微光夜视技术.ppt

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1、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。微光夜视技术的发展以1936年P.Görlich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

2、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

3、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。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。二、黑天辐射基础黑天辐射来

4、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0.3~3m可见光区0.38~0.76m更为突出月亮辐射有两部分:反射太阳的辐射;自身辐射.月亮自身辐射与色温为400K的黑体辐射相似地球辐射有两部分:反射的太阳辐射，峰值在0.5m附近;自身的辐射,峰值约波长为10m。夜间以后者为主。显然，地球自身的辐射大部分在814m的远红外，正好是大气的第三个窗口。星球贡献较小，照度为2.210-4lx，约为无月夜

5、空光量的1/4。大气辉光大气辉光产生于地球上空约70100km高度的大气层中，是夜天辐射的重要组成部分，约占无月夜天光的40%。阳光中的紫外辐射在高层大气中激发原子，并与分子发生低频率的碰撞，是产生大气辉光的主要原因。表现为原子钠、原子氢、分子氧、氢氧根离子等成分的发射。其中波长为0.75~2.5m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，

6、有效利用波长延伸至1.3m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。无月时各辐射的比例为：星光及其散射光30%大气辉光40%黄道光15%银河光5%后三项的散射光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(10-5lx)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。微弱自然光由目标表面反射进入夜

7、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

8、´)4E--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，为3040lp/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—ModulationTransferFunction如希望其在12.5及25lp/mm频率上分别有MTF0.75