在现代化信息化战争中.doc

镜头结构设计的目标是采用合理而可靠的机械支撑结构保证红外镜片处于理想的成像位置,保证系统整机具有一定的成像精度运用AutoCAD完成了对微光夜视仪的初始结构设计第二次世界大战以后,德国的军队在军事用车辆上安装了一种仪器,使车辆在黑夜不开灯的情况下可以高速行驶,因此把V一2火箭在夜间送往前线,并成功避开了同盟国军队的监视和空袭"这个仪器就是最早的夜视仪20世纪40年代初研制成功的主动式红外夜视仪,使人类第一次在黑暗中看到目标"主动式红外夜视仪器成像清晰,对比度好,但因为需要红外光源照射,并且能耗大,易暴露,所以在未来作战领域将会被淘汰"所以微光夜视仪在未来的军事应用中将有着巨大的发展空间微光夜视仪作为人眼的助视器,在工业!农业!国防建设等方面有着广泛的应用,特别是在军事上有着越来越大的需求"在发达国家,微光夜视技术是成熟的高技术之一"在有些发达国家,微光夜视仪是生产量最大!装备量最大!用途最广的夜视仪器,己广泛装备于陆海空三军部队中"在陆军中,有坦克与反坦克炮及战斗侦察车等"在空军中,有战斗直升机等"在海军中,有舰艇和潜艇等,至今大多数部队己装备第二代以及第三代微光夜视仪器"许多国家还把微光夜视仪同照相机!电视摄像机和激光测距仪组合使用,扩大了应用领域,目前,国外已经有四代微光夜视仪产品装备部队"由于它克服了主动红外夜视的致命弱点,所以一出现,便成为夜视领域的发展重点"1955年A.H.萨默发明了高灵敏度的多碱(锑钾钠艳)光电阴极,微光夜视技术迅速发展"1962年,美国人研制成功像增强器,使得夜视器材的发展产生了一个飞跃"1966年在侵越战场,美国将利用级联像增强技术投入实战应用,研制成功了第一代微光夜视仪,于70年进行批量生产,装备部队"主要有AN用VS一2星光镜,AN/TVS一2班组武器瞄准镜和AN/Tvs一4微光观察镜[2]夜视技术是专门研究在夜间低照度的条件下,解决改善人眼的视觉能力, 从而实现夜间观察的一种高新技术。

它借助于微光或成像器件, 利用光电子成像的方法, 克服人眼在低照度下以及在有限光谱响应下的限制, 以开拓人眼的视觉进人90 年代以来, 以美国为代表的先进国家加大了资金投人, 用大量先进的夜视器材装备部队高性能的夜视装置使海、陆、空的夜视范围扩大并获得战场上主动权夜战已成为高新技术常规局部战争的主要模式, 占有及其重要的地位微光夜视仪器要求其物撬为高速物镜而且在低频时有良好的对比度微光夜视仪采用的物龄基本上有两种类型一种是透射式物镜, 另一种是折反射式物镜折反射式望远物镜比透射式望远物镜的优点, 不仅有较好的色差校正, 而且物镜的长度也大大缩短, 诚小整个仪器的尺寸和重量在视爆角相当小(1 0左右)的情况下, 折反射系统能很好地满足电子光学仪器的物镜要求因此折反射系统广泛用作微光夜视仪的物镜微光指的是月光、星光或几乎全黑的夜间天空的自然辉光微光夜视仪是以目标与背景的对比差( 光谱反射率), 通过目标的外形特征进行探测和识别的从本质上讲, 它是人眼视觉的延伸比起早先的红外夜视仪, 它的突出优点是: 不需要使用附加的人造光源, 自身的隐蔽性好, 可靠性高, 因而特别受到国内外军方、警方和隐蔽斗争战线的关注和青睐, 并且获得了越来越广泛的应用和长足的发展。

