什麼是紅外線光學？紅外線光學簡介
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1.什麼是紅外線光學？
紅外光學器件用於收集、聚焦或准直近紅外 (NIR)、短波紅外 (SWIR)、中波紅外 (MWIR) 或長波紅外 (LWIR) 光譜中的光。 紅外光譜落在 700 – 16000nm 波長范圍內，每個光譜範圍如下：
- 近紅外 700 – 900nm
- 短波紅外 900 – 2300nm
- 中波紅外 3000 – 5000nm
- 長波紅外 8000 – 14000nm
2. 短波紅外（SWIR）
SWIR 系統覆蓋從 0.9μm-3μm 的光譜範圍。 光學材料需要透過可見光和紅外光，需要太陽、月亮、星星等光源。
它被用於許多應用，例如用於分揀的光譜學、水分檢測、熱成像（用於玻璃和塑料物體）和成像——夜視和成像激光。
3. 中波紅外 (MWIR)
MWIR 系統涵蓋 3-5μm 光譜範圍，通常是冷卻系統。 因此，與大多數目標範圍的長波紅外線系統相比，它受濕度的影響較小，適用於沿海監視、船舶交通監視或港口保護等應用。
由於主要目標是獲得高質量的圖像，而不是專注於溫度測量和流動性。
下圖表明，與 LWIR 圖像相比，MWIR 圖像更清晰並且具有更高的熱對比度。
4. 長波紅外 (LWIR)
LWIR 系統在 7-14μm 的光譜範圍內運行。 然而，大多數 LWIR 相機有效覆蓋 8-12μm。
LWIR 系統通常被稱為“熱成像”，因為它能偵測物體發出的熱訊號，而且不需要照明即可形成影像。
是的，我們的 LWIR 鏡頭系列在 COVID-19 大流行期間也發揮了重要作用。
LWIR 系統的熱成像功能使其成為越來越多的安全、監控、科學和工業應用中極具吸引力的關鍵組件。
5. 功能分類
通常，紅外光學按波長光譜分為SWIR、MWIR和LWIR。 但是，它也被細分為如何根據其功能進行設計，例如：
- 無熱透鏡
如果光學系統的關鍵性能參數（例如調製傳遞函數、後焦距和有效焦距等）在工作溫度範圍內沒有明顯變化，則該光學系統是無熱化的。 - 變焦鏡頭
連續覆蓋窄視場和寬視野的光學系統。 - 雙視場鏡頭
一種光學系統，可提供從寬視野到窄視野的獨特切換選項。 - 雙頻鏡頭
涵蓋 MWIR 和 LWIR 光譜範圍的光學系統。
6. 紅外光學規格
| 零件號 | 波長（微米） | 焦距（mm） | 焦點類型 | F# | 體重（毫米） | 山氣 | 探測器 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| LSW02514640 *新* | 0.9 – 1.7 | 25 | 手動操作 | 1.4 | 4.3 | 25.4-32TPI | 640 x 480, 25 微米 |
| LSW02520640 *新* | 0.9 – 1.7 | 25 | 手動操作 | 2.0 | 9.9 | C型 | 640 x 480, 25 微米 |
| 紅外-SW141.1-15 *新* | 0.9 – 1.7 | 14 | 手動操作 | 1.1 | 9.4 | C型 | 640 x 512, 15 微米 |
| LSW20024640V2 | 0.9 – 1.7 | 200 | 手動操作 | 2.4 | 13.5 | C型 | 640 x 512, 15 微米 |
| LSW07515640 | 0.9 – 1.7 | 75 | 手動操作 | 1.5 | 12.5 | C型 | 640 x 480, 25 微米 |
| LSW05014640 | 0.9 – 1.7 | 50 | 手動操作 | 1.4 | 6.7 | M37x0.5 | 640 x 480, 25 微米 |
| 紅外-SW2003.0-21 | 0.9 – 1.7 | 200 | 手動操作 | 3.0 | 12.5 | C型 | 1280 x 1024, 10 微米 |
| 紅外-SW122.5-15 | 1.5 – 5.0 | 12 | 手動操作 | 2.5 | 33.1 | 刺刀 | 640 x 512, 15 微米 |
| 紅外-SW252.5-15 | 1.5 – 5.0 | 25 | 手動操作 | 2.5 | 33.1 | 刺刀 | 640 x 512, 15 微米 |
| 紅外-SW253.0-17 | 1.5 – 5.0 | 25 | 手動操作 | 3.0 | 33.1 | 刺刀 | 1024 x 768, 17 微米 |
