非數位的紅外線攝影—攝影的秘境

（初稿完成於一九八九年，刊於544.547.549期中華攝影周刊）

陳宗嶽

　　在攝影的光源中，除了最為我們所熟知的可見光（Visible light）之外，紅外線（Infrared ray）是使用最多的一種，因為紅外線最接近可見光，是自然環境中最多、而又最沒有破壞力的一種電磁波與輻射能，因此被廣泛的運用在軍事偵測、科學探測、犯罪偵查、建築結構檢測、病源診斷、文物鑑定與異像藝術創作等特殊攝影之中。

壹、紅外線的性質

　　早在西元一八００年，英國天文學家赫謝爾爵士在以溫度計測量光譜上的各種顏色時，發現愈接近光譜盡端的紅色光束時，光束變得愈溫暖，如果把溫度計放在可見紅光之外，亦即肉眼看來似乎沒有光線的地方，溫度卻升得更高，由此，赫謝爾發現了一種看不見、但憑溫度可以測出的新光線，並且將之命名為紅外線，意即位在紅色光以外的光線，紅外線自此正式為人類所發現。

　　其實，不論是可見光或是紅外線，都只是電磁波的一種，在整個電磁波譜中，可見光只佔了四十分之一的極小部份，而紅外線反倒佔了六分之一的較大部份，除此之外，我們所熟悉的無線電波（Radio Waves）、微波（Gamma rays）等，都是電磁波譜裡的一份子（如附圖），只因為波長與頻率的不同，而各有著不同的特性，但是又因為它們兼有電和磁的特性，並且在穿過真空時的速度與光波相同，因此被統稱為「電磁波」。

　　在物理光學上，當一道白光通過一塊三角柱形的稜鏡時，白光不僅會因折射而偏離原來進行的方向，同時也會把所含的各色光分開，其中波長最短的紫色光會產生最大的折射，其次依青、綠、黃、橙、紅的波長順序而有漸弱的折射，紅色光則是其中折射率最小的一種色光，因此，在光線行進的方向中，如果存有某種障礙，最容易受影響而產生擴散與亂射的是紫色光，而波長較長，從0.662至0.78微米（Micron～百萬分之一公尺），並且具有直進性的紅色光，是最，不容易受到影響的。因此，日落前的太陽，看起來格外的紅，就是因為太陽光在穿過大氣層時，受到空氣中的水蒸氣和灰塵等浮遊物的阻礙，使得藍、綠色系的光，在途中多半就被散射和吸收掉了，只有直進性較好的紅色系光，能穿透阻礙，並且進入我們眼睛的視網膜上，所以我們眼中所看到的夕陽總是紅色的。

　　由於，紅外線有著比紅色光更長的波長，從0.78至1000微米，因此有著更強的直進性與穿透性，尤其是從1.5微米到1.8微米、2.1微米到2.4微米、3.3微米到4.2微米、4.5微米到4.8微米、8微米到13微米等五個紅外線窗（IR Window）的波段裡的紅外線，更是不會被大氣與水氣所吸收，再加上只要溫度高於絕對零度（-273℃）的任何物體，都能輻射紅外線，使得這種發自分子或灼熱物體的電磁波，在當代應用科技之中，擁有最廣泛的用途。

貳、紅外線的運用範疇

　　依據一九八五年美國武器製造商休斯（Hughes）公司對紅外線用途所做的研究，發現無論是在軍事、科學、偵查、工業、醫學、鑑定等範疇中，紅外線都有（如下表所列）無限發展的空間：

一、軍事偵測

　　紅外線攝影的發明，本來就是為了軍事上的需要，這種需求在戰爭中尤其迫切。早在二次世界大戰中，德、英兩國為了欺瞞對方的飛機，減少因為轟炸所遭受的損失，曾煞費苦心的偽裝一些長達數哩的街道、工廠和鐵路，用裝貨用的條板木箱去拼湊，箱內並裝有電燈，從空中鳥瞰這些街道，看起來像是燈火管制不周的柏林一角，為了加強它的真實性，假柏林還裝置有防空設備，無怪乎設置的專家自詡說：「就算是轟炸人員事前知道有這麼回事，也很難不中計。」

