假如有一天你看到以下兩張圖，你會(huì)有什么感覺(jué)呢?會(huì)不會(huì)也和光博會(huì)一樣產(chǎn)生好奇心呢?下面給我三分鐘，讓我們懷揣好奇之心，一起了解微光夜視技術(shù)吧，

有的人會(huì)好奇圖片拍攝的事件，有的人會(huì)好奇用的什么設(shè)備拍攝的。

然而不管怎樣，能夠讓你在漆黑的夜晚也能看清一切事物，這本身就是一件很神奇的事情。

而賦予你“超能力”的，就是紅外熱成像技術(shù)或微光夜視技術(shù)。

我們的手機(jī)要想完成拍照功能，離不開(kāi)其中的一塊成像器件——CCD(Charge Coupled Devices)。它是一類新型的固體陣列掃描式光敏成像器件。若在CCD前端耦合一級(jí)微光管或微光像增強(qiáng)器，即構(gòu)成ICCD(Image Intensified CCD)，能讓我們?cè)谄岷诘囊雇?，不用閃光燈也能看清一切，敏感度遠(yuǎn)勝于貓的眼睛。

微光遙感成像技術(shù)，是指用微光像增強(qiáng)CCD(即ICCD)，補(bǔ)充或彌補(bǔ)現(xiàn)有CCD成像器件的遙感相機(jī)技術(shù)。ICCD微光遙感相機(jī)可大大拓展各類航天器的有效工作時(shí)間范圍，使其能在更寬的時(shí)段內(nèi)，為觀察、報(bào)告、預(yù)警地面的突發(fā)事件，如自然災(zāi)害、恐怖活動(dòng)，以及必要的地理、地質(zhì)和測(cè)繪等需求，提供實(shí)時(shí)寶貴的信息，其應(yīng)用前景具有積極的意義。

熱噪聲越低，或者輸入信噪比越高，目標(biāo)看得越清楚。在這三類微光視頻器件中，EBCCD的熱噪聲最低(10-1electron/pixel)，其他兩類器件中 CCD熱噪聲較高(101~102electron/pixel)，但 EBCCD 工藝復(fù)雜，造價(jià)高。

目前，據(jù)光博會(huì)的了解，國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展比較成熟的是第一種，即ICCD，精密且均勻地實(shí)施光纖耦合工藝是保證ICCD高清晰度像質(zhì)的關(guān)鍵因素之一。

三類微光視頻器件

像增強(qiáng)CCD：ICCD是把微光像增強(qiáng)器通過(guò)光纖元件或中繼透鏡與CCD耦合為一體，制成目前最常見(jiàn)的微光視頻成像器件，方便了圖像信號(hào)的傳輸與數(shù)字化。微光ICCD可在微光或高速條件下工作，目前已廣泛應(yīng)用于軍事偵察、顯微檢測(cè)、天基空間監(jiān)視和車輛駕駛等軍事、科研領(lǐng)域。另外，ICCD相關(guān)元器件包括微光管、光纖元件和CCD。

微光像管是微光夜視系統(tǒng)的核心，其光陰極能把輸入光子轉(zhuǎn)換為光電子圖像，進(jìn)而通過(guò)微通道板的電子數(shù)倍增、熒光屏電光轉(zhuǎn)換為亮度得到上萬(wàn)倍增強(qiáng)的可見(jiàn)光圖像。整個(gè)微光夜視系統(tǒng)，包括光學(xué)成像鏡頭組、微光像增強(qiáng)器、后置處理系統(tǒng)。這里的光纖元件，又名光纖面板，類似光纜中傳輸光信號(hào)的光學(xué)元件，它能傳遞光學(xué)圖像;CCD，就是固體陣列掃描式光敏成像器件，廣泛應(yīng)用在數(shù)碼攝影、天文學(xué)，尤其是光學(xué)遙測(cè)技術(shù)、光學(xué)與頻譜望遠(yuǎn)鏡和高速攝影技術(shù)。它們的性能優(yōu)劣和質(zhì)量控制是微光遙感相機(jī)研制工作中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

　01、三種微光管/CCD耦合方式比較

微光管與CCD的耦合方式有三種：中繼透鏡耦合、光纖光錐耦合和光纖傳輸帶耦合。三種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)。

