FIRST LIGHT Imaging

アプリケーション

天 文

天文学分野では古くから可視光カメラが使われてきましたが、今では短波長赤外線(SWIR)カメラによって
新たな観測や発見の道への扉が開かれています。
可視光波長とは異なり、赤外線は星間のダストによって遮られることはありません。

天文学者たちは、SWIR カメラを使って、J バンド(1.1~1.4µm)、H バンド(1.5~1.8µm)、K バンド(2.0~2.4µm)を観測しています。
First Light Imagingのカメラを使った、天文学分野での主要なアプリケーションのひとつにアダプティブオプティクスがあります。
これは、空間的および時間的な歪みの原因となる大気の乱れを軽減するために使用するアクティブな補正ループです。

可視光でも赤外光でも、アダプティブオプティクス、惑星探査、レーザ通信、地上での観測でも、
非常に高いフレームレートを達成できる高感度カメラを使うことが重要になります。
長い積分時間が必要なアプリケーションでは、数分間にもなる積分でも実現できるような冷却が極めて重要になります。


SWIR 領域での天文イメージング。C-RED 2 で 50ms 露光した土星の画像   可視光域での天文イメージング。OCAM²K を搭載したエクストリーム・アダプティブオプティクス - Pyramid 波面センサシステムを用いた瞳の画像

SWIR 領域での天文イメージング。C-RED 2 で 50ms 露光した土星の画像
提供:JL Gach, First Light Imaging社

 

可視光域での天文イメージング。OCAM²K を搭載したエクストリーム・
アダプティブオプティクス - Pyramid 波面センサシステムを用いた瞳の画像
3.5kHz のビニングされたフレームレートで、
600 倍のゲインで 0.3e の読み出しノイズを実現
写真提供:国立天文台 / すばるコロナグラフ光学系 SCExAO


可視光領域では、高レベルなアダプティブオプティクスによる、波面検出に特化した、
世界最速のフォトンカウンティング EMCCD カメラ、OCAM²KOCAM²S があります。

SWIR イメージングでは、世界最速のサブ電子読み出しノイズを持つ e-APD MCT カメラ C-RED One(感度 0.9~2.5µm)と、
汎用性の高い InGaAs ベースのカメラで、市場で最も高いフレームレートを誇る C-RED 2(感度0.9~1.7µm)をご紹介いたします。
SWaP を最適化した C-RED 3 カメラは、FSO(Free Space Optics)などの産業アプリケーション向けに設計されています。

実際のアプリケーションには次のようなものがあります。

ライフサイエンス / 研究

イメージングは、ライフサイエンス分野で広く利用されています。
パワフルな対物レンズのおかげで、ミクロ(サブセルラー)からマクロ(完全な生物)のレベルまで、
さまざまなスケールで生命について研究することができます。

可視光領域の高速・高感度カメラによって、複数のフレームを高速で取得する超解像アプリケーションからラマン分光分析まで、
さまざまな用途に応じた高性能なイメージングが実現します。

短波長赤外線(SWIR)イメージングは、ライフサイエンス分野ではNIR-II イメージングと呼ばれています。
この領域では散乱が少なく、組織の自家蛍光も少ないため、NIR-II イメージングは生体内や生体外の組織を深く、
非侵襲的に、高解像度で検出することができます。
最近では、より高い波長で発光する造影剤や色素の開発が進んでおり、さらに多くのアプリケーションを対象とすることができます。

First Light Imaging社のカメラは C マウントなので、既存のほとんどの顕微鏡に簡単に取り付けることができます。


NIR-II範囲の小型動物のin vivoイメージング ヌードマウスにインドシアニングリーン(ICG)を静脈注射したときの後頭部の様子。画像取得パラメータ:C-RED 2を– 40°Cまで冷却、高ゲイン、200FPS (5 ms積分時間)。808 nm励起。生イメージ、後処理なし。Credits Optimal Grenoble.  

NIR-II 範囲の小型動物の in vivo イメージング ヌードマウスに
インドシアニングリーン(ICG)を静脈注射したときの後頭部の様子
画像取得パラメータ:C-RED 2 を– 40℃まで冷却、高ゲイン、
200FPS (5ms 積分時間) 808nm 励起。生イメージ、後処理なし
Credits Optimal Grenoble.

 

NIR-II 領域での耳介類のモニタリング (CG 蛍光体、808nm 励起)
画像取得パラメータ:C-RED 2 を– 40℃まで冷却、高ゲイン、
20FPS (50 ms積分時間) 生イメージ、後処理なし、フォールスカラー表示
Credits Optimal Grenoble.


当社のカメラはすべて、ライフサイエンスのアプリケーションで使用できます。
SWIR 範囲では、バイオマーカーの研究や蛍光顕微鏡やマクロスコピーに C-RED 2 が採用されています。
簡単に組み込めること、冷却温度を調整できること、その場で画像補正ができることが大きな特徴です。
いくつかの特定のアプリケーションでは、C-RED One は極めて低い信号でも検出することができます。
C-BLUE One は、高速性と高感度を同時に必要とする高解像度の顕微鏡アプリケーションに最適な可視光領域の製品です。

実際のアプリケーションには次のようなものがあります。

インダストリ

産業界では古くから、製品の製造過程において、計測、監視、制御などの管理に画像が用いられてきました。
その課題となっているのは、モニタされた対象物の特性に合わせ、鮮やかで測定可能なコントラストで撮影することです。

マシンビジョンは、人間の監視に代わるものとして、可視領域で多く普及しています。
短波長赤外線は、より多くのものを見ることができるため、強力な代替手段となっています...

