hi!ns9056789-熱感攝影機透過紅外線看世界

2008/11/5 14:03

《科學人》雜誌五月號 / 撰文╱阿爾珀特（Mark Alpert）翻譯／宋宜真

熱感攝影機，讓你透過紅外線看世界。

在夜晚，肉眼幾乎看不到什麼（上圖）。但是從紅外線攝影機的鏡頭望過去（下圖），則可以清楚看到受害者正與搶匪拉扯皮包。

如果你跟我一樣，是1960~70年代的漫畫迷，那麼你或許還會記得，漫畫書頁的背面常會跟著一個小廣告。廣告上方橫著一行字：「X光酷鏡」，字的下方則是帶著X光酷鏡的男孩，然後有道閃光由鏡片發出，射向男孩那高高舉起、活像骷髏的手上。圖片下方有一行字：「看過你自己的手骨嗎？」對九歲大的孩子來說，這種宣傳手法簡直是令人無法抗拒。當時，要不是父母出面阻止我，我可就會花1.98美元（外加郵資）來買那個護目鏡了。父親告訴我：「別浪費錢。」 30年後，X光影像對我的誘惑仍舊很大。幾年前，當有攝影師發現，將濾鏡放在特定款式的新力索尼攝影機的鏡頭上，便能透視薄裙和泳衣，還曾引發一陣小小的風暴。透視的秘密不在於X光，而在於紅外線（也就是熱能）。攝影機中的電荷耦合器件（CCD）晶片，可以偵測到一些紅外線和可見光；如果濾除可見光波長範圍的波，便可見到反射太陽光輻射熱的物體了。不過，電視上最危言聳聽的故事「能透視衣衫的攝影機」，卻是誇大了熱感偷窺狂帶來的威脅。紅外線充其量只能穿透輕羅薄衫，就算是攝影機也只能捕捉到接近紅外線波長範圍（即波長小於一微米）的光譜。因此，波長集中在九微米附近的體熱，它是偵測不到的。直到最近，真正的熱感攝影機（thermal camera，能夠感測到波長較長的紅外線）仍是既笨重又昂貴。標準的儀器是一台光子偵測儀，它通常必須以液態氮維持在低溫狀態（因為在室溫下，訊號會被熱雜訊給淹沒）。熱感導彈便是以這種系統來瞄準目標物，天文學家也是以這種儀器來窺探星系中心的塵埃。然而，過去10年來，業者已經發展出更便宜、輕便、而且無需冷卻的紅外線攝影機。此外，這種新型儀器所偵測的不再是光子，而是進入熱感材料的紅外線輻射。最後產生的影像，所根據的就是熱感材料最後的物理變化。當我聽到這種新科技誕生時，彷彿又回到九歲那一年。現在，我總算可以一瞥超越人類視覺的影像了！美國德州達拉斯的「L-3通訊紅外線產品公司」（L-3 Communications Infrared Products），是這種免冷卻熱感攝影機的主要製造商之一，它們讓我可以對「熱眼250D」（Thermal-Eye 250D）這款為執法人員量身打造的攝影機，好好評估一番。由於這項器材可以偵測到波長介於7~14微米的紅外線，因此拿它來探測體熱是再合適不過的了。警察可以把250D當成夜視鏡，掃描躲在暗巷中的不法份子，或是在森林中搜尋失蹤的登山客。此外，熱感攝影機還比一般的夜視鏡多出一項優點：一般夜視鏡都是在軍中使用，呈現出的影像偏綠，而且只能加強周圍可見光的強度，但250D卻可以在完全漆黑的情況下運作。你可以想像，當貨品送到我辦公室的時候，我有多麼雀躍（嘿，我甚至連郵資都不必付呢）。乍看之下，250D跟一般的攝影機沒什麼兩樣：一顆充電電池、一個可調整遠近的視鏡，以及一組調焦距的按鈕。然而，等你將鏡頭的蓋子拿開，看到特大號、亮晶晶的鍺鏡片時，你就會發現其間的差異。鍺跟玻璃不同，可以讓紅外線穿透。 