引言

 “黑夜給了我黑色的鏡頭，我卻用它尋找熱量”，上期我們談到了紅外熱成像鏡頭，這期我們來說說另一種紅外成像鏡頭—短波紅外成像鏡頭，它不僅能穿透黑暗，還能穿透物體，看到原本肉眼無法看到的現(xiàn)象。

一、短波紅外光（SWIR）

  光是一種電磁波，如上圖所示，0.38－0.76um是可見光譜區(qū)，0.76-1000um是紅外光譜區(qū)；而0.76－3.0um的部分稱反射紅外光，3.0－18um的部分稱發(fā)射紅外光。短波紅外光SWIR位于近紅外(NIR)和長波紅外(IR)之間的非可見光光譜中，大約0.9－1.7um之間，作用類似于可見光范圍內(nèi)的光子；它的行為更像可見光，而不是紅外光譜的熱能。SWIR波長雖然較短，但在這個范圍內(nèi)的光子不太容易受到更小直徑粒子引起的瑞利散射的影響，因為它們的波長又相對較長，這意味著SWIR光可以透過煙、霧或霾。

二、短波紅外成像

      與MWIR和LWIR相比，SWIR波長更短，其成像的特征更直觀，不像低分辨率的紅外熱成像，能生成對比度較強(qiáng)的高分辨率圖像，SWIR、MWIR和LWIR成像對比如下。

       與可見光相比，被動SWIR成像與可見光成像相似，是利用目標(biāo)物體的反射光而不是目標(biāo)物體的熱輻射，但SWIR波長更長，與原子結(jié)構(gòu)的相互作用也不同，這也提供了一些新的、獨(dú)特的成像視覺應(yīng)用。例如半導(dǎo)體晶圓在SWIR光下變得透明，如下圖，這將有助于許多與半導(dǎo)體制造過程相關(guān)的機(jī)器視覺應(yīng)用。

       基于InGaAs焦平面的SWIR成像技術(shù)主要具有以下特點(diǎn)。
1) 高識別度：SWIR成像主要基于目標(biāo)反射光成像原理，其成像與可見光灰度圖像特征相似，成像對比度高，目標(biāo)細(xì)節(jié)表達(dá)清晰，在目標(biāo)識別方面，SWIR成像是熱成像技術(shù)的重要補(bǔ)充；
2) 全天候適應(yīng)：SWIR成像受大氣散射作用小，透煙、霧或霾能力較強(qiáng)，有效探測距離遠(yuǎn)，對氣候條件和戰(zhàn)場環(huán)境的適應(yīng)性明顯優(yōu)于可見光成像；
3)微光夜視：在大氣輝光的夜視條件下，光子輻照度主要分布在1.0-1.8um的SWIR波段范圍內(nèi)，這使得SWIR夜視成像相比于可見光夜視成像而言具有顯著的先天優(yōu)勢；可較深的陰影中提取圖像細(xì)節(jié)，并能穿透窗戶玻璃進(jìn)行成像，尤其適合在黑暗處或夜晚使用。
4)隱秘主動成像：在0.9-1.7um波段內(nèi)，軍用激光光源技術(shù)成熟(1.06um、1.55um)，這使得SWIR成像在隱秘主動成像應(yīng)用中具有顯著的對比優(yōu)勢；
5)光學(xué)配置簡便：SWIR光能穿透玻璃，SWIR相機(jī)不需要特制外殼，只要裝配一個保護(hù)窗口玻璃即可，當(dāng)應(yīng)用于某種特定平臺或場合時，具有極大的靈活性。

短波紅外成像由于可以提供可見光成像、微光夜視和紅外熱成像等常規(guī)方式所不能提供的特有目標(biāo)圖像信息，在填補(bǔ)微光夜視和中波紅外成像之間的光譜空缺，實(shí)現(xiàn)在三個大氣紅外傳輸窗口的“無縫隙探測”,獲取遠(yuǎn)距離目標(biāo)的全面紅外圖像信息等方面有著重要意義。

三、短波紅外成像鏡頭

      短波紅外成像鏡頭也是一種光學(xué)鏡頭，通過透鏡組匯聚物體發(fā)射的短波紅外光到圖像傳感器上，由芯片進(jìn)行光電信號的轉(zhuǎn)換，最后形成物體的灰度圖像。SWIR鏡頭類似于可見光鏡頭，主要由光學(xué)玻璃透鏡組成，但SWIR成像透鏡組必須根據(jù)SWIR波長專門設(shè)計、優(yōu)化和制備減反射膜（增透膜），通常要求在700-1900nm波段,透過率>75%，而在900-1700 nm波段,透過率>80%；如果使用設(shè)計用于可見光的透鏡組進(jìn)行SWIR成像，會導(dǎo)致低影像分辨率（分辨率大幅下降）和高光學(xué)像差（且光學(xué)像差變大）。SWIR鏡頭的透鏡組和其它光學(xué)元件（濾光片、窗口片等） 可以使用與可見光鏡頭光學(xué)元件相同的制造工藝，因此可降低制造成本。
      福特科的SWIR鏡頭具有多焦距可選（8mm、12mm、16mm、25mm、35mm、50mm）、大靶面（1英寸靶面）、大通光量（F1.4）、大視場（D25.2*H*V15.2）、寬光譜（T>90%@0.7-1.9um）、低畸變(-0.547%@φ16mm)等特點(diǎn)，可應(yīng)用于半導(dǎo)體晶片、電子板或太陽能電池檢查、夜晚/白天安全監(jiān)控、激光光能分析、藝術(shù)品非破壞性檢查、醫(yī)學(xué)成像、生物識別技術(shù)、航拍、食品分揀等。