夜視鏡

夜視鏡

輔助觀察工具
夜視鏡是基于夜視技術同時借助光電成像器所做的輔助觀察工具。夜視鏡有三種,一種是微光夜視鏡,一種是紅外夜視鏡,還有汽車駕駛夜視鏡。[1]微光夜視鏡是把微弱的光放大了,而紅外夜視鏡是把紅外線變成可是光。紅外夜視技術分為主動紅外夜視技術和被動紅外夜視技術。主動紅外夜視技術是通過主動照射并利用目标反射紅外源的紅外光來實施觀察的夜視技術,對應裝備為主動紅外夜視儀。被動紅外夜視技術是借助于目标自身發射的紅外輻射來實現觀察的紅外技術,它根據目标與背景或目标各部分之間的溫差或熱輻射差來發現目标。其裝備為熱像儀。
    中文名:夜視鏡 外文名:Night-vision Goggles ,Snooper Scope 别名: 屬性:輔助觀察工具 分類:微光夜視鏡、紅外夜視鏡等 屬 于:光學 用 于:軍隊等

功能特點

夜視技術是借助于光電成象器件實現夜間觀察的一種光電技術。夜視技術包括微光夜視和紅外夜視兩方面。微光夜視技術又稱像增強技術,是通過帶像增強管的夜視鏡,對夜天光照亮的微弱目标像進行增強,以供觀察的光電成像技術。微光夜視儀,是目前國外生産量和裝備量最大和用途最廣的夜視器材,可分為直接觀察(如夜視觀察儀、武器瞄準具、夜間駕駛儀、夜視眼鏡)和間接觀察(如微光電視)兩種。紅外夜視技術分為主動紅外夜視技術和被動紅外夜視技術。主動紅外夜視技術是通過主動照射并利用目标反射紅外源的紅外光來實施觀察的夜視技術,對應裝備為主動紅外夜視儀。被動紅外夜視技術是借助于目标自身發射的紅外輻射來實現觀察的紅外技術,它根據目标與背景或目标各部分之間的溫差或熱輻射差來發現目标。其裝備為熱像儀。熱成像儀具有不同于其他夜視儀的獨特優點,如可在霧、雨、雪的天氣下工作,作用距離遠,能識别僞裝和抗幹擾等,已成國外夜視裝備的發展重點,并将在一定成度上取代微光夜視儀。

分類

微光夜視鏡是把微弱的光放大了,使之在視線中呈現清晰的畫面,所以,在完全沒有光的情況下,微光夜視鏡是看不到東西的。

紅外夜視鏡又分兩種,一種是主動式的,一種是被動式的,主動式的就是夜視鏡發出一束紅外線,照到物體上再反射回來,相當于手電筒;被動式的則是把物體自身發出的紅外線放大轉化為可見光。因此,如果沒有紅外源的話(大多數能産生熱量的東西都能成為紅外源,如生物、車輛、火焰等),被動紅外夜視鏡也是看不到東西的。

主動紅外夜視鏡在任何情況下都能看到東西。不同的夜視鏡有不同的适用場合,微光夜視鏡适合野外有星光或月光的時候使用。

因為夜視鏡隻顯示單色,而它的顯示屏是綠色的(你可以注意到很多儀表的顯示屏都是綠色的),所以你看到的是綠色的。

夜視

目前,微光夜視儀在國外正廣泛裝備部隊。它分為像增強微光夜視技術(直接觀察)和微光電視(間接觀察)兩種。

像增強

像增強微光夜視技術是通過帶增強管的夜視鏡,對夜天光照亮的微弱目标像進行增強,以供觀察的光電成像技術。其工作原理為:首先将進行光電轉換,然後用微通道版(MCP)增強電子信号,最後進行電光轉換。

在20世紀50-60年代,由于多堿光電陰極、光纖面闆、微通道闆(MCP)和負電子親和力(NEA)光電陰極的誕生,該技術迅速發展起來。由于它克服了主動紅外夜視的緻命弱點,所以,它一出現,便成為夜視領域的發展重點。它逐漸代替了較早應用的主動紅外夜視技術,占據着統治地位。迄今為止,已發展到第三代。第一代産品于60年代初期開始發展,它采用光電陰極、光纖面闆耦合的級聯式像增強管,1966年美軍在侵越戰場使用,于70年進行批量生産,裝備部隊。第二代産品于七十年代初期開始發展,采用多堿光電陰極和微通道闆(MCP)的像增強管,目前,美、英、法、德、荷蘭、以色列等钗h技術先進國家都能生産第二代産品,自80年代以後,這些國家基本上用第二代取代了第一代産品。第三代産品于70年代初期開始研究,自80年代末美軍開始裝備,美國研制的第三代産品目前隻限于向北約、韓國、日本、以色列和澳大利亞出售。

