微光夜视技术
夜视技术中的微光成像和红外热成像技术比较
夜视技术中的微光成像和红外热成像技术比较夜视技术中的微光成像和红外热成像技术比较1引言始于20世纪60年代的微光夜视技术靠夜里自然光照明景物，以被动方式工作，自身隐蔽性好，在军事、安全、交通等领域得到广泛的应用。
近年来，微光夜视技术得到迅速发展，在第一代、第二代、第三代的基础上，第四代技术应运而生。
始于20世纪50年代的红外热成像技术也走过了三代的历程，它以接收景物自身各部分辐射的红外线来进行探测，与微光成像技术相比，具有穿透烟尘能力强、可识别伪目标、可昼夜工作等特点。
可以说，微光成像技术和红外热成像技术已经成为夜视技术的二大砥柱。
2微光夜视技术及其发展2.1第一代微光夜视技术20世纪60年代初，在多碱光阴极(Sb-Na-K-Cs)、光学纤维面板的发明和同心球电子光学系统设计理论的完善的基础上，将这三大技术工程化，研制成第一代微光管。
其一级单管可实现约50倍亮度增益，通过三级级联，增益可达5x104～105倍。
第一代微光夜视技术属于被动观察方式，其特点是隐蔽性好、体积小、重量小、成品率高，便于大批量生产；技术上兼顾并解决了光学系统的平像场与同心球电子光学系统要求有球面物(像)面之间的矛盾，成像质量明显提高。
其缺点是怕强光，有晕光现象。
2.2第二代微光夜视技术第二代微光夜视器件的主要特色是微通道板电子倍增器(MCP)的发明并将其引入单级微光管中。
装有1个MCP的一级微光管可达到104—105亮度增益，从而替代了原有的体积大、笨重的三级级联第一代微光管；同时，MCP微通道板内壁实际上是具有固定板电阻的连续打拿级，因此，在恒定工作电压下，有强电流输入时，有恒定输出电流的自饱和效应，此效应正好克服了微光管的晕光现象；加之它的体积更小、重量更轻，所以，第二代微光夜视仪是目前国内微光夜视装备的主体。
2.3第三代微光夜视技术第三代微光夜视器件的主要特色是将透射式GaAs光阴极和带Al2O3，离子壁垒膜的MCP引入近贴微光管中。
红外成像与微光成像的区别
微光夜视技术又称像增强技术，是通过带像增强管的夜视镜，对夜天光照亮的微弱目标像进行增强，以供观察的光电成像技术。
微光技术是光电高新技术中的重要组成部分。
在微光夜视产品中，图像增强器是核心器件，利用图像增强器将夜空中微弱的自然光，如月光、星光、大气灰光增强几百倍、几万倍达到使人眼能够进行远距离观察的程度。
黄绿光是人眼最敏感的波长，因此，这种颜色的荧光屏常常被应用到增像器上。
我们在电影电视里看特种部队进行夜视成像时，夜视镜头里的图景呈现黄绿色就是因为这个原因。
红外成像技术红外夜视技术分为主动红外夜视技术和被动红外夜视技术。
主动红外夜视技术是通过主动照射并利用目标反射红外源的红外光来实施观察的夜视技术，对应装备为主动红外夜视仪。
被动红外夜视技术是借助于目标自身发射的红外辐射来实现观察的红外技术，它根据目标与背景或目标各部分之间的温差或热辐射差来发现目标。
其装备为热成像仪。
现阶段监控摄像机装备的都是主动红外系统，对被动红外系统的应用还较少。
微光成像技术之所以被各国军队大量应用在夜视上，是因为它的全面性。
该技术相比红外技术，不需要红外灯发射红外线、不需要被观测物体必须有热量。
从而很好的适应军队在不同环境下作战。
选择红外成像技术，第一得考虑红外灯的损耗和维护，第二要考虑被观测物体是否自身含有热量。
而微光成像技术不需要考虑这么多，只需借助自然光即可达成夜视效果。
同时，微光夜视仪图像清晰、体积小、重量轻、价格低、使用和维修方便、不易被电子侦察和干扰，应用范围广，这些也是红外夜视成像不可比拟的。
微光成像技术的缺点在于易受周边环境影响。
如怕强光，具有晕光现象。
在遇到强光的时候夜视仪无法进行观测，观测者会感到眩晕。
微光图像的对比度差、灰度级有限、瞬间动态范围差、高增益时有闪烁、只敏感于目标场景的反射，与目标场景的热对比无关。
红外成像技术的优点在于其无需借助外部环境光，自身发射红外线光进行夜视成像。
夜视范围广，受环境影响小。
第三、四讲 微光夜视技术与薄膜技术
GaAs光电阴极
根据Spicer光电发射的三阶段模型，50
年代末光电阴极理论已建立在半导体概 念的基础之上。60年代中期，这一逐步 成熟的领域又取得了突破性进展，对半 导体光电发射的进一步研究导致了负电 子亲和势（NEA）光电阴极的诞生。制 备NEA光电阴极是用铯（Cs）、氧（O） 对P型Ⅲ-Ⅴ族单晶化合物进行表面激活， 使表面具有负的电子亲和势。
NEA光电阴极的激活是将原子清洁的GaAs表 面与Cs、O作用形成很低的表面逸出功。非常 少量的其它物质污染都会妨碍NEA的建立，因 此10-8Pa以上的超高真空度就成了NEA光电阴 极激活的首要条件。 腐蚀过的GaAs单晶片首先进行化学清洗，然 后通过阴极传递装置将基片送入真空系统进行 高温热清洗，热清洗的温度一般在500~650℃， 热清洗的作用是将表面的自然氧化物、残余气 体、有机物及来自真空系统各构件表面的气体 分子等污染去除。
典型应用系统结构
世界各国的发展概况
美国国防部 需求牵引，微光夜视发展规划、计划 （例Omnibus三代微光计划）
美陆军实验室
斯坦福、亚里桑拉、佛吉尼亚等大学
国家级实验室：微光新原理、新技术前瞻性、基础性和演示验证
ITT公司/EO
Litton 公司EO
Intervac 公司
微光器件和整机承包商，通过投标竞标承揽合同，提供装备
GaAs光电阴极的制备 激活过程实际就是将NEA光电阴极表面
的电子亲和势降到负电子亲和势状态的 过程。 通常将外延生长的单晶片进行腐蚀，露 出光电发射层，经化学清洗后送进超高 真空室进行激活。 激活过程一般包括超高真空的获得，表 面清洗与分析，最后用铯氧处理。
GaAs光电阴极的制备
GaAs光电阴极
微光夜视技术
相关最小光增益 Gm 4.33103/2 --人眼暗适应时量子效率 --目镜倍率 ⑵ 像增强器响应度应尽量高。 ⑶ 良好的光谱匹配是像增强器能有效工 作的必要条件。这是指：光阴极光谱 响应与自然微光辐射光谱的匹配、荧 光屏辐射光谱与人眼光谱响应的匹配、 前级荧光屏与后级光阴极的光谱匹配 等。 ⑷ 由于自然热发射等因素，像增强器总
为3040lp/mm,故要求物镜具有很好的低 通滤波性能。
调制传递函数 调制度—可见度 M = (Imax-Imin)/Itol 调制度传递因子与空间频率的函数关系 称为调制传递函数。 MTF—Modulation Transfer Function 如希望其在12.5及25lp/mm频率上分别有 MTF0.75及MTF0.55的对比传递特性. 像增强器: ⑴ 要求像增强器具有足够高的亮度增益GL.
