Kızılötesi Optik Nedir? Kızılötesi Optiklere Giriş.

Yazar: Yana Abiso – Ürün Mühendisi

Editör: Bryan Ng – Pazarlama Müdürü

Editör: Preethi – Teknik Destek Mühendisi

Editör: Ng Ci Xuan – Ar-Ge Stajyeri

Yayınlandı:

Son düzenleme:

1. Kızılötesi Optik Nedir?

Kızılötesi Optik Spektrumu
Şekil 1: Kızılötesi Optik Dalga Boyu Spektrumu

Kızılötesi optikler, yakın kızılötesi (NIR), kısa dalga kızılötesi (SWIR), orta dalga kızılötesi (MWIR) veya uzun dalga kızılötesi (LWIR) spektrumlarındaki ışığı toplamak, odaklamak veya hizalamak için kullanılır. Kızılötesi spektrum 700 – 16000 nm dalga boylarındadır ve her bir ilgili spektrum şu şekilde sıralanır:

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

2. Kısa Dalga Kızılötesi (SWIR)

Görüntüleme Optikleri IR Optikleri Kızılötesi Optikler Kısa Dalga Kızılötesi Lensler SWIR Lensler
Wavelength Opto-Electronic SWIR Lensi

SWIR sistemi 0.9μm-3μm spektrum aralığını kapsar. Optik malzemenin görünür ve kızılötesi ışığı iletmesi gerekir ve güneş, ay, yıldızlar vb. gibi bir ışık kaynağına ihtiyaç duymaz.

Ayıklama için spektroskopi, nem tespiti, termal görüntüleme (cam ve plastik nesneler için kullanılır) ve görüntüleme – gece görüşü ve görüntüleme lazerleri gibi çok sayıda uygulamada kullanılmaktadır.

3. Orta Dalga Kızılötesi (MWIR)

Görüntüleme Optikleri IR Optikleri Kızılötesi Optikler Orta Dalga Kızılötesi Lensler MWIR Lensler
Wavelength Opto-Electronic MWIR Merceği

MWIR sistemi 3-5μm spektrum aralığını kapsar ve tipik olarak soğutmalı bir sistemdir. Bu nedenle çoğu hedef menzili için LWIR sistemine kıyasla nemden daha az etkilenir; bu, kıyı gözetimi, gemi trafiği gözetimi veya liman koruması gibi uygulamalar için uygundur.

Çünkü birincil amaç, sıcaklık ölçümleri ve mobiliteye odaklanmak yerine yüksek kaliteli görüntüler elde etmektir.

Aşağıdaki resimler, MWIR görüntüsünün LWIR görüntüsüne göre daha keskin ve yüksek termal kontrasta sahip olduğunu göstermektedir.

Kızılötesi Optik MWIR Şeması Nedir?
Şekil 2: MWIR Görüntüsü
Kızılötesi Optik LWIR Şeması Nedir?
Şekil 3: LWIR Görüntüsü

4. Uzun Dalga Kızılötesi (LWIR)

Görüntüleme Optikleri IR Optikleri Kızılötesi Optikler Uzun Dalga Kızılötesi Lensler LWIR Lensler
Wavelength Opto-Electronic LWIR Mercek
Kütle Sıcaklık Tarama Uygulaması
Şekil 4: Kütle Sıcaklığı Taraması

LWIR sistemi 7-14μm spektrum aralığında çalışır. Bununla birlikte, çoğu LWIR kamerası 8-12μm'yi etkili bir şekilde kapsar.

LWIR sistemi yaygın olarak “Termal görüntüleme” çünkü bir nesneden yayılan ısı imzalarını algılar ve bir görüntü oluşturmak için aydınlatma gerektirmez.

Evet, LWIR lens serimiz de COVID-19 salgını sırasında önemli bir rol oynamaktadır.

LWIR sisteminin termal görüntüleme yetenekleri, onu giderek artan sayıda güvenlik, gözetim, bilimsel ve endüstriyel uygulamalar için çekici bir temel bileşen haline getirmiştir.

