Zer da infragorrien optika? Infragorrien optikaren sarrera.

Egilea: Yana Abiso - Produktu ingeniaria

Editor: Bryan Ng – Marketing zuzendaria

Editor: Preethi - Laguntza Teknikoko Ingeniaria

Editor: Ng Ci Xuan – I+Gko bekaduna

Published on:

Azken aldaketa:

1. Zer da infragorrien optika?

Optika infragorrien espektroak
1. irudia: Optika infragorrien uhin-luzeraren espektroak

Infragorrien optika infragorri hurbilean (NIR), uhin laburreko infragorrian (SWIR), erdiko uhin infragorrian (MWIR) edo uhin luzeko infragorrian (LWIR) espektroetan argia biltzeko, enfokatzeko edo kolimatzeko erabiltzen da. Espektro infragorria 700 - 16000 nm-ko uhin-luzeretan jaisten da eta dagozkien espektro bakoitza honela dago:

  • NIR 700-900nm
  • SWIR 900-2300nm
  • MWIR 3000-5000nm
  • LWIR 8000-14000nm

2. Uhin Laburreko Infragorriak (SWIR)

Irudien optika IR optika Infragorrien optika Uhin laburreko infragorrien lenteak SWIR lenteak
Wavelength Opto-Electronic SWIR lentea

SWIR sistemak 0.9μm-3μm espektro barrutitik hartzen du. Material optikoak argi ikusgaia eta infragorria transmititu behar du eta argi iturri bat behar du, hala nola eguzkia, ilargia, izarrak, etab.

Aplikazio ugaritan erabiltzen ari da, hala nola, espektroskopia sailkatzeko, hezetasuna detektatzeko, irudi termikoak (beirazko eta plastikozko objektuetarako erabiltzen dena) eta irudigintza - gaueko ikusmenaren eta irudien laserrak.

3. Erdiko Uhin Infragorria (MWIR)

Irudien optika IR optika Infragorrien optika Erdiko uhin infragorrien lenteak MWIR lenteak
Wavelength Opto-Electronic MWIR lentea

MWIR sistemak 3-5μm-ko espektro tartea hartzen du eta normalean hoztutako sistema bat da. Beraz, hezetasunak gutxiago eragiten dio helburu-tarte gehienetarako LWIR sistemarekin alderatuta, hau da, kostaldeko zaintza, ontzien trafikoaren zaintza edo portuaren babesa bezalako aplikazioetarako egokia.

Helburu nagusia tenperatura neurketetan eta mugikortasunean zentratu beharrean kalitate handiko irudiak lortzea baita.

Beheko irudiek adierazten dute MWIR irudia zorrotzagoa dela eta kontraste termiko handia duela LWIR irudiarekin alderatuta.

Zer da infragorrien optika MWIR diagrama
2. Irudia: MWIR Irudia
Zer da infragorrien optika LWIR diagrama
3. irudia: LWIR irudia

4. Uhin luzeko infragorriak (LWIR)

Irudien optika IR optika Infragorrien optika Uhin luzeko infragorrien lenteak LWIR lenteak
Wavelength Opto-Electronic LWIR lentea
Masa Tenperatura Baheketa Aplikazioa
4. Irudia: Masa Tenperaturaren baheketa

LWIR sistemak 7-14μm-ko espektro tartean funtzionatzen du. Hala ere, LWIR kamera gehienek 8-12μm-tik estaltzen dute.

LWIR sistema normalean bezala ezagutzen da "irudi termikoak” objektu batetik igortzen diren bero sinadurak hautematen dituelako eta ez du argiztapenik behar irudi bat osatzeko.

Bai, gure LWIR lenteen sorta ere paper garrantzitsua jokatzen du COVID-19 pandemian.

LWIR sistemaren irudi termikoko gaitasunek funtsezko osagai erakargarri bihurtu dute segurtasun, zaintza, zientzia eta industria aplikazio gero eta gehiagorentzat.