以光纤面板之间的光学接触直接耦合传像， 可提高传递图像的导光效率；提供了采用 准球对称电子光学系统的可能性，有利于 改善像质。若采用锥形光纤面板，则可改 变传像的倍率（放大或缩小）；采用扭像 光纤面板可实现转像。 多碱光电阴极： 化学组分：(Na2KSb)Cs 主体： Na2KSb Na和K的比例为2:1,含少量的铯，多晶薄 膜。
目镜和电源。 从原理上看，微光夜视仪是带有像增强 器的特殊望远镜。
微弱自然光由目标表面反射进入夜视仪； 在强光力物镜作用下聚焦于像增强器的光 阴极面（与物镜后焦面重合），即发出电 子；光电子在像增强器内部电子光学系统 的作用下被加速、聚焦、成像，以及高速 度轰击像增强器的荧光屏，激发出足够强 的可见光，从而把一个被微弱自然光照明 的远方目标变成适于人眼观察的可见光图 像，经目镜的进一步放大，实现有效地目 视观察。
其中波长为
0.75~2.5m 的红外辐射 则主要来自 氢氧根离子 的气辉，它 比其它已知 的气辉发射 约强1000倍。
四讲_微光像增强器
4.1.1 光电阴极
光电阴极光谱响应曲线
4.1.2 电子光学系统
像管中电子光学系统的任务有两个：加速光电子；使 光电子成像在像面上。 它具有与光学透镜相似的性质，能运用几何光学中类 似的方法进行物象处理。因此把能使电子流聚焦成像 的电子光学系统称为电子透镜。 电子透镜分为静电透镜和磁透镜两类。 静电透镜按是否聚焦可分为:聚焦型和非聚焦型。静 电电子光学系统，靠静电场来使光电子加速，聚焦成 像。 磁透镜即电磁复合系统，靠静电场的加速和磁场来完 成聚焦成像。
1．非聚焦型电子光学系统
C A
即近贴型
α
0
E
z
l
C—阴极 ,A—阳极；
C
A
电子落点高度的计算
α
俄罗斯
俄罗斯科工委 电子局 俄罗斯微光 产研联合体
俄科学院新西北利亚半导 体物理研究所（超三代、 四代基础研究 莫斯科电子器件研究所（ 超二代、三代微光器件工 程化研究）
新西北利亚艾 克兰公司一代 、二代生产
新西北利亚凯 道特公司 超二 代、三代生产
地球物理公司 三代微光器件 整机生产
彼得堡电子器 件公司倍增管 、微光管生产
（m)n
倍增次数 二次电子 倍增系数
工作时加三个电压，光电阴极~通道板输入端 通道板两端，通道板输出端~荧光屏
c. 第三代微光夜视 1979年美国ITT公司研制出第三代微光夜 视仪，是在二代薄片管的基础上，将多碱光 电阴极置换为GaAs负电子亲和势光电阴极。
微光像增强器系列
d. 超二代微光夜视 1989年，Jacques Dupuy等人研制成了超二 代像增强器]。超二代管是在二代管的基础上， 通过提高光阴极的灵敏度（灵敏度由300400μA/lm提高到600μA/lm以上），减小微通 道板噪声因数，提高输出信噪比（改进微通 道板的性能）和改善整管的MTF，使鉴别率 和输出信噪比提高到接近三代管的水平。
微光夜视的原理和应用
微光夜视的原理和应用1. 原理介绍微光夜视技术是一种可以在极暗环境下获取图像并增强亮度的技术。
它基于光电转换原理，通过将微弱的光信号转换成可见的图像，以实现夜间观察。
1.1 光电转换原理光电转换原理是微光夜视技术的基础。
光电转换器件（如光电二极管或光电倍增管）能够将入射的光子转换成电子信号，然后经过放大和处理，形成可见的图像。
这种技术的原理是利用光的能量将光子产生的电子能量转换成图像，从而实现夜间观察。
1.2 光增强原理微光夜视技术还依赖于光增强原理。
光增强器是微光夜视设备的核心部件，它能够将微弱的光信号放大数千倍，从而使原本难以察觉的光线变得清晰可见。
光增强原理通过多次放大光的能量，从而让人眼能够观察到本来较为微弱的光线。
2. 应用领域微光夜视技术在各个领域都有着广泛的应用，以下是一些典型的应用领域。
2.1 安全防护微光夜视技术在安全防护领域起到了重要的作用。
例如，安防摄像头和监控系统经常使用微光夜视技术，能够实时获取夜间的图像并进行处理，提供给安全人员使用。
此外，微光夜视设备还可以用于夜间巡逻、边境防卫等领域，为保障国家和地区的安全作出贡献。
2.2 军事应用微光夜视技术在军事应用中得到了广泛的应用。
例如，在夜间作战中，士兵可以使用微光夜视设备观察敌方动向，提高作战效率和安全性。
此外，微光夜视技术还可以应用于侦察、监视、目标锁定等军事操作，为军队提供准确的信息和战场优势。
2.3 野生动物观察微光夜视技术在野生动物观察领域也有广泛的应用。
通过微光夜视设备，观察者可以更清晰地观察夜间活动的动物，获取它们的行为习性和习惯。
这对于野生动物保护以及生态研究具有重要的意义，帮助科学家更好地了解动物的生态环境和习性。
2.4 搜索与救援微光夜视技术在搜索与救援领域有着重要的应用。
在夜间或黑暗环境下，人们可以使用微光夜视设备来搜索和救援受困或失踪的人员。
微光夜视技术能够帮助搜救人员更快、更准确地找到目标，提高搜索和救援行动的效率和成功率。
微光夜视原理
微光夜视原理
微光夜视技术是一种利用微弱光线进行观察的技术，它在夜间或光线较暗的环
境下能够提供清晰的图像。
微光夜视技术的原理是利用光电转换效应将微弱的光信号转换成电信号，再经过放大和处理，最终呈现在显示器上。
本文将介绍微光夜视技术的原理及其应用。
微光夜视技术的原理主要包括光电转换、信号放大和图像显示三个部分。
