Gece Görüşünü Devrim Niteliğinde Değiştirmek: OLED’ler Hafif ve Yüksek Teknolojili Çözümlerin Yolunu Açıyor

Filmlerde gördüğünüz gece görüş gözlüklerinin çalışıp çalışmadığını hiç merak ettiniz mi? Gerçekten karanlıkta görebiliyor musunuz? Cevap evet—çalışıyorlar ve karanlıkta görmenizi sağlıyor. Bu gece görüş teknolojisi sayesinde mümkün oluyor. Peki nasıl çalışıyor? 

İlk olarak, bir ışık dalgasındaki enerji miktarının dalga boyuyla ilişkili olduğunu anlamamız gerekir. Dalga boyu kısalırsa, enerji daha yüksek olur; tersine de geçerlidir. 

Görünür ışıkta, kırmızı en az enerjiye, mor ise en çok enerjiye sahiptir. Kızılötesi ışık ise, 0,7‑1,3 mikron aralığındaki dalga boylarıyla yakın kızılötesi (near‑IR), 1,3‑3 mikron aralığındaki dalga boylarıyla orta kızılötesi (mid‑IR) ve 3 mikronun üzerindeki dalga boylarıyla termal kızılötesi (thermal‑IR) içerir.

Near‑IR ve mid‑IR’in aksine, kullanılıyor çeşitli elektronik cihazlar tarafından, termal‑IR emisyonu bir nesne tarafından yansıtılmak yerine yayılır. 

Bu nedenle, gece görüş teknolojisi karanlıkta görmeyi ya mevcut ışığı artırarak ya da kızılötesi radyasyonu tespit ederek sağlar. Gece görüş cihazları ışık fotonlarını yakalar ve görünür bir görüntü oluşturmak için bunları yükseltir ya da nesneler tarafından yayılan kızılötesi radyasyonu tespit edip görünür bir görüntüye dönüştürür. 

Gece görüş ekipmanları—teleskoplar, gözlükler ve kameralar dahil—genellikle askeri, gözetleme, navigasyon, kolluk kuvvetleri, avcılık, vahşi yaşam gözlemi, gizli nesne tespiti ve güvenlik alanlarında kullanılır.

Bu artan talep ve teknolojik ilerlemelerle yönlendirilen gece görüş cihazlarının pazar büyüklüğü projeksiyon 2024’te 8,68 milyar dolardan 2029’da 12,74 milyar dolara büyümesi bekleniyor.

Yeni Keşif: Kağıt Kadar İnce OLED, Kompakt ve Hafif NV için

Bunun ortasında, araştırmacılar University of Michigan’dan yeni bir OLED türü yarattı ki kağıttan daha ince ve büyük gece görüş gözlüklerini hafif gözlüklerle değiştirme potansiyeline sahip. Bu NV gözlüklerini daha ucuz ve uzun süreli kullanım için daha pratik hâle getirebilir.

Kaynak: University of Michigan

Organik ışık yayan diyotlar, yani OLED’ler, en başarılı organik elektronik cihazlar arasında yer alır ve mobil ekran pazarına hakimdir. Ayrıca otomotiv, giyilebilir cihazlar ve geniş bir aydınlatma yelpazesinde de genişlemektedir. iPhone gibi akıllı telefon ekranları bu tür ışığı kullanır.

Bu bağlamda, çalışma aynı katman yığınına entegre bir organik fotodiyot ve tandem OLED arasındaki pozitif fotonik geri besleme sayesinde çift kararlılık gösteren yeni bir organik ışık yayan cihaz sınıfı tanıttı. 

DARPA tarafından finanse edilen, araştırma yapıldı uzay ve savunma müteahhidi RTX ve OLED ışık ürünleri üreten OLEDWorks ile iş birliği içinde. Çalışma, yazar Chris Giebink’in U-M’ye taşınmadan önce başladığı Penn State Üniversitesi ile birlikte yürütülmekte ve şu anda teknolojinin patentlenmesi üzerinde çalışılmaktadır.

