微光夜视仪

原理

　　基本原理

　　想要理解夜视仪的原理，就必须对光的原理有所了解。光波的能量大小与其波长有关：波长越短，能量越高。在可见光中，紫光的能量，而红光的能量。与可见光光谱相邻的是红外线光谱。 红外线分为三类：

　　近红外线（近IR）——近红外线与可见光相邻，其波长范围是0.7-1.3微米（1微米等于百万分之一米）。

　　中红外线（中IR）——中红外线的波长范围是1.3-3微米。近红外线和中红外线应用到各种电子设备中，例如遥控器。

　　热红外线（热IR）——热红外线占据了红外线光谱中的一部分，其波长范围是3-30微米。

　　热红外线与其他两种红外线的主要区别是，热红外线是由物体发射出来的，而不是从物体上反射出来的。物体之所以能够发射红外线，是因为其原子发生了某种变化。

　　工作原理

　　夜视仪

　　1.用一种特制的透镜，能够将视野内物体发出的红外线会聚起来。

　　2.红外线探测器元上的相控阵能够扫描会聚的光线。探测器元能够生成非常详细的温度样式图，称为温谱图。大约只需1/30秒，探测器阵列就能获取温度信息，并制成温谱图。这些信息是从探测器阵列视域场中数千个探测点上获取的。

　　3.探测器元生成的温谱图被转化为电脉冲。

　　4.这些脉冲被传送到信号处理单元——一块集成了精密芯片的电路板，它可以将探测器元发出的信息转换为显示器能够识别的数据。

　　5.信号处理单元将信息发送给显示器，从而在显示器上呈现出各种色彩，色彩强度由红外线的发射强度决定。将从探测器元传来的脉冲组合起来，就生成了图像。

相关技术

　　提到微光夜视仪，多数人想到的是图像增强技术。事实上，图像增强系统一般称为夜视设备（NVD）。NVD内有一种图像增强管，可以用来采集、放大红外线及可见光。 以下是图像增强系统的工作原理：

　　一种称为物镜的传统透镜能捕捉环境光线和某些近红外线。收集到的光线会传送给图像增强管。在多数NVD中，图像增强管的供电系统会从两节N-Cell或“AA”电池中获取电力。管道会向图像管组件输出约为5000伏的高压。图像增强管中有一个光电阴极，能将光子转化为电子。当电子通过管道时，管中的原子会释放相似的电子，其数目为原有电子数乘以一个因数（约为几千倍），利用管道内的微通道板（MCP）就能完成这项工作。微通道板是一个微型玻璃盘，内部含有数百万个微型孔隙（微通道），采用光纤技术制成。微通道板处于真空中，在盘片的两面都安装了金属电极。每条微通道的长度是其宽度的45倍左右，工作原理类似于电子放大器。当来自光电阴极的电子触击微通道板上个电极时，在两电极间5000伏高压作用下电子会加速通过玻璃微通道。电子通过微通道时，会导致通道中数千个电子被释放出来，这一过程称为级联二次发射。简言之，原始电子会撞击微通道的侧边，而后受激发的原子会释出更多的电子。这些新电子也会撞击其他原子，从而造成一种链式反应，其结果是，进入微通道的电子屈指可数，而离开微通道的电子却数以千计。一个有趣的现象是：MCP上的微通道有一个微小的倾斜角（约5-8°），这既是为了能引发电子碰撞，也是为了降低来自输出端磷光质层的离子反馈和直接光反馈。

　　夜视成像图以其诡异的绿色光泽而著称。

　　在图像增强管的末端，电子会撞击一个具有磷光质涂层的屏幕。这些电子会保持它们通过微通道时的相对位置，这会确保图像的完好，因为电子排列的方式同起初光子排列的方式相同。这些电子带有的能量会使磷光质达到激发状态并释出光子。这些磷光质会在屏幕上生成绿色图像，这也成了微光夜视仪的一大特色。 通过另一副称为目镜的透镜，就可以观测到绿色磷光图像，还可以使用目镜放大图像或调节焦距。NVD可以与电子显示设备相连，例如显示器，也可以直接透过目镜观测图像。