軍用長(zhǎng)波紅外熱像儀可在夜間探測(cè)人員目標(biāo)。這些熱像儀通常比較笨重，并且造價(jià)昂貴，多安裝在車(chē)輛上，無(wú)法配備到每一位士兵。最近，美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局演示了一種像素中心距僅為5微米的新型長(zhǎng)波紅外熱像儀，實(shí)現(xiàn)了較小的體積和較低的成本。

根據(jù)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局的圖像重構(gòu)與利用先進(jìn)寬視場(chǎng)架構(gòu)（AWARE）計(jì)劃，美國(guó)DRS技術(shù)公司開(kāi)發(fā)出了這種超小像素中心距長(zhǎng)波紅外熱像儀。這也是第一種像素中心距僅為響應(yīng)波長(zhǎng)一半的紅外探測(cè)器，像素尺寸僅為人類(lèi)頭發(fā)直徑的1/12，單個(gè)像素面積僅為當(dāng)前最先進(jìn)紅外探測(cè)器的1/6。這種紅外焦平面陣列分辨率為1280×720，對(duì)于熱像儀而言已屬于較高的分辨率。

與可見(jiàn)光攝像機(jī)類(lèi)似，像素小型化可以為熱像儀帶來(lái)諸多好處，例如可以在不降低靈敏度、分辨率和視場(chǎng)角的前提下大幅減小光學(xué)元件體積和封裝尺寸；在給定探測(cè)器面積情況下，像素密度越高，產(chǎn)生圖像捕獲到的光子數(shù)也就越多。最終，人們有望制造出體積更小、重量更輕、便攜性更強(qiáng)的長(zhǎng)波紅外熱像儀。

此外與現(xiàn)有傳感器相比，這種新的長(zhǎng)波紅外熱像儀還可以實(shí)現(xiàn)更低的制造成本。焦平面陣列通常在給定尺寸的晶圓上制造，其成本與基片面積成正比。在一塊晶圓上，制造出的焦平面陣列數(shù)量越多，每一片焦平面陣列的成本也就越低。因此，這種小像素紅外探測(cè)器技術(shù)可以在減小尺寸、重量和功耗的同時(shí)大幅降低制造成本。國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局希望通過(guò)適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)調(diào)整，這種小像素焦平面陣列未來(lái)能夠在更多領(lǐng)域獲得應(yīng)用。

目前DRS技術(shù)公司已經(jīng)根據(jù)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局的工作安排制造出3部全功能樣機(jī)，并且均已通過(guò)了各項(xiàng)測(cè)試，其中包括一項(xiàng)大氣顆粒物測(cè)試，可以在直升機(jī)著陸產(chǎn)生的視線受阻環(huán)境下正常工作。測(cè)試結(jié)果表明，這些小像素?zé)嵯駜x的圖像清晰銳利，性能堪比大像素尺寸熱像儀。除了小像素?zé)嵯駜x以外，圖像重構(gòu)與利用先進(jìn)寬視場(chǎng)架構(gòu)計(jì)劃近期還取得了其他重要進(jìn)展，其中包括一種十億像素級(jí)攝像機(jī)和小型熱成像觀察鏡相關(guān)技術(shù)。

（北方科技信息研究所 李小磊）