Geleneksel gece görüş sistemleri görüntü yoğunlaştırıcılarına dayanır. Yeni OLED cihazı da bunu yapar—yakın‑IL’yi görünür ışığa dönüştürür ve ardından 100 kat artırır. Ancak OLED cihazı, geleneksel görüntü yoğunlaştırıcılarında gereken yüksek voltaj, ağırlık ve rahatsız edici vakum katmanı olmadan bunu gerçekleştirir. Yüksek amplifikasyon elde etmek için araştırmacılar cihaz tasarımını optimize etmeye odaklandılar.

U‑M elektrik ve bilgisayar mühendisliği ve fizik profesörü Giebink’e göre, yeni yaklaşımın ilginç bir özelliği, ışığın ince bir film yığını içinde, bir mikron (0,001 mm) kalınlığından daha az bir kalınlıkta yükseltilmesidir. Bu, yaklaşık 50 mikron kalınlığındaki bir saç teli lifinden çok daha incedir.

Geleneksel bir görüntü yoğunlaştırıcıdan çok daha düşük bir voltajda çalışarak, cihaz güç tüketimini azaltır ve bu da pil ömrünü uzatır.

Teknik olarak, yeni OLED cihazı bir foton‑absorbe katmanı ile beş katmandan oluşan bir OLED yığını birleştirerek çalışır. Foton‑absorbe katmanı IL’yi elektrona dönüştürürken, OLED katmanı elektronları görünür ışık fotonlarına dönüştürür. 

İdeal olarak, OLED yığını üzerinden geçen her elektron için beş foton üretilir. Bu fotonların bir kısmı kullanıcının gözüne yönlendirilirken, diğerleri tekrar foton‑absorbe katmanına geri emilir.

Bu şekilde, sistem hâlâ daha fazla elektron üretir ve bu elektronlar tekrar OLED üzerinden geçerek pozitif bir geri besleme döngüsü oluşturur; bu da verilen bir giriş ışığı miktarı için çıkış ışığını büyük ölçüde artırır.

Önceki denemelerde OLED’ler yakın kızılötesi ışığı görünür ışığa dönüştürebilmiş olsa da bir kazanç sağlanamamıştır. Bu demek ki bir giriş fotonundan yalnızca bir çıkış fotonu elde ettik. Çalışmanın baş yazarı, U‑M elektrik ve bilgisayar mühendisliği doktora sonrası araştırmacısı Raju Lampande’ye göre:

“Bu, ince film cihazında yüksek foton kazancının ilk gösterimi olarak işaret ediyor.”

Ancak bu, cihazın yeteneklerinin sonu değildir. Aslında, bilgisayar görüsü sistemlerinde bile kullanılabilecek bir bellek davranışı sergiliyor. Bu davranış, ışık çıktısının belirli bir anda geçmiş aydınlatma şiddeti ve süresine bağlı olduğu histerezis olarak adlandırılır.

Bu yüzden, ‘alışılmadık’ bir hamlede, yeni OLED cihazı açık kalır ve zaman içinde bilgileri hatırlar. Bu, yükseltmeli OLED’in ışıklandığında ışık üretmeye başlaması ve ışık kapandığında durması gibi normal durumun aksine bir durumdur.

Cihazın bellek davranışı NV uygulamaları için bazı zorluklar ortaya koysa da, insan görsel sistemine daha benzer çalışan bir görüntü işleme fırsatı yaratabilir. Bu sistemde biyolojik nöronlar, gelen sinyallerin zamanlaması ve gücüne bağlı olarak sinyalleri iletir. 

Yeni OLED’in geçmiş girdileri hatırlama yeteneği, belirli nöron benzeri bağlantılar için de faydalı olabilir. Bu bağlantılar, bir giriş görüntüsünün ayrı bir hesaplama biriminde işlenmeden yorumlanıp sınıflandırılmasını sağlar.

OLED cihazı araştırmacılar tarafından üretildi OLED üretiminde yaygın olarak kullanılan malzeme ve yöntemler kullanılarak. Bu nedenle, yeni nesil ekranlar ve yükseltmeli görüntüleme uygulamaları için yakın vadede kullanılma potansiyeline sahiptir, ayrıca görüntü tanıma ve nöromorfik optoelektronik için yeni bir platform sunar.

