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北京理工科研团队打造突破传统的红外成像全彩夜视新方案
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北京理工大学研究团队近日公布了一项新型夜视技术方案，该方案能够将红外光直接转换为全彩可见图像，突破传统夜视设备仅呈现单色画面的局限。相关成果已发表于学术期刊，并在实验室环境中完成了原型验证。
传统红外成像系统通常依赖宽波段探测器，仅记录信号的整体强弱，最终以单色亮度差异呈现画面，最常见的是不同亮度层次的绿色图像。这种方式虽然有效，但未充分利用人眼对细微色差高度敏感的特性，限制了信息表达效率。北京理工团队的新设计从材料层面入手，通过碲化汞量子点与双层OLED结构的结合，使红外信号的波长和强度直接映射为不同的可见颜色。
研究中使用的碲化汞量子点尺寸仅为数纳米，这一量级产生离散能级，使其对红外光的响应取决于波长与信号强度。在低能量长波长红外照射下，量子点产生的电荷载流子较少；而高能量短波长或更强红外信号会触发更复杂的电子跃迁，生成更多载流子。这些载流信号随后被送入双层OLED结构，由下游发光层转换为可见光输出。
该双层OLED架构中，一层负责发出红光，另一层发出青色光，两层之间设置控制电荷流动的能垒结构。在较弱红外输入下，装置主要产生昏暗红光；随着红外信号增强或波长缩短，更多电荷越过能垒激活青色发光层，形成红光与青光的混合输出并伴随亮度提升。由于色彩输出直接由输入红外信号的物理特性决定，而非依靠预设的伪彩映射表，系统可在成像层面保留更丰富的红外细节。
研究团队估算，这种基于物理过程的色彩映射方式有望分辨更细微的红外功率变化。为验证可行性，他们制作了一款轻量化眼镜原型，整机重量约23克，且具备一定透明度，佩戴者可同时看到自然可见光画面与叠加其上的红外增强影像。在实验室环境下，该原型在短波红外照明下成功输出了清晰的彩色编码图像，用于识别简单图案和运动物体。
该系统支持多种工作模式：一种模式将红外信息叠加在正常视觉之上，实现“增强现实式”夜视效果；另一种模式过滤可见光，仅保留经转换的红外画面，提供更沉浸的夜视体验。研究团队还探索了与生物视觉系统耦合的可能性——实验中，经装置转换后的红外光成功激发了工程改造的可见光敏感细胞，小鼠体内检测到可测量的脑活动变化，人体志愿者视网膜也观测到对转换后信号的响应，而单独红外光照不会产生类似反应。
论文作者表示，此项工作通过在成像环节“超越单色范式”，从根本上“重新定义了红外视觉”，为“下一代视觉假体”奠定方向。相较后期为黑白红外图像添加伪彩，这一方案在感知环节就嵌入色彩信息，有望在安全监控、医疗辅具及特种作业等领域带来更自然直观的夜视体验。
不过，该技术目前仍有多项限制。所有测试均在受控环境中针对简单且高对比度目标开展，复杂真实场景中的表现尚不明确。同时，OLED组件依赖外部供电，使当前原型更接近主动式可穿戴设备，而非完全被动光学器件，续航、功耗与工程集成仍需大量优化。此外，碲化汞属于重金属化合物，论文尚未对其长期安全性给出明确结论，也未说明是否适合用于直接接触或长期佩戴的设备。在走向视觉假体之前，性能与生物兼容性的平衡是后续研究的关键方向。
这项成果展示了一种重新处理红外成像的路径——在“前端感知”阶段内嵌色彩，而非图像输出后再人工着色。这一思路拓宽了夜视技术的发展路线，也为未来融合电子器件与生物系统的视觉增强设备提供了新的技术基底。
