Klanten die zoeken naar NIR-camera’s gaan er vaak van uit dat near-infrared imaging een specifieke NIR-versterkte sensor vereist. Wanneer dergelijke camera’s moeilijk te identificeren zijn, kan het lijken alsof bepaalde NIR-applicaties niet worden ondersteund. In de praktijk kunnen veel near-infrared use-cases effectief worden afgedekt met standaard monochrome camera’s in combinatie met geschikte filters en infraroodverlichting.
Omdat monochrome sensoren geen Bayer-kleurfiltermozaïek gebruiken, behouden ze een hoge gevoeligheid over het 700–1000 nm near-infrared bereik, waardoor ze zeer geschikt zijn voor applicaties zoals machine vision, inspectie, automatisering en low-light imaging.
In combinatie met NIR-doorlaatfilters en bijpassende IR-lichtbronnen kunnen deze camera’s NIR-beelden met hoog contrast leveren die stabiel en reproduceerbaar zijn, vergelijkbaar met die van camera’s die specifiek voor near-infrared gebruik worden vermarkt.
Een NIR-camera is een camera die licht in het nabij-infraroodspectrum kan detecteren, doorgaans tussen 700 en 1000 nm.
Veel camera's die als “NIR-enhanced” worden aangeboden, maken gebruik van standaard monochrome sensoren met ontwerpoptimalisaties die bedoeld zijn om de gevoeligheid in dit golflengtebereik te verhogen.
Moderne monochrome beeldsensoren bieden echter al een sterke intrinsieke respons bij nabij-infraroodgolflengten. Omdat zij niet worden beperkt door kleurenfilters, kunnen zij zowel zichtbaar als NIR-licht efficiënt vastleggen, waardoor ze geschikt zijn voor een breed scala aan imaging-taken in het nabij-infrarood zonder dat een gespecialiseerde sensorvariant vereist is.
Voor elke nabij-infrarood camera is de belangrijkste prestatieparameter de kwantumefficiëntie (QE) in plaats van marketingterminologie. Hoogwaardige monochrome sensoren vertonen doorgaans:
In veel praktijkscenario’s is de NIR-gevoeligheid van een standaard monochrome sensor vergelijkbaar met die van een NIR-versterkte versie. Voor machine vision-, inspectie- en automatiseringstaken is dit prestatieniveau meer dan voldoende.
Gebruikers die zoeken naar nabij-infraroodcamera's verwachten vaak producten die expliciet als “NIR-camera's” zijn gelabeld. Wanneer zij een dergelijke aanduiding niet vinden, kunnen zij ten onrechte aannemen:
Dit misverstand leidt de aandacht af van flexibele en bewezen oplossingen. De algehele systeemprestaties hangen meer af van de QE van de sensor, optische filtering en verlichting dan van het feit of een camera een NIR-specifiek label draagt.
Hoewel de NIR-versterkte sensor een uitgebreide gevoeligheid biedt bij langere nabij-infrarode golflengten, levert de standaard monochrome sensor al sterke NIR-prestaties voor gangbare golflengten zoals 850 nm in combinatie met geschikte filtering en verlichting.
Vergelijking van de spectrale gevoeligheid tussen een standaard monochrome sensor (IMX421) en een NIR-versterkte sensor (AR0522 NIR).
Een betrouwbare NIR imaging-opstelling is afhankelijk van meerdere componenten die samenwerken. In de meeste gevallen, de prestaties worden minder bepaald door of een camera als “NIR” wordt vermarkt en meer door hoe goed de camera, filter, verlichting en optiek zijn afgestemd op de applicatie.
Een geschikte monochrome camera moet de gevoeligheid en prestaties bij weinig licht bieden die nodig zijn voor nabij-infrarood imaging.
Deze camera's detecteren van nature nabij-infrarood licht tot ongeveer 1000 nm, waardoor ze compatibel met de meeste NIR machine vision applicaties.
Optische lens-filters bepalen welke golflengten de sensor bereiken en beïnvloeden sterk het beeldcontrast en de consistentie.
Het juiste filter helpt om interferentie door omgevingslicht te verminderen en de reproduceerbaarheid van het beeld te verbeteren in veranderende productieomgevingen.
Een IR-LED-illuminator of spot light die is afgestemd op de golflengte van het filter biedt gecontroleerde en reproduceerbare verlichting.