后兩者的分辨力損失中等，且均存在CCD的前照明與后照明之分，前照明CCD受電極覆蓋影響，有效接收光能力受損;后照明CCD雖無(wú)此顧慮，但耦合間隙較大，總體耦合分辨力較低。目前，市場(chǎng)上以光纖光錐耦合的ICCD最為常見(jiàn)。

　02、微光遙感相機(jī)用CCD元件的優(yōu)選

下表列舉了ICCD相關(guān)的光子泊松噪聲、光陰極熱噪聲、CCD熱噪聲、單個(gè)像元CCD的轉(zhuǎn)移噪聲、1000個(gè)像元的轉(zhuǎn)移噪聲和19×1000個(gè)像元的轉(zhuǎn)移噪聲水平(10 μm×10 μm，25℃和10-3 lx像面照度條件下)。

泊松噪聲，就是噪聲分布符合泊松分布模型。

熱噪聲：通信設(shè)備中無(wú)源器件如電阻、饋線由于電子布朗運(yùn)動(dòng)而引起的噪聲。又稱電阻噪聲。

轉(zhuǎn)移噪聲：CCD中前一電荷包的電荷未進(jìn)行完全轉(zhuǎn)移,一部分電荷殘存在勢(shì)阱中,成為后來(lái)電荷包的噪聲干擾。引起轉(zhuǎn)移噪聲的根本原因是轉(zhuǎn)移損失、界面態(tài)俘獲和體態(tài)俘獲。

轉(zhuǎn)移噪聲是限制ICCD輸出信噪比和觀察性能的最大障礙，因?yàn)?個(gè)像元的轉(zhuǎn)移噪聲為102electron/pixel;一行103個(gè)像元，轉(zhuǎn)移噪聲為105 electron;19個(gè)ICCD拼接的陣列探測(cè)器的轉(zhuǎn)移噪聲為1.9×106electron。這就是提高CCD前端耦合微光管的輸入信噪比和選購(gòu)低轉(zhuǎn)移噪聲CCD(同片放大器CCD，輸出電容≤0.03pF時(shí)mtransfer=69 electron/pixel)的根本原因。

　03、微光遙感相機(jī)用微光管的優(yōu)選

微光管的性能優(yōu)選對(duì)提高微光遙感相機(jī)的質(zhì)量至關(guān)重要。下圖高度概括了零代、一代、二代、三代微光器件光陰極靈敏度、器件分辨力、信噪比的當(dāng)前國(guó)內(nèi)外工業(yè)水平和極限水平。這是人們進(jìn)行ICCD結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。

應(yīng)用：相比于可見(jiàn)光CCD遙感技術(shù)而言，ICCD微光遙感技術(shù)是近些年發(fā)展起來(lái)的一種新技術(shù)，尚處于嚴(yán)格保密階段。

光博會(huì)根據(jù)部分國(guó)內(nèi)外情報(bào)資料和承研單位的研究論文，我們得知如下部分應(yīng)用：

國(guó)外在20世紀(jì)80年代研制成功、90年代裝備使用的機(jī)載遙感探測(cè)雷達(dá)系統(tǒng)代表了這一領(lǐng)域的最高水平。

美國(guó)AN/AES-1機(jī)載激光水雷探測(cè)系統(tǒng)，可掛載于MH-60S直升機(jī)上。該系統(tǒng)吊艙直徑約為53厘米，長(zhǎng)約2.7米，重約365千克，實(shí)現(xiàn)對(duì)一定區(qū)域的海域水體寬波束脈沖激光上下掃描，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)淺層水體中目標(biāo)的探測(cè)。

美國(guó)全天時(shí)KH-12衛(wèi)星，可能裝備了藍(lán)綠激光/藍(lán)延伸GaAs光陰極像管ICCD探測(cè)器。

還可以用于宇宙深空γ射線遙感探測(cè)(薩德)成像。美國(guó)航空航天局已將其成功用于拍攝地球外層空間等離子體圖像。

光博會(huì)不僅只有微光夜視技術(shù) 更多精彩內(nèi)容等你來(lái)

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