　　同時，德國為了改變柏林的地貌，用樹葉鋪滿屋頂，用覆以草皮的木排改變池塘的輪廓，用網覆蓋整個小湖，使湖完全看不見；甚至對那廣闊且時常被當做陸標的鳥特頓林頓大道，也用木架和偽裝網，使它看來窄了一半。對於這些精心設置的偽裝，雖然大自然經常無心的將它拆穿，諸如：真水溝結冰了，機場上油漆的假水溝便原形畢露；人造的樹葉無法隨季節而變換顏色；脫離樹幹的枝葉因葉綠素的迅速褪色而無所遁形；晨昏的太陽方位變了，而畫上去的陰影卻依然如故的沒有移動等。只是詭計遲早會被識破本是意料中的事，設置者認為只要能拖延敵人的行動，造成對方的浪費和舉棋不定，就可以算是成功了。

　　基於二次大戰中的這些教訓，戰後的科學家即極力發展一些能迅速偵破敵人偽裝的方法，紅外線攝影被發現是一種最合用的方法，除了紅外線有著較佳的大氣穿透力和對植物葉綠素有著強烈的反射之外，軍事目標在運動時會釋放鉅大的熱能，亦是使紅外線攝影能夠輕易區別所要偵測目標的主因。

　　軍事上的紅外線攝影偵測，除了運用被美國列為最高機密的SR-71噴射機拍攝五十哩以外的紅外線景像，以及由太空人運用經特別設計的哈蘇（Hasseblad）電子資料相機（HEDC），和紅外線Aerographic與柯達愛泰康（Ektachrome）紅外線高空軟片，在太空梭所經途徑拍攝之外。

　　今天的軍事用途的紅外線攝影，應該已由偵察衛星所包辦了，但是在早期的美國衛星偵照中，由於經由電視攝影機所拍得的畫面，在傳訊的過程中，會因大氣層的干擾而有失真與損失的現象，因而在有需要特別仔細觀察的地方，仍然必須使用裝有傳統高解像力照相機的衛星前往偵照，並將拍得的底片送回地球處理。

　　然而，要將底片由太空送回地球並不簡單，先要在放置底片的套夾外加一層不會被高溫銷熔的防護外殼，在衛星將底片套夾放出後，套夾上的後退火箭要使套夾速度低於軌道速度，在地心引力的吸引下，底片套夾逐漸降落並進入地球的大氣層，在距離海洋十英哩的上空，降落傘自動張開，在緩慢降落的過程中，由運輸機在空中將降落傘繩套住，再把底片套夾收回機腹，完成整個彷若空中特技演出的回收過程。

　　在一九五九到一九六二年間，美國的「發現者計畫」未曾失過手，也因此使美國在一九六二年的古巴飛彈危機中，輕易的揭穿了赫魯雪夫對蘇俄長程飛彈的吹噓，在美國甘迺迪總統的強硬堅持之下，終使得蘇俄不得不鍛羽而歸。

　　自一九七六年的十二月，美國將最新型的KH-11偵查衛星送上太空後，由於數位式傳訊系統的啟用，使得視訊的干擾降到最低，傳統的照相偵測方式自此被打入冷宮，目前的衛星偵照，除了精確到可以連軍事人員制服上的軍階都能看得一清二楚，透過紅外線感應器還能顯示海底的原子能潛水艇，無怪乎美蘇核武限武談判時，彼此都能確定對方是否信守條約上所規定的限武約束。

