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2024-06-03 14:21:04
視覚アプリケーション用の赤外線 (IR) から可視光 (VIS) へのアップコンバージョン。a) 赤外線イメージング用の非線形アップコンバータの概略図。物体を照らしてレンズ (L1) を通過する赤外線光は、コヒーレントに可視光にアップコンバージョンされ、別のレンズ (L2) によって捕捉され、最終的に従来のシリコンベースのカメラで観察されます。b) 理想的なアップコンバータは、異なる角度で入射するすべての光線を同じ効率、つまり H(k) = 一定で変換します。クレジット: Advanced Materials (2024)。DOI: 10.1002/adma.202402777
ARC の変革的メタ光学システム研究センター (TMOS) の研究者たちは、暗視技術への新しいアプローチを実現する取り組みで大きな進歩を遂げ、ラップフィルムよりも薄い赤外線フィルターを開発しました。このフィルターは将来、日常的に使用する眼鏡に取り付けられ、ユーザーが赤外線と可視光のスペクトルを同時に見ることができるようになります。
暗視装置は主に軍隊、多目的双眼鏡を持ち歩く狩猟愛好家、重いレンズを持ち歩くことをいとわない写真家によって使用されてきた。これは、この技術の重さとかさばりによる。一般の人は、額にさらに 1 キロの重さを帯びて夜間のランニングに出かけることはない。
小型化 夜間視力 したがって、幅広い採用につながる可能性があります。重さが 1 グラム未満で、従来の眼鏡の上にフィルムとして装着できる暗視フィルターを開発することで、日常的に新しい用途が生まれます。
消費者向け暗視メガネは、ユーザーが目に見えるものや 赤外線スペクトル 同時に、暗闇での運転や夜間の散歩がより安全になり、現在はかさばって不快になりがちなヘッドランプが必要な暗い場所での作業の煩わしさが軽減される可能性もあります。
研究において 出版された 先端材料分野では、オーストラリア国立大学の TMOS 研究者らが、非局所ニオブ酸リチウムメタサーフェスを使用した強化された赤外線視覚の非線形アップコンバージョン技術を実証しています。
従来の暗視技術では 赤外線光子 レンズを通過し、光電陰極に遭遇して光子を電子に変換し、マイクロチャネルプレートを通過して生成される電子の数を増やします。これらの電子は蛍光スクリーンを通過して光子に再変換され、目で見ることができる強化された可視画像を生成します。
これらの要素は、熱雑音が増大するのを防ぐために極低温冷却を必要とします。上記のような高品質の暗視システムは重く、かさばります。さらに、これらのシステムは可視光を遮断することがよくあります。
メタサーフェス ベースのアップコンバージョン技術では、必要な要素が少なくなり、フットプリントが大幅に削減されます。光子は単一の共鳴メタサーフェスを通過し、そこでポンプ ビームと混合されます。共鳴メタサーフェスは光子のエネルギーを増強し、それらを可視光スペクトルに引き込みます。電子の変換は必要ありません。また、室温で動作するため、かさばる重い冷却システムも不要です。
さらに、従来の赤外線および可視画像システムでは、各スペクトルから画像を並べてキャプチャするため、同一の画像を生成することはできません。アップコンバージョン技術を使用することで、画像システムは可視光と不可視光の両方を 1 つの画像でキャプチャできます。
この研究は、ガリウムヒ素メタ表面を特徴とする研究者のオリジナル技術の改良版です。新しいメタ表面はニオブ酸リチウムで作られており、可視光範囲で完全に透明なので、はるかに効率的です。さらに、光子ビームはより広い表面積に広がるため、データの角度損失が制限されます。
主執筆者のローラ・バレンシア・モリーナ氏は、「非局所メタサーフェスに固有の角度損失により収集されない情報量が多いため、赤外線から可視光への高効率アップコンバージョンは不可能だと言われてきました。私たちはこれらの制限を克服し、高効率画像アップコンバージョンを実験的に実証しました」と述べています。
著者のロシオ・カマチョ・モラレス氏は、「これは、非局所メタサーフェスにおける 1550 nm の赤外線から 550 nm の可視光への高解像度アップコンバージョン画像の初のデモンストレーションです。これらの波長を選んだのは、赤外線の 1550 nm は通信によく使用され、550 nm は人間の目が非常に敏感な可視光だからです。」と述べています。
「今後の研究では、デバイスが感知できる波長範囲を拡大し、広帯域IRイメージングの取得を目指すほか、エッジ検出などの画像処理の検討も行う予定です。」
主任研究員のドラゴミール・ネシェフ氏は、「これらの結果は、監視、自律航行、生物画像産業などに大きなチャンスをもたらすだろう。暗視技術のサイズ、重量、電力要件の削減は、メタ光学とTMOSの取り組みがインダストリー4.0と将来の超小型化にとっていかに重要であるかを示す一例である」と述べている。 テクノロジー」
詳しくは：
Laura Valencia Molina他「非局所メタサーフェスにおける非線形アップコンバージョンによる赤外線視覚の強化」、Advanced Materials (2024)。 DOI: 10.1002/adma.202402777
ARC Transformative Meta-Optical Systems Centre of Excellence (TMOS) 提供
引用: 新たな全光学的アプローチにより、暗視技術を小型化できる可能性 (2024 年 6 月 3 日) 2024 年 6 月 3 日に https://techxplore.com/news/2024-06-optical-approach-miniaturize-night-vision.html から取得
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#新たな全光学的アプローチにより暗視技術を小型化できる可能性がある