrojos de onda corta (SWIR)
El sistema SWIR cubre un rango de espectro de 0.9 μm-3 μm. El material óptico necesita transmitir luz visible e infrarroja y necesita una fuente de luz como el sol, la luna, las estrellas, etc.
Se está utilizando en numerosas aplicaciones, como espectroscopia para clasificación, detección de humedad, imágenes térmicas (utilizadas para objetos de vidrio y plástico) e imágenes: visión nocturna y láseres de imágenes.
3. Infrarrojos de onda media (MWIR)
El sistema MWIR cubre un rango de espectro de 3 a 5 μm y suele ser un sistema refrigerado. Por lo tanto, se ve menos afectado por la humedad en comparación con el sistema LWIR para la mayoría de los rangos de objetivos, que es adecuado para aplicaciones como vigilancia costera, vigilancia del tráfico de embarcaciones o protección portuaria.
Dado que el objetivo principal es obtener imágenes de alta calidad en lugar de centrarse en las mediciones de temperatura y movilidad.
Las imágenes a continuación indican que la imagen MWIR es más nítida y tiene un alto contraste térmico en comparación con la imagen LWIR.
4. Infrarrojos de onda larga (LWIR)
El sistema LWIR opera desde un rango de espectro de 7-14 μm. Sin embargo, la mayoría de las cámaras LWIR cubren efectivamente de 8 a 12 μm.
El sistema LWIR se conoce comúnmente como " imagen térmica " ya que detecta las firmas de calor que emite un objeto y no requiere iluminación para formar una imagen.
Sí, nuestra gama de lentes LWIR también juega un papel importante durante la pandemia de COVID-19.
Las capacidades de imágenes térmicas del sistema LWIR lo han convertido en un componente clave atractivo para un número creciente de aplicaciones de seguridad, vigilancia, científicas e industriales.
5. Categorización de la funcionalidad
Generalmente, la óptica infrarroja se clasifica en SWIR, MWIR y LWIR en términos del espectro de longitud de onda. Sin embargo, también se subcategoriza en cómo se está diseñando de acuerdo con su funcionalidad, como:
- Lente atérmica
Un sistema óptico está atermalizado si sus parámetros de rendimiento críticos, como la función de transferencia de modulación, la distancia focal posterior y la distancia focal efectiva, etc., no cambian apreciablemente en el rango de temperatura de funcionamiento. - Lentes de aumento
Un sistema óptico que cubre FOV estrecho y amplio de forma continua. - Lente de doble campo de visión
Un sistema óptico que ofrece una opción para cambiar de un campo de visión amplio a estrecho de forma distintiva. - Lente de doble banda
Un sistema óptico que cubre el rango de espectro tanto MWIR como LWIR.
6. Especificaciones de óptica infrarroja
| Número de refacción | Longitud de onda (µm) | Longitud focal (mm) | Tipo de enfoque | F# | Ancho de banda (mm) | monte | de Injusticias |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| LSW02514640 *NUEVO* | 0.9 – 1.7 | 25 | Manual | 1.4 | 4.3 | 25.4-32 TPI | 640 x 480, 25 µm |
| LSW02520640 *NUEVO* | 0.9 – 1.7 | 25 | Manual | 2.0 | 9.9 | C-Mount | 640 x 480, 25 µm |
| Infra-SW141.1-15 *NUEVO* | 0.9 – 1.7 | 14 | Manual | 1.1 | 9.4 | C-Mount | 640 x 512, 15 µm |
| LSW20024640V2 | 0.9 – 1.7 | 200 | Manual | 2.4 | 13.5 | C-Mount | 640 x 512, 15 µm |
| LSW07515640 | 0.9 – 1.7 | 75 | Manual | 1.5 | 12.5 | C-Mount | 640 x 480, 25 µm |
| LSW05014640 | 0.9 – 1.7 | 50 | Manual | 1.4 | 6.7 | M37x0.5 | 640 x 480, 25 µm |
| Infra-SW2003.0-21 | 0.9 – 1.7 | 200 | Manual | 3.0 | 12.5 | C-Mount | 1280 x 1024, 10 µm |
| Infra-SW122.5-15 | 1.5 – 5.0 | 12 | Manual | 2.5 | 33.1 | Bayoneta | 640 x 512, 15 µm |
| Infra-SW252.5-15 | 1.5 – 5.0 | 25 | Manual | 2.5 | 33.1 | Bayoneta | 640 x 512, 15 µm |
| Infra-SW253.0-17 | 1.5 – 5.0 | 25 | Manual | 3.0 | 33.1 | Bayoneta | 1024 x 768, 17 µm |
| Infra-SW502.5-15 | 1.5 – 5.0 | 50 | Manual | 2.5 | 33.1 | Bayoneta | 640 x 512, 15 µm |
| Infra-SW502.3-17 | 1.5 – 5.0 | 50 | Manual | 2.3 | 39.4 | Bayoneta | 1024 x 768, 17 µm |
| Infra-SW1002.3-17 | 1.5 – 5.0 | 100 | Manual | 2.3 | 33.1 | Bayoneta | 1024 x 768, 17 µm |
| Infra-SW1002.5-15 | 1.5 – 5.0 | 100 | Manual | 2.5 | 33.1 | Bayoneta | 640 x 512, 15 µm |
| Infra-SW2002.5-15 | 1.5 – 5.0 | 200 | Manual | 2.5 | 33.1 | Bayoneta | 640 x 512, 15 µm |