首先，当微弱的光线射入光电转换器件时，光子激发了光敏元件中的电子，产生电荷。
然后，这些电荷被收集并转换成电信号，经过放大和处理后，形成清晰的图像，最终显示在屏幕上。
微光夜视技术在军事、安防、航空航天等领域有着广泛的应用。
在军事领域，
微光夜视技术可以帮助士兵在夜间进行侦察、监视和作战，提高作战效率和生存能力。
在安防领域，微光夜视技术可以用于监控系统，提高夜间监控的效果。
在航空航天领域，微光夜视技术可以帮助飞行员在夜间进行飞行和导航，提高飞行安全性。
除了以上领域，微光夜视技术还被广泛应用于消费类电子产品中，如夜视望远镜、夜视相机等。
这些产品在夜间观赏、拍摄等方面有着重要的作用，为人们的生活和娱乐提供了便利。
总的来说，微光夜视技术通过光电转换、信号放大和图像显示等步骤，能够将
微弱的光信号转换成清晰的图像，具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步，相信微光夜视技术会在更多领域得到应用，为人们的生活和工作带来更多便利和安全保障。
微光夜视仪原理
微光夜视仪原理微光夜视仪原理是基于红外光和光电技术，通过增强光信号的强度来实现夜视的原理。
微光夜视仪可以接收红外线辐射、星光和夜光等微弱的光源，将其转化为电子信号，然后经过放大、旋转等处理，形成图像输出。
其工作原理主要包括光电转换、信号强化、图像显示等几个方面。
光电转换微光夜视仪利用光电二极管或光电倍增管等元件将微弱的光信号转换为电信号。
光电二极管原理是在半导体材料中加入掺杂，使其原子内部存在不平衡的电荷，当受到光电信号时，荷电粒子发生位移，产生一个电压差，从而将光能转换成电能。
光电倍增管原理是在光电二极管的基础上，添加了二次电子发射器，在强电场作用下，产生大量的二次电子，以达到信号增强的目的。
信号强化转换后的电信号往往很弱，需要进行放大、滤波、增益等处理，以增强其强度，提高图像质量。
微光夜视仪通常采用光电倍增管技术，将微弱光信号放大到可观察的范围内，通常可增强数万倍以上。
图像显示将处理后的信号输出到光电观察器件上，形成图像显示。
光电观察器件通常采用像增强管、夜视镜等技术。
像增强管原理是在屏幕上观察信号处理后的图像，通常使用漏斗形或圆筒形玻璃管，内壁涂有光敏材料，在电场作用下，产生像增强效应。
夜视镜原理是利用反射原理，经过多层镀膜的光学玻璃，反射部分光线，让人眼观察到周围的光线，从而实现夜间观察。
微光夜视仪原理是基于光电技术，将微弱的光信号转换为电信号，通过信号强化和图像显示等处理，实现夜视功能。
通过这样的技术手段，微光夜视仪可以帮助人类在夜晚实现观察、监控、防御等方面的应用。
微光夜视仪已经广泛应用于许多领域，例如军事、安防、科研等。
在军事方面，微光夜视仪为士兵提供了优秀的夜间战斗能力，能够在夜间准确掌握敌情，更好地实现作战任务。
在安防领域中，微光夜视仪可以用于夜间巡逻、边境防护、反恐行动等方面，提高安全防范能力。
在科研领域中，微光夜视仪可以用于天文观测、地质勘察、动物野生观察等方面，从而更好地探索大自然和人类社会。
微光夜视仪原理
微光夜视仪原理微光夜视仪是一种能够在极微弱光线条件下观察目标的光学设备，它在夜间作战、夜间巡逻、夜间观测等领域有着广泛的应用。
微光夜视仪的原理是基于光电转换技术，通过将微弱的光信号转换成电信号，并经过放大和处理，最终转换成可见图像。
下面我们将从光电转换、信号放大和图像处理三个方面来详细介绍微光夜视仪的原理。
首先，微光夜视仪的原理基于光电转换技术。
当微光夜视仪接收到微弱的光信号时，光电转换器会将光信号转换成对应的电信号。
光电转换器一般采用光电二极管或光电倍增管，它们能够将光子能量转换成电子能量，从而产生微弱的电流信号。
这一步骤是微光夜视仪实现夜间观测的基础，因为只有将光信号转换成电信号，才能进行后续的信号放大和图像处理。
其次，微光夜视仪的原理涉及信号放大过程。
由于微光夜视仪接收到的光信号非常微弱，因此需要经过信号放大来增强信号强度。
信号放大器是微光夜视仪中的重要部件，它能够将接收到的微弱电信号放大数百倍甚至数千倍，从而使得原本难以观测的微弱光信号变得清晰可见。
通过信号放大器的作用，微光夜视仪能够在极微弱光线条件下实现夜间观测和监测，为夜间作战提供了重要的技术支持。
最后，微光夜视仪的原理还包括图像处理过程。
经过光电转换和信号放大后，微光夜视仪得到的是经过处理的电信号。
为了将这些电信号转换成清晰的可见图像，微光夜视仪还需要进行图像处理。
图像处理技术包括去噪、增强对比度、调整亮度等步骤，通过这些处理，微光夜视仪最终能够输出清晰可见的图像，使得使用者能够在极微弱光线条件下获得良好的观测效果。
综上所述，微光夜视仪的原理是基于光电转换、信号放大和图像处理等技术，通过这些步骤，微光夜视仪能够在极微弱光线条件下实现夜间观测和监测。
微光夜视仪在军事、安防、野外探险等领域有着重要的应用，它为夜间作战和夜间观测提供了重要的技术支持，对于提高作战和观测效率具有重要意义。
微光夜视技术及其军事应用展望
技术之一
。
在 这 些 国家 里
、
微 光 夜视 仪 是生
,
。
产量 和装 备 量 最 大 用 途 最 广 的夜 视 装备 已
成 为 军 队 的 主要 夜 视 装 备 品 种 之 一
目前 约
综合优化应 用可 大大提
,
