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三代微光像增强器信噪比测量技术研究

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中 图分 类 号 ： ＴＮ１ ４ ４ 文 献标 志码 ： Ａ ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ５ ７ ６ ８ ／ Ｊ ＡＯ ２ ０ １ ３ ３ ４ ． ０ ４ ０ ５ ０ ０ ３
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要 参数 之一 ， 它可 以定量表征 像增 强 器在 探 测 弱 辐射 图像 时 的 性 能 ， 可综 合 反 映 空 间 因素 和 时
间 因 素 对 探 测 图像 特 性 的 影 响 。介 绍 了微 光 像 增 强 器 信 噪 比 的 测 量 原 理 和 装 置 ， 测 量装 置采 用
精确 的微孔 光 阑 、 可 变光 阑及 共轭 对称 透镜 系统 ， 实现 直径 为 ０ ． ２ ｍｍ 的特 定光斑投 射在 像增 强
器 光 阴极 面 上 。 采 用 光 子 计 数 技 术 ， 通 过研 究小探 测 面（ 探 测 直径 小于 ４ ａｍ） ｒ 微 弱 光 照 度 标 定
方法， 解 决 了针 孔 微 弱 光 照 度 的 准 确 标 定 与 直 径 为 ０ ． ２ ｍｍ 信 噪 比光 源 照 度 准 确 测 量 。 关键 词 ： 微 光像 增 强器 ； 信噪比； 测量 装置 ； 微 弱 光 照 度
ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｌ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｃ Ｏ ｎ ｊ ｕ ｇ ａ ｔ ｅ ｓ ｙ ｍｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｌ ｅ ｎ ｓ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ，ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｕ ｌ ｄ ｒ ｅ ａ ｌ ｉ ｚ ｅ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｄ ｉ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ ０ ． ２
第 ３ ４卷 第 ４ 期
２ ０ １ ３年 ７月
应
用 光
学
Ｖｏ １ ． ３４ Ｎｏ ． ４
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ Ｏｐ ｔ ｉ ｃ ｓ
Ｊ ｕ １ ．２ ｏ １ ３
文章 编 号 ： １ ０ ０ ２ — ２ ０ ８ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ６ ７ ６ — ０ ４
Ｗ ＡＮＧ Ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ — ｙ ｕ ｎ，Ｓ ＵＮ Ｙｕ — ｎ ａ ｎ，Ｓ ＨＩ Ｊ ｉ — ｆ ａ ｎ ｇ，Ｌ Ｉ Ｈｏ ｎ ｇ — ｇ ｕ ａ ｎ ｇ，ＸＩ Ｅ Ｑｉ
（ Ｘｉ ’ ａ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ Ｏｐ ｔ ｉ ｃ ｓ ，Ｘｉ ’ ａ ｎ ７ １ ０ ０ ６ ５ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
： 一ຫໍສະໝຸດ Ｉ 微 光像 增 强 器 信 噪 比测 量 技 术 研 究
王 生 云， 孙 宇 楠， 史继 芳 ， 李宏 光 ， 解 琪
（ 西 安 应 用 光学 研 究 所 ， 陕西 西 安 ７ １ ０ ０ ６ ５ ）
摘 要 ： 微 光像增 强 器是 微光 成像 技 术 中 的核 心部 件 ， 微 光 像 增 强 器 的信 噪 比是 像 增 强 器的 重

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基于ICCD的空间微光成像系统成像性能研究

基于ICCD的空间微光成像系统成像性能研究


ＣＤＥＣＤ、 Ｃ （ Ｂ Ｃ ）电子倍增 ｃ Ｄ Ｅ ｃ Ｄ 器件 ； ｃ （Ｍ ｃ ） 另外一 种是采用像增强技术 ， 通过像增强器与普通 Ｃ Ｄ耦 Ｃ 合， 构成像增强型 Ｃ Ｄ ＩＣ ） Ｃ （ Ｄ 作为探测器。 Ｃ 在航天遥感应用 中， 了对探测器成像性能的 除 要求外 ， 还要考虑技 术成熟度及系统的可靠性 。如 果采用特殊的微光 Ｃ Ｄ器件 ， Ｃ 目前 国内生产技术还 不成熟 ， 只能依靠引进 。这样 ， 不仅花费很大而且关
ｉ ｓ ｇ ｎ ｔｅ ｐ ｅ ｉ ｎ ｌｕ ｎ ｃ ｓａ ｈ ｅ ｅ ． ｍａ ｈ ｉ ｌｎ ｌ ｅ ｉ ｍｉａ ｅ ｉ ｃ ｖ ｈ ｕ ｌ ｎ ｉ ｄ
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ｔ ｏｓ ａｉ Ｍｏ ｕ ａ ｏ ｒｎ ｆｒｆｎ ｔｏ Ｓ ａ ｅ ｒｆ ｅ ｔ ｎ ｉ ｏ ｎ ｉ ｒｔ ｅ ｏ ｄ ｔ ｎ ｔａ ｓｅ ｕ ｃｉｎ ｌ ｉ ｐ ｃ ａｔｒ ｍｏ ｅ ｓ ｓｎ ｃ ｅ ｇ
１ 引 言
空 间高分 辨率微 光成像 技 术是 指在微 光条 件 下 利用航天遥感器平台对地面景物进行高分辨率成像 的遥感成像技术。所谓微光条件是指在夜间或低照 度条件下 ， 能量低到不能引起人眼 良好视觉或光 电 探 测器 响 应 的 微 弱 光 照 条 件 。其 中 ， 黄 昏 照 度 在
现 满月照度 的探 测成像 。
关键词 空 间微 光成像
像 增 强型 电荷耦 合 器件
极 限分辨 力 信噪 比 调 制 传递 函数
基于PLD器件的门控技术在微光像增强器中的应用

