赤外線視覚

赤外線視覚は、生物または人工システムが赤外線を検出する能力です。物体からの赤外線放射は温度と直接関係しているため、熱視覚や熱画像^{[1] [2]}という用語もこの文脈でよく使用されます。高温の物体は低温の物体よりも赤外線スペクトルで多くのエネルギーを放射します。

人体や、軍事または民間の関心のある多くの移動物体または静止物体は、通常、周囲の環境よりも暖かい。高温の物体は低温の物体よりも多くの赤外線エネルギーを放出するため、昼夜を問わず赤外線検出器でそれらを比較的簡単に識別できる。したがって、「赤外線視覚」の代わりに暗視という用語も使用される（誤用されることもある）。これは、この種のシステムを開発する本来の目的の 1 つが夜間に敵の標的を見つけることだったためである。^[3]しかし、暗視は暗闇でも見ることができる能力に関するもので、必ずしも赤外線スペクトルで見る必要はない。実際、暗視装置は、2 つの技術のいずれかを使用して製造できる。^[4]光増倍管または赤外線視覚。前者の技術では、光電陰極を使用して光（電磁スペクトルの可視または近赤外線部分）を電子に変換し、信号を増幅して光子に戻す。一方、赤外線視覚では、物体から放出される熱を捕捉するために、中波長または長波長（人間の目には見えない）で動作する赤外線検出器を使用する。

可視光線と電波の間に位置する赤外線部分を強調した電磁スペクトル全体が図に示されています。IRスペクトルは5つの領域に細分化できますが、この定義は多少恣意的で、著者ごとに異なります。 ^{[5] [6] [7] [8]}ここで提示されている細分化は、大気透過率ウィンドウ、つまり赤外線が大気をよりよく透過する波長領域、赤外線センサーの構築に使用される検出器材料、および主な用途の組み合わせに基づいています。このように、近赤外線（NIR）帯域は、シリカ（SiO ₂）が赤外線に対して低減衰損失媒体を提供するため、光ファイバー通信システムに最も多く使用され、短波赤外線（SWIR）帯域では、検出器材料の組み合わせを使用して長距離通信（リモートセンシング）を行うことができます。中波長赤外線 (MWIR) および長波長赤外線 (LWIR) 帯域は、ターゲット シグネチャ識別、監視、非破壊評価などの軍事または民間用途の赤外線サーモグラフィーに使用されます。超長波長赤外線 (VLWIR) 帯域は、分光法や天文学で使用されます。

高温の物体を検査する場合は MWIR バンドが、室温に近い物体を扱う場合は LWIR バンドが適しています。バンド選択のその他の重要な基準は、^[9]動作距離、屋内外での動作、対象物体の温度と放射率です。たとえば、長波長 (LWIR) は太陽からの放射の影響を受けにくいため、屋外での動作に適しています。LWIR カメラは通常、産業用 IR アプリケーションで一般的に使用される焦点面アレイ マイクロボロメータを使用する非冷却システムですが、水銀カドミウムテルル (MCT) 検出器を使用する冷却式 LWIR カメラも存在します。一方、MWIR カメラの大部分は、液体窒素またはスターリング サイクル クーラーを使用した冷却が必要です。^[10]約 -196 °C (77 K) に冷却すると優れた熱分解能が得られますが、アプリケーションの範囲が制御された環境に制限される可能性があります。

赤外線視覚は、夜間視力、ナビゲーション、監視、標的設定のために軍隊で広く使用されています。長年、機器の高コストと利用可能な画像の品質の低さのため、開発はゆっくりとしたものでした。しかし、1960年代後半に最初の商用赤外線カメラが開発されて以来、コンピュータのパワーの向上と相まって、新しい世代の赤外線カメラが利用可能になり、新しい民間（および軍事）アプリケーションが提供されており、ほんの数例を挙げると、 ^[11]建物とインフラストラクチャ、^[12]芸術作品、^[13]航空宇宙コンポーネント^[14]とプロセス、メンテナンス、^[15]欠陥検出と特性評価、法執行、監視と公共サービス、医療と獣医の熱画像化などがあります。赤外線視覚を使用して熱エネルギーを「見る」、温度と熱パターンを監視する電子技術は、赤外線サーモグラフィーと呼ばれます。

2013年2月14日、研究者らはラットに赤外線を感知する能力を与える神経インプラントを開発しました。これは、既存の能力を単に置き換えたり強化したりするのではなく、初めて生物に新しい能力を与えるものです。^[16]

• 赤外線ウィンドウ
• サーモグラフィー検査
• 温度感覚
• ヘビの赤外線感知
• 吸血コウモリの赤外線感知
• 赤外線光学に使用される光学材料

• IRとは何ですか？
• 多極赤外線視覚に関するカナダ研究員 - MiViM