高 对 目标 的 探 测 能 力 和 扩 大 适 用 范 围
是 对低 信 息 量 目 标 的 探 测 和 识 别
微 光 夜 视扩 展 了人 眼 低 照 度 和 有 限 光谱 的限制
,
微 光 夜 视 可 自成 一 个 完 整 系 统
、
,
借助夜
、
天光 在夜 间进行 有效战 场观察 武 器 瞄 准 车 辆驾驶 任务
, ,
、
飞机夜 航 等
。
微 光夜 视 系统 具 有 一
,
实现 了夜 间被动观察
”。
,
它 使夜 战 变
定 的 独 立 战术技 术 性 能
、
步 兵 战车 的火力
重量 轻
可
控 制 系统 中 元技术
。
,
微 光 夜视 已 成 为 不 可 缺少 的单
靠性高
,
并 且 费效 比高
,
是 目前 各 国 军 队 夜
。
视装 备最多最普 遍 的品种
白成 系 统 构 成 装 各
近距 离夜视装 备 的 主 体
微光 夜视技术 的 特 点 决定 了 它 在 军 事应
,
单
星光
观 察仪 仪
兵 月光
〔
辆
月光
的要求 时
微 光夜 视技术伴 随着 多 功 能
,
一体
。
微光夜视的技术
微光夜视技术的发展以1936年P.Gö rlich发明 锑铯(Sb-Cs)光电阴极为标志。A.H.Sommer1955 年发明了锑钾钠铯(Sb-K-Na-Cs)多碱光电阴极 (S-20)，使微光夜视技术进入实质性发展阶段。 1958年光纤面板问世，加之当时荧光粉性能的 提高，为光纤面板耦合的像增强器奠定了基础。 62年美国研制出这种三级及联式像增强器，并 以次为核心部件制成第一代微光夜视仪，即所 谓的“星光镜”—AN/PVS-2,并用于越战。
微光夜视仪技术
夜视仪效果图
一、简介
微光夜视技术致力于探索夜间和其它低光照度 时目标图像信息的获取、转换、增强、记录和 显示。它的成就集中表现为使人眼视觉在时域、 空间和频域的有效扩展。 在军事上，微光夜视技术已实用于夜间侦查、 瞄准、车辆驾驶、光电火控和其它战场作业， 并可与红、激光、雷达等技术结合，组成完 整的光电侦查、测量和警告系统。
在制成透射式光电阴极时，其厚度约为 0.1m,
表面吸附着单原子铯层。实验表明，光电阴极 (Na2KSb)Cs中的铯含量高于单原子铯层的需要 量，这表明铯的作用不仅局限于表面效应，而 且有体效应特征。铯的引入使晶格常数由原来 Na2KSb的7.7270.003Å变为(Na2KSb)Cs的 7.7450.004Å。有利于在晶格中引入更多的锑， 使p型参杂浓度增加，导致表面能带进一步下弯， 降低电子亲和势。由光电发射的长波阈可推算 出电子亲和势约为0.55eV.
以光纤面板之间的光学接触直接耦合传像， 可提高传递图像的导光效率；提供了采用 准球对称电子光学系统的可能性，有利于 改善像质。若采用锥形光纤面板，则可改 变传像的倍率（放大或缩小）；采用扭像 光纤面板可实现转像。 多碱光电阴极： 化学组分：(Na2KSb)Cs 主体： Na2KSb Na和K的比例为2:1,含少量的铯，多晶薄 膜。
微光夜视技术PPT课件
二、黑天辐射基础
黑天辐射来自于太阳、地球、月亮、星球、 云层、大气等自然辐射源。 1、自然辐射 太阳 直径：1391200公里 辐射类似于色温为5900K的黑体辐射 辐射之地表的光波范围0.3~3m 可见光区0.38 ~ 0.76m更为突出
7
8பைடு நூலகம்
月亮
辐射有两部分:反射太阳的辐射;自身辐射. 月亮自身辐射与色温为400K的黑体辐射相似
4
62年出现了微通道电子倍增器，70年研制出 了实用电子倍增器件MCP-微通道板像增强器， 并在此基础上研制了第二代微光夜视仪。 70年代发展起来的高灵敏度摄像管与MCP像增 强器耦合，制成了性能更好的微光摄像管和 微光电视。82年英军在马岛战争中使用，取 得了预期的夜战效果。 65年J.Van Laar 和J.J.Scheer制成了世界上第 一个砷化镓(GaAs)光电阴极。79年美国ITT 公司研制出利用GaAs负电子亲和势光电阴极
目镜和电源。 从原理上看，微光夜视仪是带有像增强 器的特殊望远镜。
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微弱自然光由目标表面反射进入夜视仪； 在强光力物镜作用下聚焦于像增强器的光 阴极面（与物镜后焦面重合），即发出电 子；光电子在像增强器内部电子光学系统 的作用下被加速、聚焦、成像，以及高速 度轰击像增强器的荧光屏，激发出足够强 的可见光，从而把一个被微弱自然光照明 的远方目标变成适于人眼观察的可见光图 像，经目镜的进一步放大，实现有效地目 视观察。
微光夜视仪技术
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夜视仪效果图
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一、简介
微光夜视技术致力于探索夜间和其它低光照度 时目标图像信息的获取、转换、增强、记录和 显示。它的成就集中表现为使人眼视觉在时域、 空间和频域的有效扩展。 在军事上，微光夜视技术已实用于夜间侦查、 瞄准、车辆驾驶、光电火控和其它战场作业， 并可与红外、激光、雷达等技术结合，组成完 整的光电侦查、测量和警告系统。
黑光夜视摄像技术的原理是什么？
