军用夜视技术

[拼音]：junyong yeshi jishu

[外文]：military night vision technique

在夜间或低亮度条件下，将不可见辐射加以转变或将微弱的夜天光增强，成为人眼可以感受的可见光，应用于军事上进行隐蔽观察的光电技术。它主要用于夜间的侦察、照相、观察瞄准、车辆驾驶、装备修理、工程抢险和战地救护等。在民用上可用于天文观察、宇宙探测、航天航海、深水考查和核物理实验等。

分类

夜视技术通常分为红外夜视技术和微光夜视技术两大类。前者包括红外像转换技术、红外热成像技术、红外照相技术、红外固态成像技术等。后者包括微光像增强技术、微光电视技术、微光照相技术、微光固态成像技术等。

红外像转换技术

将人眼不可见的0.76～1.15微米的近红外辐射图像，通过红外变像管转变为人眼可见的图像。工作时以红外变像管作为探测器和显示器，外加一个红外探照灯作为光源。从目标反射回来的红外辐射，聚焦成像在变像管一端的银氧铯光电阴极上，激发出光电子。这些光电子被管内的电子透镜（电压为20千伏左右）加速并聚焦到荧光屏上，轰击荧光屏发光，显现出可见光图像（图1）。

利用这种技术的夜视器材，称为主动红外夜视仪。它具有场景反差大、闪烁小、成像比较清晰等优点，特别适用于陆地观察。而且红外变像管的工艺比较成熟，造价低廉，受外界自然环境照明情况影响也较小。但红外光源及其供电装置比较笨重，耗电多，观察范围、视距也受到探照灯功率和尺寸的限制。且隐蔽性较差。如苏联的AПН-3型火炮瞄准具：视场2ω =6°，倍率7.5x，作用距离800～1000米，重量14千克。

红外热成像技术

基于记录目标与背景温度的差别来显示图像。工作时以一种内光电效应的红外探测器作为接收元件，光学系统将目标各处根据自身温度辐射的中长波红外辐射，通过光机扫描或其他扫描技术转变成电信号，经处理后，由显示器转变成可见图像（图2）。利用这种技术的夜视器材，称为热像仪。

热像仪能发现和识别经过一般伪装的目标，隐蔽地实施昼夜观察，具有较高的抗干扰能力。但作用距离受气象条件影响较大，造价太高，在推广使用和广泛装备上受到限制。热像仪的性能现已达到等效噪声温差为0.1K，空间分辨率0.1～0.4毫弧度。红外前视系统所得到的图像在帧频、分辨率和信噪比方面都已达到广播电视水平，作用距离一般可在1公里以内识别人，2公里以内识别车辆，15～20公里以内跟踪飞机。

应用热释电摄像管的热成像系统，频谱响应宽，长波峰值可延伸到14微米，无需制冷，并具有与普通电视兼容、操作简便等优点。在无调制情况下，能区别固定景物和运动目标，发现热辐射变化的物体。在加调制后，能观察固定目标。其缺点是空间分辨率尚差。

微光像增强技术（微光夜视）

直接利用夜间微弱的夜天光（月光、星光和大气辉光）照明，由像增强器将来自目标的反射辐射，转变为增强的光学图像。利用这种技术的夜视器材，称为微光夜视仪。由于无需附加光源，隐蔽性较好。但受自然环境照明情况影响较大，且易受伪装的欺骗和干扰。这类器材已经发展了三种类型：

（1）用级联或串联像增强器的微光夜视仪。这种像增强器采用了对夜天光更为灵敏的多碱光电阴极。它的结构和工作原理与红外变像管相似。为了提高亮度增益，多采用光学纤维面极（或薄云母片）将三个单级像增强器耦合起来，成为三级级联(或串联)静电聚焦像增强器。如法国的OB25型微光瞄准具，视场2ω=11°，倍率4^×，分辨率1.5毫弧度，在星光下对人的作用距离为400米、对车辆为500米、对坦克为700米，重量2.9千克。

