Пиксели размером 5 микрон в поперечнике
Вооруженные силы США используют длинноволновые инфракрасные (LWIR) камеры в качестве тепловизоров для обнаружения людей в ночное время. Эти камеры, как правило, устанавливаются на транспортных средствах, поскольку они слишком велики, чтобы их мог переносить один боец и слишком дороги для индивидуального использования. Тем не менее, ученые в агентстве передовых оборонных исследовательских проектов (DARPA) недавно продемонстрировали новую инфракрасную камеру с пикселями размером в пять микрон, которая сможет сделать этот вид камер гораздо более дешевым и меньшим по размеру.
Создатели камеры в компании DRS Technologies, Inc, работающие по программе DARPA AWARE, продемонстрировали первую инфракрасную камеру, в которой используются пиксили шириной всего лишь пять микрон в поперечнике. Это первая ИК-камера с пикселями размером в половину фотонов, которые она фиксирует. Для сравнения, размер каждого пикселя (в новой камере) составляет около одной двенадцатой толщины человеческого волоса или около одной шестой от размера обычного пикселя. Пиксели сформированы в 1280×720 матрицу в фокальной плоскости (FPA), что является относительно высоким разрешением для ИК-камеры.
Преимущества создания меньших по размеру пикселей для инфракрасных камер могут быть использованы и для обычных камер, вроде тех, которые установлены в мобильных телефонах. Меньшие по размеру пиксели означают меньшие оптические компоненты и меньший корпус без потери чувствительности, разрешительной способности и ширины поля зрения. Более высокая плотность пикселей на данной площади облегчает захват фотонов и, следовательно, улучшает качество изображения цели. В результате получается меньшая, более легкая и портативная инфракрасная камера.
Эти новые инфракрасные камеры также могут быть дешевле, чем современные датчики, так как стоимость матрицы FPA пропорциональна площади кристалла. FPA обрабатываются на пластине данного размера. Чем больше матриц FPA, которые могут быть напечатаны на одной пластине, тем ниже стоимость одной FPA. Меньший размер пикселей означает уменьшение размера, веса, энергопотребления и стоимости. DARPA надеется, что с соответствующей оптической корректировкой меньшие пиксели матрицы FPA со всеми их преимуществами найдут применение во множестве приложений нового поколения.
«DRS создали три полностью действующих прототипа таких камер, что стало результатом работы по проекту DARPA», — сказал Нибир Дхар (Nibir Dhar) руководитель программы DARPA. «Камеры были протестированы для различных приложений, в том числе и во время съемки в условиях большой запыленности воздуха, которые часто возникают во время посадки вертолетов, и применение таких камер пришлось бы весьма кстати в условиях пониженного видимости. Мы обнаружили, что изображение получается четкое и производительность этих матриц FPA сравнимо с матрицами FPA, имеющих гораздо большие размеры пикселей».
DARPA недавно анонсировала другие инновационные технологии, созданные по программе AWARE, включающие гигапиксельную камеру и дополнения, позволяющие более четко видеть границы объектов в тепловизоре.