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炙手可熱的玩意兒

2005/04/29 阿爾珀特(Mark Alpert)
熱感攝影機,讓你透過紅外線看世界。

重點提要

熱感攝影機,讓你透過紅外線看世界。

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。



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