Mevcut malzeme ve süreçleri kullanmak zaten mevcut gelecekteki uygulamalar için teknolojinin maliyet etkinliği ve ölçeklenebilirliğini önemli ölçüde artırabilir.

Diğer Gece Görüşü Yenilikleri

NV alanında devam eden yenilikler arasında, bir mühendis ekibi kedilerin optik sistemlerinden ilham alarak karanlıkta görüntü yakalayabilen yeni bir kamera geliştirdi. Cihaz aynı zamanda kamuflajı da görebiliyor, bu da askeri dronlar gibi uzun menzilli uygulamalarda faydalı olmasını sağlıyor.

Bu yüzden, kedilerin gözleri karanlık bir odada parlar; bu, kedinin gözündeki tapetum lucidum adlı ışığı yansıtan yapının bir sonucudur. Kedinin retinası, doğrudan çarpan ışığı ve tapetum lucidum tarafından yansıtılan ışığı da emer, bu da kedilere geliştirilmiş gece görüşü sağlar.

Bu sadece bir başlangıç değil. Ev kedilerinin gözlerinde bir başka özellik daha vardır: küçük vücutlu tuzak avcılarında yaygın olan dikey göz bebeği. Bu dikey göz bebeği, küçük kedilere geliştirilmiş derinlik algısı sağlar. Bu göz bebekleri, hedefe odaklanırken arka plandaki karmaşayı filtreler. 

Bu yapıları yeniden geliştirmek için, Güney Kore’deki çeşitli üniversitelerden mühendisler, Gwangju Bilim ve Teknoloji Enstitüsü’nden Prof. Young Min Song liderliğinde, dikey bir kamera diyaframı ürettiler. Gümüş yansıtıcıları olan bir silikon fotodetektör dizisiyle birleştirildiğinde, tapetum lucidum’un çift ışık absorpsiyonunu simüle etti.

Yeni araştırmaya göre yeni araştırma farklı mesafelerde gizli bir fare şekilli nesneye yönlendirildiğinde, cihaz kamuflajına rağmen şekli başarıyla ayırt etti.

Ancak, hatasız değil. insan yapımı görüntü sensörü, kedilerin doğal olarak sahip olduğu kadar keskin değil. Kedinin göz kamerasının yarık benzeri göz bebekleri, görüş alanını azaltıyor. Bu sınırlamayı aşmak için mühendisler, bu kamerayı kedinin baş ve omuz kaslarını taklit edecek şekilde kullanarak tam kedisel hareket taklidi yapmayı öneriyor.

Bu, araştırmacıların doğadan ilham almasının ilk örneği değil. Biyolojik ilhamlı teknoloji son derece popüler ve yaygındır. Lensler bile bu şekilde, mürekkep balığı, fil balığı ve mantis karidesi biyolojisi kullanılarak oluşturulmuştur. Kedinin gözleri, özellikle karanlık koşullarda ve \”insanları değiştirerek mobil robotların çeşitli alışılmadık robot uygulamalarına dağıtımını kolaylaştırma potansiyeli\” sunar; bu da gözetleme robotları, insansız araçlar ve askeri dronlar gibi alanlarda mobil robotların kullanılmasını destekler, çalışmanın belirttiği gibi.

Birkaç ay önce, bir başka araştırmacı, kızılötesi görüşü geliştirmek için tamamen optik bir yaklaşım benimseyerek gece görüş teknolojisini devrim niteliğinde bir adım attı. Bunun için Avustralya Araştırma Konseyi Dönüşümcü Meta‑Optik Sistemler (TMOS) Merkezi, son derece ince bir kızılötesi filtre oluşturdu. 

Bir streç film parçasından daha ince olduğu için, bu filtre gözlüğün üzerine oturabilir ve kullanıcı hem kızılötesi hem de görünür ışık spektrumunu aynı anda görebilir. Yeni teknoloji, ağırlığı önemli ölçüde azaltarak bir gramın altına düşürür.

Bu tür faydalarla, ortaya çıkan teknoloji biyolojik görüntüleme gözetimi ve otonom navigasyon endüstrilerinde önemli fırsatlar bulabilir.