| Infra-SW252.5-30 | 0.9 – 2.5 | 25 | Manual | 2.5 | 13.5 | Montaje en C | 320 x 256, 30 µm |
| Infra-SW352.0-30 | 0.9 – 2.5 | 35 | Manual | 2.0 | 13.4 | Montaje en C | 320 x 256, 30 µm |
| Infra-SW502.0-30 | 0.9 – 2.5 | 50 | Manual | 2.0 | 13.5 | Montaje en C | 320 x 256, 30 µm |
| Infra-SW752.0-30 | 0.9 – 2.5 | 75 | Manual | 2.0 | 13.5 | Montaje en C | 320 x 256, 30 µm |
| Infra-SW1002.0-30 | 0.9 – 2.5 | 100 | Manual | 2.0 | 13.5 | Montaje en C | 320 x 256, 30 µm |
| Infra-SW2002.0-30 | 0.9 – 2.5 | 200 | Manual | 2.0 | 13.5 | Montaje en C | 320 x 256, 30 µm |
Para brindarle una mejor visualización, hemos incluido nuestra tabla de lentes SWIR y sus especificaciones como se indica arriba. A continuación, se muestran algunas especificaciones de óptica infrarroja que se utilizan generalmente en la industria:
- Longitud focal
- F#
- Rango de espectro
- campo de visión (HFOV / VFOV)
- Extensión BWD
- Tamaño del detector: consulte la resolución
- Atérmico (temperatura de trabajo)
- Enfriado o sin enfriar, si se enfría, solicite
- Posición del escudo frío
- Altura del escudo frío
- Indicador de rendimiento de la lente
- MTF
- Distorsión
- Iluminación relativa
- Tipo de enfoque
- monte
- Sellado
Tenga en cuenta que debe comprender las especificaciones del detector o sensor de infrarrojos antes de elegir qué lente emparejar.
7. ¿Qué es un detector o sensor de infrarrojos?
Un detector/sensor infrarrojo es un transductor de energía radiante, que convierte la energía radiante en la banda infrarroja en una forma medible.
Hay muchos materiales detectores con curvas de respuesta que se ajustan al espectro infrarrojo mencionado.
Veamos su resolución y tamaño de píxel con los que puede estar familiarizado:
- VGA (matriz de gráficos de video): 640 x 480
- QVGA (matriz de gráficos de video de un cuarto): 320 x 240
- XGA (matriz de gráficos extendida): 1024 x 768
- HD (alta definición): 1280 x 1024
- La tendencia es cada vez más pequeña de 30um a 12um de tamaño de píxel
Los detectores infrarrojos se clasifican en tipos térmicos, que no dependen de la longitud de onda, y tipos cuánticos, que dependen de la longitud de onda.
7.1 Tipo térmico/no cuántico
El tipo térmico/no cuántico es un detector/sensor que cambia la temperatura dependiendo de la radiación impactante.
El cambio de temperatura crea un cambio de voltaje en la termopila y un cambio en la resistencia en el bolómetro, que luego se puede medir y relacionar con la cantidad de radiación incidente.
Esto incluye termopares, termopilas, bolómetros y detectores piroeléctricos. Una de las características más atractivas de los detectores térmicos es la respuesta igual a todas las longitudes de onda.
Esto contribuye a la estabilidad de un sistema que debe operar en un amplio rango de temperatura. Otro factor importante es que los detectores térmicos no requieren refrigeración.
El detector de tipo térmico/no cuántico más común es el microbolómetro VOX.
7.2 Tipo cuántico
El tipo cuántico es un detector/sensor que opera en base a un efecto fotoeléctrico intrínseco e interactúa directamente con los fotones que impactan.
Estos materiales responden a la radiación infrarroja absorbiendo fotones que elevan los electrones del material a un estado de mayor energía, provocando un cambio en la conductividad, voltaje o corriente.
Es necesario enfriar a temperaturas criogénicas para aumentar la eficiencia / sensibilidad de detección de infrarrojos. Los métodos de enfriamiento incluyen motores de ciclo Stirling, nitrógeno líquido y enfriamiento termoeléctrico.
Las cámaras termográficas refrigeradas son las más sensibles a las pequeñas diferencias en la temperatura de la escena.
Los materiales del detector cuántico incluyen: InSb, InGaAs, PbS, PbSe, HgCdTe (MCT)
8. Conclusión
En resumen, las aplicaciones de óptica infrarroja se utilizan en el espectro NIR a LWIR, desde longitudes de onda de 700 a 16000 nm. También se clasifican según su funcionalidad, como lentes atérmicas, lentes de zoom, lentes de doble campo de visión o lentes de doble banda. Ahora que conoce los conceptos básicos de la óptica infrarroja y sus tipos de detectores, ¿por qué no echa un vistazo a nuestra gama completa de lentes infrarrojas?
