可視光から近赤外領域の光スペクトルを詳細に可視化!!異物混入/劣化/色ムラ識別を検出!!

ハイパースペクトルカメラOCI-Analyzerは、一般的なCCDカメラと違い、可視光から赤外線の幅広い領域を細かい波長域で区分けし、それぞれの波長域での光強度(波長スペクトル)を取得することができます。これを用いて、肉眼では識別困難な素材の識別、異物混入・劣化・色ムラの検出を実現しました。

適用事例

特徴

ハイパースペクトルカメラについて

  • 可視光から短波赤外領域(SWIR)までの広い波長領域を取得可能。
  • 測定物の反射・吸収スペクトルを取得し、物性や状態変化を捉えることで、異物混入・劣化を可視化。
  • 波長ごとの時間ずれのない撮影が可能(スナップショット方式)
  • 大幅な小型化と軽量化(190g)を実現。

ハイパースペクトルカメラの撮影領域

一般のCCDカメラは、可視光領域をカラーフィルター等で、赤・緑・青に分光し、それぞれを取得することで、画像を得ています。
これに対しハイパースペクトルカメラは、回折格子等で分光し、非常に狭い波長域の光強度を個々に取得することで、肉眼では識別困難な細かな色の情報を判別することができます。
また、可視光領域だけではなく、近赤外線(750nm-1700nm近傍)領域も撮影することができ、この領域でのスペクトルを分析することで、対象物の物性を知ることが可能です

(1)反射スペクトル
多く物体は、光源からの光を反射しています。この反射光は、物体の組成や構造・状態によって、ある波長の光はそのまま反射し、別の波長の光は吸収され光強度は落ちてしまいます。
しかし、一般的なCCDカメラでは、波長分布を捉えることができません。例えば、マゼンダの光と赤色と青色が混ざった光のスペクトルは全く違うものです。これらをCCDカメラでは区別できませんが、ハイパースペクトルカメラは、混ざった光でも見分けることが可能です。反射された波長分布(反射スペクトル)を調べることによって、同じ色であっても、物の違いを見分けることが可能です。

(2)吸収スペクトル
物質を構成している分子は、並進/回転/振動等様々な運動をしています。運動している分子に光をあてると、運動状態に合わせて特定の波長の光のみが吸収されます。特に左図のような原子同士の結合部分の振動運動は、赤外線領域の光をよく吸収します。吸収される赤外線領域の波長は、分子を構成する原子間距離と振動方向によって決まった値になり、分子の種類を的確に表す特徴的な波長分布になります。吸収された波長分布(吸収スペクトル)を調べることによって、測定対象物がどのような分子を含んでいるかを知ることが可能です。

分光方式

ハイパースペクトルカメラでは、回折格子を使って、光を分光します。一般的なハイパースペクトルカメラは、反射型回折格子を用いて分光を行いますが、OCI-Analyzerの分光器は、ホログラムを用いた透過型回折格子を用います。
これによって、カメラの大幅な小型化と低コストを実現し、ハイパースペクトルの適用範囲を拡げました。

推奨動作環境/仕様

モデル OCI-2000-HH OCI-U-2000 OCI-F-1000 OCI-F-SWIR OCI-U-D2000
測定方式 スナップショット方式 ラインスキャン方式 スナップショット方式
測定範囲 600–1000mm 400-1000nm 900-1700nm 450-875nm
測定バンド数 25 ~110 ~80 35
スペクトル分解能(半値幅) 12-15nm 5-7nm 10-20nm 12-15nm
ピクセル数 200×400 800×スキャン距離 250×スキャン距離 500×270
標準レンズ 35mm F2.8(18°FOV) 16mm(21°FOV) 25mm(28°FOV) 50mm(13°FOV)
波長校正 工場出荷時に校正済み
対物レンズマウント Cマウント Fマウント
フレームレート ~8fps ~120fps ~50fps ~60fps
データ形式 ENVI-BSQ(ハイパーキューブ), BMP band image,ROI spectra, RAW (画像データのみ)
動作温度 -20°C~60°C 0°C ~50°C -20°C~60°C
消費電力 4W未満(USB 2.0給電) 2W未満(USB 3.0給電) 3W未満(USB 3.0給電) 5W未満(USB 2.0給電) 4W未満(USB 3.0給電)
重量 ~450g(標準レンズ含む) ~190g(標準レンズ含む) ~570g(標準レンズ含む) ~500g(標準レンズ含む) 540g(標準レンズ含む)
寸法(W×H×L) 7.7cm×14.2cm×3.6cm
(標準レンズ含む)
8cm×6cm×6cm
(標準レンズ含む)
14cm×7cm×7cm
(標準レンズ含む)
15cm×10cm×6cm
(標準レンズ含む)
10cm×6cm×8cm
(標準レンズ含む)
インターフェース USB 2.0 USB 3.0 USB 3.0 USB 2.0 USB 3.0
トリガ 外部トリガ,WiFi,遅延トリガ 外部トリガ, 遅延トリガ WiFi
波長範囲 400-1700nm
解像度 5-20nm
SN比 5000:1
迷光値 0:00:43
波長校正 工場出荷時に校正済み
積分時間 3[ms]~30[s]
寸法(W×H×L) 38cm×16.8cm×30.5cm
重量 5.4kg
F値 f/2
回折格子 Volume Phase Grating(VPG)®
量子効率@λpk 16:48:00
感度不均一性 ±10%
A/D コンバーター 16bit
電源 USB給電

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