SWIR はコントラストの高い画像を提供し、材料の識別や欠陥の識別を実現します。
また、SWIR カメラは、目には見えないコーティングや容器を透過して見ることができます。
マシンビジョン標準のガラス光学系を使用しながら、充填レベル、偽造防止用のセキュリティコード、
隠れた水分などの基本的な特徴を可視化することができます。


プラスチック製のフライと数枚の四角い段ボールで汚染された、黒豆の可視光の画像 プラスチック製のフライと数枚の四角い段ボールで汚染された、黒豆の SWIR (900~1700nm) 領域の画像

プラスチック製のフライと数枚の四角い段ボールで汚染された、黒豆の可視光および SWIR (900~1700nm) 領域の画像
SWIRでは、侵入してきた要素をすぐに強調されます。
使用したカメラ:SWIR レンズ 16mm 付き C-RED、非冷却、非安定型、低ゲイン


2つのリンゴの可視光の画像 2つのリンゴのSWIR (900-1700nm) の画像

2つのリンゴの可視光とSWIR (900-1700nm) の画像
目に見える範囲では、りんごは新鮮で、傷も見えません。SWIR領域では、傷が見えることで選別が可能になります。
使用したカメラ:SWIR レンズ 16mm 付きC-RED、非冷却、非安定型、低ゲイン


First Light Imaging 社は、コンパクトで堅牢、かつ低 SWaP のマシンビジョンツールを必要とする
産業用アプリケーションのために、C-RED 3 カメラを開発しました。
C-RED 3 は、科学用カメラの伝統を受け継ぎながら、マシンビジョン用途でこれまでにない性能を発揮します。

実際のアプリケーションには次のようなものがあります。

監視 / 安全

SWIR 技術を安全・監視用途に使用する最大の利点は、SWIR カメラの「透視能力」にあります。
煙、霞、ミスト、霧などの難しい大気の状態を見通すことができます。
可視光域の画像と比較して、コントラストが大幅に向上していることが確認できます。
さらに、当社の SWIR カメラは、低照度環境でも高感度であるため、ナイトビジョンなども可能です。


霧に包まれた田園風景の可視光の画像 霧に包まれた田園風景のSWIR(900~1700nm)の画像

霧に包まれた田園風景の可視光とSWIR(900~1700nm)の画像
SWIR 域では、霧を「透かして」見ることができ、可視域に比べて数百メートル先の木々を見ることができます。
使用したカメラ:SWIR レンズ 16mm 付きC-RED、非冷却、非安定型、低ゲイン


SWIR範囲でのナイトビジョン 月の出ていない夜のプールでのボート画像

SWIR範囲でのナイトビジョン
月の出ていない夜のプールでのボート画像
使用したカメラ:C-RED 2 にSWIRレンズ16mmを装着し、-15℃まで冷却して高ゲイン化


監視用途には、C-RED 2 カメラと C-RED 3 カメラをお勧めします。
ハイダイナミックレンジ(HDR)機能により、最適なパフォーマンスが可能です。

C-RED 3 の小型・軽量化により、UAV(Unmanned Aerial Vehicule:無人航空機)やドローンへの搭載の可能性が広がります。
C-RED 3 と C-RED 2 は、Jetson プラットフォーム上で動作し、電源はポータブルバッテリーから

実際のアプリケーションには次のようなものがあります。

  • ナイトビジョン
  • 長距離追跡
  • 雲や煙の侵入
  • 森林火災検出
  • ドローン監視

美術品の検査

赤外線カメラは、美術品の保存や分析に使われています。
目に見えるカメラでは見えない絵画の表面下のディテールを検出することができます。
当社の短波長赤外線(SWIR)カメラは、人間の目には見えない隠れた構造情報を提供し、改ざん、偽造、コピー、
オーバーペイント、消去されたマーキングの識別など、塗装検査のための非侵襲的な検出機器として使用することができます。


紙に描いた鉛筆画の上に水彩で描いた作品(匿名アーティスト)の可視領域のイメージング 紙に描いた鉛筆画の上に水彩で描いた作品(匿名アーティスト)のSWIR領域でのイメージング

紙に描いた鉛筆画の上に水彩で描いた作品(匿名アーティスト)の可視領域とSWIR領域でのイメージング
SWIR で絵を見ると、絵の具の下が見えて、作者が最初に描いた絵を見ることができます。
使用したカメラ:SWIR レンズ 16mm 付き C-RED、非冷却、非安定型、低ゲイン


In Brief…

First Light Imaging 社のカメラは、可視光から短波長赤外線まで、様々な分野で驚くような可能性を秘めています。
高感度、高速、高解像度で、用途に応じて最大限のパフォーマンスを得ることができます。

Be ready to MAKE THE INVISIBLE VISIBLE


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