Zer da infragorrien optika? Irudi Termikoa
5. Irudia: Termikoen Monitorizazioa
Zer da infragorrien optika? Irudi termikoa 2
6. Irudia: Termikoen Monitorizazioa
Zer da infragorrien optika? Irudi termikoa 3
7. Irudia: Termikoen Monitorizazioa

5. Funtzionalitateen kategorizazioa

Zer da infragorrien optika? Infragorrien optikaren sarrera. 1
Wavelength Opto-Electronic Lente infragorriak

Orokorrean, infragorrien optika SWIR, MWIR eta LWIR sailkatzen dira uhin-luzeraren espektroaren arabera. Hala ere, bere funtzionaltasunarekin bat diseinatzen den moduan azpikategorizatuta dago, hala nola:

  • Lente Atermikoa
    Sistema optiko bat atermalizatu egiten da bere errendimendu-parametro kritikoak, hala nola modulazio-transferentzia-funtzioa, atzera foku-distantzia eta foku-distantzia eraginkorra, etab. funtzionamendu-tenperatura-tartean nabarmen aldatzen ez badira.
  • Zoom objektiboa
    FOV estua eta zabala etengabe estaltzen duen sistema optikoa.
  • FOV lente bikoitza
    FOV zabaletik estuera modu bereizgarrian aldatzeko aukera eskaintzen duen sistema optiko bat.
  • Banda bikoitzeko lentea
    MWIR zein LWIR espektro barrutia estaltzen duen sistema optiko bat.

6. Optika infragorrien zehaztapenak

Taldea zenbakiaUhin-luzera (µm)Luzera fokala (mm)Fokatze motaF#BWD (mm)MuntatuDetector
Infra-SW2003.0-21 * NEW *0.9 - 1.7200Manual3.012.5C-mendia1280 x 1024, 10 µm
Infra-SW122.5-151.5 - 5.012Manual2.533.1baioneta640 x 512, 15 µm
Infra-SW252.5-151.5 - 5.025Manual2.533.1baioneta640 x 512, 15 µm
Infra-SW253.0-171.5 - 5.025Manual3.033.1baioneta1024 x 768, 17 µm
Infra-SW502.5-151.5 - 5.050Manual2.533.1baioneta640 x 512, 15 µm
Infra-SW502.3-171.5 - 5.050Manual2.339.4baioneta1024 x 768, 17 µm
Infra-SW1002.3-171.5 - 5.0100Manual2.333.1baioneta1024 x 768, 17 µm
Infra-SW1002.5-151.5 - 5.0100Manual2.533.1baioneta640 x 512, 15 µm
Infra-SW2002.5-151.5 - 5.0200Manual2.533.1baioneta640 x 512, 15 µm
Infra-SW252.5-300.9 - 2.525Manual2.513.5C-mendia320 x 256, 30 µm
Infra-SW352.0-300.9 - 2.535Manual2.013.4C-mendia320 x 256, 30 µm
Infra-SW502.0-300.9 - 2.550Manual2.013.5C-mendia320 x 256, 30 µm
Infra-SW752.0-300.9 - 2.575Manual2.013.5C-mendia320 x 256, 30 µm
Infra-SW1002.0-300.9 - 2.5100Manual2.013.5C-mendia320 x 256, 30 µm
Infra-SW2002.0-300.9 - 2.5200Manual2.013.5C-mendia320 x 256, 30 µm

Ikuspegi hobea emateko, gure SWIR lenteen taula eta bere zehaztapenak goian bezala sartu ditugu. Hona hemen industrian normalean erabiltzen diren infragorri optikoen zehaztapenak:

  • Foku Luzera
  • F#
  • Espektroaren barrutia
  • FOV (HFOV / VFOV)
  • BWD
  • Detektagailuaren tamaina: ikusi bereizmenari
  • Atermikoa (lan-tenperatura)
  • Hoztu edo hoztu gabe, hozten bada, eskatu
    • Ezkutu hotzaren posizioa
    • Ezkutu hotzaren altuera
  • Lentearen errendimenduaren adierazlea
    • MTF
    • Distortsio
    • Argiztapen erlatiboa
  • Fokatze mota
  • Muntatu
  • Zigilatzeko

Kontuan izan infragorrien detektagailuaren edo sentsorearen zehaztapenak ulertu behar dituzula zein lente parekatu aukeratu aurretik.

