Kızılötesi Kamera Nasıl Çalışır?

Özellikle askeri amaçlarla kullanılan kızılötesi kameralar, gece vakti dahi insanların görünmesini sağlar. Aslında bu kameralar da normal kameralar gibi çalışır, fakat gerçekleşen olay biraz daha farklıdır. Belki de soruyu şu şekilde sormak daha uygundur: Bazı şeylerin kızılötesi kamerada görünme sebebi nedir? 

Bir Cismi Nasıl Görürüz?

Bir nesnenin görülebilmesi için iki temel durum vardır: Birincisi gündelik hayatta en çok deneyimlediğimiz, bir ışık kaynağından çıkan fotonların, cisimden yansıyarak gözümüze ulaşmasıdır. Cisim ışığın belirli dalga boylarını soğururken, belirli dalga boylarını yansıtır; bu da onun spesifik bir renkte görünmesine sebep olur. İkinci durum ise, kaynağın kendisinin gözlemidir. Kaynak sıcak bir cisimdir ve kendi ışımasını yapar çünkü belirli bir sıcaklığa sahip her cisim ışıma yapar. Öyleyse bir cisim iki şekilde görünür:

1. Cismin kendisi bir ışık kaynağı olduğu için görünür.
2. Cisim üzerine düşen ışık yansıttığı için görünür.

Cevap da tam olarak burada yatmaktadır. Her cisim, sahip olduğu sıcaklıktan ötürü bir ışıma yapar. Eğer cismin sıcaklığı binlerce dereceyse, bu ışıma görünür dalga boyunda olur. Bu yüzden ısınan bir demir kızarır, daha da ısınırsa parlak bir beyaza döner. Sıcak yıldızların mavi, soğuk yıldızların ise kırmızı olması da bu nedenledir. Çünkü cisim ısındıkça, yüksek enerjili bölgede yaptığı ışıma daha fazla artar. Mavi ışık daha yüksek enerjili olduğundan, mavi yıldızlar kırmızıya göre daha sıcaktır.

Her cisim gibi, bizlerin de bir sıcaklığı var. Vücut sıcaklığımızdaki bir kara cisim ise ışımasını en çok kızılötesinde yapar (bu konuda daha fazla bilgi için Wien Kayma Yasası hakkındaki yazımızı okuyabilirsiniz). Yani aslında bizler, sıcaklığımızdan dolayı birer kızılötesi ışık kaynağıyız. Gündelik hayatta birbirimizi görmemiz, bir ışık kaynağından gelen fotonların bize çarpıp yansımasıyla gerçekleşirken, eğer kızılötesinde görebiliyor olsaydık, kendimiz birer ışık kaynağı olacaktık.

Kızılötesi kameranın yaptığı da tam olarak budur. Yansıyan ışınla ilgilenmek yerine, direkt kaynağın kendisinden gelen ışığı inceler. Çevre ile bir sıcaklık farkımız bulunduğundan da, kızılötesi kamerada rahatlıkla görünürüz.

Kızılötesi Kamera Nasıl Çalışır?

Kızılötesi kameralar (ya da termal kameralar), tipik görünür ışığı değil, kızılötesi bölgeyi ölçerler. İnsan sıcaklığındaki cisimler, kara cisim ışımasından dolayı, en çok kızılöte bölgede ışıma yaparlar. Kameraya ulaşan bu kızılöte ışınların parlaklık verisi, bu nedenle aynı zamanda bir sıcaklık verisidir. Böylelikle kameralarda elde edilen görüntüde sıcak ve soğuk bölgeler ayırt edilebilir.

Kızılötesi Kamera Neden Yeşildir, Mavidir ya da Siyah-Beyazdır?

Bizim renk algımız, elektromanyetik spektrumun görünür bölgesini kapsar ve bildiğimiz tüm renkler bu aralıkta yer alır. Oysa ki kızılötesi, bu bölgenin dışındadır (kırmızının da ötesindedir), dolayısıyla aslında bir rengi yoktur. Kızılötesi kamerada bazen yeşil, bazen mavi-kırmızı, bazense siyah-beyaz görüntüler oluşturulur. Bu tamamen yapay bir renklendirmedir ve keyfidir. Amaç, sıcaklık farkı olan nesneler arasında bir kontrast oluşturmaktır. İstenirse mordan turuncuya bir skala da kullanılabilirdi, lacivertten sarıya da... Renklerin tek anlamı, kızılötesinin farklı frekanslarını temsil etmektir.

Gece Görüş Kamerası ile Kızılötesi (Termal) Kamera Farkı

Bazı kızılötesi kameralar, diğerlerine göre oldukça ucuzdur. Hatta bazı normal kameralar, gece görüş özelliği gibi bir özellik sayesinde kızılöte kamera görevi de görür. Aslında bunlar tam anlamıyla burada değindiğimiz termal kameralar değillerdir.

Termal kamera, bahsettiğimiz üzere, cismin sıcaklığından ötürü (termal özelliğinden ötürü) yaydığı kızılötesi ışığı ölçer. Fakat ucuz olan, gece görüş özellikli normal kameralar ise üzerlerinde yer alan bir kızılötesi ışık kaynağı (çoğunlukla bir LED) sayesinde cisme kızılötesi ışık gönderir ve yansıyan kızılötesi dalgaları ölçer.

Çoğu kamera sensörü kızılötenin bir bölümünü görebilecek yeteneğe sahiptir, fakat gündelik amaçlarda bu istenmediği için genellikle sensörün önüne kızılöteyi kesen filtreler eklenir. Bunların eklenmediği kameralarda, kızılötesi bir LED ile ortamı aydınlatarak, karanlık bir anda çevreyi kameradan görmek mümkün olacaktır.

Bizler kızılötesini göremeyiz, lakin kameralar görebilir. Dolayısıyla özellikle gece hayvan gözlemi yapanlar, hayvanların da kızılötesini görememesinden faydalanarak bu şekilde izleme yapabilmektedirler.