【外観検査】SWIR波長域とは？可視光で見えない不具合を透過・吸収で解決
SWIR波長域（短波長赤外：1000nm〜2500nm）は、可視光や近赤外（NIR）では捉えられない「透けさせて見る」「水分や特定の材質だけを吸収させて見せる」といった特殊な外観検査を可能にする光の領域です。近年はSWIR対応カメラの低価格化や汎用化に伴い、製造ラインにおける水漏れ・液量検査、シリコン透過、樹脂判別などへの導入が急速に進んでいます。
「可視光カメラや赤外線（NIR）照明を試したが、パッケージの中身や液体の状態がどうしても写らない」「似たような素材のパーツを画像処理で識別したい」といった課題をお持ちではありませんか？
近年、外観検査の現場で注目を集めているのがSWIR（スウィア：短波長赤外）波长域を活用した撮像技術です。本記事では、照明メーカーの視点からSWIR波長域の基礎知識や光学的特長、波長別の使い分け、さらには実際の選定で失敗しないための注意点まで分かりやすく解説します。
- SWIR波長域（1000〜2500nm）は「透過」と「特定物質の吸収」に優れ、可視光で見えない不具合を浮き彫りにする
- 1050nm（シリコン透過）や1450nm（水分検出）など、ワークや目的に応じた段階的な波長選定が必須
- SWIR照明は拡散性や光量の確保が難しいため、実機タクト（撮影スピード）を想定した事前評価（テスト撮像）が重要
SWIR波長域とは？（基礎知識と読み方）
SWIRとは「Short-Wavelength Infrared」の略称で、日本語では「短波長赤外（たんはちょうせきがい）」と呼ばれます。読み方は「スウィア」と発音されるのが一般的です。
光は波長によって性質が大きく変わりますが、外観検査（画像処理）で用いられる電磁スペクトルの中で、SWIRは以下のような波長帯として定義されています。
| 光の区分 | 波長域（目安） | 人間の目での認識 | 主な特徴・用途 |
|---|---|---|---|
| 可視光 | 380nm 〜 780nm | 見える | 一般的なカメラ撮影、色や表面形状の観察 |
| 近赤外（NIR） | 780nm 〜 1000nm | 見えない | 軽度の透過観察、印字透過、ハレーション抑制 |
| 短波長赤外（SWIR） | 1000nm 〜 2500nm | 見えない | 不透過ワークの透過（シリコン・樹脂）、水分・有機物の吸収検出 |
電磁スペクトルにおけるSWIRの定義（1000〜2500nm）
画像処理やマシンビジョンの分野において、SWIR波長域はおおむね1000nm（ナノメートル）から2500nm（2.5μm）あたりの範囲を指します。可視光（赤色・青色など）よりも波長が非常に長いため、物質の表面で散乱されにくく、ワークの奥深くへ光が侵入（透過）する性質を持っています。
従来、このSWIR波長域を撮影できるカメラシステムは非常に高価であり、一部の軍事用途や先端研究などに用途が限られていました。しかし、近年ではSWIRに対応したイメージセンサーやカメラの低価格化・普及が進んだことにより、工場などの製造現場での外観検査システムへの採用が一気に加速しています。
読み方と名称（スウィア／短波長赤外）
製造現場や技術打ち合わせでは、一般的に「SWIR（スウィア）」「SWIR波長」「短波長赤外」という言葉が同義語として使われます。
近赤外領域（NIR：780〜1000nm程度）と混同されることもありますが、1000nmを超える波長域であるSWIRは、NIRと比較して「水分の吸収吸収帯が存在する」「特定の樹脂や有機物に対する分光反応が顕著に現れる」といった決定的な違いがあります。そのため、可視光カメラや通常のNIR照明では映し出せなかった欠陥や内部状態を判定するための「次世代の撮像技術」として認知されています。
可視光や近赤外（NIR）との決定的な違い