黑光夜视摄像技术的原理是什么？夜视技术是借助于光电成象器件实现夜间观察的一种光电技术。
夜视技术包括微光夜视和红外夜视两方面。
微光夜视技术又称像增强技术，是通过带像增强管的夜视镜，对夜天光照亮的微弱目标像进行增强，以供观察的光电成像技术。
微光夜视仪，是目前国外生产量和装备量最大和用途最广的夜视器材，可分为直接观察（如夜视观察仪、武器瞄准具、夜间驾驶仪、夜视眼镜）和间接观察（如微光电视）两种。
红外夜视技术分为主动红外夜视技术和被动红外夜视技术。
主动红外夜视技术是通过主动照射并利用目标反射红外源的红外光来实施观察的夜视技术，对应装备为主动红外夜视仪。
被动红外夜视技术是借助于目标自身发射的红外辐射来实现观察的红外技术，它根据目标与背景或目标各部分之间的温差或热辐射差来发现目标。
其装备为热像仪。
热成像仪具有不同于其它夜视仪的独特优点，如可在雾、雨、雪的天气下工作，作用距离远，能识别伪装和抗干扰等，已成国外夜视装备的发展重点，并将在一定成度上取代微光夜视仪。
<国外概况>1、微光夜视技术目前，微光夜视仪在国外正广泛装备部队。
它分为像增强微光夜视技术（直接观察）和微光电视（间接观察）两种。
（1）像增强技术像增强微光夜视技术是通过带增强管的夜视镜，对夜天光照亮的微弱目标像进行增强，以供观察的光电成像技术。
其工作原理为：首先将进行光电转换，然后用微通道版（MCP）增强电子信号，最后进行电光转换。
在50-60年代，由于多碱光电阴极、光纤面板、微通道板（MCP）和负电子亲和力（NEA）光电阴极的诞生，该技术迅速发展起来。
由于它克服了主动红外夜视的致命弱点，所以，它一出现，便成为夜视领域的发展重点。
它逐渐代替了较早应用的主动红外夜视技术，占据着统治地位。
迄今为止，已发展到第三代。
第一代产品于60年代初期开始发展，它采用光电阴极、光纤面板耦合的级联式像增强管，1966年美军在侵越战场使用，于70年进行批量生产，装备部队。
微光夜视光学设计技术
微光夜视光学设计技术在黑暗的环境中，我们的肉眼往往难以看清周围的事物。
然而，微光夜视技术的出现改变了这一局面，让我们能够在微弱的光线条件下洞察周围的世界。
而微光夜视光学设计技术，则是实现这一神奇能力的关键。
微光夜视技术的原理其实并不复杂。
它主要是依靠对环境中极其微弱的光线进行收集、增强和处理，然后将处理后的图像呈现给我们的眼睛。
而在这个过程中，光学设计起到了至关重要的作用。
首先，让我们来谈谈光线的收集。
为了有效地收集微弱的光线，微光夜视光学系统通常采用大口径的物镜。
就好像我们用一个大盆去接雨水，盆越大，接到的雨水就越多。
同理，物镜的口径越大，能够收集到的光线也就越多。
但是，仅仅有大口径还不够，还需要考虑物镜的材质和镀膜。
高质量的光学玻璃和先进的镀膜技术可以减少光线的反射和散射，从而提高光线的透过率，让更多的光线能够进入系统。
接下来是光线的增强环节。
这就像是给微弱的火苗添加燃料，让它变得更亮。
在微光夜视系统中，常用的增强器件是像增强器。
像增强器能够将输入的微弱光信号放大成千上万倍，从而使我们能够看到原本不可见的物体。
而光学设计需要确保光线能够准确无误地进入像增强器，并在其中得到有效的增强。
这就需要对光路进行精确的计算和设计，以保证光线的传播路径和角度都是最优的。
在光线处理方面，光学设计也扮演着重要的角色。
经过像增强器增强后的光线，需要通过一系列的光学元件进行整形、滤波和聚焦，以获得清晰、锐利的图像。
这就好比我们用相机拍照，需要调整焦距、光圈等参数来获得清晰的照片。
在微光夜视系统中，同样需要对这些参数进行精心的调整和优化，以消除图像的畸变、色差等问题，提高图像的质量。
为了实现良好的微光夜视效果，光学系统的结构设计也需要精心考虑。
常见的结构有折射式、反射式和折反射式。
折射式系统结构简单，但在处理色差方面存在一定的挑战；反射式系统没有色差问题，但结构相对复杂；折反射式系统则结合了两者的优点，在性能和结构复杂度之间取得了较好的平衡。
微光夜视技术原理
微光夜视技术原理《微光夜视技术原理》1. 引言你有没有想过，在漆黑的夜晚，那些军事人员或者野生动物观察者是如何在几乎没有光线的情况下看清周围环境的呢？今天呀，咱们就来一起揭开微光夜视技术背后的奥秘，从基础概念到实际应用，全方位地了解它是怎么一回事。
在这篇文章里，我们会讲到微光夜视技术的基本概念、运行机制、在日常生活和高端领域的应用、面临的挑战，还有一些常见的误解以及相关的趣味知识呢。
2. 核心原理2.1基本概念与理论背景微光夜视技术，说白了就是一种能让人在微弱光线条件下看清东西的技术。
它的理论基础来源于光电效应。
早在19世纪末，科学家们就发现了光电效应这个神奇的现象，就是当光线照射到某些物质上的时候，会产生电流。
这个发现可是微光夜视技术发展的关键呢。
随着时间的推移，科学家们不断研究，想办法把这个光电效应应用到在微光下成像上。
2.2运行机制与过程分析微光夜视仪主要有三个关键部分，就像一个小团队一样协同工作。
首先是光电阴极，这就好比是一个超级敏感的光线捕捉器。
在微光的环境下，哪怕只有一点点光线照射到光电阴极上，它就会像被唤醒的小精灵一样，释放出电子。
这是因为光电阴极的材料很特殊，对光线特别敏感。
接下来呢，这些释放出来的电子就像一群被驱赶的小羊羔，会被聚焦和加速。
