적외선 광학이란 무엇인가? 적외선 광학 소개
작성자: Yana Abiso – 제품 엔지니어
편집자: Bryan Ng – 마케팅 관리자
편집자: Preethi – 기술 지원 엔지니어
편집자: Ng Ci Xuan – R&D 인턴
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마지막 편집 :
1. 적외선 광학이란 무엇입니까?
적외선 광학은 근적외선(NIR), 단파장 적외선(SWIR), 중파장 적외선(MWIR) 또는 장파장 적외선(LWIR) 스펙트럼에서 빛을 수집, 초점 또는 시준하는 데 사용됩니다. 적외선 스펙트럼은 700 – 16000nm 파장에 속하며 각 스펙트럼의 범위는 다음과 같습니다.
- 근적외선 700 – 900nm
- SWIR 900 – 2300nm
- 중파장 적외선 3000 – 5000nm
- 장파 적외선 8000 – 14000nm
2. 단파 적외선(SWIR)
SWIR 시스템은 0.9μm-3μm 스펙트럼 범위를 커버합니다. 광학 소재는 가시광선과 적외선을 투과해야 하며 태양, 달, 별 등과 같은 광원이 필요합니다.
그것은 분류를 위한 분광학, 수분 감지, 열 화상(유리 및 플라스틱 물체에 사용됨) 및 이미징 – 야간 투시 및 이미징 레이저와 같은 수많은 응용 분야에서 활용되고 있습니다.
3. 중파장 적외선(MWIR)
MWIR 시스템은 3~5μm 스펙트럼 범위를 다루며 일반적으로 냉각 시스템입니다. 따라서 대부분의 목표 범위에 대해 LWIR 시스템에 비해 습도의 영향을 덜 받으며 해안 감시, 선박 교통 감시 또는 항만 보호와 같은 응용 분야에 적합합니다.
주요 목표는 온도 측정 및 이동성에 초점을 맞추는 것보다 고품질 이미지를 얻는 것입니다.
아래 이미지는 MWIR 이미지가 LWIR 이미지에 비해 더 선명하고 열 대비가 높다는 것을 나타냅니다.
4. 장파장적외선(LWIR)
LWIR 시스템은 7-14μm 스펙트럼 범위에서 작동합니다. 그러나 대부분의 LWIR 카메라는 8-12μm를 효과적으로 커버합니다.
LWIR 시스템은 물체에서 방출되는 열 신호를 감지하고 이미지를 형성하는 데 조명이 필요하지 않기 때문에 일반적으로 " 열화상 " 으로 알려져 있습니다 .
예, 당사의 LWIR 렌즈 제품군은 COVID-19 대유행 기간에도 중요한 역할을 합니다.
LWIR 시스템의 열화상 기능으로 인해 점점 더 많은 보안, 감시, 과학 및 산업 응용 분야에서 매력적인 핵심 구성 요소가 되었습니다.
5. 기능 분류
일반적으로 적외선 광학은 파장 스펙트럼 측면에서 SWIR, MWIR 및 LWIR로 분류됩니다. 그러나 다음과 같은 기능에 따라 설계 방식으로 하위 분류되기도 합니다.
- 무열 렌즈
변조 전달 함수, 후방 초점 길이 및 유효 초점 길이 등과 같은 중요한 성능 매개변수가 작동 온도 범위에서 눈에 띄게 변경되지 않으면 광학 시스템이 열화됩니다. - 줌렌즈
좁고 넓은 FOV를 연속적으로 커버하는 광학계입니다. - 듀얼 FOV 렌즈
넓은 FOV에서 좁은 FOV로 독특하게 전환할 수 있는 옵션을 제공하는 광학 시스템. - 듀얼 밴드 렌즈
MWIR 및 LWIR 스펙트럼 범위를 모두 포괄하는 광학 시스템입니다.
6. 적외선 광학 사양
| 부품 번호 | 파장(μm) | 초점 거리 (mm) | 초점 유형 | F# | BWD(mm) | 산 | 탐지기 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| LSW02514640 * NEW * | 0.9 – 1.7 | 25 | Manual | 1.4 | 4.3 | 25.4-32TPI | 640 x 480, 25μm |
| LSW02520640 * NEW * | 0.9 – 1.7 | 25 | Manual | 2.0 | 9.9 | C 마운트 | 640 x 480, 25μm |
| 인프라-SW141.1-15 * NEW * | 0.9 – 1.7 | 14 | Manual | 1.1 | 9.4 | C 마운트 | 640 x 512, 15μm |
| LSW20024640V2 | 0.9 – 1.7 | 200 | Manual | 2.4 | 13.5 | C 마운트 | 640 x 512, 15μm |
| LSW07515640 | 0.9 – 1.7 | 75 | Manual | 1.5 | 12.5 | C 마운트 | 640 x 480, 25μm |
| LSW05014640 | 0.9 – 1.7 | 50 | Manual | 1.4 | 6.7 | M37x0.5 | 640 x 480, 25μm |
| 인프라-SW2003.0-21 | 0.9 – 1.7 | 200 | Manual | 3.0 | 12.5 | C 마운트 | 1280 x 1024, 10μm |
| 인프라-SW122.5-15 | 1.5 – 5.0 | 12 | Manual | 2.5 | 33.1 | 총검 | 640 x 512, 15μm |
| 인프라-SW252.5-15 | 1.5 – 5.0 | 25 | Manual | 2.5 | 33.1 | 총검 | 640 x 512, 15μm |
| 인프라-SW253.0-17 | 1.5 – 5.0 | 25 | Manual | 3.0 | 33.1 | 총검 | 1024 x 768, 17μm |
