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数码夜视仪与红外夜视仪

2020-12-09 10:10:06

微光夜视仪


微光夜视仪是指利用夜间的微弱月光、星光、大气辉光、银河光等自然界的夜天光作照明,借助于光增强器把目标反射回来的微弱光子放大并转换为可见图像,以实现夜间观察的仪器。微光夜视仪的重要部位是光像增强器。


外文名

low-light level night vision device


简述

微光夜视仪是20世纪60年代发展起来的一种夜视器材。它是通过像增强器增强目标反射回来的微光,达到人眼看见目标图像的一种夜间观察仪器。微光夜视仪本身不需要主动光源,是一种被动式成像系统,因此,它克服了主动式红外夜视仪容易自我暴露的缺点,更适合部队夜战使用。


微光、又叫夜天光,它是存在于夜间的月光、星光和大气辉光的统称。


微光夜视仪在国外已有三代产品装备部队。初代产品是20世纪60年代研制的采用三级级联式像增强器的微光夜视仪。第二代产品是20世纪70年代研制的采用微通道板像增强器的微光夜视仪。第三代产品是20世纪80年代研制的采用装有高灵敏度的砷化镓光电阴极薄片管的微光夜视仪。此外,还采用扫描成像技术发展了微光电视。


原理

微光夜视仪包括四个主要部件:强光力物镜、像增强器、目镜、电源。从光学原理而言,微光夜视仪是带有像增强器的特殊望远镜。

微弱的自然光经由目标表面放射,进入夜视仪,在强光力物镜作用下聚焦于像增强器的光阴极面(与物镜后焦面重合),激发出光电子;光电子在像增强器内部电子光学系统的作用下被加速、聚焦、成像,以极高的速度轰击像增强器的荧光屏,并激发出足够强的可见光,从而把一个只被微弱自然光照明的远方目标变成适于人眼观察的可见光图像。经过目镜的进一步放大,实现更有效地目视观察。以上过程包含了由光学图像到电子图像再到光学图像的两次转换。 


应用

微光夜视仪已装备陆、海、空各兵种,例如单兵携带的有双目或单目夜视眼镜、头盔瞄准具和中距离的武器瞄准具。作为战士夜间超视力眼睛进行远、近距离观察、搜索、跟踪和识别等。同样微光夜视仪装在飞机上使飞行员在夜间观察视力大大提高,帮助飞机着陆。


公安、安全、武警、海关、保安部门在夜间巡逻、侦破、取证、执行、缉私、缉毒、扫黄行动中,在银行、仓库、文物重要物资与仓库的夜间监控、保卫工作中,在与犯罪分子作斗争、反间谍保卫国家安全工作中,微光夜视仪都是重要的手段之一。


在工业领域中,凡需要在黑暗的地方工作时,如感光、化学工业、海底资源勘察、海上石油钻井平台、远洋捕鱼等也都需要微光夜视仪。


在医药卫生领域中,如图像摄取和增强处理以及在科学研究方面,如卫星的遥感、遥测天文星系、弱星的夜间观察、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。

 

数码夜视仪与红外夜视仪的区别

在夜间观察装备工具发展的里程中,夜视仪一直扮演着重要的角色。从早期的军事战争直到现在的军用装备,夜视仪帮助夜间观察者解决了最基本的观看需求的难题。从早期的红外夜视仪,到现在新型的数码夜视仪,夜视仪产品在一直不断的更新进步,而且其作用也越来越重要。虽然红外夜视仪与数码夜视仪作为夜视家族的”同根兄弟“,但两者之间”性格“却有很大区别。下面我们来看看两兄弟到底有什么区别。


在详细说明两类夜视仪的区别之前,让我们首先来看看两类夜视仪的成像效果图。

红外热成像夜视仪

图一为红外夜视仪成像效果图

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图二为数码夜视仪成像效果图

 

上面两张图是在夜间环境下红外夜视仪与数码夜视仪成像效果图。由图可见,红外夜视仪的成像大部分都是绿色成像,成像的形状是圆形的;数码夜视仪大部分是黑白颜色成像,成像是长方形。其实无论是哪种颜色的成像效果,夜视仪最终的目的是在夜间全黑或者微光的环境下能够清晰的发现目标,正所谓”黑夜中的第三只眼,让您见所未见“。从这点来说,两者“殊途同归”。


红外夜视仪与数码夜视仪的区别如下:


