主流30万像素短波红外相机有哪些

在短波红外成像领域，30万像素级相机是一类具有代表性的产品，是型号最丰富、应用覆盖面最广的分辨率档位。此类相机通常采用640×512分辨率的InGaAs图像传感器，可用于工业检测、材料分选、激光分析和科研成像等场景。不同型号在像元尺寸、光谱响应范围、成像速度和制冷方式等方面存在差异，适用的检测任务也有所不同。

本文将从产品特点出发，分别介绍30万像素小像元型、宽光谱型、高帧率型、制冷型短波红外相机主要类型及选型要点。

像元尺寸是选择短波红外相机时需要关注的重要参数之一。对于相同分辨率的相机，小像元尺寸能够提供更为小缺陷的检测，有利于观察较小的目标特征，适用于精细工业检测、光学实验和小目标观察等。该系列相机代表型号有阿秒科技SWIR0503AU、 Allied Vision Goldeye G-030 VSWIR TEC1等，具有5μm像元，分辨率为640×512。

下面给出代表型号主要参数：

型号	阿秒科技SWIR0503AU	SVS-Vistek exo991-TEC	Allied Vision Goldeye G-030 VSWIR TEC1	LUCID Vision LabsAtlas ATP003S-WC
光谱范围	400–1700 nm
像元尺寸	5 μm×5 μm
分辨率	640×512	640×512	656×520	640×512
帧率	400 fps	260fps	234 fps	257 fps
量子效率	~73% @1200 nm	~73% @1200 nm	~73% @1200 nm	~73% @1200 nm
制冷温度	-5℃TEC	TEC制冷	TEC1	TEC1
数据接口	USB 3.0	GigE	GigE	GigE

不同短波红外相机的光谱响应范围并不完全相同。常见产品覆盖900-1700 nm，也有部分型号能够将响应范围扩展至400-1700 nm或者900-2600nm。传统900-1700 nm短波红外相机主要用于对应近红外短波红外波段的成像任务。对于需要获取更短波长信息的应用，宽光谱相机则提供了更多选择。

1. 400-1700nm宽光谱

在短波波段突破900nm后，可同时进行可见光和短波红外波段成像。代表型号有阿秒科技SWIR1503AU、onsemi Acuros CQD系列等。该系列相机可选用InGaAs和胶体量子点芯片，同时获取可见光与短波红外波段的信息，为材料检测、半导体相关检测、激光分析和科研实验提供更多成像可能。

下面给出400-1700nm宽光谱型短波红外相机代表型号主要参数：

型号	阿秒科技 SWIR1503AU	onsemi Acuros 640 CQD
芯片类型	InGaAs	CQD
光谱范围	400–1700 nm	400–1700 nm
像元尺寸	15 μm	15 μm
分辨率	640×512	640×512
帧率	724 fps	270 fps
制冷温度	-20℃TEC	TEC1
数据接口	USB3.0	USB3 Vision / GigE

2. 900-2600nm宽光谱

长波波段突破1700nm后，覆盖水分吸收以外的分子指纹吸收带、高温目标辐射和特定激光波长。代表产品包括Allied Vision Goldeye G-034 XSWIR 1.9 TEC2、阿秒科技SWIR1503CU-2.2、IRCameras IRC906-SWIR等。该系列相机可通过拓展波段的技术实现，详情信息可查看文章《1700-2600nm拓展短波红外相机选型推荐》。该系列相机为1700-2600nm波段激光光斑检测、地质矿产勘探、塑料分选等提供了更多选择。

下面给出900-2600nm宽光谱型短波红外相机代表型号主要参数：

型号	Allied Vision Goldeye G-034 XSWIR 1.9	阿秒科技 SWIR1503CU-2.2	IRCameras IRC906-SWIR
芯片类型	InGaAs	InGaAs	InSb
光谱范围	900–1900 nm	900–2200 nm	900-2600nm
像元尺寸	15 μm	15 μm	20μm
分辨率	640×512	640×512	640×512
帧率	100 fps级	270fps	119fps
数据接口	GigE / CameraLink	USB3.0	GigE / CameraLink