目前美軍已裝備和即将裝備的主要微光夜視裝備如下:

航空應用

AN/AVS-6型飛行員夜視鏡,研制公司為Bell Hawell,視場40o,美陸軍先後通過“奧米尼巴斯”采辦計劃(OminibusⅠ,OmnibusⅡ,OmnibusⅢ,Omnibus Ⅳ),進行過四次采辦,每次采辦,性能都有所改進。目前正大量裝備陸軍航空部隊,用于固定翼飛機或直升機。其中,OmniBus Ⅳ計劃由ITT承包,負責提供改進的AN/AVS-6,改後的AN/AVS-6的核心部分為ITT研制的MX-10160像增強管,這種第三代像增強管使用最新砷化镓技術,工作于近紅外區,代替了早期(Omnibus Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ)系統的像增強管,使分辯率提高78%,光靈敏度提高80%,信噪比提高30%,探測距離也大大提高,在星光和更暗的夜光下也能看清物體。

ITT也研制和生産AN/AVS-9型(前身為F4949)夜視鏡,安裝在固定翼飛機飛行員的頭盔上。

美國和以色列聯合提供的AN/AVS-7型夜視飛行圖像系統/平視顯示器(ANVIS/HUD),是對AN/AVS-6型的改進。該系統安裝在飛行員護目鏡上部兩側,以獲取關鍵飛行資訊,并傳輸至護目鏡,和護目鏡的圖像疊加後,飛行員可看到綜合夜景和關鍵飛行資料符号體系。配備該裝置後,飛行員低頭看儀表的時間大大減少,而平視擋風玻璃的時間大大增加。美陸軍原計劃部署1904部這種系統,到目前為止,已得到大約1800部,目前,正在進一步改進這種系統,以和UH-60A/L和CH-47D平台所使用的改進型全球定位系統(GPS)相相容。計劃今年9月份,将有1200部這種系統進一步升級為"高級平視顯示器",以取得現場可編程能力、錄影能力和更快的反應速度。該系統也用于美海軍陸戰隊。

地面部隊

美陸軍地面部隊用的新一代在役夜視裝置主要為單筒眼鏡,如由ITT公司提供的AN/PVS-7D和當前最先進的AN/PVS-14。AN/PVS-14結合了第三代"超級" MX-10160型無源像增強管和航空用夜視鏡AN/AVS-6的優點,有助于增強觀察、指揮和控制能力,它比AN/PVS-7D分辯率更高(1.3圈/微弧度,而AN/PVS-7D為1.15)、重量更輕(0.4公斤,而AN/PVS-7D為0.68公斤),步兵作戰小組指揮員使用起來更加靈活可戴到頭上, 觀察距離也大大增加。1996年,ITT和Litton兩公司跟美國陸軍通信-電子司令部研究、發展和工程中心所屬的夜視和電子感測器委員會(NVESD)簽訂了Omnibus(OMNI) Ⅴ共同生産合同,來生産AN/PVS-14裝置。迄今為止,AN/PVS-14裝置已部署了大約3000部。預期到2000年時,ITT公司将向美陸軍交付3萬部這種裝置。Omnibus Ⅴ還繼續為地面戰鬥應用生産先進的 AN/PVS-7D單管夜視護目鏡和Litton公司建議的先進的I2改進型AN/AVS-6飛行員護目鏡,這些工作希望在2001年3月31日前完成。據Litton公司的首席執行官稱,該專案通過适當的改進延長了數千個野外系統的壽命,同時大大地提高了夜視系統的性能。

第三代像增強管也是AN/PVS-10狙擊手夜晚瞄準具和改進型晝/夜火控和觀察裝置的必要組成部分。該增強管的采辦由陸軍特種作戰司令部負責,以向特種部隊提供即時可見的像增強(I2)圖像,既可用于中型和重型阻擊步槍瞄準,也可用于戰略偵察。

