微光夜视技术发展动态评述_郭晖

〈综述与评论〉

微光夜视技术发展动态评述

郭 晖1,2，向世明3，田民强3

（1.微光夜视技术重点实验室，陕西 西安 710065；2.北方夜视科技集团有限公司，云南 昆明 650223；

3.北方光电技术集团有限公司，陕西 西安 710065）

摘要：微光夜视技术是现代化武器夜视装备的支撑技术之一，掌握先进的微光夜视技术对于掌控以

夜间战争为特点的现代化战争局势至关重要。近年来，美国等发达国家不断地发展更为先进的微光技术和装备，并取得了重要进展。介绍了微光夜视器件及系统的发展现状和最新技术进展，分析了几项新技术产品的技术特点和应用方向，表明了微光器件向性能提高及光谱响应范围扩展技术方向、微光系统向信息融合及多功能集成技术方向发展的趋势。 关键词：微光夜视；像增强器；数字化视频；夜视眼镜

中图分类号：TN223 文献标识码：A 文章编号：1001-8891(2013)02-0063-06

A Review of the Development of Low-light Night Vision Technology

GUO Hui1,2，XIANG Shi-ming3，TIAN Min-qiang3

(1. Science and Technology on Low-light-level Night Vision Laboratory, Xi’an 710065, China； 2.North Night Vision Science and Technology Group Co., Ltd., Kunming 650223, China；

3.North Electro-Optics Group Co., Ltd., Xi’an 710065, China)

Abstract：Image intensifier technology is one of the supporting technologies for modern night-vision equipments. Owning this technology is the key for the night battle victory. In recent years, the more advanced technologies of both image intensifier devices and systems have been developed in the U.S and other developed countries, and many progresses have been achieved as well. The state-of-the-art technologies in this field and several important progresses achieved are reviewed, technical characteristics and applications of the new products are analyzed in this paper. The results prove that image intensifiers are developing toward higher performance and widened range of response spectrum, the low-light night vision systems are developing toward information fusion and the integration of multifunction.

Key words：night vision，image intensifier，digitized video，night vision goggle

电转换、微通道板（MCP）的电子倍增和荧光屏的电子-光子转换，变为亮度增强了104倍以上的人眼可见光图像。以微光像增强器为核心器件的微光夜视系统有微光直视和微光电视两种工作模式，其性能指标直接制约着微光夜视装备的有效作用距离和图像质量。微光夜视器件具有体积小、重量轻、图象清晰、层次丰富以及操作方便和高性价比等特点，在完成宽光谱、大动态范围、全天候条件下的观察、瞄准、测距、跟踪、制导和告警等军事任务中，发挥着重要作用。因此，微光夜视技术已构成为部队

0 引言

微光夜视技术是研究在夜天光或能见度不良条件下，光-电子图像信息之间相互转换、增强、处理、显示等物理过程及其实现方法的一门高新技术[1]，它是近代光电子成像技术的重要组成部分，是军用夜视装备两大支撑技术之一，微光夜视器材所用核心器件就是各代光电成像器件即微光器件。

微光器件可以将夜天光或其他微弱的目标景物反射或辐射的信息源图像，通过器件中光阴极的光

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现代化、信息化夜战武器装备的核心技术。

国内外微光夜视技术的研究发展思路始终是不断改进提高核心器件的灵敏度、信噪比、分辨力、宽光谱响应和大动态工作范围等性能，以实现微光整机的远作用距离、高清晰度、全天候、标准化、系列化以及低成本装备的应用。尤其是近年来，微光器件已经从二代产品发展到三代和四代产品。与此同时，随着电子处理技术的发展，各种图像处理和信息融合技术在微光技术领域得到迅速的发展，固体微光器件也已经研制成功并投入应用。深入了解和分析国外微光夜视技术的发展趋势及其成果，对于加快我国微光技术的发展将具有促进作用。

1 微光夜视技术的进展

1.1 微光像增强器及系统技术发展现状

有关提高微光器件的信噪比及系统低照度探测能力方面的研究工作，是在历次世界大战及局部战争需求的推动下不断开展起来的。截至目前，微光夜视技术已先后经历过微光零代、一代、二代、超二代、三代、高性能三代和四代微光等多个发展阶段。

美国政府从1985年开始，启动“Omnibus三代微光技术发展计划”，每4～5年为一个发展阶段，投资10多亿美元，使三代微光器件的光阴极灵敏度和分辨力等性能从标准三代微光（800～1000 A/lm；32 lp/mm），迅速提高到高性能三代微光（1200～1500 A/lm；42 lp/mm）和四代微光水平（2000～3000 A/lm；60～90 lp/mm），并形成年产60000只以上各类微光器件的生产能力。

荷兰DEP公司和法国Photonis公司部分借鉴了三代微光光阴极的理论和技术，研制出高灵敏度多碱光阴极，使二代近贴管的光阴极灵敏度由200～300 A/lm，提高到600～700 A/lm，加之采用小丝径MCP和小近贴距离、高场强结构管型，使器件分辨力也有大幅度改善。目前荷兰DEP公司的超二代管系列有：高性能二代管SHD-3（大于500 A/lm）、超二代管（600～700 A/lm）和高性能超二代管XD-5（≥800 A/lm）。俄罗斯的微光夜视技术也处于世界先进水平，二代、超二代和三代微光产品已形成系列，三代管研发水平达到1600～1800 A/lm，生产水平达到1000～1200 A/lm，年产量数千只，超二代管灵敏度500～800 A/lm，分辨力36～45 lp/mm。

世界上从事二代、三代微光研制、生产和应用的其他国家或地区还有德国、英国、以色列、澳大64

利亚、南非、南斯拉夫和印度等。我国的台湾省也装备了部分超二代及三代微光器材。

此外，美国ITT公司和诺思罗普 格鲁曼公司（含2005年兼并的Litton公司）是微光核心器件及微光夜视系统的主要承包商，随着市场竞争日趋激烈，微光系统技术创新也层出不穷。目前，美欧国家的微光夜视整机系统已基本实现了系列化和标准化。产品类别已应用于飞行员、坦克驾驶员及单兵的微光夜视眼镜、夜视头盔、综合显示器、夜瞄具、观察仪及微光电视跟踪制导仪等。 1.2 微光像增强器技术的最新进展

1）第四代微光像增强器技术

美国军方曾将去掉防离子反馈膜或具有超薄防离子反馈膜和在集成高压电源中增加了门控功能的GaAs光阴极像增强器称作第四代微光像增强器。四代微光像增强器经过工艺技术的改进，其阴极积分灵敏度达2000～3000 A/mm，极限分辨力达60～90 lp/mm，信噪比达25～30。

防离子反馈膜是三代微光像增强器中镀在微通道板输入面上的Al2O3薄膜，它的作用是防止像增强器中残余气体因高压电离而产生的正离子反向撞击光阴极，从而避免了正离子对光阴极造成的损伤，延长了像增强器的寿命。但与此同时，防离子反馈膜对光电子也有一定的阻挡作用，一定厚度的膜层对光电子的能量将有衰减作用，同时会造成电子弥散，降低像增强器的分辨力。为了减少电子弥散作用，在四代微光像增强器的工艺中采用了超薄但致密的防离子反馈膜，而早期曾被推崇的去掉防离子反馈膜的工艺方法，因其导致的寿命减少和良品率的下降而不再采用。自动门控电 …… 此处隐藏：9350字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……