short-wave infrared (SWIR)은 특정 물질 및 대기 입자에 있어 가시광 대역과는 차별화된 고유한 물리적 특성을 지니고 있습니다.

이에 따라 궤도 위성부터 고해상도 위성영상에 이르기까지 다양한 유형의 위성에 탑재되어 활용되어 왔습니다.

현재 SWIR 카메라 시장은 계속해서 성장하고 있습니다.

특히 인공 지능 및 딥러닝 기술과의 결합으로 인해 SWIR 이미징의 데이터 분석 및 응용 분야가 확장되고 있습니다.

이처럼 다양한 산업에 사용되어 온 SWIR이 어떤 특성을 가지고 있는지,

현재 머신비전 SWIR 카메라 어떻게 어플리케이션에 활용되고 있는지,

마지막으로 이러한 SWIR이 앞으로 어떻게 확장되어 사용되어질 것인지,

화인스텍과 함께 알아볼까요?

SWIR 이란?

화인스텍 SWIR 백서 Infrared spectrum

SWIR은 Short-Wave Infrared 파장을 뜻합니다.

SWIR 파장은 일반적으로 900nm에서 1,700nm의 범위에 걸치며

인프라레드(적외선) 스펙트럼 중 중간 파장대에 해당합니다.

인프라레드(적외선) 영역에는 각각 SWIR, MWIR, 그리고 LWIR 대역 모두 포함되어 있으며

각각 파장대에 따라 단파적외선, 중파적외선, 장파적외선으로 나누어집니다.

또한 각각의 파장 범위 따라 고유한 특성이 있기 때문에 각각 다른 용도로 활용하고 있습니다.

SWIR 대역은 긴 파장에 의해 특정 대기입자를 투과하는 특성을 가집니다. 따라서 연기, 악천후, 야간 장거리 등 가혹한 조건에서 표적 지정, 거리 측정 또는 이미지 획득에 유용하게 사용됩니다.

또한 SWIR 카메라를 사용하면 플라스틱, 유리, 세라믹 등의 불투명한 재료를 통과하여 내부 구조를 관찰하거나, 빛이 통과하는 재료의 화학적 성질을 분석하는 데 유용합니다.

Q. SWIR 카메라의 이미징 획득, MWIR와 LWIR 뭐가 다를까?

MWIR(Mid-Wave Infrared)와 LWIR(Long-Wave Infrared)은 사물 자체에서 방출되는 빛을 감지하여 이미징 합니다. 반면 SWIR은 물체가 반사하는 가시광과 유사한 파장의 광선을 통해서 이미징을 획득합니다.

SWIR 카메라의 두 종류 센서: InGaAs / CQD sensor

SWIR 카메라 센서는 InGaAs(Indium Gallium Arsenide) 센서와 CQD (Colloidal Quantum Dot) 센서 기술을 기반으로 합니다.

InGaAs 센서는

인디움(Indium), 갈륨(Gallium), 비소(Arsenic) 등의

반도체 물질로 만들어진 센서입니다.

CQD 센서는

Colloidal Quantum Dot 기술을 기반으로 하며,

이는 나노입자의 층을 사용하여 적외선을 감지하는 방식입니다.

화인스텍 SWIR 백서 swir 센서 특징

두 센서에 관한 구성 요소는 아래 포스팅에 자세히 나와 있습니다!

InGaAs(Indium Gallium Arsenide) 센서와 CQD (Colloidal Quantum Dot) 센서 유형은 각각의 고유한 특성에 따라 산업 및 어플리케이션에 선택되어 사용됩니다.

InGaAs 센서는 고감도와 낮은 노이즈를 필요로 하는 응용 분야에 적합하고, CQD 센서는 넓은 파장 범위와 상대적으로 저렴한 가격이 요구되는 경우에 유용합니다.

아래는 SWIR 카메라 제조사들의 SWIR 이미징을 통한 어플리케이션 이미지입니다.

[ InGaAs Sensor 어플리케이션 이미지 ]

화인스텍 swir 백서 sentech swir camera application

[ CQD Sensor 어플리케이션 이미지 ]

화인스텍 swir 백서 emberion swir camera application

SWIR 카메라를 제조하는 대표적인 회사는 Sentech, Xenics, Emberion이 있습니다.

SWIR 카메라 제조사들의 각각의 독특한 특징과 다이나믹 레인지를 확인해보세요!

SENTECH

400-1,700 nm의 광범위한 대역폭과 높은 감도의 SWIR 카메라

InGaAs 광전자소자를 사용한 SenSWIR 센서

통합형 열전냉각 요소를 활용한 노이즈 감소

열 처리에 최적화된 설계

다양한 인터페이스 호환(GigE, Camera Link,USB)

XENICS

900-1,700 nm의 파장대의 SWIR 카메라

300Hz의 높은 프레임 지원

25µm의 큰 픽셀의 InGaAs 센서를 탑재하여 저조도 환경에서도 검사 가능

표준 인터페이스 호환(Camera Link Base, USB3)

EMBERION

400-2,000nm의 넓고 유연한 스펙트럼 범위

광범위한 다이내믹 범위 (HDR)

최대 400fps의 빠른 속도

노이즈에 최적화된 ROIC

다양한 인터페이스 호환(GigE, Camera Link)

SWIR 적용 가능한 산업 및 최신 동향

SWIR 기술은 야간 레이저 검사, 자율주행 자동차를 위한 LiDAR센서 기술, 자동화된 산업 과정 통제, 국방 방위 등에 활용되어 왔습니다.

업계에서는 반도체 제조에서 금속 접점을 검사하거나 태양전지의 균열을 감지하며, 폐기물, 플라스틱, 작물 등에 SWIR 카메라 이미징을 활용하여 식별하는데 사용합니다.

이외에도 SWIR은 아래와 같이 식음료, 제조, 의류와 의료산업, 마지막으로 광산과 광통신 산업에서 SWIR 특징을 활용하여 다양한 비전 솔루션을 제공하고 있습니다.

SWIR 카메라의 적용가능한 산업

SWIR 적용 어플리케이션

1. 식품 품질 관리

2. 제조 산업

3. 섬유 수분 감지

4. 의료 영상

5. 메탄가스 식별

6. 태양광 패널 검사

7. 광산 광물

8. 광통신

9. 자동차 산업

10. 스마트폰 산업

SWIR 카메라의 기술력은 여러 산업의 요구 사항을 바탕으로 급속도로 발전하고 있습니다.

더 넓은 밴드갭 조절이 가능한 소자 개발, FHD급 이상의 SWIR 이미지 센서 개발, 퀀텀닷-OLED, CMOS 결합을 통한 새로운 센서 개발 연구 등 앞으로 SWIR 카메라의 시장 영향력은 더욱 확대될 전망입니다.

SWIR 카메라의 다양한 제품이 궁금하시다면 화인스텍 홈페이지를 통해 알아보세요!