这时候就轮到微通道板出场了，它就像一个布满小通道的迷宫。
电子在这个迷宫里快速奔跑，并且在奔跑的过程中不断地撞击通道壁，产生更多的电子，就好像小羊羔在奔跑过程中又生出了好多小羊羔一样，这样电子的数量就大大增加了。
最后，这些数量众多的电子就到达了荧光屏。
荧光屏就像一个神奇的画布，电子撞击到上面，就会让荧光屏发光，形成我们能看到的图像。
这个图像就是根据最初光电阴极接收到的微弱光线所反映的环境信息生成的，就像画家根据模特的样子画出一幅画一样。
3. 理论与实际应用3.1日常生活中的实际应用在日常生活中，微光夜视技术也有很多应用。
比如说，在一些高端的安防监控系统里，到了晚上光线很暗的时候，普通的摄像头可能就看不清了，但是带有微光夜视功能的摄像头就能很好地工作。
微光夜视光学设计技术
微光夜视光学设计技术在现代科技的璀璨星空中，微光夜视光学设计技术无疑是一颗耀眼的明星。
这项技术如同为我们在黑暗中打开了一双“慧眼”，让我们能够在微弱的光线下看清周围的世界。
那么，究竟什么是微光夜视光学设计技术呢？它又是如何工作的呢？让我们一同来揭开它神秘的面纱。
微光夜视光学设计技术，简单来说，就是一种能够让我们在光线极其微弱的环境中看清物体的技术。
它的核心在于对光线的收集、增强和处理，从而使原本几乎不可见的景象变得清晰可辨。
要理解微光夜视光学设计技术，首先得从光的特性说起。
光，既是一种电磁波，也是一种粒子流。
在微光环境下，光线的强度非常低，这就给我们的观测带来了极大的困难。
然而，通过巧妙的光学设计，我们可以最大限度地收集这些微弱的光线。
在光学系统中，透镜和反射镜是两个关键的组件。
透镜可以将光线折射并聚焦，而反射镜则可以通过反射来改变光线的传播方向。
通过合理地组合和优化这些组件，我们能够有效地收集来自不同方向的光线，并将其汇聚到一个特定的位置，从而增加光线的强度。
但仅仅收集光线还不够，还需要对其进行增强。
这就涉及到了一些特殊的材料和器件。
例如，像增强器就是微光夜视技术中常用的一种设备。
它能够将微弱的光信号转化为电子信号，并通过一系列的放大和处理过程，将其增强到足以被我们的眼睛或其他探测器所感知的程度。
除了硬件方面的设计，软件算法在微光夜视光学设计中也起着至关重要的作用。
通过对图像的处理和优化，我们可以去除噪声、增强对比度、提高清晰度，从而让我们看到更加真实和清晰的画面。
在实际应用中，微光夜视光学设计技术有着广泛的用途。
军事领域无疑是其最重要的应用场景之一。
在夜间作战、侦察、监视等任务中，微光夜视仪能够帮助士兵在黑暗中看清敌人的位置和行动，为作战决策提供关键的信息。
在安防领域，微光夜视技术也发挥着重要的作用。
无论是监控夜间的街道、小区，还是保护重要的设施和场所，它都能够提供可靠的保障，让犯罪分子无处遁形。
微光夜视仪的发展
微光夜视仪杨博20125442光信12-2在许多关于现代战争题材的影视作品中，我们经常可以看见士兵在夜间作战的画面，所装备的仪器的镜头中会出现绿色与黑色的图像得以让士兵在黑夜之中观察到敌方的信息，这种仪器便是微光夜视仪。
随着现代战争的战术变化，夜间战斗成为最隐蔽最高效的战术，正是有了微光夜视仪让这种战术得以实现，并成为了现代战争中不可或缺的一部分。
·微光夜视仪的发展微光夜视技术致力于探索夜间和其它低光照度时目标图像信息的获取、转换、增强、记录和显示。
它的成就集中表现为使人眼视觉在时域、空间和频域的有效扩展。
微光夜视技术的发展以1936年P.Gorlich发明锑铯(Sb-Cs)光电阴极为标志。
A.H.Sommer1955年发明了锑钾钠铯(Sb-K-Na-Cs)多碱光电阴极(S-20)，使微光夜视技术进入实质性发展阶段。
1958年光纤面板问世，加之当时荧光粉性能的提高，为光纤面板耦合的像增强器奠定了基础。
62年美国研制出这种三级及联式像增强器，并以次为核心部件制成第一代微光夜视仪，即所谓的“星光镜”—AN/PVS-2,并用于越战。
62年出现了微通道电子倍增器，70年研制出了实用电子倍增器件MCP-微通道板像增强器，并在此基础上研制了第二代微光夜视仪。
70年代发展起来的高灵敏度摄像管与MCP像增强器耦合，制成了性能更好的微光摄像管和微光电视。
82年英军在马岛战争中使用，取得了预期的夜战效果。
65年J.Van Laar 和J.J.Scheer制成了世界上第一个砷化镓(GaAs)光电阴极。
79年美国ITT公司研制出利用GaAs负电子亲和势光电阴极与MCP技术的成像器件（薄片管），把微光夜视仪推进到第三代，工作波段也向长波延伸。
60年代研制出的电子轰击硅靶(EBS)摄像管和二次电子电导(SEC)摄像管与像增强器耦合产生第一代微光摄像管。
80年代以来，由于电荷耦合器件(CCD)的发展，不断涌现新的微光摄像器件。
微光夜视仪的工作原理
微光夜视仪的工作原理
微光夜视仪是一种能够在极低光条件下增强人眼可见光线的设备。
它的工作原理如下：
1. 光收集：微光夜视仪首先通过物镜或目镜将进入仪器的微弱光线进行收集。
2. 转换成电信号：收集到的光线经过光电转换探测器，将光信号转换成电信号。
3. 电信号放大：电信号经过放大器进行处理，以增强信号强度。
4. 电子显像管：增强后的信号被发送到电子显像管中，电子显像管是微光夜视仪的关键部分。
它包括一个光敏感区域和一个荧光屏。