Araştırma için araştırma, ekip, ışık fotonlarını işlemek için daha kolay bir yol sağlamak amacıyla metasurface tabanlı yükseltmeli teknoloji kullandı. Burada, fotonlar rezonans metasurface üzerinden geçerek bir pompa ışınıyla karışır.

Yerel olmayan lityum niyobat metasurface’in kullanımı, fotonların enerjisini artırır ve önce elektronlara dönüştürmek yerine doğrudan görünür ışık spektrumuna çeker. Bu, kriyojenik soğutma ihtiyacını ortadan kaldırarak geleneksel NV’de ‘gürültüyü’ azaltır ve daha keskin görüntüler sağlar; sonuç olarak, bu gözlüklerin hantal yapısına son verilebilir. 

“Bu, 1550 nm kızılötesinden 550 nm görünür ışığa yüksek çözünürlüklü yükseltmeli görüntünün yerel olmayan bir metasurface içinde ilk gösterimidir.”

– Rocio Camacho Morales, çalışma yazarı

Bu dalga boylarını seçme kararını konuşurken, Camacho, 1550 nm’nin genellikle telekomünikasyon için kullanıldığını, insan gözünün ise diğerine çok duyarlı olduğunu belirtti. Gelecek araştırmalarında, ekip cihazın duyarlılık aralığını genişleterek “geniş bantlı IR görüntüleme elde etmeyi ve kenar algılama gibi görüntü işleme tekniklerini keşfetmeyi” hedefliyor.

NV Teknolojisini İlerleten Şirketler

Gece görüş teknolojisi dünyasında, L3Harris Technologies (LHX ) (NYSE: LHX), BAE Systems (BSP.DE ) (OTC: BAESY) ve Leonardo gibi şirketler alanı ileriye taşıyor.

Bunlar arasında, L3Harris savunma ve uzay alanında büyük bir oyuncu olup, askeri ve kolluk kuvvetleri için gelişmiş gece görüş gözlükleri ve sistemleri üretmektedir. BAE Systems da askeri uygulamalar için gece görüş ve kızılötesi görüntüleme teknolojileri geliştiriyor; Leonardo da benzer şekilde, görüntü yoğunlaştırıcılar ve termal görüntüleme sistemleri dahil gece görüş ekipmanlarıyla savunma, güvenlik ve uzay sektörlerine hizmet veriyor.

Daha sonra, artık Teledyne Technologies (TDY ) (NYSE: TDY) bir parçası olan FLIR Systems, çeşitli sektörlerde gece görüş sistemlerinde kullanılan termal görüntüleme ve kızılötesi kameralar üretiyor. Raytheon Technologies (NYSE: RTX) özellikle askeri ve havacılık sektörlerinde NV yetenekleri için kritik olan kızılötesi ve termal görüntüleme sistemleri üretmesiyle tanınıyor.

Şimdi, teknolojiyi ilerleten şirketlere daha yakından bakalım:

#1. Kopin Corporation (NASDAQ: KOPN) 

Gece görüş teknolojisini ilerletmede kilit bir oyuncu olan Kopin, mikrodisplayler ve giyilebilir teknolojiler, özellikle modern NV sistemlerinin kritik bileşenleri olan heads‑up display (HUD)lar geliştirmektedir. 

Mayıs ayında, şirket tanımlanamayan bir savunma müşterisinden OLED mikrodisplay teknolojisini içeren düşük gecikmeli dijital gece görüş sistemi geliştirmek için bir sözleşme kazandı. Analog NV gözlükleri iki on yıldan fazla süredir askeri operasyonlarda kullanılıyor. Verimli dijital sensörler ve gelişmiş OLED mikrodisplayler sayesinde yeni proje, NV yeteneklerini tamamen dijital bir sistemle artırmayı hedefliyor. Bu entegrasyon ayrıca gece görüş cihazlarının boyut ve projeksiyonunu küçülterek operasyonel verimliliği artırıyor.