微光夜视仪的发展随着科学技术不断发展, 象增强技术在不断改进每一代新的象增强器的出现都意味着光电技术的重大突破1929年L.R.Koller首先发现了Aa一O一C, 红外光电阴极(s 一1光电阴极)1934年G.Holst等人利用s一i光电阴极研制了第一个红外变象管(O代象增强器)这种器件效率(增益)很低,而且用它制成的夜视仪需要红外光源照明,称它为主动式的,因而,这种夜视仪有容易曝露的弱点1955年,A.H.Sommor发现了高灵敏、低噪声和宽光谱响应的S一20光电阴极随后在1958年出现了纤维光学面板,在这两项新发明的基础上,1962 年,美国研制出了PIP一1型三级级联象增强器,即第一代象增强器用第一代增强器做成的夜视仪,需要夜天光的照明,因此有人也把它叫做半被动式夜视仪这种夜视仪的缺点是受夜天光照明的影响较大,而且体积大,防强光性能差1961年Goodrieh 制成了玻璃倍增器,为制造微通道板奠定了工艺基础随后, 1970年美国研制成了利用微通道板的第II代象增强器利用II代象增强器制成的夜视仪具有体积小、重量轻、防强光性能好的优点但是实践证明,这种夜视仪在1/4月光以上观察性能较好,在1/4月光以下的观察性能就较差。

研究表明:夜天光(星光)在近红外区比可见光区辐射要丰富得多,而且一些目标与自然背景有良好的对比特性于是人们致力研究对近红外灵敏的光电阴极1965年,vonLaur和Sheer制成了第一个负电子亲和势的GaAs光电阴极经十多年后, 1979年美国国际电报公司在第二代象增强器的基础上研制成了这种利用GaAs光电阴极的象增强器,即第1代象增强器利用第l代象增强器做成的夜视仪可以在漆黑的夜晚观察景物,并有良好的效果,观察距离大大提高目前介入微光像增强器器件研究、生产和应用的国家主要有美国、英国、俄罗斯、德国、法国、荷兰、以色列、挪威、南斯拉夫、澳大利亚、韩国、日本、埃及、印度及中国处于领先地位的厂商有美国的ITT公司、LITTON公司、INTERVRCO公司,荷兰DELFT公司,法国PHOTONICS 公司,由于激烈的市场竞争和冷战的结束,欧洲一些厂商如AEG、EEV 等都退出了器件的生产而PHOTONICS和DELFT公司由于对S-25 光阴极的成功改进和合理地利用一些三代的成熟工艺,使二代近贴式像增强器的性能有了质的飞跃,从而使其生产超二代(及高性能超二代)像增强器能与美国公司生产的三代像增强器相抗衡[1],在市场竞争中站稳了脚跟。

二代、超二代和三代像增强器性能特点分析如下[2]:三代和超二代( 高性能超二代) 像增强器是目前国际上夜视技术领域最新成果的体现,在传统观念中, 三代像增强器比二代( 超二代) 应有质的提高, 但由于三代管MCP 离子阻挡膜的影响,实际的性能测试和观察效果并非如此,不能单纯用几项指标进行简单的对比,而应从技术的先进程度、实现的工艺难度及效费比等方面进行综合评价从观察效果看,以标准二代像增强器的视距为1,超二代像增强器为1.41,三代像增强器为1.51在以绿色植物为背景的地区,使用三代像增强器(光阴极光谱响应区域为600~ 950nm)具有一定的优越性;而在以沙漠、岩石为背景的地区, 由于超二代像增强器的宽光谱响应范围(光阴极光谱响应区域为450~950nm),对反射的蓝绿光具有较好的响应从制造成本看,如以标准二代像增强器的成本为1,则超二代像增强器为1.3,三代像增强器为2.0由于考虑到整车的防护性能,夜视仪的物镜系统(特别是物镜口径)不易做较大的设计改动,因而微光像增强器性能的提高成了夜视仪提高视距的关键,国内外二代倒像式像增强器的性能虽然有了一定提高, 但从整体上看仍难满足夜视仪整机的要求。