5. 光电成像：在电子显像管中，电信号通过荧光屏上的聚焦系统，转化为电子束。
这个电子束在光敏感区域逐行扫描，并被荧光屏逐行激发。
6. 显示图像：当电子束扫描结束后，激发的荧光产生可见光，并被人眼观察到。
这样，经过放大和处理的图像会显示在微光夜视仪的观察窗口上。
总结来说，微光夜视仪的工作原理是收集微弱的光线，将其转化成电信号经过放大器处理，然后通过电子显像管将电信号转换成可见光的图像，以增强人眼在极低光条件下的视觉。
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但有碍于荧光的有效射出。 荧光屏的表面附有一层铝膜，厚度为0.1m， 覆盖在荧光粉上。其作用有三： 防止荧光反馈到光电阴极。 把光反射到输出方向上。 保证荧光屏形成等电位面。 在不透光的前提下，铝膜应尽量的薄。在充 有氩气状态下蒸镀的铝膜为黑色膜，有利于 改善输出图像的对比度。
ZnS•CdS:Ag为黄绿光荧光屏，其光谱分布 与人眼视觉特性匹配较好，故适用于目视。 它具有中短余辉和较高的发光效率(15cd/W)。 ZnS:Ag为蓝光荧光屏，适于摄影， 3cd/W。 强光保护： 强闪光被夜视仪物镜聚焦，会产生很强的光阴 极发射，从而造成光阴极发生疲劳性损伤，或 永久性破坏。此外，光电子密度过大时，荧光 屏会出现过热现象，易烧毁荧光材料。
与MCP技术的成像器件（薄片管），把微光夜视仪 推进到第三代，工作波段也向长波延伸。 60年代研制出的电子轰击硅靶(EBS)摄像管和 二次电子电导(SEC)摄像管与像增强器耦合产生 第一代微光摄像管。 80年代以来，由于电荷耦合器件(CCD)的发展， 不断涌现新的微光摄像器件。像增强器通过光纤 面板与CCD耦合，做成了固态自扫描微光摄像 组件，和以它为核心的新型微光电视。
电磁复合聚焦型：与相同，只是在电 场方向又加以均匀磁场。 准球对称型：理想的球对称型静电电子 透镜系由球面光阴极和球形阳极组成， 二者为同心球面，形成中心对称型电场。 一般采用开孔阳极，使聚焦电子得以通 过。故称准球对称型电子透镜。 在电子束中，电子受到电子间的相互排斥 力Fe,及电子束产生的磁场的“会聚力”Fm 的作用。
外加的静电场或电磁复合场的作用下，电 子流被强烈的加速和聚焦，以很大的能量 撞击荧光屏，形成可见光图像。由于这些 电磁场对于电子束的作用与光学透镜对可 见光的作用一样，故称产生电磁场的装置 叫电子光学系统，也称电子透镜。 电子透镜分为双平面近贴型、电磁复合聚 焦型和准球对称型三种。 双平面近贴型：光电阴极为物面，荧光 屏为像面，其间距小且为平面。两者间 加有均匀静电场。
其中波长为 0.75~2.5m 的红外辐射 则主要来自 氢氧根离子 的气辉，它 比其它已知 的气辉发射 约强1000倍。
2、黑天辐射的特点 特点： 夜天辐射除可见光外，还包含丰富的近 红外辐射。且无月星空天近红外辐射为 主要成分。故伟光也是技术必须充分考 虑这一点，有效利用波长延伸至1.3m 的近红外辐射。 有月和无月夜天辐射的光谱分布相差较 大，满月月光的强度比星光高出约 100倍。
二、黑天辐射基础
黑天辐射来自于太阳、地球、月亮、星球、 云层、大气等自然辐射源。 1、自然辐射 太阳 直径：1391200公里 辐射类似于色温为5900K的黑体辐射 辐射之地表的光波范围0.3~3m 可见光区0.38 ~ 0.76m更为突出
月亮
辐射有两部分:反射太阳的辐射;自身辐射. 月亮自辐射与色温为400K的黑体辐射相似
会产生噪声。噪声在荧光屏上产生与之 相对应的背景亮度，从而限制了像增强 器可探测的最小照度值。此值叫等效背 景照度(EBI). 通常为 10-7 lx数量级。 ⑸ 频率传递性能应尽量好。作为一种低通 滤波器，像增强器的传递特性可用MTF 曲线来描述。 MTF < min{MTFi} 频率传递性能也包含了对光阴极中央区 域空间分辨力的要求。
此外，它可将目标倒像正立过来，并实现 104量级的亮度增益，最高分辨可达 35lp/mm。 光纤面板： 有效传光效率总是小于1。约为50%-60%. 根据需要，光纤面板端面可制成平面或凹 球面。其平-凹球面型面板可用于准球对称 电子光学系统。 光纤面板可分为普通的、变放大率的锥形 光纤面板及其转像作用的扭像光纤面板。
无月时各辐射的比例为： 星光及其散射光 大气辉光 黄道光 银河光 后三项的散射光
30% 40% 15% 5% 10%
3、夜天辐射产生的景物亮度
三、微光夜视仪概论
以像增强器为核心部件的微光夜视器材称 之为微光夜视仪。它使人类能在极低照度 (10-5 lx)条件下有效地获取景物图像的信 息。 1、组成与原理 主要部件：强光力物镜、像增强器、 目镜和电源。 从原理上看，微光夜视仪是带有像增强 器的特殊望远镜。
电源： 带有自控荧光屏亮度的功能，反应时间为 0.1秒。 目镜： 除具有放大作用外，其目镜出瞳直径与人 眼微光下的瞳孔直径(57.6mm)一致。 4、第一代微光夜视仪
单级像增强器的亮度增益通常只有50-100， 太低不能用于军事。故采用多级串联的方 式。以满足几万倍的光增益要求。 光纤面板耦合结构： 入射、出射窗口均用光纤面板做成单级像 增强器，将它首尾相接耦合，构成现常用 的光纤面板耦合三级级联式像增强器，即 第一代像增强器。 在此，光纤面板可将球面像转换为平面像 而完成级间耦合。
