Qu'est-ce que le SWIR ?

L'Infrarouge Court (Short-Wave Infrared ou SWIR) est généralement défini comme le spectre lumineux se situant dans la gamme de longueur d'onde 0,9 - 1,7 μm mais pouvant être étendu de manière courante à la gamme 0,7 - 2,5 μm. Les détecteurs en silicium possèdent une limite de fonctionnement située à environ 1,0 μm, ainsi, l'imagerie basée sur le SWIR exige des composants optiques et électroniques uniques, capables de fonctionner sur cette gamme spectrale. Les détecterus en indium-arséniure de gallium (InGaAs) ont été les premiers capteurs utilisés dans l'imagerie SWIR, couvrant ainsi la bande spectrale typique du SWIR, mais pouvant s'étendre en delà de 550 nm et au delà de 2,5 μm. Enfin, les objectifs déstinés à l'imagerie SWIR sont spécialement conçus, optimisés et traités antireflet pour s'adapter à l'infrarouge court.

Figure 1: Spectre Électromagnétique Illustrant la Gamme de Longueur d'Ondes SWIR

POURQUOI UTILISER LE SWIR ?

Contrairement à l'infrarouge moyen (MWIR) et à l'infrarouge lointain (LWIR) qui sont émis par l'objet lui-même, l'infrarouge court (SWIR) est similaire à la lumière du visible du fait que les photons sont réfléchis ou absorbés par un objet, apportant ainsi le contraste intensif nécessaire à l'imagerie de haute résolution. La lumière ambiante émise par les étoiles et le rayonnement de fond due à l'illumination nocturne, sont des émetteurs naturels du SWIR qui fournissent un excellent éclairage en extérieur ou de nuit.

Il est nécessaire que la lentille soit conçue et traitée pour le spectre du SWIR. Dans le cas contraire, l'image obtenue sera de faible résolution et présentera des aberrations optiques. Comme les longueurs d'ondes SWIR sont transmises par le verre, les lentilles et autres composants optiques SWIR (filtres optiques, fenêtres, etc.) peuvent être conçus sur les mêmes techniques utilisées pour les composants du visible. Ceci diminue le coût de fabrication et facilite l'intégration système.

Un grand nombre d'applications, difficiles à réaliser avec la lumière du visible, sont rendues possibles en utilisant l'imagerie à infrarouge court (SWIR). C'est le cas pour les applications en temps de brouillard ou avec de la vapeur d'eau ainsi qu'avec des substrats tels que le silicium. Par ailleurs, les couleurs qui apparaissent presque identiques dans le visible peuvent être facilement différenciées en utilisant le SWIR.

APPLICATIONS SWIR

L'imagerie SWIR est utilisée dans une multitude d'applications, notamment dans l'inspection de tableaux de bord électroniques, de cellules solaires, dans la production, l'identification et le tri, la surveillance, la contrefaçon, le contrôle de qualité, et bien plus encore. Pour comprendre les avantages de l'imagerie SWIR, examinons quelques exemples visuels de produits de consommation courante imagés avec la lumière visible et le SWIR.

Produit pertinent

Objectifs à Distance Focale Fixe Série SWIR

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Figure 2a: Image d'une pomme rouge dans le visible. A noter que la pomme semble parfaitement rouge avec l'imagerie visible. Les défauts ne sont pas facilement perceptibles.

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Figure 2b: Imagerie SWIR d'une pomme rouge. Les imperfections sont évidentes sur la pomme avec l'imagerie SWIR. Il est facile d'Inspecter chaque défaut de la pelure.

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Figure 3a: Imagerie d'un flacon de poudre pour bébé dans le visible. A noter que le flacon semble blanc et brillant avec l'imagerie du visible. La poudre à l'intérieur n'est absolument pas discernable.

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Figure 3b: Imagerie SWIR d'un flacon de poudre pour bébé. Le flacon est transparent avec l'imagerie SWIR. Il est facile de voir la quantité de poudre qui se trouve à l'intérieur.

 

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Figure 4a: L'Institut d'Art de Detroit a imagé dans la gamme du SWIR le Jugement Dernier de Jan Provost afin d'examiner en détail le dessin sous-jacent la toile de l'artiste situé sous la couche de peinture. Tous droits réservés au Detroit Institute of Arts. Veuillez n'utiliser ce document qu'avec leur autorisation.

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Figure 4b: 10 trompettes sont visibles en dessous de la couche de peinture alors que la toile en elle-même n'en comporte que 5. On peut voir que le placement des trompettes peintes semble avoir nécessité un repositionnement du voilier et que les doigts sur le dessus de la planète n'ont pas été peints au même emplacement que sur le croquis initial. Tous droits réservés au Detroit Institute of Arts. Veuillez n'utiliser ce document qu'avec leur autorisation.

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Figure 5a: Cette toile intitulée Bountiful Fruit de l'artiste Nicole Koenitzer de Philadelphia détaille le procédé de création d'une peinture à l'huile. En examinant le tableau dans la gamme du SWIR, il est possible de suivre la pensée de l'artiste en partant du croquis initial jusqu'à l'ouvrage final.

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Figure 5b: Comme vous pouvez le voir, la peinture comprenait à l'origine des bananes et un encadrement qui ont été omis dans la version finale. Dans la partie inférieure droite du croquis, les tâches de peinture n'apparaissent pas non plus dans le visible. Il est fort probable que l'artiste ait commencé à peindre le fond avec des matériaux différents ou ait changé d'avis en retouchant la toile ultérieurement.

L'Infrarouge Court (SWIR) définit une plage de longueur d'onde spécifique qui est utilisée pour concevoir et traiter des composants optiques et électroniques. L'imagerie SWIR offre un certain nombre d'avantages par rapport à l'état visible lorsqu'elle est utilisée à des fins d'inspection, de tri, de surveillance, de contrôle qualité, et de toute une multitude d'autres applications. Il est important de choisir des composants spécialement conçus, optimisés, et traités pour la gamme de longueur d'onde SWIR qui garantissent la plus haute résolution et les plus faibles aberrations. Des fabricants comme Edmund Optics sont expérimentés dans la conception, la fabrication, et le traitement d'objectifs SWIR. Edmund Optics propose des assemblages d'objectifs conçus avec des verres qui sont optimisés pour être performants dans le spectre SWIR, et des revêtements anti-reflet (AR) pour SWIR ont été spécialement conçus pour une transmission maximale des longueurs d'ondes SWIR. Lire la page d'applications sur l'Imagerie SWIR pour en savoir plus sur ce qu'Edmund Optics peut faire pour vous et répondre à la question « Pouvez-vous voir au delà du visible ? ».