Инфракрасные фары (Night Vision)

Технология теплового изображения обещает сделать ночное вождение менее описным. Инфракрасные системы теплового изображения в настоящее время готовятся к установке на автомобили. Отделение Cadillac компании General Motors теперь предлагает как опцию систему, названную Night Vision («Ночное Зрение»). После того как включается «ночное зрение», «горячие» объекты, включая животных и людей, обнаруживаются в виде белых фигур в тепловом изображении, как показано на рисунке.

Рис. Система Night Vision в действии

Инфракрасный участок спектра света был обнаружен еще в 1800 г. Уильямом Гершелем. Исследуя свет, проходящий через призму, Гершель обнаружил, что тепло уходит с лучами, которые он не мог видеть. Эту часть спектра называют инфракрасной (на латинском infra означает «ниже»), потому что частота лучей лежит ниже частоты красного света. Инфракрасный спектр начинается с длины волны приблизительно 0,75 мкм и простирается до волн длиной 1 мм. Каждый объект с температурой выше абсолютного ноля (-273 °С) испускает некоторое количество инфракрасного излучения.

На автомобиле блок видеокамеры устанавливается на монтажную стойку фары в центре автомобиля, позади передней решетки. Ее нацеливание выполняется точно так же, как и для фар. Положение посередине решетки было выбрано потому, что большинство передних столкновений являются смещенными ударами, а не полными лобовыми контактами. Как утверждается, датчик достаточно жесткий, чтобы, так или иначе, противостоять воздействию на бампер при скорости 9 миль в час (14,5 км/ч). Датчик сфокусирован на дальность 125 м перед автомобилем.

Внешняя линза датчика покрыта кремнием, чтобы защитить ее от царапин. Позади нее — две линзы, сделанные из черного стекла, названного «текалгенит» (tekalgenit). Это композитный материал, который пропускаем инфракрасный свет, но видимый свет через него проходить не будет.

Устройство немного походит на обычную камеру, но вместо пленки она содержит набор сегнетоэлектрических элементов из титаната бария — титаната стронция (BST). На подложке площадью 25 мм2 размещено 76 800 элементов (разрешение 320×240). Каждый элемент является температурно-зависимым конденсатором, емкость которого изменяется пропорционально количеству инфракрасного излучения, воспринятого элементом. Этот датчик — неохлаждаемая факельная плоская решетка (uncooled focal plane array — UFPA). Электрический нагревательный элемент поддерживает температуру UFPA 10 ‘С, что позволяет датчику работать при окружающей температуре от -40 до +85 ‘С.

Элементы UFPA реагируют на тепловую энергию объектов, чье излучение попадает на линзу. В датчике использована система механической развертки изображения по строкам. Между линзой и набором элементов датчика UFPA расположен тонкий кремниевый диск, вращаемый электромотором со скоростью 1800 об/мин. На поверхности диска протравлены расположенные по спирали лунки. Инфракрасное излучение блокируется этими лунками, но свободно проходит через гладкие участки. Считывание информации происходит путем опроса элементов датчика каждую 1/30 с, а блокировка «засветки» элементов на время считывания информации повышает чувствительность датчика. Полученный таким образом видеосигнал поступает на систему проекционного дисплея (system’s head-up display — HUD).

Дисплей, встроенный в приборную панель, проецирует черно-белое изображение, которое водитель видит около переднего края капота автомобиля. Объекты на изображении того же размера, как и наблюдаемые UFPA, что помогает водителю судить о расстоянии до них.