250D是熱電偵測器。它將紅外線聚焦在類似陶瓷材料的鈦酸鍶鋇（BST）上，其作用像是個電容。這塊材料連上電路之後，便會產生電極化現象：一端帶正電、另一端帶負電。只要改變BST的溫度，就能控制極化的程度，並在電路中引發出位移電流。BST被分割成矩形陣列，偵測器會測量陣列中每塊區域的位移電流，以此產生二維影像，來顯示進入的輻射量密度。我打開攝影機，眼睛湊近接目鏡環視我的辦公室。我發現，這鏡頭適合看遠處，因為只要是三公尺內的東西，全部都無法聚焦。不過經過一番研究和調整，我已經可以為我的辦公室拍攝出挺不錯的紅外線影像。拍攝出的影像有點偏藍，而且呈現出顆粒狀，不過仍可明顯看出熱點。我的電腦螢幕後面噴出一股熱流，而暖器出口則簡直像是鼓風爐般噴火。至於窗戶，嗯，則是一片漆黑（當時外頭冷得要命）。接下來，我便閒晃到Scientific American的大廳，運作中的印表機和影印機正發出耀眼的熱訊。我不懷好意地將鏡頭轉向我的同事，雖然L-3紅外線產品的人員跟我保證，250D絕對無法透視他人的衣衫，但我還是想親自確認。最後，我將攝影機轉向我們的總編輯倫尼。幸好，沒什麼可看的。紅外線影像顯示出他襯衫的皺褶，僅此而已。他的臉龐則出現有趣的變化：鼻子是黑的，比他的臉頰和額頭還冷；而且他的手指比掌心還暗。或許這比不上看見手掌骨骼的樂趣，不過已經夠讚的了。倫尼和我又玩了幾個把戲。他將手放在他辦公室的門上約10秒鐘，等他把手移開之後，我可以看見金屬上殘留的餘溫。然後我們決定試試，這台攝影機在完全黑暗的地方是否真的能運作。我們走進一間沒有窗戶的辦公室，關上門、熄了燈，整個房間暗得伸手不見五指。然而，當我透過250D掃視房間，馬上發現倫尼躲在角落，像個霓虹燈似地閃閃發亮。最後，我決定帶著攝影機去見識曼哈坦洛克斐勒中心著名的溜冰場。因為250D從外表看起來跟一般攝影機幾乎沒有兩樣，所以我應該可以假扮成遊客，暗中觀察這些假日中熙熙攘攘的人群。在紅外線下，廣場的景象簡直就像但丁書中描寫的地獄：一群鬼魅般的形體、發著光又毫無表情的臉龐。人群背後則是川流不息的車輛，陸續駛進49街，車輛前方則因為引擎的熱而發光。 250D是為警察而設計的，也有其他為救火員而設計的熱感攝影機。這種儀器可以在黑暗又煙霧瀰漫的樓房中，找出受困的民眾。L-3紅外線產品已經推出更新型的偵測器，它是根據「微輻射熱測定計」（microbolometer）的技術設計而成。該項儀器將紅外線聚焦於非晶矽的材料上，當溫度升高時，該材料的電阻便會下降。這款偵測器的耗電量比250D還少，只需要用兩顆三號電池便可以運作，而且大小就跟手掌差不了多少。例如，熱眼X100xp（Thermal-Eye X100xp）的重量只有370克左右。美國陸軍已經購置了上千個這款偵測器，目前正使用在伊拉克和阿富汗的戰場上。這種攝影機的價格正隨著科技的進步而往下滑落，但零售單價仍維持在數千美元以上。這麼高的價位讓我不禁懷念起一個1.98美元的X光酷鏡，我還是希望能夠知道它是否真具有那麼神奇的功用。不久之後，我的孩子也會漸漸長大、看得懂漫畫，要是他們多少有點像我，一定也會吵著要買一副來試試的。【本文出自科學人2005年5月號】 本文章由《科學人》雜誌授權刊登，更多內容請見五月號《科學人》雜誌

資料來源摘自:全球華文行銷知識庫

資料來源 :1758網誌