红外成像系统.docx

红 外 成 像 系 统

夜视系统按成像原理可分为反射辐射成像和热辐射成像两大类，如图2.12所示。

按系统工作方式可分为主动式和被动式两大类，如图2.1.3所示．

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主动红外成像系统 ］

2.1.l 檄光摄像技术

002.1.3按工作方式分类

由于军事、天文与航空航天科学的需要，作为间接观察的微光摄像技术，近20年来得到了极大的发展．

微光摄像(9]通常采用视频信号输出，因而可以实现远距离的多点同时观察，观察者不必进入危险的侦察区；通过电路的信号处理，可以加强图像对比；根据不同观察条件的要求，通过改变扫描速度变更积累时间，可获得最适宜的视觉增益，这一系列优点使其形成一个新的重要的夜视技术领域，日益广泛得用于指挥哨所，军用车辆，直升飞机和舰船上。

微光摄像具有两条途径：一是使用真空摄像器件，如硅增强靶管和二次电子导电摄像管等；另一是使用固体摄像器件，如象增强电荷耦合器件和电子轰击电荷耦合器件等．

鉴千一般的CCD摄像，只能在景物照度在!Ix以上才能工作，觯决微光摄像的方

案之一便是将增强管耦合到CCD上，形成II/CCD。耦合的方式通常有纤维光锥耦合，使图像尺寸与CCD光敏面的大小相适应。

对千许多应用，单级缩小倍率的一代管与CCD耦合是比较适宜的方案，其入射光照可以下降两个数量级；若在前面再加一个二代薄片管，形成杂交管结构，则此11/CCD可用千景物照度低于10-4Ix的场合。若在管子内加选通，则景物照度的动态范围可达

105·-.I031x．二代管、三代管通过缩小倍率的光锥与CCD耦合，亦能形成高性能的11/CCD

系统．其总尺寸小，结构紧凑，且彼通道板能防强光．

固体彼光摄像的另一个方案是将CCD作为电子图像探测器直接置千像管内取代荧光屏，电子直接轰击CCD,CCD提供视频信号．通常采用背面轰击CCD灵敏面的途径，以避免集成的MOS结构的绝缘层中的能量损失与充电效应。背面击轰的CCD要对背面

进行减薄，以便获得高分辨力，高探测率和高位定型。此外，要求封装到管子光阴极的制造工艺相兼容。电子轰击CCD可在景物照度10?1x下工作，分辨力为500电视线闸i.

2.1.2红外成像技术

红外夜视技术[IOJ先后经历了早期的主动红外夜视成像技术和现在的被动红外（热成像）技术。红外探测器最早是用单元探测器，后来为了提高灵敏度和分辩率而发展为多元线列探测器，现已向多元面阵红外探测器发展。相应的系统已实现了从点探测到目标热成像的飞跃．

(l) 主动红外像转换技术（近红外区）

这种技术是利用光电图像转换原理来实现夜间观察的．这类仪器包括红外光源和含有变像管的夜视镜两大部分。红外光源照射目标，夜视镜将不可见光红外像转换成可见像。这类技术千三十代未期开始研究，二战中得到发展与应用。装有主动红外夜视仪的步枪瞄准镜广泛地用于太平洋战场上．六十代前后，该技术趋于成熟，观察距离可达3000米，后广泛装备部队，但因其具有灵敏度低、热发射大、耗电多、体大、量重、观察距离有限以及易于暴露的致命弱点，因此，逐渐被以后发展的夜视技术所取代，现在只有少数国家有小数量的装备．

(2)被动红外夜视技术（中、远红外区）

红外热像仪是一种最有发展前途的红外探测器，代表着夜视器材的发展方向。它采用一种内光电效应半导体器件作探测器，将景物的辐射图像转换成电荷图像，经信息处理后，由显示器件转换成可见图像．

红外成像技术实质上是一种波长转换技术，即把红外辐射转换为可见光的技术，利用景物本身各部分辐射的差异获得图像的细节。通常采用3~Sμm和8~14μm两个波段．这种热成像技术既克服了主动红外夜视仪需要人工热红外辐射源，并由此带来的容易自我暴露的缺点，又克服了被动饿光夜视仪完全依赖于环境自然光的缺点。红外热成像系统具有一定的穿透烟、雾、霾、雪等限制以及辨别伪装的能力，不受战场上强光、闪光干扰而致盲，可以实现远距离全天候观察。这些特点是成像系统特别适合军事应用．

红外成像技术可分为制冷和非制冷两种类型。前者又有第一代和第二代之分，后者又可以分为采用热释电