| 紅外-SW502.5-15 | 1.5 – 5.0 | 50 | 手動操作 | 2.5 | 33.1 | 刺刀 | 640 x 512, 15 微米 |
| 紅外-SW502.3-17 | 1.5 – 5.0 | 50 | 手動操作 | 2.3 | 39.4 | 刺刀 | 1024 x 768, 17 微米 |
| 紅外-SW1002.3-17 | 1.5 – 5.0 | 100 | 手動操作 | 2.3 | 33.1 | 刺刀 | 1024 x 768, 17 微米 |
| 紅外-SW1002.5-15 | 1.5 – 5.0 | 100 | 手動操作 | 2.5 | 33.1 | 刺刀 | 640 x 512, 15 微米 |
| 紅外-SW2002.5-15 | 1.5 – 5.0 | 200 | 手動操作 | 2.5 | 33.1 | 刺刀 | 640 x 512, 15 微米 |
| 紅外-SW252.5-30 | 0.9 – 2.5 | 25 | 手動操作 | 2.5 | 13.5 | C口 | 320 x 256, 30 微米 |
| 紅外-SW352.0-30 | 0.9 – 2.5 | 35 | 手動操作 | 2.0 | 13.4 | C口 | 320 x 256, 30 微米 |
| 紅外-SW502.0-30 | 0.9 – 2.5 | 50 | 手動操作 | 2.0 | 13.5 | C口 | 320 x 256, 30 微米 |
| 紅外-SW752.0-30 | 0.9 – 2.5 | 75 | 手動操作 | 2.0 | 13.5 | C口 | 320 x 256, 30 微米 |
| 紅外-SW1002.0-30 | 0.9 – 2.5 | 100 | 手動操作 | 2.0 | 13.5 | C口 | 320 x 256, 30 微米 |
| 紅外-SW2002.0-30 | 0.9 – 2.5 | 200 | 手動操作 | 2.0 | 13.5 | C口 | 320 x 256, 30 微米 |
為了讓您獲得更好的可視化效果，我們提供了我們的 SWIR 鏡頭表及其規格，如上所示。 以下是行業中常用的一些紅外光學規格：
- 焦距
- F#
- 頻譜範圍
- 視場 (HFOV / VFOV)
- 寶馬
- 探測器尺寸——參考分辨率
- 無熱（工作溫度）
- 冷卻或未冷卻，如果冷卻，則要求
- 冷盾位置
- 冷盾高度
- 鏡頭性能指標
- MTF
- 失真
- 相對照明
- 焦點類型
- 山氣
- 封口
請記住，在選擇配對的鏡頭之前，您需要了解紅外線探測器或感測器的規格。
7. 什麼是紅外探測器或傳感器？
紅外檢測器/傳感器是輻射能的換能器，將紅外波段的輻射能轉換為可測量的形式。
有許多探測器材料的響應曲線符合上述紅外光譜。
讓我們來看看你可能熟悉的它的分辨率和像素大小：
- VGA（視頻圖形陣列）– 640 x 480
- QVGA（四分之一視頻圖形陣列）– 320 x 240
- XGA（擴展圖形陣列）– 1024 x 768
- HD（高清晰度）– 1280 x 1024
- 像素尺寸從 30um 縮小到 12um 的趨勢越來越小
紅外檢測器分為與波長無關的熱型和與波長相關的量子型。
7.1 熱/非量子類型
熱/非量子類型是根據影響輻射改變溫度的偵測器/感測器。
溫度變化會在熱電堆中產生電壓變化，並在輻射熱計中產生電阻變化，然後可以測量並與入射輻射量相關聯。
這包括熱電偶、熱電堆、測輻射熱計和熱釋電探測器。 熱探測器最吸引人的特性之一是對所有波長的響應相同。
這有助於確保必須在寬溫度範圍內運行的系統的穩定性。 另一個重要因素是熱探測器不需要冷卻。
最常見的熱/非量子型偵測器是 VOX 微測輻射熱計。
7.2 量子型
量子類型是一種檢測器/傳感器，它基於固有光電效應運行並直接與撞擊光子相互作用。
這些材料通過吸收光子來響應紅外輻射，這些光子將材料的電子提升到更高的能量狀態，從而導致電導率、電壓或電流發生變化。
需要冷卻到低溫以提高紅外檢測效率/靈敏度。 冷卻方法包括斯特林循環發動機、液氮和熱電冷卻。
冷卻式紅外熱像儀對場景溫度的微小差異最為敏感。
量子探測器材料包括 – InSb、InGaAs、PbS、PbSe、HgCdTe (MCT)
8. 結論
總而言之，紅外線光學元件的應用範圍涵蓋近紅外線到長波紅外光譜，波長範圍為700-16000奈米。它們還可以根據功能進行分類，例如非熱透鏡、變焦透鏡、雙視場透鏡或雙波段透鏡。現在您已經了解了紅外線光學器件及其探測器類型的基礎知識，何不看看我們全系列的紅外線透鏡產品呢？