二、犯罪偵查

　　由於紅外線是一種不可見光，因此在紅外線軟片甫誕生，即被各國保安人員用來偵查犯罪，特別是在黑暗地區的偵查。

　　在此之前，則依賴柯達公司所生產的一種超高速軟片，和一種可以利用電子晶體放大光線的電子照相鏡頭，透過兩者的合作，可以在陰暗類似午夜的台北新公園樹蔭下，拍得清晰的黑白人物照片。但是由於此套裝備有著數十公分長的龐大鏡頭身軀，並且仍然需要一定的照度，因此只適用於定點偵照；而紅外線閃光燈攝影，則有著輕便、靈活、快速的便利，因此在較近距離的秘密偵照，都已由此種紅外線閃光燈攝影所取代。

　　在一九八０年代初期的紅外線閃光燈攝影，除了日本岩田企業公司曾出過一款在相機翻起的鏡蓋上直接配備閃光指數10的紅外線閃光燈的專用袖珍相機Noctbovs外，一般的此類攝影都是用一般的35厘米相機配台Sumpak 480紅外線閃光燈，只是使用時當然要用紅外線軟片，鏡頭前也最好加上一片柯達的紅外線攝影專用濾色鏡片—雷登87。這樣的配備，在當時負責國內大案件調查的司法行政院調查局內就有好幾套。

　　不過，這種紅外線閃光燈攝影不是全然的無法令人發覺，因為在按快門激發紅外線閃光燈閃光的同時，在光源處仍會發出些微暗紅色的可見光，同時限於紅外線閃光燈的閃光指數（GN）只在30～7.5之間，故也不可能拍攝距離超過二十公尺以上的主體，這些，都是在運用此種紅外線閃光燈攝影時所不得不面對的限制。

　　然而，由於紅外線的折射率低，尤其是在紅外線閃光燈面向與鏡頭光軸幾近一致的時候，更是容易穿透薄的布與紙，因此，運用得宜，可以將用薄紗或玻璃絲襪覆蓋下的劫匪面貌清楚的拍攝下來，這對偵查犯罪是一大貢獻。

　　另依據一九七０年代專門捕捉日本男女在東京戶外親熱照片的日本攝影家吉行耕平，在一九七九年接受日本一家刊物訪問時所說：「那個時代還無紅外線閃光燈組，他研究科技後，找到柯達製造的紅外線閃光燈泡，到中央公園和東京其他兩座公園，拍攝從事性行為的異性戀與同性戀人，以及悄悄靠近情侶的偷窺狂。」這些主題為「公園」的系列攝影作品，二００七年十月間又在紐約切爾西區的約希。米羅畫廊展出，如同現代藝術美術館攝影館館長蘇珊。基斯馬里克所說：「吉行作品中所展現的人類掠奪性與獸性，特別令人震撼。這些照片怪異撼人，不僅是主題本身，也因為照片挑戰了我們對日本社會所存的陳腐觀念，我們總認為日本社會充滿威權，謹守禮儀，紀律嚴明。」

三、建築結構檢測

　　當一間具有歷史意義的古屋開始剝落時，屋主立即面臨兩種選擇：拆掉或修葺，在以前，人們只有借助於鎚鑿的幫忙，在將房屋外層的古老灰泥層去除後，才可以鑑定得出－結構是否完好？值不值得再保留？否則投入過多的金錢和勞力，都將可能成為一種得不償失的浪費。

　　但是，在今天，由於紅外線輻射掃描儀的發明，使得這種刮除工作變得沒有必要，經由這種紅外線輻射掃描儀所拍得的熱圖像，可以清楚的顯現肉眼所看不到的房屋內部結構，因為它是靠著被攝體本身所散發出來的熱輻射來產生影像，所以可以透視包括人造纖維瓦在內的任何覆蓋層的內部結構。因此，對於古屋的修葺，提供了一種最經濟可行的方法。

　　德國的一些具有有歷史價值的鄉村小鎮，就是經由這種結構熱圖像的幫助，而得以重現行將沒落的地方色彩。幸運的是，保有文化古蹟最多的中國大陸，在二００五年修葺北京故宮時，也開始將此類科技運用在文物建築的鑑定、保存上。