리버티 다이나믹스 프로젝트: Iron Sight 프로젝트 개요서
적외선 에너지는 감마선, X선, 울트라 바이올렛, 가시광선, 적외선, 테라헤르츠파, 전자파, 전파의 얇은 영역을 포괄하는 전자기 스펙트럼의 한 부분에 불과하다. 이것들은 모두 파장의 길이(파장)에 관계되고 구별된다. 모든 물체는 온도의 함수로 일정량의 흑체방사선을 방출하며, 일반적으로 말해서 물체의 온도가 높을수록 흑체 복사로서 적외선 방사선이 더 많이 방출된다. 특수 카메라는 일반 카메라가 가시광선을 감지하는 방식과 유사한 방식으로 이 방사선을 검출할 수 있다. 주변 조도가 중요하지 않기 때문에 완전한 어둠에서도 작동하며, 그리하여 이를 이용하여 야간투시경을 제작할 수 있다.
광학 카메라의 주요 차이점은 유리가 장파 적외선을 차단하기 때문에 초점 렌즈는 유리로 만들 수 없다는 것이다. 일반적으로 열 복사의 스펙트럼 범위는 7 ~ 14 μm이다. 따라서 게르마늄, 불소 칼슘, 결정 실리콘과 같은 특수 재료를 사용해야 한다. 불소화칼슘을 제외하고, 이 모든 물질은 상당히 단단하고 굴절률(게르마늄 n=4)이 높아서 코팅되지 않은 표면에서 매우 높은 프렐 반사로 이어진다(최대 30% 이상). 이러한 이유로 열 카메라용 렌즈는 대부분 반반사 코팅이 되어 있다. 이런 특수 렌즈의 가격은 매우 비싸며, 이러한 야간투시경 장비의 가격이 높은 것 또한 이 때문이다.
적외선 카메라의 이미지는 일반적으로 적외선 방사선의 다른 파장을 구별하지 않는 이미지 센서를 사용하기 때문에 단색으로 나타난다. 컬러 이미지 센서는 파장을 분화하기 위해 복잡한 구조가 필요하며, 색상이 다른 파장은 인간이 사용하는 색시계에 균일하게 매핑되지 않기 때문에 정상적인 가시 스펙트럼 바깥의 의미는 적다.
이러한 단색상을 신호의 변화를 표시하기 위해 강도의 변화보다는 색의 변화를 사용하는 거짓 색상으로 표시하는 방안 역시 검토 중이다. 밀도 슬라이싱이라고 불리는 이 기술은 인간이 전체적인 색보다 강도 검출에서 동적 범위가 훨씬 더 크지만 밝은 영역에서 미세한 강도 차이를 볼 수 있는 능력은 상당히 제한되어 있기 때문에 유용하다.
실제로 자연에서 방출되는 이러한 방사선을 모종의 방식으로 증폭하여 볼 수 있는 것이 가장 좋은 시나리오이지만, 현재 이러한 기술은 존재하지 않아 가시광선에 가까운 적외선(근적외선)을 직접 비춘 다음 그 근적외선에 반사되어 오는 적외선을 전용 필터가 달린 렌즈로 잡아서 가시광선으로 바꾸는 방안이 대신 채택되었다. 밤에 어두우면 전등으로 비추어서 보는 것과 비슷한 원리이다.
현재 이러한 야간투시경을 실제로 제작해 본 결과 그 부피가 매우 크며, 배터리로 작동하기 때문에 사용 시간에 제한이 있다. 현재 이를 전차에 장착하여 지속적으로 운용하는 방안과 배터리를 이용하여 보병이 휴대용으로 제한된 시간 동안 운용하는 방안이 검토되고 있다.
또한 빠른 시일 내에 타 국가 역시 비슷한 기술을 개발할 것으로 추산되므로 이러한 야간투시경의 운용 상태를 확인할 수 있는 방안이 마련되었다. 이와 비슷한 방식의 야간투시경은 직접 근적외선을 발사하므로 아군이 근적외선 발사 장치를 끄고 투시장비를 운용할 경우 아군이 탐지되지 않고 적군의 야간투시경을 탐지할 수 있다.