74,23 milyon dolar piyasa değerine sahip olan şirketin hisseleri şu anda 0,65 dolardan işlem görüyor ve YTD %69,77 düşüşte. EPS (TTM) -0,40 ve P/E (TTM) -1,53. 2024’ün ikinci çeyreğinde Kopin 12,3 milyon dolar gelir elde etti; bu, geçen yılın aynı çeyreğine göre %18 artış. Şirketin yıllık ürün geliri %84 artış gösterdi; savunma ürünlerinden gelir 5,4 milyon dolar artarken, endüstriyel ürün gelirleri 0,3 milyon dolar yükseldi. Ürün gelirlerinin maliyeti ise 8,7 milyon dolar olarak gerçekleşti; bu, net ürün gelirlerinin %79’u ve 2Q23’te %95’den düşüş. Çeyrek boyunca net zarar 5,9 milyon dolar (hisse başına 0,05 dolar) oldu.

CEO Michael Murray’ye göre:

“(Beş yeni müşteri geliştirme siparişi verdi, bu da gelecekte yıllık milyonlarca dolarlık üretim geliri fırsatları sağlıyor)”.

Ayrıca, ABD Ordusunun Yeni Nesil Kısa Menzilli Saldırgan (NG‑SRI) sisteminin tasarım, geliştirme ve üretimini 2027’de başlayacak şekilde kazandığını açıkladı. Diğer sözleşmeler, ABD Ordusu için Görsel Artırma Sistemleri üzerine optik yaklaşımların araştırılması ve ABD Donanması için gelişmiş sensör sistemlerinde gereken optiklerin boyut ve ağırlığının azaltılmasını içeriyor.

#2. Elbit Systems (NASDAQ: ESLT)

Bu savunma şirketi, hem askeri hem sivil kullanım için gelişmiş gece görüş gözlükleri, termal görüntüleme sistemleri ve diğer elektro‑optik sistemlerin geliştirilmesiyle ilgilenmektedir.

Bu ay, Elbit Systems (ESLT ) ABD Ordusu ile ek kask takılı, AN/PVS-14 monoküler gece görüş cihazları için 28 mln dolarlık bir sözleşme imzaladı; bu cihazlar, askerlerin gece hızlı hareket etmelerini sağlar. Cihaz, bir kızılötesi aydınlatıcı ve yüksek büyütmeli lensler içererek düşük ışık koşullarında ve 150 metreye kadar net görüntüler yakalar. Bu anlaşma, şirketin daha önce AN/PVS-14 cihazlarını orduna temin ettiği 12 mln dolarlık sözleşmenin ardından geldi. 2021’de de aynı cihazlar için 54 mln dolarlık bir anlaşma yapılmıştı.

8,5 milyar dolar piyasa değerine sahip şirketin hisseleri şu anda 192,24 dolardan işlem görüyor ve YTD %9,85 düşüşte. EPS (TTM) 5,44, P/E (TTM) 35,35 ve temettü getirisi %1,04. 2024’ün ikinci çeyreği için Elbit raporladı 1,6 milyar dolar gelir, GAAP net gelir 78 milyon dolar, Non‑GAAP net gelir 93 milyon dolar ve sipariş birikimi 21,1 milyar dolar. 30 Haziran 2024’te sona eren altı aylık dönem için nakit akışı 26,0 milyon dolar oldu; bu, geçen yılın ilk yarısının sonunda kaydedilen 210,7 milyon dolardan, envanter ve ticari alacaklardaki artış nedeniyle düşüş gösterdi.

Şirketin %12 yıllık gelir artışı hakkında konuşurken, CEO Bezhalel (Butzi) Machlis şunları söyledi:

“Ürün ve çözümlerimize olan sürekli yüksek talep, sektör lideri konumumuzu pekiştiriyor.”

Sonuç

Gece görüş teknolojisi son yıllarda üssel bir büyüme göstererek, daha kompakt, daha düşük enerji tüketimi ve geliştirilmiş görüntü netliği gibi faydalar sundu. İnce OLED tabanlı cihazların, kedi ilhamlı kameraların ve gelişmiş metasurface’lerin geliştirilmesi, daha iyi sonuçlar elde etmek için devam eden araştırmanın önemini vurguluyor; bu da gece görüşünün potansiyel uygulamalarını daha da genişletebilir, dünyayı daha derinlemesine anlamamıza yardımcı olabilir.

Buraya tıklayarak kızılötesi kuantum noktalarının bir sonraki nesil görüntüleme tekniklerini inşa etmemize nasıl yardımcı olabileceğini öğrenin.