对于高速运动目标或快速变化的实验过程，成像速度是选型的重要因素。该系列相机代表产品有阿秒科技SWIR1503AU、Xenics Cheetah 640 TE1等，其成像可达724fps和865fps，甚至Xenics Cheetah+ 640 CXP型号最高帧率可达1700fps。这类相机具有大像元，同时具有高灵敏性和高帧率，是30万像素短波红外相机中应用最广泛的一类，可用于高速材料分选、动态目标观测、弱光观测、科研激光光斑变化分析和实验过程记录等任务。

下面给出代表型号主要参数：

型号	阿秒科技SWIR1503BCL2	Xenics Cheetah 640 TE1	First Light Imaging C-RED2
型号	阿秒科技SWIR1503BCL2	Xenics Cheetah 640 TE1	First Light Imaging C-RED2
光谱范围	900nm-1700nm	900nm-1700nm	900nm-1700nm
像元尺寸	15 μm×15 μm	20 μm×20 μm	15 μm×15 μm
全幅帧率	1000 fps	865 fps	600 fps
峰值量子效率	75%@1350nm	80%@1550nm	80%@1550nm
读出噪声	16.55 e⁻	120e⁻	30 e⁻
接口	Camera Link	CameraLink	CameraLink/USB3.0

对于极弱光成像、长曝光和定量测量等任务，传感器的暗电流与噪声表现可能直接影响成像结果。深度制冷型短波红外相机采用15μm大像元尺寸，通过降低传感器工作温度，抑制暗电流，从而有助于改善特定工作条件下的信噪比。该类相机代表型号包括阿秒科技SWIR1503BU-DCL、Rapta Ninox 640 SU、Teledyne Princeton Instruments NIRvana 640 / NIRvana LF等，其制冷温度可达-80℃。对于需要长时间积分、弱信号观测或稳定采集数据的应用，例如近红外光谱成像、近红外二区成像、荧光检测等，这类相机具有一定优势。

下面给出代表型号主要参数：

型号	阿秒科技 SWIR1503BU-DCL	Raptor Ninox 640 SU	Teledyne NIRvana 640	滨松 C12741-11
像元尺寸	15 μm	15 μm	20 μm	20 μm
帧率	300fps	98fps	100fps	7.2fps
制冷温度	–80°C	–80°	–85°C	–70°C
暗电流	131.561 e⁻/s/pixel;	<300 e⁻/pixel/s	<40 e⁻/pixel/s	130 e⁻/pixel/s
读出噪声	22.8 e⁻	<40 e⁻	<75 e⁻	低噪声
数据接口	USB3.0	CameraLink	USB	科学接口

不同产品特点对应不同的应用侧重点。用户可以从以下几个方面进行判断：

主要需求	建议重点关注的特点	关键参数
小目标或精细结构观察	小像元型	像元尺寸、镜头分辨率、工作距离
获取长波段红外信息	宽光谱型	光谱响应范围、各波段响应、镜头透过率
高速运动目标检测	高速型	全幅帧率、曝光时间、接口带宽
长曝光或弱信号实验	深度制冷型	制冷温度、暗电流、读出噪声

30万像素级短波红外相机虽然具有相近的分辨率，但不同产品在像元尺寸、光谱范围、帧率和制冷能力等方面仍然存在差异。小像元型产品适合关注空间采样的任务，宽光谱型产品能够满足更广波段的信息采集需求，高速型产品适用于动态过程观测，而深度制冷型产品则更适合对暗电流和长曝光表现有要求的应用。

通过综合评估光谱响应、成像速度、噪声表现和系统兼容性，用户才能在满足应用要求的前提下，选择更合适的30万像素级短波红外成像方案。