显然，二者都与电子流的密度密切相关。 二 者的比为：Fe/Fm = (c/v)2 由此式可知，因总有 c > v,故电子束总是 趋于“发散”，使电子透镜系统不能实现理想 的“聚焦”，即存在所谓的电子透镜的像差。 例：加速电压 104伏，则电子速度为 0.2c, 两力的比为25。 由于电子透镜系统与电子流密度无关，且由 于库伦力本身的性质，使得电子光学系统不 可能消除这种像差。
实验表明，(Na2KSb)Cs光电阴极属p型半 导体材料。在具有正电子亲和势的光电阴 极中，多碱光电阴极是光电灵敏度最高的
一种（最高已达700 A⋅lm-1)。 (Na2KSb)Cs光阴极有多种类型。改进的多 碱光电阴极其厚度略有增加，故可有效地 利用光吸收特性。由于其光吸收系数随波 长增大而变小，故可借厚度的调整来改善 其光谱响应特性。
62年出现了微通道电子倍增器，70年研制出 了实用电子倍增器件MCP-微通道板像增强器， 并在此基础上研制了第二代微光夜视仪。 70年代发展起来的高灵敏度摄像管与MCP像增 强器耦合，制成了性能更好的微光摄像管和 微光电视。82年英军在马岛战争中使用，取 得了预期的夜战效果。 65年J.Van Laar 和J.J.Scheer制成了世界上第 一个砷化镓(GaAs)光电阴极。79年美国ITT 公司研制出利用GaAs负电子亲和势光电阴极
例如：在有效逸出深度允许的范围内增加光电 阴极的厚度，可以提高其对长波段的光谱响应， 把光电阴极的长波阈延伸至0.9 m以上，且 积分灵敏度显著提高，电子亲和势降至0.3eV. 这类阴极在常温下热发射电流很小， 约10-16 A⋅cm-2,电阻率较低，故可允许较大的 发射电流密度。 电子透镜： 光电阴极将目标图像变为电子图像。构成电子 图像的电子在刚离开阴极时形成低速电流。在
相关最小光增益 Gm 4.33103/2 --人眼暗适应时量子效率 --目镜倍率 ⑵ 像增强器响应度应尽量高。 ⑶ 良好的光谱匹配是像增强器能有效工 作的必要条件。这是指：光阴极光谱 响应与自然微光辐射光谱的匹配、荧 光屏辐射光谱与人眼光谱响应的匹配、 前级荧光屏与后级光阴极的光谱匹配 等。 ⑷ 由于自然热发射等因素，像增强器总
例：800m距离处的穿甲弹爆炸，可在夜视仪 荧光屏上产生约 500W· mm-2 的功率密度， 屏温可达500-1000°C。一般荧光屏可承 受的电子流为10-200W· mm-2。 荧光屏的保护 动态散焦法： R = 100M 光照度<0.1lx I < 0.1A VR <10V
光照度 10lx I 1A VR 100V 可使电子光学系统散焦。 若有强光， I 可达 5 - 10 A， VR >1000V, 破坏成像效果，电子束的广泛弥散使其到达 荧屏时密度下降， 从而保护荧屏。 电阻降压法： R --几百兆 光电流增大，
为3040lp/mm,故要求物镜具有很好的低 通滤波性能。
调制传递函数 调制度—可见度 M = (Imax-Imin)/Itol 调制度传递因子与空间频率的函数关系 称为调制传递函数。 MTF—Modulation Transfer Function 如希望其在12.5及25lp/mm频率上分别有 MTF0.75及MTF0.55的对比传递特性. 像增强器: ⑴ 要求像增强器具有足够高的亮度增益GL.
微光夜视仪技术
一、简介
微光夜视技术致力于探索夜间和其它低光照度 时目标图像信息的获取、转换、增强、记录和 显示。它的成就集中表现为使人眼视觉在时域、 空间和频域的有效扩展。 在军事上，微光夜视技术已实用于夜间侦查、 瞄准、车辆驾驶、光电火控和其它战场作业， 并可与红外、激光、雷达等技术结合，组成完 整的光电侦查、测量和警告系统。
微弱自然光由目标表面反射进入夜视仪； 在强光力物镜作用下聚焦于像增强器的光 阴极面（与物镜后焦面重合），即发出电 子；光电子在像增强器内部电子光学系统 的作用下被加速、聚焦、成像，以及高速 度轰击像增强器的荧光屏，激发出足够强 的可见光，从而把一个被微弱自然光照明 的远方目标变成适于人眼观察的可见光图 像，经目镜的进一步放大，实现有效地目 视观察。
2、对各部件的技术要求 物镜： ⑴ 为使像面有足够的照度，物镜应有尽可 能大的像对孔径(D/f)。 ⑵ 为了像增强器阴极上目标图像照度均匀， 轴外物点的光线应尽量多地参与成像， 从而要求物镜的渐晕系数尽可能大。 E = kE0(cos ´ )4 E --轴外像点照度 k---渐晕系数 ⑶ 由于一般像增强器极限空间分辨力不高，
微光夜视技术的发展以1936年P.Gö rlich发明 锑铯(Sb-Cs)光电阴极为标志。A.H.Sommer1955 年发明了锑钾钠铯(Sb-K-Na-Cs)多碱光电阴极 (S-20)，使微光夜视技术进入实质性发展阶段。 1958年光纤面板问世，加之当时荧光粉性能的 提高，为光纤面板耦合的像增强器奠定了基础。 62年美国研制出这种三级及联式像增强器，并 以次为核心部件制成第一代微光夜视仪，即所 谓的“星光镜”—AN/PVS-2,并用于越战。
地球
辐射有两部分: 反射的太阳辐射， 峰值在 0.5m 附近;自身的辐射, 峰值约波长为 10m。夜间以 后者为主。
显然，地球自身的辐射大部分在814m的远红 外，正好是大气的第三个窗口。