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セキュリティ、医療、産業、自動運転などの分野での赤外線技術の浸透に伴い、マルチバンドセンシングシステム（SWIR+MW IR、850 nm+1550 nmなどの組み合わせ）が新世代のセンサーモジュールのコアトレンドになりつつあります。しかし、実際の実装プロセスでは、光学サブシステムが機械全体のパフォーマンスの「ボトルネック」の1つになることがよくあります。特に、レンズ材料のスペクトル応答、表面設計、コーティングプロセスの間には自然な対立があります。

この論文では、エンジニアリングの観点から、現在の主流のポリマー赤外線レンズシステムの周りの3つの主要な技術的課題を分析します。

1.赤外線マルチバンドにおけるポリマー材料の透過率マルチバンド赤外線システムを設計する場合、最初に考慮すべき制限は構造ではなく材料です。

近赤外から中赤外（700 nm〜14μm）帯域のさまざまなプラスチック材料の透過率、屈折率、および吸収ピークの位置は大きく異なります。例:

材料透過帯域範囲940 nm透過率1550 nm透過率屈折率（940 nm）吸収ピークHDPE 2〜12μm 1400 nm Zeonex E 48 R 400〜1550 nm>90%>85%〜1.53安定COP/COC改質材料400〜1650 nm 85〜95%70〜85%調整可能な中程度の吸収ピーク

概要:

市場で一般的なPMMAおよびHDPE材料は、処理は安定していますが、高帯域の透過率が低く、1550 nmを超えるイメージング/測距システムでの使用が困難です。

は、NIR/SWIRセグメントでの透過性能が優れ、高屈折率調整（n 1.54〜1.62）をサポートするZeonexおよびCycloオレフィン共重合体（COC

実際のプロジェクトでは、レンズシステムの効率を確保するために、通常、顧客のバンド要件に基づいて「材料の事前スクリーニング+実際のスペクトルテスト」を行う必要があります。

2.大規模なFOV赤外線システムにおける非球面/自由曲面の幾何学的制限赤外線センサーモジュールは、小さな角度中心検出から「全視野カバレッジ+エッジ補償」へと徐々に進化し、レンズ構造に対するより高い要件を提唱しています。Auborは、ZemaxとCodeVの共同シミュレーションを通じて、次の傾向を要約しました。

従来の球面フレネル構造:射出成形が容易で、エッジスポットの歪みが深刻で、FOV>90後のエネルギー分布が深刻に不均一です。

非球面設計: 65〜100のアプリケーションシナリオに適した、より均一な照明とより低いMTF損失をサポートします。ただし、製造公差の要件が高く、

フリーフォームオプティクス:エリアアレイ検出器のレイアウトに応じて視野分布をカスタマイズできますが、難しさは次のとおりです。

非対称表面形状の設計には、多軸CNCまたはダイヤモンドターニングが必要です。

表面形状検出は、干渉計+サーフェスプロファイラーの複合分析にのみ依存できます。

マルチキャビティモールド成形時の反り制御の難しさが大幅に向上します。

例:
ToF+PIRデュアルモード検出システムでは、お客様向けに135広角自由曲面構造レンズを設計しました。標準のPMMAを使用した場合、FW HM偏差は23%に達し、COC材料に置き換えた後、システムの熱安定性が47%向上し、MTF均一性が18.6%向上しました。

3.広帯域システムにおけるコーティングプロセスの互換性の制限赤外線レンズが2つの帯域（940nm+1550nmなど）を同時にサポートする必要がある場合、スペクトル反射制御のトレードオフを行う必要があります:

単層コーティング（単層AR）:低コストですが、中心λ=940nmなどの1つの主要な帯域のみを最適化できます。

多層干渉膜（多層広帯域AR）:帯域幅を拡張できますが、特に高温射出成形基板では、膜層が多い（>6層）場合に応力核分裂が発生しやすくなります。

ナノ構造低減（モスアイ）:理想的なソリューションですが、射出成形精度と後処理膜保護に対する要件が非常に高く、大量のレンズではまだ普及していません。

Aubor対応戦略:

顧客のバンド優先度に応じて、「デュアルバンド互換+ウェイトチューニング」方式でコーティング曲線をカスタマイズします。

ToFプロジェクトでは、940 nmメインバンドのARコーティングにバンドパスフィルターを重ねてサポートします。レーザー通信（1550 nm）プロジェクトでは、挿入損失を0.5 dB未満に制御することが優先されます。

すべての赤外線コーティングプロセスは、AOI自動検出システムを介して膜厚偏差<5%を検出します。

概要と提案エンジニアや製品開発者向けに、中遠赤外線プロジェクトを開始する際には、次の3つの事前視点から作業することをお勧めします。

材料ファースト:ターゲットバンドでの材料の実際のスペクトル応答をテストし、「合理的に設計されているが材料吸収」によるパフォーマンスの浪費を回避します。

表面セグメンテーションコラボレーション:特に超広角およびマルチフォーカスシステムでは、非球面または自由曲面構造のモデリングを優先し、公差への依存性を予測する必要があります。

スペクトルコーティング戦略の統合:コーティング設計を構造およびシステムの初期計画に組み込み、後の調整によるコストとスケジュールのリスクを回避します。

Auborは、ポリマー赤外線レンズとマイクロ光学システムの共同開発者になることを約束しています。私たちはレンズを作るだけでなく、顧客システムの「初期の光学的意思決定」にも深く関与しています。

850 nm/940 nm/1550 nm/1650 nmなどの帯域を含む赤外線システムの開発ニーズがある場合は、エンジニア間の深い技術対話を歓迎します。