（2）用微通道板像增强器的微光夜视仪(图3)。微通道板实质上是一个薄的二次电子倍增器。这种像增强器又可分为薄片管和倒像管两种。前者将微通道板放在光电阴极与荧光屏之间，形成双近贴像增强器；后者则相当于在单极像增强器的荧光屏前面，加了一块微通道板。由于微通道板的增益较高，只要用一个单管就够了，因而缩小了体积、减轻了重量。如法国的OB44型微光望远镜，视场2ω =11°，倍率3^×，分辨率在10^-3勒克斯时大于或等于0.6毫弧度，在星光下对人的识别距离为450米、对车辆为650米、对坦克为900米，重量仅1.9千克。

（3）使用 Ⅲ-Ⅴ族化合物（如砷化镓）光电阴极像增强器的微光夜视仪。由于它的量子效率高，对夜天光光谱响应较好，因而能提高作用距离，分辨率也较高。但由于只能做成平面阴极，尺寸也不易做大，因而在应用上受到一定限制。

微光电视技术

在微弱的光照条件下(10^-1勒克斯以下)利用电视手段进行观察。 其基本原理与工业电视相同，但灵敏度要求更高。它可在显像之前对信息加以适当处理，使图像质量得到改善。并可在一帧时间内积累信息以提高信噪比，还可供多人、多地点同时观察。缺点是耗电多，体积大，操作维护比较复杂，造价较高。微光电视主要由微光摄像机、监视器和控制器等部分组成。微光摄像机常采用电子轰击硅靶摄像管。为了能在星光条件(10^-3勒克斯以下)下进行工作，一般还需要再耦合上一级像增强器。此外，还有带微通道板像增强器的视像管摄像系统，带三级像增强器的视像管摄像系统等。随着电荷耦合器件和电子轰击半导体电荷耦合器件的出现和不断发展，为微光摄像机性能的不断提高开辟了新的途径。

简史

1929年L.R.科勒发明了对近红外辐射灵敏的银氧铯光电阴极。20世纪30年代初，美国工程师P.T.法恩斯沃思和G.霍尔斯特提出了光电图像转换原理，为近代夜视技术提供了理论基础。以后，荷兰、德、美等国研制成红外变像管。第二次世界大战后期，主动红外夜视仪开始用于实战。1936年，锑铯光电阴极出现后，开始了直接利用夜天光解决照明的微光夜视技术研究。但直到1955年A.H.萨默发明高灵敏度的多碱光电阴极之后，微光夜视技术才得到迅速的发展。1962年美国研制出用光学纤维面板耦合的三级级联像增强器，并制成实用的微光夜视仪，即所谓“星光镜”，1965～1967年曾用于越南战场。1962年前后，微通道电子倍增器研制成功。1970年研制成微通道板像增强器和相应的夜视仪，如美国的 AN/PVS-2A等。1965年J.范拉尔和J.J.舍尔制成第一个砷化镓负电子亲和势光电阴极。在此基础上，美国于1979年研制出用这种光电阴极带微通道板的像增强器和相应的夜视仪。1960年出现了微光电视，它实际上是微光技术与电视技术的综合利用，已广泛应用于地面、空中和海上的观察、监视和武器火控系统。热成像技术的发展可追溯到1930年前后，当时出现了温度记录仪。40年代，出现了两种发展途径：一种是发展分立式的红外探测器，采用光机扫描的方法，将目标图像变换成视频信号；另一种是发展热释电红外摄像器件。前者发展比较迅速，性能也较好。1956年，美国芝加哥大学研制出一台XA-1型长波红外前视系统，实现了实时成像。60年代，美国研制了对并行和串行快速扫描实时成像红外前视系统，随后在空军和海军中大量应用。

展望

随着夜视技术的发展，有些国家正在研制将各种夜视技术的长处综合在一起，并同其他侦察手段（如雷达、激光测距仪、毫米波成像器材等）结合起来，能同时在不同波段下工作的、主被动合一的组合夜视仪器。在固态成像技术方面，以新颖的电荷转移器件为图像传感和信号处理系统，用固体发光器件显示，实现固体自扫描的凝视型焦平面技术，也正在研究发展中。

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