外観検査で広く使われている「可視光」や「近赤外（NIR）」と、SWIR波長域は何が本質的に異なるのでしょうか。最大のポイントは「物体をどこまで通り抜けるか（透過力）」と「特定の物質にどれだけ光が吸収されるか（分子吸収反応）」という光学的アプローチの違いにあります。
可視光（400〜700nm）との違い「透過と吸収」
可視光（波長約400nm〜700nm）は、人間の目で見える光の領域であり、色や表面の形状、印字などを観察するのに最適です。しかし、プラスチック容器や不透明な樹脂、シリコンウェハなどの表面で光が反射・散乱してしまうため、裏側や内部の状態を観察することは不可能です。
これに対し、SWIR波長域（1000〜2500nm）の光は波長が長いため、物質の表面で散乱されにくく、「目には不透明に見えるワーク（検査対象物）をそのまま通り抜ける（透過する）」という特性を持ちます。これにより、可視光ではパッケージを開けなければ確認できなかった内部の不具合や異物混入を、非破壊・非接触で検知できるようになります。
近赤外・NIR（700〜1000nm）との違い「より深い透過と物質識別」
近赤外（NIR：波長約700〜1000nm）も赤色LEDなどの可視光に比べて高い透過性を持っており、ワークの印字を打ち消して下地を透かして見せたり、ハレーション（光の眩しい映り込み）を抑える用途でよく使われています。しかし、NIRの透過能力や分子吸収反応には限界があります。
SWIR波長域まで波長を伸ばすと、NIRでは透過できなかったより厚みのある樹脂やシリコン素材への深い透過が可能になります。さらに、後述する「水分」や「有機物（樹脂・プラスチック等）」が特定のSWIR波長を強く吸収して黒く写る現象（吸収帯）が発生するため、単に透過して見せるだけでなく、「見た目がそっくりな異なる素材を画像処理でくっきりと識別する」という高度な分析検査が可能になります。
【照明プロの視点】波長が長い光ほど「表面の微小なキズ」は写りにくくなる
SWIRは透過性や特定物質の検出に極めて優れていますが、「表面のごく浅い擦りキズ」などを際立たせたい場合は、波長の短い青色光やUV（紫外線）照明の方が圧倒的に有利です。「何でもSWIRで解決できる」わけではなく、検出したい不具合の性質に応じた光源選定が不可欠です。
SWIR波長域を活用する3つの光学的特長
SWIR波長域（1000〜2500nm）が外観検査や画像処理の分野で重宝される理由は、可視光にはない3つの際立った光学的特長を持っているからです。これらの特性を組み合わせることで、従来の光学系では不可能だった高精度な自動検査が実現します。
特定の物質（水・樹脂・薬品）への強い吸収特性
SWIR波長域における最も大きな特長の一つが、「水や特定の樹脂、薬品などの分子構造に光が強く吸収される」という点です。光が物質に吸収されると、カメラの撮像画面上ではその部分が「黒く（暗く）」写ります。
例えば、無色透明な水は可視光をほとんど透過・反射するため、背景と同化して可視光カメラでは映り込みにくく、水滴や水漏れを検知することは極めて困難です。しかし、水が強い吸収を示す特定のSWIR波長（特に1450nm付近）を照射すると、水が存在する箇所だけが真っ黒に浮かび上がります。この「強い分子吸収」を利用することで、微量の水分付着や液量検査、薬品の塗布ムラなどを超高感度に検出できます。
不透過物（シリコン・薄型樹脂・パッケージ）の透過特性
2つ目の特長は、可視光を通さない不透明な素材を「透かして見せる」高い透過性能です。
特に代表的なのが半導体材料であるシリコン（Si）の透過です。シリコンは可視光を完全に遮断しますが、1000nm以上の波長域（SWIR）になると光が透過するようになります。これにより、シリコンウェハを貼り合わせた内部のクラック（亀裂）やパターン欠陥、封止パッケージ内部の貼り合わせ状態を、非破壊のまま外観検査することが可能です。また、薄型のプラスチックフィルムや着色された樹脂容器の内部透過検査にも威力を発揮します。
有機物の素材・材質の識別能力