第三代像增強(I2)管也用于改進钗h現役系統。例如,用于将70年代服役的AN/PVS-4型武器瞄準具改進為當前的AN/PVS-4A型,到目前為止,已改進了1000多個,計劃最終要改進5000多個。

覆行全球作戰任務的一些美軍作戰部隊不久也将把"目标定位和觀察系統(TLOS)" 裝配于其M-16系列步槍上。這種系統裝有一個第三代門控像增強管、兩個視域物鏡和一個鐳射發光器。該系統使用近紅外低能鐳射來直接獲取目标光電資訊。該裝置不具有鐳射對抗能力,但可獲取無源式目标資訊、提供夜晚隐蔽發光和直接射擊瞄準。

英國精密儀器公司向德國聯邦國防軍提供的新型G22狙擊步槍的夜晚瞄準具使用二代半像增強管(型号為NSV80 Ⅱ),可在漆黑的夜晚清楚地發現目标。該瞄準具安排在标準的光學瞄準鏡前面特制的韋弗(Weaver)式導軌上,射手可随意确定眼睛和瞄具的距離,随意調整分劃,不改變瞄準點位置,在數秒鐘後又可實施射擊。

難點和途徑

目前,國外像增強夜視儀存在兩方面的技術局限:

(1)當明亮的光照在這種夜視儀上會造成遠處或附近的微光圖像丢失;

(2)像增強管使用平面式成像面( 即位于焦平面上的為平面式微通道闆),這樣會造成光畸變,使目前為部隊所使用的夜視儀的視域最多為400×400,且人眼難以适應。

美國洛斯·阿拉莫斯實驗室正采用如下途徑來解決上述問題:

(1)将微通道闆(MCP)分割成不同的電子區域(MCP的5%),對每個電子區域使用各自的自動增益控制(AGC)電路。亮光隻通過部分電子區域及其AGC,這樣,夜視儀在受到明亮的光照射的情況下仍能看清亮光後面模糊背景中的物體。微通道分割可用鐳射碾磨或"選擇區域"沉積(如平版印刷術)等工藝完成;

(2)使用弧形微通道闆來代替平面式微通道闆,這種弧形微通道闆目前用于ALEXIS太空船的X射線望遠鏡上,這樣開發出來的夜視儀為每隻眼提供的視域将至少為600×600,當級聯使用時,可提供900(水平)×600(垂直)的視域,為目前水平的3倍多,同時,人眼更容易适應,長期使用時,大大減少眼睛和頸部疲勞。

微光電視

微光電視是像增強管和電視攝像管相結合的微光夜視系統。它誕生于四十年代,七十年才迅速發展起來。它具有成像面積大、直觀性強、連續性、遠距離多點多人觀察等優點,目益廣泛地用于監視、偵察、探測、制導、跟蹤等方面, 國外已裝備30餘種。典型産品有法國的坦克用的 "卡納斯特 "微光電視系統 、美國的直機用UVR-700 型晝夜兩用電視跟蹤系統、英國的海軍用 V0084型微光電視系統 、瑞士的2704型遠距離 ( 觀察距離為10公裡 ) 微光電視攝像機等 。

目前的微光夜視裝置僅能提供單色的圖像,而利用彩色圖像會有助于目标 識别,使識别速度提高30 %,識别錯誤減少60%, 因此彩色微光夜視技術已受到關注。

美國Delft感測器系統公司采用光譜回應不同的兩隻像增強器管觀察同一場景,利用它們間的差别,通過濾光和特殊的電子處理技術,來産生彩色圖像。

麻省理工學院林肯實驗室則将微光圖像和紅外熱像相結合,産生彩色圖像。林肯實驗室設計的小型彩色夜視系統采用與三代像增強器耦合的電荷耦合器件(CCD)獲得微光圖像,又用非緻冷熱成像陣列獲得紅外熱像,然後用二向色分光鏡進行匹配和圖像處理器處理,在液晶顯示器上顯示出逼真的彩色圖像。

美國伍德監視技術公司研制出全彩色夜視攝像機。該攝像機的每一個原色有一個增強型CCD晶片,并采用了視頻增強技術,從而獲得了類似于廣播級攝像機的彩色圖像。

俄羅斯的喀山光學和機械廠正在研制的彩色夜視系統,可将接收的不 同的紅外頻率轉換彩色圖像,估計幾年後可推入市場。

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