赤外線（IR）は、電磁放射（電気を帯びた波）の一種で、可視光の赤色よりも長い波長を持ち、マイクロ波より短い領域にある電磁波です。名前は赤の下という意味から来ており、ラテン語のinfra（下という意味）と英語のredを組み合わせたものです。可視光で見える赤色は人間の目で認識できる最長波長域にあたり、赤外線自体は肉眼では見えません。
波長と分類
赤外線は波長の長さによっていくつかに分類されます。定義には多少の幅がありますが、おおよその区分は次の通りです。
- 近赤外線（NIR）：約0.7–1.4µm（一部では800nmから1.4µmと表記） — 光通信やリモコンの近接用途で広く使われます。
- 短波赤外（SWIR）：約1.4–3µm — 一部のセンサーや分光用途。
- 中波赤外（MWIR）：約3–8µm — 高感度な冷却検出器を用いる熱画像装置などで利用されます。
- 長波赤外（LWIR）：約8–15μm — 人体や物体の熱放射のピークに近く、サーマルカメラ（熱画像）は主にこの帯域で撮影されます。
- 遠赤外（FIR）：約15µm〜1mm（サブミリ波／テラヘルツ領域へ移行）
発生原理（黒体放射と温度の関係）
すべての物体は温度に応じた電磁放射（熱放射）を行い、温度が高いほど放射のピーク波長は短くなります。例えば、人間の体温付近（約37℃）では放射のピークが長波赤外（約9–10µm）にあり、これを利用して温度分布を可視化するのがサーマル（熱）イメージングです。
検出と機器
赤外線を検出する方式はいくつかあります。用途や波長域に応じて使い分けられます。
- 半導体フォトダイオード（InGaAs、MCTなど）：近赤外〜中波赤外の高速検出に用いられる。
- サーモパイル、ボロメーター：温度変化に応じて検出する非冷却型センサーで、熱画像カメラのLWIR帯検出に使われることが多い。
- 冷却検出器（冷却型MCTなど）：高感度が必要なMWIR帯などで使用される。
代表的な用途
- リモコンの送信：家庭用リモコンの多くは赤外線LED（一般に850–940nm付近）で制御信号を送ります（受光側はフォトダイオード）。
- 熱画像（サーマルイメージング）：建物の断熱診断、夜間監視、救助活動、産業点検などで8–15μm帯の熱放射を検出して温度分布を可視化します。
- 通信：光ファイバーや短距離無線通信では近赤外（850、1310、1550nmなど）が利用されます。
- 分光・化学分析：物質固有の吸収スペクトルを用いて成分分析や品質管理に使われます。
- 医療・生体計測：近赤外分光（NIRS）で血中酸素飽和度の推定など非侵襲計測に利用。
- 加熱・乾燥：遠赤外ヒーターなど、材料加熱や食品調理に利用されることがあります。
- 天文学・リモートセンシング：赤外線観測は塵やガスで遮られた天体や地表面温度の観測に有効です。
- 対空戦闘用のミサイルの多くは、赤外線で目標を見つける（ホーミング）機能を持っています。赤外線追尾はエンジンの熱や機体の放射を検出して追跡します。
大気透過性と観測ウィンドウ
大気中の水蒸気や二酸化炭素は赤外線を吸収します。そのため地上からの観測やセンサー設計では「大気透過の良い波長帯（ウィンドウ）」を利用することが重要です。代表的なウィンドウは短波から中波・長波で、特に3–5µmと8–14µmがサーマル観測で重要です。
安全性と人体への影響
赤外線は一般に熱として感じられますが、強い近赤外線は可視光に比べて目に見えないため気づかないまま網膜にダメージを与える危険があります。また高強度の赤外線は皮膚や組織を加熱して火傷の原因になることがあります。用途に応じた安全対策（遮蔽、防護めがね、出力制限など）が必要です。
まとめ
赤外線は可視光とマイクロ波の間に位置する電磁波で、波長域により性質や用途が大きく異なります。日常生活のリモコンから高度な熱画像・分光・通信・軍事用途まで幅広く利用されており、その理解には波長、検出方法、大気透過性、そして安全性の知識が重要です。
