当前，红外成像技术尽管在工业检测、医学影像、安防监控以及军事侦察等军事和民用领域中发挥着重要的作用，但该技术仍存在一些局限性！在机载和便携式平台的应用场景中，红外相机需要紧凑、轻便且具有成本效益；然而，现有的红外相机不仅机身笨重而且售价都较高，这是因为红外相机中的折射透镜，是以曲面及材料的折射率，来塑造光的波前，改用超透镜能够解决上述的问题……

不过，现有在红外波段中使用的超透镜孔径尺寸通常小于 1cm，缺少高倍率和远距离成像能力。

去年，华中科技大学光学与电子信息学院易飞副教授团队提出了一种采用大口径超透镜来制备轻型长波红外 ( long-wave infrared，简称 LWIR) 相机的技术路线。据了解，该 LWIR 相机能够通过 5cm 孔径的超透镜对数十米距离的目标进行成像，而且其对 5m 距离外目标的成像质量明显高于当前透镜孔径为 5.5mm 的商用红外相机，可被用于温度测量和气体检测。

相关论文以《通过单个 5 厘米孔径超透镜实现的轻型长波红外相机（FM4F.4）》（Lightweight Long-Wave Infrared Camera via a Single 5-Centimeter-Aperture Metalens （FM4F.4））为题在 2022 美国激光与光电子会议（Conference on Lasers and Electrooptics，简称 CLEO）上发表。

不同于常规的平面透镜，超透镜是通过人工亚波长阵列平面来塑造光的波前。近年来，科学家制备出许多可用于成像的超透镜，但这些超透镜的口径大都不超过几毫米，主要在可见光及近红外波段工作，很少有工作在中长波特别是长波红外波段的。

在本次研究中，该团队设计并开发的全硅超透镜有着五厘米口径，工作在 10.6um 的长波红外波段。据了解，该超透镜能够用于市面上几乎所有的红外相机，它的焦距、光圈数、数值孔径分别为 34mm、0.68 和 0.592，其重量（3.7g）和厚度（0.5mm）比其他同一口径的非球面透镜要小得多。

研究人员表示，这一大口径超透镜的实现离不开其提出的一种原创技术，名为“多版图拼接式投影曝光”。该技术理论上可以用来实现任意尺寸的大口径超透镜制备；而且，由于它并不受到图形对称性的影响，因此普遍适用于超透镜的各种阵列排布设计。

借助“多版图拼接式投影曝光”技术，该团队顺利使用 6 寸硅晶圆合成出 4 个 5cm 的大口径超透镜，并将其掩模间的拼接误差校正至 200nm 以内。

接下来，该团队对其制备的全硅超透镜进行了成像性能方面的试验。首先，他们发现这一超透镜在 10.6um 波长下的聚焦光斑大小低于 20um。对此，研究人员称，这表明该超透镜在 10.6um 波长的成像性能比同等口径非球面透镜好得多。

其次，他们以氧化钒非制冷焦平面传感器验证了在 8 至 12um 工作波长下该超透镜的宽谱成像水平。

最后，研究人员将目标物距离作为变量，进一步分析了该超透镜的成像情况。结果得出，基于该超透镜的 LWIR 相机可以拍摄出 5m 远目标物的细节，并识别到 50m 远的目标物。

据了解，该团队制备的全硅超透镜成像工作模式有两种。第一种模式下，宽谱光进入到超透镜，带给图像传感器高能量及高性噪比，但此时的超透镜成像像质一般；第二种模式下，一束窄谱光进入超透镜，虽然带给图像传感器的能量较低，但这限制了超透镜的成像带宽，令其成像像质获得了提升。

针对这两种模式的不同特征，该团队展示了所开发 LWIR 相机的两个应用：温度测量和气体泄漏检测。第一种模式下，经过校准后的 LWIR 相机可以在 40 到 240 摄氏度的范围内完成温度测量，而且误差不超过 5%；第二种模式下，以六氟化硫气体为例，该 LWIR 相机能够检测气体的泄漏速度以及流向。

