短波紅外波長范圍0.9~1.7微米,敏感使由于InGaAs傳感器的發(fā)展才與最近成為現(xiàn)實(shí)的。但是為什么要使用短波紅外呢?
首先,有一個(gè)基本事實(shí):短波紅外波段的光對人眼來說是看不見的?梢姽夤庾V從波長的0.4 微米(靠近紫外光,對人眼來說是藍(lán)色的)一直延伸到0.7微米(深紅色)。比可見光波長長的波長只能用專用的傳感器如InGaAs才能看得見。但是,雖然短波紅外區(qū)的光對人眼來說是看不見的,但是這種光能以與可見光波長類似的方式與物體互相作用。也就是說,短波紅外光是反射光;它從物體上的反射與可見光非常相似。由于具有這種反射性質(zhì),短波紅外光在其圖像上就會有陰影和反差。InGaAs相機(jī)的圖像在分辨率和細(xì)節(jié)方面可以與可見光圖像相媲美;然而,短波紅外圖像的顏色不是實(shí)際顏色。這可以使物體變得容易被識別,同時(shí)又可以構(gòu)成短波紅外的戰(zhàn)術(shù)優(yōu)點(diǎn)之一,即物體或個(gè)體辨別。
這使InGaAs變得很有趣,但是是什么使它變得有用的呢?InGaAs傳感器可以做得極其靈敏,它可以逐個(gè)地對個(gè)別光子進(jìn)行計(jì)數(shù)。這樣,當(dāng)被制成具有數(shù)千或數(shù)百萬個(gè)微小點(diǎn)狀傳感器或者傳感器像元時(shí),短波紅外相機(jī)便可以在非常暗的條件下工作。夜視護(hù)目鏡已經(jīng)使用了幾十年了,它是通過敏感被反射的可見星光或其他環(huán)境光并將其放大進(jìn)行工作的,常被稱為圖像增強(qiáng)管。該技術(shù)對于直接觀察的夜視護(hù)目鏡很適用。但是當(dāng)需要將一幅圖像傳送到遠(yuǎn)處時(shí),還沒有可以不受可靠性和靈敏度限制的實(shí)用方法。由于可將光轉(zhuǎn)換成電信號,它們本身就適用于標(biāo)準(zhǔn)存儲或發(fā)送技術(shù)。
在夜里使用短波紅外還有一個(gè)大的優(yōu)點(diǎn)。被稱為夜間天空輻亮度的大氣現(xiàn)象所發(fā)出的光照度比星光強(qiáng)5至7倍,這種光照幾乎都處在短波紅外波長區(qū)。所以,有了短波紅外相機(jī),再加上這種常常被稱為夜氣輝的夜間光照度,我們便能夠在無月光的夜間很清楚地“看到”目標(biāo),并通過網(wǎng)絡(luò)共享這種圖像,因?yàn)槠渌上衿骷䴖]法做到這一點(diǎn)。
但是,有沒有可在短波紅外范圍工作的其他相機(jī)呢?有的,用碲鎘汞(HgCdTe)或者銻化銦(InSb)之類材料制作的傳感器在短波紅外波段是非常靈敏的。然而,為了將它們的信噪比提高到有用的水平,人們必須以機(jī)械方式將這些相機(jī)冷卻到極其低的溫度。在設(shè)計(jì)用于監(jiān)視和偵察的大型軍用飛機(jī)上,冷卻并不是一個(gè)問題,因?yàn)檫@些平臺上有很大的空間和電力可以用來運(yùn)行機(jī)械制冷系統(tǒng)。相比之下,InGaAs相機(jī)則可以在室溫下達(dá)到同樣的靈敏度。
本質(zhì)上,InGaAs相機(jī)可以做得很小,使用極小的功率,卻可以給出大的結(jié)果。InGaAs最初是用在電信業(yè)的,因?yàn)樗鼘h(yuǎn)程光線通信中所使用的光(波長通常為1550 納米)是靈敏的。通過使用類似1.55 微米激光器或發(fā)光二極管的短波紅外照明器,人們已經(jīng)有可能照射一個(gè)只有用短波紅外相機(jī)才能觀察到的場景了。這種照明對人眼是安全的,它們的使用幾乎不會受到限制。
熱成像儀是另一類具有良好探測能力的攝像機(jī)。盡管熱成像能夠在冷背景下探測到溫暖的物體,但是短波紅外相機(jī)則能夠?qū)嶋H辨認(rèn)該物體是什么。那是因?yàn)闊岢上駜x無法提供采用InGaAs短波紅外焦平面陣列所能實(shí)現(xiàn)的分辨率和動態(tài)范圍。
最后,短波紅外成像有一個(gè)其他技術(shù)無可比擬的主要優(yōu)點(diǎn),即它能夠透過玻璃進(jìn)行成像。對于短波紅外相機(jī)來說,特制的價(jià)格昂貴的透鏡或者適應(yīng)惡劣環(huán)境的外殼幾乎是不必要的。這就使得它們可以用于各種各樣的應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)。這種能力還允許短波紅外相機(jī)安裝在一個(gè)保護(hù)窗口內(nèi),當(dāng)將相機(jī)系統(tǒng)固定在一種潛在平臺上時(shí),這將可以提供很大的靈活性。
所以,為何要使用短波紅外呢?因?yàn)槎滩t外具有以下一些優(yōu)點(diǎn):
德國DIAS紅外公司的短波紅外熱成像儀有:
3、高溫、高像素、短波紅外熱成像儀PYROVIEW 768N
本文轉(zhuǎn)自中科院網(wǎng)http://www.cas.cn/kxcb/kpwz/201207/t20120706_3610347.shtml
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