3つ目の特長は、人間の目や通常のカメラでは判別がつかない「似た者同士の素材の分別」ができる点です。
プラスチック（PET、PE、PP、PSなど）や各種有機物は、SWIR波長域（特に1500〜2000nm付近）において物質ごとに固有の波長吸収スペクトル（波長帯ごとの光の吸収パターン）を持っています。可視光では同じ白色や透明に見える樹脂同士であっても、SWIR波長を照射することで光の反射率に明確な差が生まれます。これを利用して、リサイクル工場での異種樹脂の自動選別や、食品製造ラインでの同色異物（白米の中の白いプラスチック片など）の判別が行われています。
【撮像のポイント】「吸収させて黒く見せる」か「透過させて背景を狙う」か
SWIRを用いたライティング（照明設計）では、ワーク（検査対象物）の材質に応じて「目的の欠陥や成分に光を吸わせるのか」、それとも「ワークを透過させて裏側の影や異物を浮かび上がらせるのか」という光学的な狙いを明確に定めることが成功の鍵となります。
【波長帯別】1050nm〜1650nm超の主な検査用途と選び方
SWIR波長域と一口に言っても、1000nm〜2500nmまで非常に幅広い帯域が存在します。画像処理検査を成功させるためには、「対象物の材質や検出したい現象に合わせたピンポイントな波長選定」が極めて重要です。ここでは、産業用外観検査で特に採用事例の多い代表的な3つの波長帯と用途を解説します。
1050nm〜1200nm：シリコン透過・ウェハ内部検査・パターン欠陥
1050nm〜1200nm付近の波長は、SWIR領域の入り口に位置し、主に半導体製造・検査工程で威力を発揮します。
シリコン（Si）は波長1000nmを超えると急速に光を通すようになるため、この帯域のSWIR光源を用いることで、シリコンウェハの裏面からのアライメント（位置決め）マーク認識や、積層されたウェハ内部のマイクロクラック（微小亀裂）、貼り合わせ面の空隙（ボイド）などを鮮明に捉えることが可能です。可視光カメラでは不可能な非破壊での内部欠陥検査を可能にします。
1450nm帯：水分検出（液量検査・乾燥状態・水分含有量）
1450nm付近の波長は、水分子（O-H基）が光を非常に強く吸収する「吸収ピーク」が存在する帯域です。
1450nmの照射下では、わずかな水分であっても光を吸収して真っ黒に映し出されるため、以下のような水分に関連する検査全般に最適です。
- ヒートシール（包装容器の密封部）への液噛み・不純物混入検査
- 透明・半透明容器内の液量チェックや充填漏れ検知
- 農産物（果物や野菜）の打撲痕・傷み（水分の変化）の初期検知
- シートや不織布などの乾燥工程における水分残量モニタリング
1550nm〜1650nm超：樹脂判別・薬剤透過・有機物検査
1550nm〜1650nmを超える高波長帯域は、C-H結合などの有機分子構造に強く反応するため、プラスチックや化学薬品、油分の判別に多用されます。
可視光では同じ透明フィルムに見える素材同士（PETとPPなど）であっても、この波長帯では光の吸収率に大きな差が生まれるため、明確に識別できます。また、薬液や粉体が入ったPTP包装・アルミ複合フィルム越しに内部の状態を観察したり、金属表面に付着した薄い油膜のコーティングムラを検出する用途にも幅広く活用されています。
【照明プロの視点】「波長ピーク（中心波長）」だけでなく「照明のパワー」も要チェック
波長を選定する際、吸収ピークにぴったり合わせることは大切ですが、カメラセンサ（InGaAs等）の感度は波長が長くなるほど低下する傾向があります。1650nm以上の超高波長帯を使用する場合は、受光感度を補えるだけの十分な「光量（発光強度）」を持つSWIR照明を選定することが、ノイズの少ないクリアな画像を撮影するポイントです。
SWIR波長域を活かした検査を成功させる照明選定のポイント
