“新型红外成象仪能穿透烟雾和硅 可帮助自动驾驶汽车在恶劣天气中识别物体”

盖乌斯·汽车公司称，加州大学圣地亚哥分校( university of california，san diego )的研究小组设计了一种透过烟雾和硅片的新型红外成像仪，以便自动驾驶车能够在恶劣天气下识别物体

(图片来源: azooptics/)

该成像装置可以检测可见光谱(波长400-700纳米)以外的短波长红外光)波长1000-1400纳米。 但是，短波红外图像与热成像不同，能够检测人体发出的相对时间较长的红外波长。 这种新型红外成像装置的原理是用短波红外光照射目标区域或物体，将反射到该装置上的低能红外光转换为能量更高、波长更短的可见光。

红外成像技术已经存在多年了，但大部分系统又杂又重又贵，通常需要分开的显示器和照相机。 这些系统一般由无机半导体制造，价格昂贵，含有铅和砷等危险元素。 该研究小组设计的新红外成像仪将显示器和传感器集成到薄设备上，使其体积更小，从而解决了这些问题。 此外，新型红外成像仪采用有机半导体设计，安全、灵活、价格合理。 此外，该技术提供了更好的图像分辨率。

这个新的成像器可以更直观地显示1000纳米到1400纳米之间的短波长红外光谱，但是在现有的类似系统中只能看到1200纳米以下的波长。 迄今为止，这种新型成像仪是显示尺寸最大的红外成像仪之一，显示面积为2平方厘米。 此外，该成像仪采用薄膜技术制造，不仅更经济，而且更易于扩展，制造更大的显示器。

新的成像仪由多个半导体层组成，每个层的厚度为几百纳米，相互重叠。 其中的三层由不同的有机聚合物构成，分别是有机发光二极管( oled )显示层、光电探测器层以及两者之间的电子阻挡层，它们是成像系统的主要组成部分。 光电探测器层通过吸收短波红外光或低能光子产生电流。 电流通过oled显示层，从而变为可视图像，也就是高能光子。 电子阻挡层(中间层)能够防止oled显示层的电流损失。 这种机制可以使设备产生更清晰的图像。

这种将低能光子转换为高能光子的过程称为上转换。 这个转换过程是电子的，具有利用薄而紧凑的系统可以直接实现从红外线到可见光的转换的优点。 在典型的红外成像系统中，上转换不是电子的，需要传感器阵列收集数据，计算机解决数据，然后在另一个屏幕上显示数据。 这是因为许多现有系统既沉重又昂贵。

该成像仪的另一个优点是可以比较有效地提供电子和光学读数。 例如，当研究小组用红外线照射人的手背时，新型成像仪会提供血管清晰的图像，捕捉该人的心率。 研究人员还利用新的红外线成像仪透视了硅片和烟雾。 在演示中，研究小组在充满烟的空之间放置了印有“exit”文字的光掩模。 在另一个演示中，我们在硅片的背面放置了印有“ucsd”文字的光掩模。 实验表明，红外线可以通过硅和烟射入，成像仪注意到这两个字样，有助于自动驾驶车在恶劣天气识别物体。 目前，研究小组正在探索提高成像仪的效率。