Kızılötesi Optik Nedir? Termal görüntüleme
Şekil 5: Termal Görüntüleme İzleme
Kızılötesi Optik Nedir? Termal Görüntüleme 2
Şekil 6: Termal Görüntüleme İzleme
Kızılötesi Optik Nedir? Termal Görüntüleme 3
Şekil 7: Termal Görüntüleme İzleme

5. İşlevsellik Kategorizasyonu

Kızılötesi Optik Nedir? Kızılötesi Optiğe Giriş. 1
Wavelength Opto-Electronic Kızılötesi Lensler

Genel olarak, kızılötesi optikler dalga boyu spektrumu açısından SWIR, MWIR ve LWIR olarak sınıflandırılır. Bununla birlikte, işlevselliğine göre nasıl tasarlandığına göre de alt kategorilere ayrılmıştır:

  • Atermal Lens
    Modülasyon transfer işlevi, arka odak uzaklığı ve etkin odak uzaklığı vb. gibi kritik performans parametreleri, çalışma sıcaklığı aralığında önemli ölçüde değişmezse, bir optik sistem atermalize edilir.
  • Yakınlaştırma lensi
    Dar ve geniş görüş alanını sürekli olarak kapsayan bir optik sistem.
  • Çift FOV Lens
    Geniş FOV'dan dar FOV'a belirgin bir şekilde geçiş yapma seçeneği sunan bir optik sistem.
  • Çift Bantlı Lens
    Hem MWIR hem de LWIR spektrum aralığını kapsayan bir optik sistem.

6. Kızılötesi Optik Özellikleri

Parça NumarasıDalga boyu (µm)Odak Uzaklığı (mm)Odak tipiF#BWD (mm)dağDetektör
Kızılötesi-SW2003.0-21 *YENİ*0.9 - 1.7200Manuel3.012.5C-montaj1280x1024, 10µm
Kızılötesi-SW122.5-151.5 - 5.012Manuel2.533.1süngü640x512, 15µm
Kızılötesi-SW252.5-151.5 - 5.025Manuel2.533.1süngü640x512, 15µm
Kızılötesi-SW253.0-171.5 - 5.025Manuel3.033.1süngü1024x768, 17µm
Kızılötesi-SW502.5-151.5 - 5.050Manuel2.533.1süngü640x512, 15µm
Kızılötesi-SW502.3-171.5 - 5.050Manuel2.339.4süngü1024x768, 17µm
Kızılötesi-SW1002.3-171.5 - 5.0100Manuel2.333.1süngü1024x768, 17µm
Kızılötesi-SW1002.5-151.5 - 5.0100Manuel2.533.1süngü640x512, 15µm
Kızılötesi-SW2002.5-151.5 - 5.0200Manuel2.533.1süngü640x512, 15µm
Kızılötesi-SW252.5-300.9 - 2.525Manuel2.513.5C-montaj320x256, 30µm
Kızılötesi-SW352.0-300.9 - 2.535Manuel2.013.4C-montaj320x256, 30µm
Kızılötesi-SW502.0-300.9 - 2.550Manuel2.013.5C-montaj320x256, 30µm
Kızılötesi-SW752.0-300.9 - 2.575Manuel2.013.5C-montaj320x256, 30µm
Kızılötesi-SW1002.0-300.9 - 2.5100Manuel2.013.5C-montaj320x256, 30µm
Kızılötesi-SW2002.0-300.9 - 2.5200Manuel2.013.5C-montaj320x256, 30µm

Size daha iyi bir görselleştirme sağlamak için, SWIR lens tablomuzu ve teknik özelliklerini yukarıdaki gibi ekledik. Endüstride genel olarak kullanılan bazı kızılötesi optik özellikleri şunlardır:

  • Odak uzaklığı
  • F#
  • Spektrum Aralığı
  • FOV (HFOV / VFOV)
  • Siyah Beyaz
  • Dedektör Boyutu – Çözünürlüğe bakın
  • Atermal (çalışma sıcaklığı)
  • Soğutmalı veya Soğutmasız, soğutulmuşsa isteyin
    • Soğuk kalkan pozisyonu
    • Soğuk kalkan yüksekliği
  • Lens Performans Göstergesi
    • MTF
    • Distorsiyon
    • Bağıl Aydınlatma
  • Odak tipi
  • dağ
  • sızdırmazlık

Hangi lensi eşleştireceğinizi seçmeden önce kızılötesi dedektörün veya sensörün özelliklerini anlamanız gerektiğini unutmayın.

