紫外線（UV）イメージングは、およそ10 nmから400 nmまでの波長域を含む紫外スペクトルで画像を取得するための特殊な撮影およびセンシング技術です。人間の目はUV光を感知できないため、この技術では専用の光学センサー、レンズ、フィルターを使用してUV光子を検出し、可視化および解析可能なデータに変換します。
UVイメージングは、通常の光学照明では見えない特徴、欠陥、現象を可視化するため、さまざまな科学、産業、法科学の分野で広く使用されています。
動作原理
一般的なイメージセンサーと光学レンズは、通常、UVスペクトル域では効率が非常に低いか、まったく光を透過しません。一般的なガラスはUV光を吸収し、特に350 nm未満の波長でその傾向が顕著です。そのため、UVイメージングシステムでは、光学系とセンサー構造の両方に専用の変更が必要です。
光学部品
UV光をセンサーまで透過させるには、レンズを一般的な光学ガラスではなく、透過率の高い特殊材料で構成する必要があります。一般的な材料には、石英、フッ化カルシウム、溶融石英があります。また、UVA、UVB、UVCなどの特定のUV波長を分離しながら、可視光と赤外光を確実に遮断するため、光学バンドパスフィルターがよく使用されます。これにより、得られる画像には被写体のUV反射またはUV発光のみが記録されます。
センサー
市販のデジタルカメラの多くは、UV放射を吸収するベイヤーフィルターとマイクロレンズを備えたセンサーを使用しています。() 真のUVイメージングには通常、専用に改造されたモノクロの電荷結合素子（CCD）または相補型金属酸化膜半導体（CMOS）センサーが使用されます。一般的な手法は次のとおりです：
- 裏面薄膜化（裏面照射）： センサーの基板層を除去して、感光性シリコンを入射するUV光子に直接露出させ、回路による吸収を防ぎます。
- 蛍光体コーティング: UV光を吸収し、標準的なシリコンセンサーで容易に検出できる可視波長で速やかに再放出する発光コーティング（Lumogenなど）をセンサーに施します。
- 特殊な半導体材料： 窒化ガリウム（GaN）や炭化ケイ素（SiC）などのワイドバンドギャップ材料を使用します。これらは本質的にUV光に感度を持ち、可視光には「ブラインド」です。
UVイメージングの方式
反射UVイメージング
この方式では、専用のUV光源（または太陽光）で被写体を照明し、UV透過・可視光遮断フィルターを装着したカメラで、被写体から反射したUV光を撮影します。この手法は、浅い表面テクスチャ、微細な傷、各種材料に固有のUV吸収特性の観察に非常に有効です。
UV蛍光イメージング
UV蛍光は技術的には混合スペクトル手法ですが、UVイメージングと密接に関連しています。この手法では、試料にUV光を照射して材料内の電子を励起します。電子が基底状態に戻ると、より長い可視波長の光を放出します。この構成では通常、カメラにUVカットフィルターを装着し、励起光を除去しながら、放出された可視蛍光のみを撮像します。
用途
UVイメージングは、可視光イメージングでは不十分な多くの分野で重要な役割を果たします。
産業検査および電気設備検査
UVイメージングの代表的な用途の一つは、高電圧電気設備におけるコロナ放電の検出です。コロナ放電は主にUVC帯域の光を放出します。280 nmを超える光をすべて遮断する特殊な「ソーラーブラインド」UVカメラを使用することで、検査員は太陽の背景放射による干渉を受けることなく、日中でも絶縁体の不具合、アーク放電、漏電を検出できます。
法科学・法執行機関
法科学捜査では、犯罪現場の微量証拠を発見するためにUVイメージングが使用されます。反射UVイメージングでは、観察が難しい非多孔質表面上の咬傷痕、あざ、潜在指紋を可視化できます。UV蛍光は、体液、射撃残渣、偽造文書や化学的に改変された文書の検出に日常的に使用されています。
半導体製造
半導体のテクノロジーノードが微細化するにつれ、十分な分解能を維持するには、検査に使用する光の波長も短くする必要があります。深紫外（DUV）イメージングは、自動光学検査（AOI）システムで広く利用されており、フォトリソグラフィ工程中にシリコンウェハー上のサブミクロン欠陥、微粒子、不均一を検出します。