易飞谈到，他们还使用 NIQE（Naturalness Image Quality Evaluator，自然图像质量评价）指数评估了其全硅超透镜的成像像质。研究表明，该超透镜的综合像质性能远胜于非球面透镜，且通过窄带滤光片约束成像带宽以及去卷积算法优化两种方式，其像质还可以获得进一步的提升。

此外，他表示，采用镀长波红外增透膜的方式，能够使得该超透镜的长波红外透过率从 50% 升至 70%，在此基础上再进行光学膜系优化，还能使其长波红外透过率超 80%。而且，这款超透镜的成像特性在-60 到 80 摄氏度的温度范围内都可以维持正常。

总的来说，这项研究显示了超透镜技术在红外成像领域的广阔应用前景，并为开发轻量化与小型化的红外成像设备带来了全新且可靠的技术路线。 网页链接

睿创微纳目前产品是以传感芯片、探测器、机芯和整机为核心的红外全产业链产业集团，已经具备先进的集成电路设计、传感器设计、器件封测、图像算法开发、系统集成等研发与制造能力、公司产品主要应用于军用及民用领域，是一家成熟的红外成像系统解决方案的供应商。目前国际上仅美国、法国、以色列、中国等少数国家掌握非制冷红外芯片设计技术，国外主要供应商对我国存在一定的出口限制，公司经过自身发展填补了我国在该领域高精度芯片研发、生产、封装、应用等方面的一系列空白，成为国内为数不多的具备红外探测器芯片自主研发能力并实现量产的公司之一。

一，简介：烟台睿创微纳技术股份有限公司（证券简称：睿创微纳，证券代码: 688002）成立于2009年，于2019年7月成为科创板首批上市公司之一。公司主要从事专用集成电路、特种芯片及MEMS传感器设计与制造技术开发，具备多光谱传感研发、多维感知与AI算法研发等能力，为全球客户提供性能卓越的红外成像MEMS芯片、ASIC处理器芯片、红外热成像与测温全产业链产品、激光、微波产品及光电系统，产品广泛应用于夜视观察、医疗防疫、智慧工业、无人机载荷、自动驾驶、安消防、物联网、人工智能、机器视觉等领域，目前已发展成为国内非制冷红外芯片行业的领军企业。

2012年，公司发布第一款非制冷红外焦平面探测器产品；

2013年，公司成功研制出QVGA面阵非制冷太赫兹成像机芯；

2015年，公司开始规模量产非制冷红外探测器；

2017年，公司筹建山东省红外成像与光电传感工程技术研究中心，并发布陶瓷封装非制冷红外焦平面探测器产品；

2018年，公司推出宽波段、大面阵、高灵敏非制冷太赫兹成像机芯及更小像元尺寸和更大阵列规模的非制冷红外焦平面探测器产品；

2019年，公司率先发布10微米1280*1024非制冷红外焦平面探测器，实现10μm像元、大规模面阵非制冷红焦平面芯片的批量化生产；

2020年，公司发布车规级自动驾驶红外热成像摄像头Asens M；

睿创微纳拥有员工2000余人，研发人员占比48%，已获授权及受理知识产权项目共930件：国内已获授权及受理专利技术718项（包括集成电路芯片、MEMS传感器设计和制造、MatrixⅢ图像算法和智能精准测温算法等）；国外专利及专利申请22项；软件著作权147件；集成电路布图设计43件。

截止2022H1报告显示，公司董事长兼总经理马宏直接及间接持有公司15.34%的股份，公司董事李维诚持有公司10.51%的股份，2019年6月，李维诚、梁军、方新强、郑加强、合建新源、中合全联承诺在公司上市起5年内，将自己对应的投票表决权委托给马宏行使，因此马宏投票权超过40%，为公司实控人。马宏：毕业于华中科技大学电子科学与技术专业，博士学历。历任武汉邮电科学研究院光电研发工程师，华中科技大学光电子工程系教师，世纪晶源科技有限公司董事，副总裁，深圳世纪晶源光子技术有限公司董事长，总经理。