7. Kızılötesi Dedektör veya Sensör Nedir?

Kızılötesi dedektör/sensör, kızılötesi banttaki ışıma enerjisini ölçülebilir bir forma dönüştüren bir ışıma enerjisi dönüştürücüsüdür.

Bahsedilen kızılötesi spektruma uyan tepki eğrilerine sahip birçok dedektör malzemesi vardır.

Çözünürlüğüne ve aşina olabileceğiniz piksel boyutuna bakalım:

  •     VGA (Video Grafik Dizisi) – 640 x 480
  •     QVGA (Çeyrek Video Grafik Dizisi) – 320 x 240
  •     XGA (Genişletilmiş Grafik Dizisi) – 1024 x 768
  •     HD (Yüksek Çözünürlük) – 1280 x 1024
  •     Trend, 30um'dan 12um piksel boyutuna kadar küçülüyor

Kızılötesi dedektörler, dalga boyuna bağlı olmayan termal tipler ve dalga boyuna bağlı olan kuantum tipler olarak sınıflandırılır.

7.1 Termal/Kuantum Olmayan Tip

Termal/kuantum olmayan tip, çarpan radyasyona bağlı olarak sıcaklığı değiştiren bir dedektör/sensördür.

Sıcaklık değişikliği, termopilde bir voltaj değişikliği ve bolometrede dirençte bir değişiklik yaratır, bu daha sonra ölçülebilir ve gelen radyasyon miktarıyla ilişkilendirilebilir.

Buna termokupllar, termopiller, bolometreler ve piroelektrik dedektörler dahildir. Termal dedektörlerin en çekici özelliklerinden biri, tüm dalga boylarına eşit yanıt vermesidir.

Bu, geniş bir sıcaklık aralığında çalışması gereken bir sistemin kararlılığına katkıda bulunur. Bir diğer önemli faktör ise termal dedektörlerin soğutma gerektirmemesidir. 

En yaygın termal/kuantum olmayan tip dedektör VOX mikrobolometresidir.

7.2 Kuantum Türü

Kuantum tipi, içsel bir fotoelektrik etkiye dayalı olarak çalışan ve çarpan fotonlarla doğrudan etkileşime giren bir dedektör/sensördür.

Bu malzemeler, malzemenin elektronlarını daha yüksek bir enerji durumuna yükselten ve iletkenlik, voltaj veya akımda bir değişikliğe neden olan fotonları emerek kızılötesi radyasyona yanıt verir.

Kızılötesi algılama verimliliğini/hassasiyetini artırmak için kriyojenik sıcaklıklara soğutmaya ihtiyaç vardır. Soğutma yöntemleri arasında Stirling çevrimli motorlar, sıvı nitrojen ve termoelektrik soğutma bulunur.

Soğutmalı termal görüntüleme kameraları, sahne sıcaklığındaki küçük farklılıklara en duyarlı olanlardır. 

Kuantum dedektör malzemeleri şunları içerir: InSb, InGaAs, PbS, PbSe, HgCdTe (MCT)

8. Sonuç

Özet olarak, kızılötesi optik uygulamaları, 700 – 16000nm dalga boylarından NIR ila LWIR spektrumlarında kullanılmaktadır. Ayrıca, termal olmayan lens, yakınlaştırma lensi, çift FOV lensi veya çift bantlı lens gibi işlevlerine göre sınıflandırılırlar. Artık kızılötesi optiğin temellerini ve dedektör türlerini biliyorsunuz, neden tüm ürün yelpazemize göz atmıyorsunuz? kızılötesi lensler?

Bilgi Formu

İletişim Formu

Kuruluşunuzun e-postasını kendi etki alanıyla (varsa) kullanmanızı öneririz.