IR (赤外線) 光学部品の性能テストは、これらの光学部品が熱画像から暗視システムまで、さまざまな用途に必要な高い基準を満たしていることを確認する重要なプロセスです。 IR 光学部品のサプライヤーとして、当社はお客様に信頼性の高い製品を提供するための正確な性能テストの重要性を理解しています。このブログでは、IR 光学系のパフォーマンスをテストする際の重要な側面を探っていきます。
IR光学を理解する
テスト方法を詳しく説明する前に、IR 光学系とは何かを理解することが重要です。赤外線光学系は、近赤外線 (NIR)、短波赤外線 (SWIR)、中波赤外線 (MWIR)、および長波赤外線 (LWIR) のいくつかの領域に分割される赤外線スペクトルで動作するように設計されています。各地域には独自の特性と用途があります。たとえば、LWIR 光学系は熱の痕跡を検出できるため、熱画像処理に広く使用されています。当社は、以下を含むさまざまな LWIR レンズを提供しています。電動フォーカシング LWIR レンズ、熱処理LWIRレンズ、 そしてLWIRズームレンズ。
IR光学系の主要なパフォーマンス指標
IR 光学系をテストする際に重要な主要なパフォーマンス指標がいくつかあります。
1. 透過率
透過率は、光学部品を通過できる赤外線の量を指します。より多くの光が検出器に到達できるようになり、画質が向上するため、透過率が高いことが望ましいです。透過率を測定するには、分光光度計が一般的に使用されます。分光光度計はさまざまな波長で赤外線を放射し、光学素子を通過する前後の光の強度を測定します。入射光強度に対する透過光強度の比が透過率値を与えます。
2. 焦点距離とバックフォーカス距離
IR レンズの焦点距離によって、光学システムの倍率と視野が決まります。バックフォーカス距離は、レンズの最終面から像面までの距離です。システムを適切に調整するには、これらのパラメータを正確に測定することが不可欠です。コリメータとターゲットオブジェクトを備えた光学ベンチセットアップは、焦点距離と後焦点距離を測定するためによく使用されます。さまざまな距離でレンズによって形成された画像を分析することにより、焦点距離と後焦点距離を正確に決定できます。
3. 解決策
解像度は、近接した 2 つの物体を区別する IR 光学システムの能力の尺度です。通常、1 ミリメートルあたりのラインペア (lp/mm) で表されます。高解像度のレンズは、鮮明で詳細な画像を生成します。解像度は、さまざまな線幅を持つ一連の交互の黒と白の線で構成される解像度ターゲットを使用してテストできます。レンズはターゲットを画像化するために使用され、明確に分解できる最小のラインペアを使用してレンズの解像度が決定されます。
4. 変調伝達関数 (MTF)
変調伝達関数は、さまざまな空間周波数で物体から画像にコントラストを伝達する光学システムの能力の包括的な尺度です。単純な解像度の測定と比較して、レンズのパフォーマンスをより詳細に理解できます。 MTF テストには、正弦波ターゲットまたは傾斜エッジ ターゲットの使用が含まれます。ターゲットの画像を分析して、レンズがさまざまな空間周波数をどの程度再現できるかを判断します。 MTF 値が高いほど、画質が優れていることを示します。
5.ディストーション
歪みは、オブジェクト内の直線が画像内で湾曲して見える原因となる光学収差です。測定の精度と画像の品質に大きな影響を与える可能性があります。歪みテストは通常、グリッド パターンを画像化することによって実行されます。画像内のグリッド線の理想的な直線形状からの偏差を測定して、歪みを定量化します。
試験手順
初期検査
性能テストを行う前に、IR 光学系の目視検査が行われます。これには、傷、欠け、ほこりの粒子などの表面欠陥のチェックが含まれます。目に見える欠陥は光学部品の性能に影響を与える可能性があり、さらなる洗浄や交換が必要になる場合があります。
環境試験
IR 光学部品は過酷な環境で使用されることが多いため、さまざまな環境条件下でその性能をテストすることが重要です。温度と湿度のテストでは、光学部品が実際のアプリケーションで遭遇する可能性のある条件をシミュレートできます。たとえば、非熱処理レンズは、広い温度範囲にわたって性能を維持するように設計されています。レンズの温度サイクルテストを実施することで、レンズの断熱性能を検証できます。
光学試験
透過率、焦点距離、解像度、MTF、歪みテストなどの上記の光学テスト手順は、管理された実験室環境で実行されます。正確で再現性のある結果を保証するために、特殊な光学試験装置が使用されます。
パフォーマンステストの重要性
IR 光学部品の正確な性能テストは、いくつかの理由から最も重要です。まず、光学コンポーネントが意図した用途に必要な仕様を満たしていることを保証します。たとえば、軍事およびセキュリティ用途では、ターゲットを正確に検出および識別するために高性能 IR 光学機器が不可欠です。次に、パフォーマンス テストは品質管理に役立ちます。標準以下の光学部品を特定して拒否することで、高レベルの製品品質と顧客満足度を維持できます。最後に、製品開発に役立つ貴重な情報を提供します。テスト結果は、IR 光学部品の設計および製造プロセスを改善するために使用できます。
結論と行動喚起
IR 光学系のパフォーマンスのテストは複雑ですが、必要なプロセスです。経験豊富な赤外線光学サプライヤーとして、当社は最も厳しい性能要件を満たす高品質の製品を提供することに尽力しています。私たちの電動フォーカシング LWIR レンズ、熱処理LWIRレンズ、 そしてLWIRズームレンズ最適なパフォーマンスを保証するために厳格なテストを受けています。
アプリケーション向けの高性能 IR 光学系をご検討の場合は、要件について詳しくご説明いたしますので、お気軽にお問い合わせください。当社の専門家チームは、最適な IR 光学部品の選択を支援し、最適なソリューションを提供する準備ができています。
参考文献
- スミス、JD（2018）。赤外線光学ハンドブック。 CRCプレス。
- ジョーンズ、RA (2019)。光学試験と計測。スパイプレス。
- ミシガン州ブラウン (2020)。熱画像および赤外線システム。ワイリー。