株式会社アルゴ

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カメラ HyperSpecシリーズ

ハイパースペクトルセンサー・イメージ分光カメラ
原理 / ハイパースペクトルイメージングとは

Hyperspectral Imagingは、紫外-可視-近赤外線域で波長毎のバンド情報を分光イメージング出来る技術です。

検出原理は、独自技術で考案されたホログラフィック・グレーティングによる分光イメージング方式を採用し、波長毎のバンドを分光してスペクトラルキューブを測定します。

通常のブロードバンドでは得られない波長バンド毎情報を測定・解析することができ、様々な分野への応用が可能です。

基本構造

本カメラは、ライン分光方式と呼ばれる測定方法を採用し、測定視野1水平ライン分を垂直方向に分光し、CCDなどの二次元ディテクターにて水平空間情報とその分光情報を検出します。
測定する光の順路として、まず測定ターゲットより反射した光が光学レンズを通り、エントランス・スリットを通過してカメラ内部に入射します。その後コリメーションミラーを介して分光エンジン(グレーティング)に向かい、ここで初めて水平1ライン分の光を分光します。分光された光はフォーカシングミラーを介して二次元ディテクターへ向かい、横軸:空間情報縦軸:波長情報 として検出されます。

ここからイメージ化したdataとするには、測定ターゲットもしくはカメラを移動させ複数の水平ラインを測定することにより二次元イメージを得ることが出来ます。

最終的にターゲット全体の波長データを得ることで、三次元スペクトラルキューブ(X軸/Y軸/波長軸)の測定が可能になります。

分光原理

ハイパースペクトルカメラによる分光は、ホログラフィック・グレーティングを用いた回折格子による分光を行います。
グレーティングとは、多数の細長い刻みを等間隔で並べたもので回折によって光を分解する装置のことを指します。
光は、様々な波長の集合体となっています。
光がグレーティングに当たることにより、其々の波長毎の異なる角度に回折され反射されます。

回折の仕組み

グレーティングの各溝で回折される光を干渉させることにより、特定の波長光が其々の異なる方向に反射されるようになります。
入射角α、反射角β、干渉時定数n、溝間距離d、波長λとすると下記関係式が成り立ちます。

   d sinαd sin β= nλ

反射角βについて解くと、
   β=arc sin( )

となる。
以上より、反射角度は波長に依存して変化することがわかります。
この波長に依存する特性を利用して、分光を可能にします。

グレーティング

分光エンジンであるホログラフィック・グレーティングは、独自のプロセスで製造された表面欠損のないグレーティングを採用し、超低迷光で優れた分光パフォーマンスとS/Nを提供します。
凸型グレーティングに収差補正の光学技術を備え、独自の収差補正機能を搭載した高効率反射型分光エンジン(特許)を開発しました。
透過型で問題とされる部分を大幅に改善し、大きいフォーマットの二次元ディテクターにも対応できる18-33mmのトールスリットを可能にしました。
高い波長分解能と光効率、高いスループットと低迷光を実現しTrue Spectral Imagingを提供します。

資料

  • Headwall Photonics イメージ分光の原理
  • Headwall Photonics アプリケーション
  • Headwall Photonics ソフトウェア
  • リモートセンシングパッケージ
  • ラボラトリーパッケージ
  • フィールドパッケージ
  • Headwall Photonics オプション一覧
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