什麼是 SWIR？

短波紅外 (SWIR) 光通常定義為波長在 0.9 – 1.7μm 範圍內的光線，但是也可將 0.7 – 2.5μm 範圍內的光線視為短波紅外光。由於矽傳感器的上限大約是 1.0μm，因此 SWIR 成像需要採用能在特定 SWIR 範圍內運作的獨特光學和電子元件。銦鎵砷 (inGaAs) 傳感器是 SWIR 成像主要使用的傳感器，涵蓋典型的 SWIR 範圍，但是可以延伸至最低 550nm 及最高 2.5μm。雖然可在市面上取得商用的線性線掃描 inGaAs 傳感器，但面掃描 inGaAs 傳感器一般受到 ITAR 限制。ITAR 是國際武器貿易條例 (International Treaty and Arms Regulations)，由美國政府負責執行。ITAR 限制產品必須遵循嚴格的進出口規範，才能在美國境內和境外製造及/或銷售。儘管如此，SWIR 等透鏡只要具備適當許可，仍可用於多項商業應用。

圖 1： 以電磁光譜繪製 SWIR 波長範圍

為何要使用 SWIR？

中波紅外 (MWIR) 與長波紅外 (LWIR) 光是由物體本身發出，SWIR 與之不同，與可見光類似，其中光子由物體反射或吸收，因而提供高分辨率成像所需的高對比度。周圍的星光與背景輻射（夜輝）是 SWIR 的天然發射器，能為室外夜間成像提供絕佳照明。

使用針對 SWIR 波長範圍所設計、最佳化及鍍膜處理的透鏡至關重要。使用專為可見光光譜設計的透鏡，會產生低分辨率影像與較高的光學像差。由於 SWIR 波長可穿透玻璃，因此可以使用可見光元件的製造技術，來製造針對 SWIR 設計的透鏡與其他光學元件（濾光片、窗鏡等），因而降低製造成本，並且能在系統中使用保護性窗鏡與濾光片。

使用 SWIR 可以執行可見光很難或無法執行的許多應用。在 SWIR 範圍內成像時，水蒸氣、霧與諸如矽等特定材料都是透明的。此外，使用 SWIR 可以輕鬆區分在可見光範圍內幾乎完全相同的顏色。

SWIR 應用

SWIR 成像可用於各種應用，包括電路板檢測、太陽能電池檢測、農產品檢測、識別及分類、監控、防偽、製程品管及其他各種應用。如欲瞭解 SWIR 成像的各項效益，可以考慮利用可見光和 SWIR，對常見的日常產品進行成像產生視覺範例。

以滑鼠指向變換檢視 SWIR 影像

圖 2a：可見光成像的紅蘋果。請注意，可見光成像的蘋果看起來完美無暇，很難輕易識別其中的瑕疵。

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圖 2b：SWIR 成像的紅蘋果。以 SWIR 成像的紅蘋果，可以清楚看見撞傷的部分，可輕鬆檢測表皮的任何瑕疵。

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圖 3a：可見光成像的嬰兒爽身粉瓶。請注意，可見光成像的瓶子看起來是白色且充滿光澤，完全無法識別其中的爽身粉。

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圖 3b：SWIR 成像的嬰兒爽身粉瓶。瓶子在 SWIR 波長下是透明的，可以輕易看見其中有多少爽身粉。

 

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圖 4a：The Last Judgment 這幅作品的作者是 Jan Provost，由底特律藝術學院 (Detroit Institute of Arts) 以 SWIR 波段進行成像，仔細檢驗漆膜下方的底色繪畫，以詳細顯示藝術家的原始意圖。影像著作權屬於底特律藝術學院 (Detroit Institute of Arts)。經許可使用。

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圖 4b：可以看見在大天使下方有 10 個喇叭，有別於實際繪製的 5 個喇叭。繪製喇叭的位置，似乎代表必須重新調整帆船位置。球體頂端腳趾的繪製位置，也與原始底色繪畫不同。影像著作權屬於底特律藝術學院 (Detroit Institute of Arts)。經許可使用。

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圖 5a：Bountiful Fruit 是由費城藝術家 Nicole Koenitzer 繪製的作品，其中詳述藝術家在製作油畫時的規劃流程。將繪畫作品以 SWIR 波段進行檢驗，就可讓人跟隨藝術家從初步草繪、繪製到修整成品的思緒流程。

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圖 5b：如您所見，這幅作品原本包含香蕉和畫框，但是在最終畫作中遭到捨棄。在右側下緣部分，似乎有一些無法在可見光波段看見的顏料斑點。或許這位藝術家一開始使用不同材料繪製背景，或是改變心意，後來又做了修改。

短波紅外 (SWIR) 定義了特定波長範圍，在該範圍內設計光學及電子元和鍍膜。相較於可見光，SWIR 成像應用於檢測、分類、監控、品管及其他各種應用時，具備多項優點。請務必選擇專為 SWIR 波長範圍設計、最佳化及鍍膜的元件，以確保享有最高分辨率及最低像差。愛特蒙特光學等製造商以豐富經驗設計、製造及鍍膜 SWIR 系列透鏡。愛特蒙特光學可提供採用特定玻璃（已針對 SWIR 光譜效能進行最佳化）設計的透鏡組件，以及專為實現 SWIR 波長最大穿透率而設計的 SWIR 抗反射 (AR) 鍍膜。請檢視 SWIR 成像應用頁面，進一步瞭解愛特蒙特光學為您提供的各種服務，並回答以下問題：「您是否能夠看見可見光譜之外的範圍？」