SWIR（短波長赤外）検査を成功させる最大の鍵は、「透過・吸収の目的に応じた適切な波長の選択」と「ワークの立体形状に合わせた照射手法の組み合わせ」にあります。可視光検査のように「明るく照らせば映る」というものではなく、ワーク（検査対象物）の分光特性（波長ごとの光の反応）を正しく捉えた照明設計が欠かせません。
波長選択（1,050nm / 1,200nm / 1,450nm等）の基本ルール
SWIR波長域（約1,000nm〜1,700nm以上）では、ほんのわずかな波長の違いによってワークの写り方が劇的に変化します。検出したい欠陥や透過させたい材質に応じて、波長ピンポイントで選定することが基本ルールです。
| 代表的な波長帯 | 主な光学特性と検出用途 |
|---|---|
| 1,050nm帯 | シリコンウェハや薄型樹脂の透過性に優れ、半導体内部のクラック（ひび割れ）や異物検査に適しています。 |
| 1,200nm帯 | 特定の樹脂材料やパッケージ材の透過・判別に向いており、可視光では不透明なフィルム越しの検査などで利用されます。 |
| 1,450nm帯 | 水分の吸収ピーク（光が吸収されて黒く映る特性）が強く現れるため、食品の傷み、薬品の水分含有、シールの噛み込み検査に最適です。 |
「どの波長でどのように映るか」はワークの素材・膜厚・含有水分によって異なるため、机上計算だけで波長を特定するのは危険です。事前のテスト撮像による波長スクリーニングが成功への第一歩となります。
照射手法（透過／反射／同軸）の最適な組み合わせ
SWIR光源を選定した後は、ワークに対してどのように光をあてるかという「照射手法」を検討します。
内部の欠陥や肉厚な樹脂越しに観察する場合は、ワークの背後から照らす「面照明（透過照明）」が非常に有効です。光が透過した部分と吸収された部分のコントラストが最も明確に現れます。
一方で、表面の凹凸や刻印、あるいは鏡面ワーク越しに内部を見たい場合は、カメラと同じ軸で光を照射する「同軸落射照明」や、広範囲から均一に光をあてる「ドーム照明」を組み合わせることで、正反射（白飛び）を抑えた鮮明な画像が得られます。
ワークの材質・状態に応じた照射角度と配光設計
ワークの表面状態（光沢面、マット面、曲面など）や形状に応じて、照射角度（ローアングル／ハイアングル）を精密に設計することも重要です。
例えば、フィルム表面の擦り傷と内部の不純物を同時に判別したい場合、斜め低い角度からの照射（ローアングル）で表面キズを浮き立たせつつ、透過光で内部不純物を捉えるといった高度な配光設計が求められます。
SWIR検査はカメラ（InGaAsカメラ）の感度特性やレンズのSWIR対応（収差補正）との相性も極めて重要です。照明・カメラ・レンズが一体となって初めて最適な撮像環境が完成します。
SWIR外観検査システムに必要な基本構成
SWIR波長域を活用した自動外観検査を構築するには、可視光用のシステムとは異なる特有のコンポーネント選択が必要です。特に近年は周辺機器の技術革新により、導入のハードルが大きく下がっています。
SWIR対応カメラの普及による導入の加速
SWIR波長域（1000〜2500nm）を捉えるには、一般的なシリコン（CMOS/CCD）センサではなく、主にInGaAs（インジウム・ガリウム・ヒ素）などの特殊な素子を用いたSWIR対応カメラが必要となります。
かつてSWIRカメラは非常に高価であり、製造ラインへの大量導入は現実的ではありませんでした。しかし、昨今は技術革新に伴いSWIRに対応したカメラの価格が下がってきており、製造現場での採用や実用化が一気に注目を集めています。システムの導入コストが下がったことで、これまでコスト面で断念していた外観検査課題への適用が進んでいます。
波長特性に合わせた専用SWIR（赤外）LED照明
カメラの普及と同時に重要になるのが、ワークに対して目的のSWIR波長を安定して供給する「専用SWIR LED照明」です。
