一种应用距离选通成像技术的微光望远镜

一种应用距离选通成像技术的微光望远镜

张跃民;刘晓莉;陈洲;赵路民;张红;张金涛

【摘要】利用红外波长的激光对微光系统进行辅助照明,改善目标区域的环境照度和对比度,使目标从视场中凸显出来,提高微光系统的探测距离,改善观察效果.采用距离选通技术,合理匹配激光脉冲与选通像增强器的工作时序,屏蔽目标前后非目标反射光以及来自大气中悬浮微粒产生的杂散光干扰,解决同轴照明后向散射问题,达到只观察选定距离内目标的目的.通过微光选通望远镜的工程实践,将激光距离选通技术成功地运用于微光探测领域中,在无月星光,照度为1×10-3 lx,大气能见度为10 km条件下,对中型坦克或卡车侧面目标的识别距离可达到1 400m.%Under the help of auxiliary lighting on low-light level system by using laser with infrared wavelength,environmental illumination and contrast of object area can be improved,making the object outstand from vision area,which can effectively enlarge the range of lowlight detection and improve the observation effects.Adopting range gating technology,properly arranging the work order between laser pulse and gated image intensifier,shielding the object from troubling by inflected light around the object and stray light from airborne suspended particulates,solving coaxial illumination back scattering problem,the object only from the selected range can be observed.Through engineering practices of laser assistant low-light level binoculars,the range gating technology is successfully applied to low-light detecting area,and the recognizable range for medium tank and the truck broadside is up to 1 400 m under simple background conditions,without

moonlight or starlight,with illumination of 1 × 10-3lx and atmosphere visibility of 10 km.

【期刊名称】《应用光学》

【年(卷),期】2013(034)004

【总页数】5页(P667-671)

【关键词】激光照明;微光选通望远镜;距离选通;后向散射

【作者】张跃民;刘晓莉;陈洲;赵路民;张红;张金涛

【作者单位】河南平原光电有限公司,河南焦作454001;焦作大学机电工程学院,河南焦作454000;河南平原光电有限公司,河南焦作454001;河南平原光电有限公司,河南焦作454001;河南平原光电有限公司,河南焦作454001;河南平原光电有限公司,河南焦作454001

【正文语种】中文

【中图分类】TN249

引言

微光望远镜主要用于夜间观察、搜索目标，可利用镜内分划观测炸点位置，修正射击偏差，同时也可作为夜间侦察、监控装备使用。采用二代或超二代像增强器的微光望远镜普遍夜视距离近，其夜视距离很难适应用户的使用要求。围绕提高微光望远镜的夜视距离，从微光望远镜的物镜形式、相对孔径（D／f′）、光能损失、放大率、分辨率、传递函数、消杂散光情况等方面进行研究，可以使夜视距离从600m提高到800m。为进一步提高微光望远镜的夜视距离，改善目标区域的环境

照度和对比度无疑是一种合理的技术捷径。实践证明，采用激光辅助照明的微光选通望远镜，在夜间照度偏低、能见度不高、以及目标隐藏在树林、山洞和建筑物窗玻璃后面等特殊情况下，均能大幅度提高夜视距离，改善观察效果。微光望远镜的核心器件是像增强器，最新的四代双近帖聚焦像增强器阴极灵敏度已高达2

000μA／lm，对中型车辆的识别距离可达到2 000m。而超二代像增强器的阴极

灵敏度只有700μA／lm～800μA／lm，对中型车辆的识别距离只有800m。要提高现有应用超二代像增强器微光望远镜的夜视距离，采用激光辅助照明来提高目标的环境照度，使夜视距离满足用户要求是其最佳选择。激光辅助照明是用半导体激光器照射到目标表面，提高目标表面的照度。但是因为激光照明光轴与望远镜光轴一致，使用中容易出现大气后向散射，影响观察效果。采用带选通功能的像增强器和脉冲激光辅助照明的微光选通望远镜，可以解决同轴照明产生的后向散射问题。

1 产品组成及工作原理

1．1 产品组成

微光选通望远镜包括微光望远镜和激光辅助照明两部分。其中，微光望远镜包括物镜、镜身、像增强器、选通电源、电源变换、分划照明、电池及目镜等；激光辅助照明包括半导体脉冲激光器、激光电源和脉冲匹配电路等。系统框图如图1所示。图1 微光选通望远镜系统框图Fig．1 System diagram of range gating low-light level telescope

1．2 基本原理

在夜间条件下，目标反射的自然光经微光望远镜的物镜，将目标成像在像增强器的阴极面上，此图像是很微弱的光学图像，经过像增强器的光电像增强作用，使微弱的光学图像转换成电子图像，再经电子光学系统强电场的作用，最后在像增强器的荧光屏（阳极面）上得到亮度增强的光学图像，然后通过目镜放大，供使用者观察。采用带选通功能的像增强器和脉冲激光辅助照明时，由激光器发射短脉冲激光对目