Language
Country/Area
No result found
Tại sao mảng tiêu cự hồng ngoại có thể nhìn xuyên qua bóng tối? Hãy khám phá công nghệ bí ẩn đằng sau nó!
Mảng tiêu cự hồng ngoại (Focal-Plane Array, FPA) là công nghệ có độ chính xác của ống kính phim và có thể chụp ảnh trong môi trường hoàn toàn không có ánh sáng. Chúng tôi tò mò về cách thức hoạt động của công nghệ này. Cảm biến hình ảnh này sử dụng ma trận gồm hàng nghìn điểm ảnh nhạy sáng có thể phát hiện các photon có bước sóng cụ thể và tạo ra tín hiệu điện liên quan đến số lượng photon.
“Nó hoạt động bằng cách sử dụng ánh sáng hồng ngoại trong phạm vi cụ thể để chụp ảnh.”
FPA được sử dụng trong nhiều lĩnh vực, bao gồm giám sát quân sự, y tế và môi trường. Bằng cách thu ánh sáng hồng ngoại, các mảng này có thể xác định năng lượng nhiệt mà mắt người không nhìn thấy được, cho phép chúng ta "nhìn" được trong bóng tối. Việc áp dụng rộng rãi công nghệ này không chỉ cải thiện hiệu suất của các nhiệm vụ ban đêm mà còn thay đổi sự hiểu biết của chúng ta về thế giới xung quanh.
Mảng tiêu cự hồng ngoại hoạt động như thế nào?Nguyên lý chính của mảng tiêu cự hồng ngoại là phát hiện các photon có bước sóng cụ thể và sau đó tạo ra các điện tích tương ứng. Các điện tích này có thể được chuyển đổi thành điện áp hoặc điện trở, tùy thuộc vào số lượng photon mà mỗi điểm ảnh phát hiện được. Khi những tín hiệu này được số hóa thêm, cuối cùng một hình ảnh hoàn chỉnh sẽ được hình thành. Với công nghệ hiện đại, số lượng điểm ảnh trong FPA đã đạt tới 2048 x 2048, mang lại góc nhìn rõ nét hơn.
"Nó có thể được sử dụng cho hiện tượng học hồng ngoại, chẳng hạn như quan sát các sự kiện như quá trình đốt cháy."
So với mảng quét, mảng tiêu cự hồng ngoại có ưu điểm là chụp ảnh theo thời gian thực, khiến chúng trở nên không thể thiếu trong các ứng dụng quân sự như tên lửa phòng không và tên lửa chống tăng. Công nghệ này cho phép máy bay chiến đấu hoặc máy bay không người lái có khả năng quan sát và tấn công vượt trội vào ban đêm và trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
Vật liệu và thách thức xây dựng
Không giống như các cảm biến hình ảnh ánh sáng khả kiến như CCD hoặc CMOS, cảm biến hồng ngoại cần phải được làm từ các vật liệu khác vì silicon chỉ có thể phát hiện ánh sáng khả kiến và ánh sáng gần hồng ngoại. Các vật liệu cảm biến hồng ngoại thường được sử dụng bao gồm thủy ngân cadmium telluride (HgCdTe), indium antimon (InSb) và gali nitride (InGaAs).“Những vật liệu này khó phát triển và tạo thành tinh thể, ảnh hưởng đến hiệu suất của sản phẩm cuối cùng.”
Mảng tiêu cự hồng ngoại làm từ những vật liệu này không chỉ đắt tiền mà còn đòi hỏi phải hiệu chỉnh chi tiết do điện áp đơn vị không đồng đều, thường đòi hỏi dữ liệu hiệu chỉnh đặc biệt và thuật toán xử lý. Nhu cầu hiệu chỉnh khiến các mảng này phức tạp hơn về mặt kỹ thuật.
Triển vọng ứng dụng
Ngoài các ứng dụng quân sự, tiềm năng ứng dụng của FPA trong nhiều lĩnh vực khác nhau như kiểm tra công nghiệp, hình ảnh nhiệt và hình ảnh y tế không thể bị đánh giá thấp. Ví dụ, trong hình ảnh LIDAR ba chiều, FPA có thể thu thập hiệu quả thông tin chính xác về môi trường xung quanh, từ đó mở rộng hơn nữa sự phát triển của xe tự lái và robot thông minh.
"Thông qua công nghệ hình ảnh LIDAR 3D, FPA có thể đạt được khả năng nhận thức môi trường có độ chính xác cao."
Nguyên mẫu 34 x 34 pixel được cải tiến và những phát triển công nghệ mới khác tiếp tục nâng cao khả năng của mảng mặt phẳng tiêu cự hồng ngoại, chứng minh tiềm năng ứng dụng trong tương lai ở nhiều lĩnh vực.
Phần kết luậnMảng tiêu cự hồng ngoại không chỉ là tiện ích công nghệ cao; chúng còn cách mạng hóa cách chúng ta nghĩ về hoạt động vào ban đêm và trong môi trường thiếu sáng. Với những cải tiến liên tục về công nghệ, khi nhìn về tương lai, chúng ta có thể tưởng tượng được công nghệ này sẽ đóng vai trò gì trong cuộc sống của chúng ta không?