SWIR照明の設計において、可視光用照明と大きく異なるのが「光の均一性」と「光量（出力）の確保」です。例えば、可視光で広く使われる光拡散板（樹脂板）はSWIR波長域の光を透過しやすく、光が均一に広がらずにLED素子の粒感が写り込んでしまうことがあります。また、テスト段階でカメラの露光時間を長めに設定して「見えた」と判定しても、いざ実際の製造タクト（撮影スピード）に合わせると光量が不足し、画像が暗くなってしまうという落とし穴が存在します。
そのため、目的の波長ピークを正確に発光させるだけでなく、実機での製造スピードに耐えうる高出力かつ配光均一性に優れた専用SWIR照明を選定することが不可欠です。
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よくあるご質問（Q&A）
SWIR波長域の活用や照明選定に関して、製造現場のお客様からよく寄せられる代表的なご質問にお答えします。
SWIRとは何ですか？
SWIR（Short-Wavelength Infrared：短波長赤外）とは、一般的に波長1000nm〜2500nmの電磁波（光）を指します。可視光（400〜700nm）では透過できない不透明な物質（シリコンや樹脂など）を透過したり、水分や有機物に吸収される独自の光学特性を持っています。
波長域とは何ですか？
波長域とは、光（電磁波）の波の長さを表す数値の範囲のことです。例えば、人間の目で見える可視光域（380〜780nm）、近赤外域（780〜1000nm）、短波長赤外域（1000〜2500nm）のように、波長ごとの帯域で区切って呼ぶ際に用いられます。
SWIRとNIRの違いは何ですか？
NIR（近赤外：780〜1000nm）は印字消去や軽度の透過検査によく使われます。一方、SWIR（短波長赤外：1000〜2500nm）はNIRよりも深い透過能力を持ち、さらに水分の明確な吸収ピーク（1450nm付近）や各種樹脂の分子吸収帯が存在するため、より高度な水分検出や物質識別が可能です。
SWIRとは何と発音しますか？
一般的には「スウィア」と発音・呼称されます。技術資料や現場の打ち合わせなどでも「SWIR（スウィア）カメラ」「SWIR波長」という呼び方が定着しています。
1000nm以上の波長（1000〜1600nm）はどんな検査で段階的に使い分けますか？
ワークの透過・吸収特性に合わせて選択します。例えば、1050〜1100nm付近はシリコン透過やモノクロカメラでの限界撮影、1450nm付近は水漏れ・オムツの吸水性・三品（化粧品・医薬品・食品）などの水分検出、1550〜1650nm付近はプラスチックの素材判別やパッケージ越し検査というように、段階的に狙う波長帯を使い分けます。
まとめ：SWIR波長域の活用で可視光の課題を解決
SWIR波長域（1000〜2500nm）は、可視光や従来の近赤外（NIR）では不可能だった「透過検査」「水分検出」「異種素材の識別」を可能にする強力な画像処理ソリューションです。
近年、SWIRカメラの低価格化に伴って導入のハードルは劇的に下がりましたが、SWIR検査を成功させるためには「適切な波長選定」と「実機タクトに合わせた十分な光量の確保」という照明側の条件クリアが欠かせません。拡散板の透過による均一性の悪化や、実際の搬送スピードでの光量不足といった失敗を防ぐためにも、設計前の事前検証が重要となります。
- 検出したい不具合は「透過（見る）」のか「吸収（黒く浮き立たせる）」のか明確か
- 対象ワークに応じた最適な波長（1050nm / 1450nm / 1550nm等）を選定できているか
- 撮影スピード（実タクト）を想定した光量・露光時間で検証を行っているか
「可視光ではどうしても中身が見えない」「自社ワークに何nmの波長が最適かわからない」とお悩みの場合は、様々な波長を比較試用できるデモ機での評価や、実験ラボでのテスト撮像を活用して実際の見え方を確認してみることをおすすめします。
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