| 인프라-SW502.5-15 | 1.5 – 5.0 | 50 | Manual | 2.5 | 33.1 | 총검 | 640 x 512, 15μm |
| 인프라-SW502.3-17 | 1.5 – 5.0 | 50 | Manual | 2.3 | 39.4 | 총검 | 1024 x 768, 17μm |
| 인프라-SW1002.3-17 | 1.5 – 5.0 | 100 | Manual | 2.3 | 33.1 | 총검 | 1024 x 768, 17μm |
| 인프라-SW1002.5-15 | 1.5 – 5.0 | 100 | Manual | 2.5 | 33.1 | 총검 | 640 x 512, 15μm |
| 인프라-SW2002.5-15 | 1.5 – 5.0 | 200 | Manual | 2.5 | 33.1 | 총검 | 640 x 512, 15μm |
| 인프라-SW252.5-30 | 0.9 – 2.5 | 25 | Manual | 2.5 | 13.5 | C- 마운트 | 320 x 256, 30μm |
| 인프라-SW352.0-30 | 0.9 – 2.5 | 35 | Manual | 2.0 | 13.4 | C- 마운트 | 320 x 256, 30μm |
| 인프라-SW502.0-30 | 0.9 – 2.5 | 50 | Manual | 2.0 | 13.5 | C- 마운트 | 320 x 256, 30μm |
| 인프라-SW752.0-30 | 0.9 – 2.5 | 75 | Manual | 2.0 | 13.5 | C- 마운트 | 320 x 256, 30μm |
| 인프라-SW1002.0-30 | 0.9 – 2.5 | 100 | Manual | 2.0 | 13.5 | C- 마운트 | 320 x 256, 30μm |
| 인프라-SW2002.0-30 | 0.9 – 2.5 | 200 | Manual | 2.0 | 13.5 | C- 마운트 | 320 x 256, 30μm |
더 나은 시각화를 제공하기 위해 위와 같이 SWIR 렌즈 테이블과 사양을 포함했습니다. 다음은 업계에서 일반적으로 사용되는 몇 가지 적외선 광학 사양입니다.
- 초점 거리
- F#
- 스펙트럼 범위
- FOV(HFOV/VFOV)
- 흑백
- Detector Size – 해상도 참조
- 무열(작동 온도)
- 냉각 또는 비냉각, 냉각된 경우 요청
- 콜드 쉴드 위치
- 콜드 실드 높이
- 렌즈 성능 표시기
- MTF
- 왜곡
- 상대 조명
- 초점 유형
- 산
- 밀봉
페어링할 렌즈를 선택하기 전에 적외선 감지기 또는 센서 사양을 이해해야 한다는 점을 명심하세요.
7. 적외선 감지기 또는 센서란 무엇입니까?
적외선 감지기/센서는 적외선 대역의 복사 에너지를 측정 가능한 형태로 변환하는 복사 에너지 변환기입니다.
언급된 적외선 스펙트럼에 맞는 응답 곡선을 가진 많은 검출기 재료가 있습니다.
여러분이 잘 알고 있는 해상도와 픽셀 크기를 살펴보겠습니다.
- VGA(비디오 그래픽 어레이) – 640 x 480
- QVGA(쿼터 비디오 그래픽 어레이) – 320 x 240
- XGA(확장 그래픽 어레이) – 1024 x 768
- HD(고화질) – 1280 x 1024
- 30um에서 12um 픽셀 크기로 점점 작아지는 추세
적외선 감지기는 파장 의존성이 없는 열적 유형과 파장 의존적 양자 유형으로 분류됩니다.
7.1 열적/비양자적 유형
열/비양자형은 충격파에 따라 온도가 변하는 검출기/센서입니다.
온도 변화는 열전퇴의 전압 변화와 볼로미터의 저항 변화를 생성하며, 이는 입사 복사의 양과 관련하여 측정될 수 있습니다.
여기에는 열전대, 열전퇴, 볼로미터 및 초전기 검출기가 포함됩니다. 열 감지기의 가장 매력적인 특성 중 하나는 모든 파장에 대해 동일한 응답입니다.
이는 넓은 온도 범위에서 작동해야 하는 시스템의 안정성에 기여합니다. 또 다른 중요한 요소는 열 감지기에는 냉각이 필요하지 않다는 것입니다.
가장 일반적인 열/비양자 유형 검출기는 VOX 마이크로볼로미터입니다.
7.2 양자 유형
양자 유형은 본질적인 광전 효과를 기반으로 작동하고 영향을 미치는 광자와 직접 상호 작용하는 검출기/센서입니다.
이 물질은 물질의 전자를 더 높은 에너지 상태로 끌어올리는 광자를 흡수하여 적외선에 반응하여 전도도, 전압 또는 전류를 변화시킵니다.
적외선 감지 효율/감도를 증가시키기 위해 극저온으로 냉각할 필요가 있습니다. 냉각 방법에는 스털링 사이클 엔진, 액체 질소 및 열전 냉각이 포함됩니다.
냉각식 열화상 카메라는 장면 온도의 작은 차이에 가장 민감합니다.
양자 검출기 재료에는 다음이 포함됩니다. – InSb, InGaAs, PbS, PbSe, HgCdTe(MCT)
8. 결론
요약하자면, 적외선 광학 장치는 700~16000nm 파장 범위의 근적외선(NIR)에서 장파 적외선(LWIR) 스펙트럼에 사용됩니다. 또한, 기능에 따라 무열 렌즈, 줌 렌즈, 이중 시야각 렌즈, 이중 대역 렌즈 등으로 분류됩니다. 이제 적외선 광학 장치와 검출기 유형에 대한 기본 사항을 알았으니, 저희의 다양한 적외선 렌즈 제품군을 살펴보시는 건 어떠세요?