一、工作原理

1、红外夜视仪工作原理

红外夜视仪原理就是通过目镜将光线聚焦在影象增强器上来采集和增强现有光线,在增强器内部,一个光电阴极会被光“激活”,并将光子能量转变成电子,这些电子经过一个位于增强器内部的静电区域被加速后,撞击在磷表面屏幕上(就好象一个绿色的电视屏幕),形成人眼可见的图象。简单来说,红外夜视仪原理就是将来自目标的人眼看不见的光(微光或红外光)信号转换成为电信号,然后再把电信号放大,并把电信号转换成人眼可见的光信号。


2、数码夜视仪工作原理

数码夜视仪又称为数字夜视仪,其英文名称为Digital Night Vision。大多数数码夜视设备是通过高灵敏度的CCD(CMOS)图像传感器处理和转换该低照度光线为数字电信号,然后传送到夜视仪内部微型液晶显示器上。


由上面工作原理的描述可以看出,红外夜视仪与数码夜视仪的核心部件不同,前者采用的是象增强器(增像管),后者采用的是CCD(CMOS)图像传感器,这是两者最主要的区别,同时也是导致其他的区别的根本原因。


二、适用环境

红外夜视仪只能在微光或者全黑(也就是夜晚)的情况下使用,受成像原理限制,他在白天是不能正常使用的,如果开机的话需要盖着物镜盖,从进光孔中观看,只不过这时候使用红外夜视仪没有任何意义,不如肉眼观看的清楚。


数码夜视仪完全不受使用环境光线的限制,使用模式可调节为白天或者夜间模式,是一种日夜两用的全天候的光电仪器。白天彩色成像,夜间黑白或者绿色成像。


三、放大倍率

红外夜视仪由于微光管放大倍数大概是0.5,镜头不容易做到大倍率,而且一般都是固定的倍率,例如1倍,3倍,5倍等。

数码夜视仪本身也会有一个固定倍率,但同时也会有一个数码变倍。例如奥尔法新型多功能三代数码夜视仪DB550L本身倍率是5倍的,数码放大倍率是1-4倍,也就是说整体这款数码夜视仪的倍率变化范围是5-20倍。还有数码夜视仪成像系统放大倍数近似或者大于一,所以一般来说,配同样倍率的镜头,数码夜视仪放大倍数会比红外夜视仪大一倍,比如5倍放大倍率的红外夜视仪的镜头换到数码夜视上就是10倍,这点很关键。


四、图像分辨率

红外夜视仪因为其增像管级别的不同分为1代+、2代+、准3代、4代等等,不同级别的夜视仪的分辨率是不同的。像是目前国内较多的2代+夜视仪的分辨率大都是在50-60线对之间,而且还是较高的分辨率,观看距离方面即使加上红外的话也就是在100-200米左右的有效距离。数码夜视仪普通的CCD分辨率也在50线对以上,像是三代数码夜视仪是采用低照度高清CCD的感光器,图像亮度可以通过系统调节,可以达到红外夜视仪二代+增像管级别的水平。感红外能力好,可以在全黑条件下达到500米以上的有效观测距离。


五、功能特点

红外夜视仪作为夜间使用的夜视工具,其最基本最主要的功能就是夜间观测,至于其他的功能方面很少。

数码夜视仪呢尤其是新型第三代数码夜视仪不仅可以高清拍照录像,而且还可HDMI高清视频传输,记录时间日期及声音,GPS定位,电子罗盘水平仪,WIFI连接手机APP等等,可以说数码夜视仪是一种全新的多功能的夜视仪器。正式由于数码夜视仪独特的功能特点,所以在应用范围及行业方面要比红外夜视仪更加广泛。


六、待机时长

夜视仪也是属于电子类的光学产品,需要使用电池才能正常工作。大部分红外夜视仪使用的是性能稳定的CR123A型号的锂电池,且电池类型比较单一,可是待机时长也就是在4小时左右。数码夜视仪部分也使用CR123A型号的锂电池,也可以使用AA型号的普通电池,当然也可以使用充电宝,车载电源,直流电,电源方式灵活,且待机时长比红外夜视仪更久。像是单筒的ORPHA品牌的CS-6单目单筒数码夜视仪如果使用2000毫安的充电宝,待机可达20个小时之久。


七、使用寿命

红外夜视仪采用增像管作为核心部件,易碎,使用寿命方面一代的级别在1000小时左右,二代的在10000小时左右。数码夜视仪的使用寿命则比较长。


综上所述,红外夜视仪不如数码夜视仪?其实也不完全是的,因为红外夜视仪发展较早而且级别较多,应用方面除了民用之外,高端的红外夜视仪还广泛用于军队政府部门。数码夜视仪作为新的夜视领域的产品,各行业的应用度没有红外夜视仪那么高,不过搭载着科技的翅膀,相信数码夜视仪会飞的更远!


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