三代像增强器技术难度大,目前只有美国生产,三代的生产技术和产品都对我国进行封锁和禁运,在短期内要在国内形成三代像增强器的研制、生产和使用环境是不现实的系统组成不管器件如何发展, 作为直视式的夜视仪来说, 都有如下相同的基本工作部件:1 .物镜.它把景物成象到增强器的阴极面上在成象中景物成倒象,而且是缩小的象2 .光电阴极部分.它的作用是把光子转变成光电子3.增强部分利用电子能量或电子倍增的方法来增强4.倒象部分.用静电、光学或纤维光学的办法把物镜产生的倒象再颠倒过来5.光屏.把增强了的光电子重新转换成光子6.目镜人眼通过它观察荧光屏上景物的象,它实际上是个放大镜在夜视仪中,心脏器件是增强器(即上述的2.3.4.5部分)夜视仪器件的发展主要是由增强器的各部分不断革新改造引起的概述：微光夜视仪的原理在现代化信息化战争中,夜视仪器己成为部队作战的重要军事装备微光夜视仪主要是由强光力物镜、像增强器、转像透镜、光电成像器件4部分组成其工作原理图如图1 所示从光学原理而言, 微光夜视仪是带有像增强器的一种特殊望远镜夜天空自然光由目标表面反射进入光学系统物镜后; 在强光力物镜作用下聚焦于像增强器光阴极面( 与物镜像面重合) 并激发出光电子; 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, 以极高的速度轰击像增强器的荧光屏, 激发出足够强的荧光, 从而把一个远方目标变成适于人眼观察的目标图像微光夜视仪工作原理图微光夜视仪是一种利用光增强技术的光电成像系统，利用它可以拓展人眼对微弱光图像的探测能力，因而在各领域尤其是在军事上得到迅速发展和广泛应用[1]夜视技术是研究在夜间照度低的情况下, 采用拓宽人类裸眼有限视力的方案以实现夜间观察景物的一种方法。

微光夜视仪是光电仪器, 主要由物镜、像增强器和目镜组成, 它将微弱的可见光图像转化为电子图像, 将电子图像放大, 再转化为可见光图像微光夜视仪能够弥补人眼某些方面不足, 具有重要的应用价值它应用光电效应原理与光电子成像的方法,使人眼的视觉能力得到一定程度的扩展因为人眼只对可见光波段(其波长约为0.4L～0.76L) 敏感,而夜视仪的光谱响应延伸到红外波段( 0. 76L～1.2L,3L～5L,8L～13L)夜视技术大致分类如下:无论如何,直视微光夜视技术发展到第四代,它与热成像技术相比价格低是其长处；而且,由于工作的波段不同, 它与微光电视、热成像技术互为补充,在各自不同岗位上发挥其固有的角色作用像增强器的选择 所谓微光,是指夜间微弱的自然辉光与城市、乡村人造光(波长约在0.4L～2L)通常,人眼要在一定距离上观察该波段范围内微弱之光照射下的景物,显得力不从心于是,人们通过一种对光进行放大的技术——像增强技术,使原先在自然条件下人眼看不同的景物,借助于装有像增强技术器件(通常称红外变像管与微光像增强器)的夜视仪器,最后,人眼即可从夜视仪输出端(目镜)直接观察到景物的图像像增强器是系统的核心部件，其将微弱的光辐射图像通过光电成像系统进行光量子放大，并转换为人眼可见的光学图像[2]。

像增强器的性能参数是实现技术指标可靠保证，也是设计光学系统必不可少的原始参数，在总体设计中根据视距要求、用途和成本选择像增强器[3] 像增强器是一种光电真空器件，由光电阴极、电子光学成像系统和荧光屏组成，其基本结构如图1［7］在像增强器工作时，由景物反射的微弱可见光和近红外光经物镜聚焦形成输入图像，经输入窗传送至光电阴极上，光电阴极在输入光子的激发下向外发射光电子，发射的光电子数与输入光子数对应成比例，在此过程中，实现把景物的光强分布图像变成与之对应的电子数密度分布图像; 在电子光学成像系统中，电子在高压电场中获得能量，在电场中加速运动，并偏转聚焦成像于荧光屏上，光电阴极的电子数密度分布图像就能被成千上万倍地增强; 经过倍增的高能电子轰击荧光屏，实现电子图像到光子图像的转变，得到增强的光子图像，此图像经输出窗向外传送以供人眼观察或与CCD 耦合读出以便后期处理． 物镜设计微光物镜是一种高质量的光学系统，在像增强器确定之后，它的成像质量直接关系到夜视距离微光物镜的基本特点是大口径、长焦距、大相对孔径，在体积允许的范围内，尽量提高夜视系统的倍率单目微光夜视系统中, 物镜是其核心部件, 它可以把远距离目标成像在像增强器的阴极面上。

夜视技术大致分类如下:夜视技术的另一分支——热成像技术, 以其更为优越的性能飞速发展着但由于热成像仪的价格太昂贵, 装备军队受到了一定程度的制约微光夜视仪采用。