微光夜视仪：历史和进展

微光夜视仪是在夜间或极低照度下（10-5～10-1lx），利用微弱的光线，例如，星光、月光、大气辉光等，能够将物象放大后转变成人眼可清晰观察的图像，从而实现在夜间对目标进行观察的一种高科技仪器。微光夜视仪应用十分普遍，相较于其他的夜视侦察装备，夜视仪的重量更轻，体积也更小、成本低、可靠性高，具有许多优点，但在阴天或者光照条件差的环境中使用效果不佳，这种情况下就需要借助其他侦视器材进行观察。

微光夜视仪是应用广泛的光学侦视器材，可以将它看作带有像增强器的特殊望远镜，主要包括四个主要部件：强光力物镜、目镜、像增强器以及电源。微光夜视仪的工作原理是，目标物体的表面会放出微弱的光线，光线通过微光夜视仪，就会在强光力物镜的作用下聚焦于像增强器的光阴极面，激发出光电子；像增强器内部电子光学系统将光电子在加速、聚焦、成像，并以极高的速度冲击像增强器的荧光屏，激发出足够强的可见光；最终，微弱光线照明下的目标物体通过微光夜视仪转换为人眼可见的光图像。以上过程包含了两次转换，分别由光学图像到电子图像，再由电子图像转换为光学图像。目标反射的微弱光线在经过物镜汇聚后，在像增强器的阴极面上成像并且被逐级放大增强，最后阶段会在荧光屏上形成有足够清晰度和亮度的图像，供观察者参考，如图2-4所示。

图2-4　单微通道电子倍增过程示意图

像增强器是微光夜视仪的核心器件，按照像增强器的类型，微光夜视仪可分为第一代、第二代、第三代、第四代。

（1）第一代微光夜视仪。20世纪60年代初，美国成功研制出第一代微光夜视仪，并正式装备部队。人们完善了光学纤维面板的发明、多碱光电阴极（Sb—Na—K—Cs）和同心球电子光学系统设计，并在此基础上，将这三种技术运用于工程发展，研制出第一代微光管。一代微光管由一个光纤面板荧光屏、光纤面板光电阴极和同心球静电聚集系统组成。一代单管通过三级级联，能够大大增强像增强器的性能，增幅可达5×104～5×105倍，可把夜间微光光照（10-3lx）下的景物亮度放大到10～100cd/m2，最终达到使人眼能够识别的标准。

第一代微光夜视仪主要型号有AN/TVS-2班组武器瞄准镜、AN/PVS-2星光镜和AN/TVS-4微光观察镜。其特点是体积小、重量轻，具有良好的隐蔽性，较高的成品率，便于器材大批量生产；但是也存在许多问题，在强光照度下，光电阴极比较容易损坏，成像质量不高，难以达到相关的要求。

（2）第二代微光夜视仪。20世纪70年代，随着材料研究取得重大突破，出现了微通道板像增强器（MCP），其单微通电子倍增过程如图2-5所示。

图2-5　单微通电子倍增过程

在发明了微通道板像增强器（MCP）后，将这项技术引入了单级微光管，这也成为第二代微光夜视仪的主要特点。这种MCP由上百万个10μm级直径的微通道的二次电子倍增器列阵组成，每一个微通道相当于一个倍增管倍增极。这样一个装有MCP的一级微光管亮度得到极大的增益，可以替代在第一代微光夜视仪中体积大、笨重的三级级联一代微光管；除此之外，MCP微通道板内壁具有固定板电阻的连续倍增级。当电压恒定，即使输入强电流，也能够有恒定输出电流的自饱和效应，此效应能够克服微光管的晕光现象。第二代夜视仪与第一代夜视仪相比，重量更轻，能够增强抗眩光、抗畸变等能力，并且长度只有第一代微光夜视仪的1/3～1/5。主要型号有AN/PVS-3微光瞄准镜等。(www.xing528.com)

（3）第三代微光夜视仪。GaAs光阴极型微光像增强器，被称作三代管，由美国研制，第三代微光夜视仪将第二代微光夜视仪的多碱阴极置换为GaAs光阴极，能够将作用距离提高1/3，各种性能指标更好。第三代微光夜视仪具有良好的工艺做工，使用寿命更长，还具有高增益MCP、表面化学技术，为发展第四代微光管和长波红外光电阴极像增强器等高技术产品创造了良好的条件。

（4）第四代微光夜视仪。2005年6月，在国际刑侦技术装备展览会上展出的BIM4头盔式微光夜视仪（图2-6）为最新第四代微光夜视仪，可全天候使用。具有显示数字地图和数传功能。

图2-6　BIM4头盔式微光夜视仪

微光夜视仪已装备海、陆、空三种兵种，如单兵携带的单目或双目夜视望远镜、头盔瞄准具和中距离的武器瞄准具。在实际的侦视环境中，帮助战士进行远景距离的观察、搜索、跟踪目标，识别环境和作战地形。微光夜视仪如果安装在飞机上，则有助于飞行员提高夜视视力，帮助飞机着陆。

在刑侦领域中，公安武警、海关检测、安全防护等各部门在与危险犯罪分子作斗争、保卫国家安全防护工作、监管国家重要物资文物等各项活动中，微光夜视仪都起着重要的作用。

在工业领域中，如果遇到光线不好或者是黑暗的工作环境时，比如，从事海底资源勘查、感光、化学工业、远洋捕鱼、海上石油钻井等工作时，也需要微光夜视仪的参与。

在医药卫生领域中，涉及医用图像摄取或者是图像增强技术等研究时，也需要微光夜视仪。再比如，卫星的遥感、弱星的夜间观察、遥测天文星系、观察植物夜间的生长规律研究以及夜行动物生活习性研究等，微光夜视仪都是重要工具。