NIR（近赤外線）は、肉眼では見えない電磁スペクトラムの一部です。 650nmから950nmの範囲の強力な赤外線光により、あらゆる物体を高精度で可視化することができます。また、NIR応答は色依存性がなく、人の目で読みとることができます。 このテクノロジーのよく知られた例は、病院や臨床センターで最も一般的なMRI検査が挙げられます。
では、NIRイメージングは何をするのか、そして、組み込みビジョンアプリケーションにおけるNIRカメラの役割は何でしょうか。
この記事で詳細をご紹介させていただきます。
NIRイメージングとは？
NIRイメージングは その動作中に発生する連続波の動きの全体的な組み合わせです。 明確な視界で遠くの物体を投影するのに役立つ独自の感度プロファイルを備えています。また、様々な複雑なパラメータを決定するための光学イメージング技術が組み込まれているため、業界全体で分析ベースの意思決定を加速するのに最適です。
NIRスペクトラムは、どんな複雑なオブジェクトでも容易に浸透し、より長い波長悪条件下でもシームレスに機能します。 NIRはレンズを追加する必要がなく、既存の光学系を最大化します。また、優れた感度、物体の検査中の高コントラスト、CCDカメラと比較した費用対効果の高い価格設定、ユーザーフレンドリーな機能など、様々なメリットを備えています。
しかし、NIRイメージングには課題も伴います。 700nm〜1000nmの波長を超える物体は見えない場合があります。 また、NIRは、可視光が不足しているため、夜間に追加の照明が必要になる場合があります。
一方で、大きな空間解像度は、複雑な表面上の問題を特定できるため、全体的な監視を確実にするのに大いに役立ちます。
NIRイメージングはどのように達成されるのか？
「近赤外線」（NIR）という用語は、可視スペクトラムに直接隣接する電磁スペクトラムの領域を指します。したがって、人間の目では認識できません。 そのため、この波長範囲を必要とするアプリケーションには、NIRに最適化された組込み型ビジョンカメラが使用されます。これらのアプリケーションには、スマート交通監視、生体認証およびアクセス制御システム、 デジタル顕微鏡などが含まれます。
これまで、これらの技術は、CCDセンサーを活用した高価な赤外線カメラでのみ実現可能でした。一方では、新しいCMOSテクノロジーは、850nmを超える近赤外線範囲で感度が高いセンサーを提供します。
NIRイメージングは、可視スペクトラム領域の厚い基板層（モノクロセンサー層よりも高い）を実装することで実現できます。卓越した近赤外線の応答性を備えた一連の産業用カメラを通じて、新しいCMOSテクノロジーはNIR最適化を、より便利にします。
近赤外線イメージングに対する需要の高まり：
NIRカメラを使用して夜間に光子を検出する必要のあるアプリケーションの急増により、NIRイメージングの需要は大規模に成長しています。Statista社からの最近の報告によると、NIRイメージングの市場規模は2億8500万米ドル（2019年）から4億8500万米ドル（2030年）に倍増すると予想されています。このテクノロジーの進歩により、NIRイメージングを活用する新時代のビジョンベースのアプリケーションがさらに出現する可能性があります。
NIRカメラの仕組みは？
高解像度NIRカメラは、広範囲の画像をキャプチャします。 高いQE（量子効率）により、高品質の画像を短時間で抽出できます。RGBカラーフィルターを使用すると、パレットの選択はよりシンプルになります。歪みのない画像を取得する得るためには、露出補正とアスペクト比も確認する必要があります。最高のIRフィルターを備えたRAW画像でも、非常に鮮明な画像を得ることができます。
これらのNIRカメラは市場で広く入手可能であり、独自のアプリケーションまたはビジネス要件を満たすようにカスタマイズできます。例として、当社から最近発売されたカメラの1つであるSee3CAM_CU27は、優れたNIRパフォーマンスを備えているため、暗視および低照度のアプリケーションに適しています。この製品については、次のセクションで詳しく説明します。
NIRカメラの主な組み込みビジョンでの使用例は？
前のセクションの1つで、NIRイメージングの最も一般的なアプリケーションのいくつかをリストアップしました。NIR イメージングを必要とする組み込みビジョンアプリケーションは、大きく分けて、研究開発、医療診断、生体認証とアクセス制御、監視、産業用アプリケーションの5つに分類することができます。
それぞれについて詳しく見ていきましょう。
研究開発アプリケーション: ほとんどの材料にはNIRスペクトラムで見ることができる特徴があるため、研究所ではNIRカメラを利用してこれらの材料の特定の物理的または化学的特性を判断することがよくあります。
医療診断: NIRイメージングは、様々な病状を診断するために、標本やサンプルの特性を決定するために実験装置で使用されます。
生体認証とアクセス制御: NIRイメージングは、主に虹彩認識を目的とした生体認証およびアクセス制御システムで役立ちます。
監視: 交通監視、群集監視、駐車場管理などの監視アプリケーションは、NIRイメージングを活用して、低照度や夜間の状況で画像をキャプチャします。
産業用アプリケーション:NIRカメラは、様々な製造や倉庫保管プロセスにわたる評価と品質管理に使用されています。
See3CAM_CU27：NIRイメージングに最適
当社は、組み込みビジョンに関する18年以上の経験と専門知識を備えており、NIRカメラを使用して複数の最先端アプリケーションを強化してきました。NIRのラインナップで人気のあるリリースの1つであるSee3CAM_CU27–フルHD Sony STARVIS IMX462超低照度USBカメラは、近赤外線領域で高品質の画像を簡単にキャプチャできます。
See3CAM_CU27には、極めて低い照明条件（0ルクス）でも動作する暗視アプリケーションや医療用顕微鏡用の高いIR感度も備わっています。
優れたNIRイメージングを提供するために、お客様のアプリケーションに適したカメラを導入するためのサポートが必要な場合は、camerasolutions@e-consystems.comまでご連絡ください。 私たちのカメラスペシャリストが喜んでお手伝いします！
優れたNIRパフォーマンスを備えた当社の他のカメラ
- See3CAM_CU135M – 4K Monochrome USB 3.1 Gen 1 Camera
- See3CAM_CU55M – 5MP Monochrome USB NIR Camera
- See3CAM_20CUG – 2MP OV2311 Monochrome Global Shutter Camera
- See3CAM_CU30 – 3.4 MP Low Light USB Camera
また来週の木曜日に会いましょう！
Prabu Kumarは、e-con Systemsの最高技術責任者兼カメラ製品責任者であり、組み込みビジョン分野で15年以上の豊富な経験があります。彼は、USBカメラ、組み込みビジョンカメラ、ビジョンアルゴリズム、FPGAに関する深い知識をも有しています。医療、工業、農業、小売、生体認証などのさまざまなドメインにまたがる50以上のカメラソリューションを構築してきました。また、デバイスドライバー開発とBSP開発の専門家でもあります。現在は、新時代のAIベースのアプリケーションを強化するスマートカメラソリューションの構築に全力を注いでいます。