たとえば、最近の新型クラウンウイルスの発生下では、熱画像カメラが非常に重要な位置を占めています。病原体の存在を直接検出できない場合があります。しかし、正直に言うと、ウイルス感染の主な症状である発熱を安全な距離から検出するには、赤外線カメラほど優れたデバイスはありません。それが今ではショッピングモールやその他の公共の場所の入り口に常設されているのも不思議ではありません。

したがって、熱画像カメラがどのように機能するかを注意深く理解することが重要です。より多くの知識を得ることで、地球上の私たちの生活に革命をもたらした熱画像カメラを最大限に活用できるようになります。そしてほとんどの場合、物事をスムーズに進めたい場合には、より生産性と効率性を高めることができます。

サーマルイメージャーの内部: その仕組み

赤外線とは何かを知ることと、それを捉えることは別のことです。今日私たちが知っているサーマルイメージングは​​、完成までに数十年を要した長く曲がりくねったプロセスの産物であることを理解する必要があります。一方で、今日の当社の熱画像カメラは強力で使いやすいものです。数十年前に消防士が使用していたものとは異なり、重くて高価なだけではありません。

赤外線カメラは周囲環境の熱エネルギーを捕捉するように設計されているため、主要コンポーネントは赤外線を処理するように設計されています。これは特に入力ユニットに当てはまります。私たちはレンズとセンサー、つまり赤外線が通過する経路について話しています。

レンズ

サーマルカメラのレンズをまぶたのようなものだと考えてください。まぶたが開いていないと周りが見えません。一方、熱画像装置には、IR とそのさまざまな周波数を通過させるレンズが必要です。そうして初めて、センサーは信号を処理できるようになります。

これが赤外線カメラと標準カメラ (携帯電話のカメラ) の最大の違いです。通常のカメラとは異なり、赤外線カメラのレンズはガラス製であってはなりません。ガラスは、熱画像処理に最も有用な周波数である長波赤外線（LWIR）をブロックすることに注意してください。

したがって、レンズは通常、ゲルマニウム、セレン化亜鉛、フッ化カルシウム、またはサファイアで作られています。そうすることで、レンズは7～14μmの熱放射電磁スペクトル範囲に対応できます。これらの材料のほとんどは屈折率が高いため、たわみを補正するためにレンズに反射コーティングを施すことが重要です。

センサー

赤外線カメラの心臓部はセンサーです。ここで赤外線が熱検出器を通過します。この検出器は、入射赤外光の吸収によって発生する熱の増加に直接反応します。

ただし、時間が経つにつれて、仕事を完了するための最も有力な方法が 2 つあるようになります。現在使用されている新しい一般的な技術はマイクロボロメータを使用するものであり、別のアプローチは焦電材料を使用することです。詳細は以下の通り。

マイクロボロメーター

原理的に、マイクロボロメータは放射線感受性のデバイスである。最初のボロメーターは、アメリカの物理学者/天文学者発明家サミュエル ピアポント ラングレー (1834-1906) によって発明されました。

マイクロボロメータの吸収要素に放射線が直接当たると、それに応じて温度が上昇します。吸収されるエネルギーが多ければ多いほど、温度は高くなります。

この温度変化は測温抵抗体を使用して直接測定できます。そして電子信号として読み取られて電子画像が生成される。基本的に、マイクロボロメータは金属の薄層で構成され、熱リンクを介して（恒温）熱リザーバに直接接続されます。

センサー アレイには、グリッド状に配置された数千の検出器ピクセルが配置されています。アレイ内の各ピクセルが直接当たる赤外線に反応し、電気信号に変換できる抵抗を生成することがわかっています。各ピクセルからの信号は、捕捉された物体温度のカラーマップの基礎を形成する数式を適用することによって処理されます。後続のカラー画像は、表示のためにカメラの処理ユニットに送信されます。

各ピクセルには精度を高めるためのマイクロボロメーターがあることに注意してください。したがって、サーマルカメラの解像度は、スマートテレビや通常のカメラと比較してかなり低くなります。実際、640x480 はすでにサーマルカメラの高解像度とみなされています。

マイクロボロメータベースの熱画像カメラは、マイクロボロメータセンサを動作させるために別個の冷却機構が必要ないため、非冷却熱画像カメラとしても知られている。直接的な利点は、これらの IR カメラが従来の冷却モデルと比較して軽量であることです。

焦電材料

これらは、冷却センサー検出器を使用するサーマル カメラです。輝かしい例はタンタル酸リチウムです。この材料は、温度の変化に直接応答して微小な電圧を生成します。この意味で、赤外線光子を直接検出します。光伝導性を利用するのは、非冷却マイクロボロメータベースのサーマルカメラではなく、光起電性である。

冷却サーマルカメラは、長距離赤外線検出やより正確な温度差の結果など、多くの利点を提供しますが、徐々に非冷却デバイスに置き換えられつつあります。これは主に、価格がより高価であることと、本体がかさばることによるものです。

これらの赤外線検出器は、画像センサーを極低温冷却器と統合する必要があるため、今日の標準からすると重いです。さらに悪いことに、極低温冷却器の可動部品は時間の経過とともに磨耗しやすくなります。

画像処理プロセッサ

赤外線を取得した後、データを処理して赤外線カメラの画面に表示される出力を作成する必要があります。データ処理には、前処理、特徴抽出、分類が含まれます。フィルタリングはノイズや不要なデータを除去するために使用されることに注意してください。ここでは、アルゴリズムまたは数式を使用して視覚的な画像を生成します。

展示品

ここで、カメラのプロセッサからのデータが電子信号に変換されます。上記のデータは各ピクセル（非冷却）から取得されることに注意してください。数学的アルゴリズムを適用することにより、カラーマップを生成できます。これは、研究対象の物体の明確な熱的特徴を表します。以前は、熱画像ディスプレイでは無彩色または白黒の表現が一般的でした。

サームテックについて

ThermTec は、赤外線サーマル イメージング技術に関する製品の世界的大手メーカーであり、人々の世界の認識方法を改善し、人類にとってより安全で効率的な生活と労働条件を構築する最新かつ最高の熱技術とソリューションを提供しています。