第六章 直视型光电成像系统与特性分析幻灯片.ppt

*第六章直视型光电成像系统与特性分析夜视系统对人眼在微光下的视觉性能的改善入瞳大，更有效地利用来自目标的光子；光学系统可增加物体的视角，提高作用距离；光阴极的量子效率,扩大了光谱响应，从而可提高人眼的视觉增益。可使人眼在不需暗适应情况下有更高的分辨能力。可增加积累时间提高视觉增益，这要以牺牲运动目标信息为代价。*第六章直视型光电成像系统与特性分析系统微光性能的基本极限一般地，直视微光成像系统性能受到光子噪声、系统光学性能和人眼视觉性能等三个方面限制，正确地设计和使用成像系统可尽可能地减小这些限制的影响。在光子噪声和光学分辨力共同限制下，理想微光夜视系统的极限分辨角为*第六章直视型光电成像系统与特性分析物镜和像增强器参数对系统极限分辨力的影响物镜焦距f’增大，在大于星光照度情况下，系统分辨力得到明显改善，反之则改善很小。物镜直径D增大，在低于满月光情况下，系统分辨力得到明显改善，反之改善很小。光阴极灵敏度S提高，在低于1/4月光照度，系统得到最大改善。增加积累时间t，与光灵敏度S类似的改善。提高像增强器极限分辨力m0，在10-4~10-1lx目标照度范围对系统分辨力提供一般的改善。当D、S、t一起增加时这种改善更有意义。在像增强器暗噪声可忽略的前提下(C=1，ρt=1)。需要指出，上述分析中具体的照度值范围可能随系统参数和目标特性而有所改变，但其反映出对低、中和高照度条件下对系统性能的影响规律是一致的*第六章直视型光电成像系统与特性分析像增强器暗背景噪声对系统极限分辨力的影响像增强器存在的噪声(如暗噪声等)将使像管输出图像对比度恶化，分辨力下降。设像增强器等效背景照度为Eb，其相应在目标场景上附加一个暗背景亮度Lb(RA是物镜的相对孔径）若目标的固有亮度为L0，则目标亮度变成L0’=L0+Lb。目标的表观对比度变为故而推导出系统极限分辨角表达式.*第六章直视型光电成像系统与特性分析像增强器暗背景噪声对系统极限分辨力的影响*第六章直视型光电成像系统与特性分析人眼与像增强器系统的最佳匹配为便于讨论，把系统分为两部分：一是物镜与像增强器的组合；二是目镜与人眼的组合(“人工助视眼”)。把物镜与像增强器组合的极限分辨特性表示为像增强器荧光屏目标亮度La(人眼观察目标亮度)的函数关系，在光子噪声限制下，荧光屏上极限分辨力为ms*第六章直视型光电成像系统与特性分析人眼与像增强器系统的最佳匹配人眼视觉分辨力与观察视场亮度有关，在忽略目镜光损失和像差的情况下，目镜助视眼的视觉锐度曲线等于人眼锐度曲线乘以目镜放大率(如图中虚线)。为使人眼特性不限制整个系统性能，需要任一目标像亮度下，目镜助视眼锐度特性曲线应高于物镜像增强器组合的空间分辨力。*第六章直视型光电成像系统与特性分析6.3.直视型光电成像系统的总体设计－像管的选择在选择像增强器时，除考虑主要的极限分辨力m、增益G和噪声等效背景EBI等性能参量外，还需要注意几点：像增强器的输入输出窗荧光屏类型调制传递函数(MTF)信噪比(SNR)美国近年来提出一种新的质量评价指标——品质因素D=m×SNR。并规定D1250可向不结盟国家出口(相当于美国20世纪80年代水平)，D1600可向北约及“金色七国”(澳/日/韩/以色列/埃及/阿根廷/巴林)出口，D1600则在美国国内使用。图6-35给出部分典型高性能像增强器的品质因素。*第六章直视型光电成像系统与特性分析6.3.直视型光电成像系统的总体设计－像管的选择*第六章直视型光电成像系统与特性分析有关像管的发展历程及必威体育精装版消息第一代像管：60年代中期，以纤维光学面板作为输入、输出窗三级级联耦合的像增强器问世，称为第一代像增强器(一代管)。防强光性能差，特别是当战场上出现强闪光时，整个画面出现光晕和开花，观察不到目标，在战火弥漫的战场上难以使用；体积大、笨重，限制了它在轻武器、头盔镜上的应用。*第六章直视型光电成像系统与特性分析有关像管的发展历程及必威体育精装版消息每一级具有畸变、渐晕以及荧光屏的余辉，并由于前后两级级联间光纤的串光，引起图像的模糊，其清晰度难以提高。*第六章直视型光电成像系统与特性分析有关像管的发展历程及必威体育精装版消息第二代像管：20世纪70年代初成功地研制了能实现电子倍增的二维元件——微通道板。第二代微光夜视像增强器的长度仅为第一代三级级联耦合像增强器的1/5～1/3，质量轻、畸变小、鉴别率高；能防强光和自动控制亮度。当遇到强光如照明弹与炮火时，虽有光晕，仍不妨碍观察。二代微光夜视的作用距离较一代微光夜视提高约1.2～1.5倍。*第六章直视型光电成像系统与