7. Zer da infragorri detektagailu edo sentsore bat?

Detektagailu/sentsore infragorria energia erradiatzailearen transduktore bat da, infragorrien bandako energia erradiatzailea forma neurgarri batean bihurtzen duena.

Aipatutako espektro infragorrian sartzen diren erantzun-kurbak dituzten detektagailu-material asko daude.

Ikus ditzagun ezagutzen dituzun bereizmen eta pixel-tamaina:

  •     VGA (Video Graphics Array) - 640 x 480
  •     QVGA (Quarter Video Graphics Array) - 320 x 240
  •     XGA (Matrize grafiko hedatua) - 1024 x 768
  •     HD (Definizio Handia) - 1280 x 1024
  •     Joera gero eta txikiagoa da 30um-tik 12um pixeleko tamainara

Infragorrien detektagailuak mota termikoetan sailkatzen dira, uhin-luzeraren menpekotasunik ez dutenak, eta uhin-luzeraren mende dauden mota kuantikoak.

7.1 Mota termikoa/ez kuantikoa

Mota termikoa/ez kuantikoa detektagailu/sentsore bat da, inpaktuaren erradiazioen arabera tenperatura aldatzen duena.

Tenperatura-aldaketak tentsio-aldaketa bat sortzen du termopilean eta erresistentzia-aldaketa bolometroan, gero neurtu eta intzidentziaren erradiazio-kantitatearekin erlazionatu daiteke.

Hor sartzen dira termopareak, termopilak, bolometroak eta detektagailu piroelektrikoak. Detektagailu termikoen ezaugarri erakargarrienetako bat uhin-luzera guztien erantzun berdina da.

Horrek tenperatura tarte zabalean funtzionatu behar duen sistema baten egonkortasuna laguntzen du. Beste faktore esanguratsu bat da detektagailu termikoek ez dutela hozterik behar. 

Mota termiko/ez kuantikoko detektagailu ohikoena VOX mikrobolometroa da.

7.2 Mota kuantikoa

Mota kuantikoa detektagailu/sentsore bat da, berezko efektu fotoelektriko batean oinarrituta funtzionatzen duena eta eragin-fotoiekin zuzenean elkarreragiten duena.

Material hauek erradiazio infragorriari erantzuten diote materialaren elektroiak energia-egoera handiago batera igotzen dituzten fotoiak xurgatuz, eroankortasun, tentsio edo korronte aldaketa eraginez.

Tenperatura kriogenikoetara hoztu beharra dago infragorrien detekzioaren eraginkortasuna/sentsibilitatea areagotzeko. Hozte metodoak Stirling zikloko motorrak, nitrogeno likidoa eta hozte termoelektrikoa dira.

Hoztutako irudi termikoko kamerak dira eszenaren tenperaturaren desberdintasun txikiekiko sentikorrenak. 

Detektagailu kuantikoen materialen artean daude: InSb, InGaAs, PbS, PbSe, HgCdTe (MCT)

8. Ondorioa

Laburbilduz, infragorrien optika aplikazioak NIR eta LWIR espektroetan erabiltzen dira 700 - 16000nm uhin-luzeratik. Gainera, beren funtzionalitateetan sailkatzen dira, hala nola lente atermikoa, zoom lentea, FOV lente bikoitza edo banda bikoitzeko lentea. Orain infragorrien optikaren eta haren detektagailu motaren oinarriak ezagutzen dituzu, zergatik ez begiratu gure gama osoa lente infragorriak?

Kontsulta inprimakia

Harremanetarako formularioa

Zure erakundearen posta elektronikoa bere domeinuarekin erabiltzea gomendatzen dugu (halakorik badago).