Correcte positionering en diffusie zijn essentieel om hotspots te vermijden en een uniforme verlichting over het gezichtsveld.
Voor applicaties die flexibele of hoger-output infraroodverlichting vereisen, IR LED spot illuminators worden veel gebruikt. Een multigolflengte LED spot maakt aanpassing aan verschillende NIR-banden mogelijk afhankelijk van het filter en de applicatie, terwijl een specifieke IR LED spot is geoptimaliseerd voor vaste nabij-infrarode golflengten.
Lensprestaties kunnen ook de NIR-beeldkwaliteit beïnvloeden. IR-gecorrigeerde lenzen zijn vaak een goede keuze waar focusstabiliteit belangrijk is, met name in systemen die zowel zichtbaar als nabij-infrarood licht gebruiken licht. In minder veeleisende applicaties kan een standaard Een standaard machine vision lens kan nog steeds goed presteren als deze voldoende transmissie biedt en betrouwbaar kan worden scherpgesteld op de beoogde NIR-golflengte.
In applicaties waarin focusstabiliteit of gecombineerde zichtbare en NIR imaging belangrijk is, moet de lens selectie moet worden beoordeeld als onderdeel van het totale optische ontwerp in plaats van te worden behandeld als een bijzaak.
NIR-prestaties komen voort uit systeemontwerp, niet uit productlabeling.
Voor de meeste industriële applicaties komen de beste resultaten voort uit het benaderen van de opstelling als een compleet imaging-systeem. Het afstemmen van de camera, filter, verlichting en optiek op de golflengte, werkafstand en inspectiedoel zijn meestal belangrijker dan beginnen met een camera op de markt gebracht als een dedicated NIR-model.
Speciale NIR-geoptimaliseerde sensoren kunnen nuttig zijn in gespecialiseerde situaties, zoals:
In deze gevallen kunnen camera's die specifiek zijn ontworpen en geoptimaliseerd voor near-infrared-prestaties voordelen bieden. Voor gebruikers die aan dergelijke veeleisende applicaties werken, kan het nuttig zijn om een speciale selectie NIR-camera's te bekijken om sensortechnologieën, golflengteoptimalisaties en prestatiekenmerken te vergelijken voordat zij een oplossing kiezen.
Voor het merendeel van de industriële, automatiserings- en machine vision-NIR-applicaties levert een standaard monochrome camera in combinatie met passende filtering en infraroodverlichting echter uitstekende resultaten zonder dat een gespecialiseerde NIR-geoptimaliseerde sensor nodig is.
Het gebruik van monochrome camera's voor near-infrared imaging biedt verschillende voordelen:
Standaard monochrome camera's zijn verkrijgbaar met een grote verscheidenheid aan sensoren en resoluties, waardoor het eenvoudiger is om de camera af te stemmen op de specifieke vereisten van een NIR-applicatie. De opties variëren doorgaans van sensoren met lage resolutie die geoptimaliseerd zijn voor gevoeligheid en prestaties bij weinig licht tot sensoren met hoge resolutie die geschikt zijn voor gedetailleerde inspectie- en meettaken, evenals verschillende sensorgroottes, pixel pitches en interfacestandaarden.
Deze verscheidenheid stelt gebruikers in staat om één monochroom cameraplatform aan te passen aan meerdere NIR-toepassingen door de juiste sensor, resolutie en optische configuratie te selecteren, zonder beperkt te zijn tot een kleine selectie gespecialiseerde NIR-cameramodellen.
Bij het selecteren van een near-infrared camerasysteem omvatten de belangrijkste parameters:
Het definiëren van deze parameters helpt de juiste combinatie van camera, filter en verlichting te garanderen. Als u vragen heeft over het kiezen van de juiste NIR-cameraopstelling voor uw Applicatie, kunnen onze imaging-specialisten u helpen uw vereisten te beoordelen en een geschikte configuratie aanbevelen.
Een speciale NIR-verbeterde camera is geen vereiste voor effectieve near-infrared imaging. In veel gevallen biedt een standaard monochrome camera, gecombineerd met geschikte NIR-filtering en infraroodverlichting, een robuuste, flexibele en kosteneffectieve oplossing voor een breed scala aan NIR-applicaties.
Inzicht in hoe near-infrared imaging-systemen werken, maakt het eenvoudiger om de juiste componenten te selecteren en betrouwbare resultaten te behalen zonder onnodige complexiteit.