二，睿创微纳产能情况：在红外探测器芯片生产环节，公司与晶圆代工厂共建的8英寸MEMS晶圆生产线已投入量产，产能达到每月1500片晶圆。此外，公司进一步加大平台建设，红外探测器制造平台加速自动化设备导入，金属封装和陶瓷封装红外探测器年产能达到80万只，晶圆级封装红外探测器年产能达到260万只；优化晶圆级热成像模组制造平台，年产能达到150万只；红外热像仪整机产品年产能提升到60万只。自主开发MES系统全面上线使用，实现产品可追溯性以及数据透明化，实时监控生产状况，极大提升了生产管理水平。随着生产规模逐年增长，公司产品良率得以稳步提升。

三，基于公司的产品结构，可以把睿创微纳的产品分为四个部分：

红外MEMS芯片：红外MEMS芯片是红外成像系统的核心元件，处于整个红外成像产业链的最上游，由于国外红外成像芯片核心技术对我国的封锁。公司自成立以来不断的进行技术突破，现已掌握红外MEMS芯片的核心技术，目前已经成功研发并批量生产256×192面阵、384×288面阵、640×512面阵、1024×768面阵及1280×1024面阵，像元尺寸为35μm、25μm、20μm、17μm、14μm、12μm、10μm和8μm的非制冷红外探测器芯片，公司芯片目前全部自用，暂不直接对外销售。

探测器：非制冷红外焦平面阵列探测器是从20世纪80年代开始，在美国军方的支持下发展起来的。由于非制冷焦平面探测器在防务方面的诸多应用，美国对中国一直实行严格的禁运措施。美国厂商在中国大陆仅出售热成像仪整机，或者在分辨率、帧频等方面有限制条件的热成像机芯组件。法国的红外探测器可以对中国出口，但实施最终用户许可制度，并且在高端产品严格限制。国内过去主要在高校等研究机构进行一些材料、传感器和读出电路技术相关研究，但一直未能实现国产化批量供货。从2014年以后，国产红外探测器已经在国内民用和防务多个领域达到广泛应用，成为替代进口产品的主力军。目前，睿创微纳探测器已经形成了金属封装、陶瓷封装以及晶圆级封装三大系列十余种型号，具有高性能、全数字化合系列化的优势，广泛应用于红外制导、武器瞄具、光电载荷、辅助驾驶、安防监控、工业测温、个人消费等领域。

机芯：目前公司机芯产品主要包括 XCore LA、XCore Micro 系列全能型机芯，XCore LT 测温型红外机芯以及 Xforest 满足特殊区域监控、防火需求的机芯等。

整机：面向工业红外热像感知市场领域，公司完成经济型到高端型全系列在线式红外热成像测温产品线和便携手持式红外热成像测温仪产品线的全覆盖；面向视觉监控领域，公司完成了多光谱半球、筒机、云台等多个系列视觉产品的研发和量产；推出了面向工业园区应用的室内外巡检机器人，可完成设备异常检测、管道老化检测、气体泄漏检测、自动表计读数等功能，减轻运维作业人员工作压力。面向汽车领域，完成系列产品开发和升级，可满足各类车载市场对红外高分辨率产品的需求、自动驾驶对远距离和中距离感知需求。推出NV 系列数码夜视产品，该产品以良好的用户体验、产品质量和性价比，打造出强大的市场竞争力；同时建立了高端产品体系，完成多款样机开发，持续向高端户外市场发力。系列用于手持观瞄、光电系统等红外热像仪整机产品持续完善并逐步进入市场。针对消费品市场，发布天眼系列和超小体积P2系列智能手机插件热像仪产品，进一步扩大消费级市场占有率。

整机产品按照应用领域区分，睿创微纳已形成军用和民用两大应用领域产品组合。其中军用产品主要应用于夜视观瞄、精确制导、光电载荷以及军用车辆辅助驾驶系统等；民用产品广泛应用于安防监控、汽车辅助驾驶、户外运动、消费电子、工业测温、森林防火、医疗检测设备以及物联网等诸多领域。

随着非制冷热成像产品在安防、测温、汽车和个人视觉系统中的广泛应用，市场对热成像模组的分辨率、功耗、体积和价格提出了新的要求，更大面阵规模、更小像元间距、更小封装体积、更高集成化日益成为主流发展方向，当前公司积累一批自主研发的核心技术，公司是继美国DRS之后第二家对外发布10μm非制冷探测器产品的，在多项红外技术关键技术指标上已达到国内领先、国际先进水平……