基于PLD器件的门控技术在微光像增强器中的应用


ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ Ｐ Ｌ Ｄ ｄ ｅ ｖ ｉ ｃ ｅ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ ｔ ｏ ｇ ａ ｔ ｉ ｎ ｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ａ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ．
适应上 限，光 电阴极上 的光 电子 发射趋 于饱 和 ，导 致
０ 引言
微光 像增 强器 是微 光夜视 技 术 的核 心器 件 ，是一
种 能够探 Ｎ－ － 维弱 光 图像 的光 电器 件 ，它扩 大 了人眼 的视 觉功 能 ，把 黑 暗条件 下人 眼看 不清 或看 不见 的 图
荧光 屏输 出图像 趋 于饱 和Ｌ ２ Ｊ 。这 就造成 了微 光像 增 强 器不 能够在 太 高 的照 度范 围下 正常 工作 。为 了能够 满 足 “ 全 天候 ”工作 的要求 ，微光 像增 强器 必须 具有 较 宽 的环 境 照度适 应性 能 ，而解决 这… 问题 的途径 就 是 在微 光像增 强器 专用 电源 Ｌ 应 用 门控技术 。而 这项 技 术主 要是 ＭＣ Ｐ 电压 调节 与光 电阴极 电压 脉 宽调节 【 ５ １ 相 结合 ，有效 地增 加 了光 电阴极 的照度 适 应范 围 。这
Ｆｉ ｎ ａ ｌ ｌ ｙ ｔ ｈｉ ｓ ｐａ ｐｅ ｒ ｐ ｒ ｏ ｖｉ ｄ ｅ ｓ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ｐ ｈｏ ｔ ｏ ｃ ａ ｔ ｈ ｏ ｄｅ ａ ｎｄ ｔ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ：ｉ ｍａ ｇ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｎ ｓ ｉ ｉｅ ｆ ｒ ，ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ｅ ｃ ｈｎ ｉ ｑ ｕ ｅ， ｇａ ｔ ｅ ｄ ｐ ｈ ｏ ｔ ｏｃ ａ ｔ ｈ ｏ ｄ ｅ， ＰＬＤ
微光夜视技术的发展现状及民用领域拓展

微光夜视技术的发展现状及民用领域拓展

微光夜视技术是现代军用光电子高新技术之一，在局部战争和夜战中的地位和作用更加突出和重要。

六十多年来，伴随着科学技术的迅速发展和武器装备现代化需求的牵引，微光夜视技术取得了长足的发展。

本文在系统回顾微光夜视技术发展历程的基础上，分析了微光夜视技术未来的主要发展方向以及在民用领域的应用前景。

微光夜视技术的发展现状及民用领域拓展■ 李金平 王 云 张 洋1.引言随着科学技术的迅速发展，现代战争早已突破人类视觉的限制。

夜间战争已成为拥有先进夜视技术的一方迅速取得对战胜利的决定性因素。

作为夜视技术的两大关键支撑技术之一，微光夜视技术是研究夜间微弱照度条件下对目标进行探测、观察、识别、定位、记录的一类高新技术，具有体积小、重量轻、图像清晰、隐蔽性强等特点，是目前夜战武器装备中使用最广泛的技术。

自上世纪50年代开始，微光夜视技术取得了巨大的进展，从零代发展到三代、四代产品，已形成多个品种规格的系列化、批量化配套。

在科学技术日新月异的今天，新材料、新技术、新工艺的层出不穷，为微光夜视技术的发展带来了机遇和挑战。

微光夜视技术在下一阶段将如何发展，成为微光夜视技术行业共同关注的热点话题。

本文在深入回顾、分析国内外微光夜视技术发展历程的基础上，分析了微光夜视技术未来主要的技术发展方向及潜在的应用领域拓展。

2.微光夜视技术的发展历程微光夜视技术包括了微光夜视仪的总体技术和微光夜视器件的设计和工艺研究等方面内容，其核心是微光像增强器（微光像管）的研究。

一般来讲，微光像增强器的发展历程就代表了微光夜视技术的发展历程。

从五十年代第一个微光像增强器的研发开始，可以根据其特征技术分为零代、一代、二代（超二代）、三代（高性能三代）、四代等不同阶段。

2.1 零代微光夜视技术上世纪40、50年代最早出现的像管以Ag-O-Cs光阴极、电子聚焦系统和阳极荧光屏构成静电聚焦二极管为特征技术的像管被称为“零代变像管”。

其阴极灵敏度典型值为60μA/m，将来自主动红外照明器的反射信号转变为光电子，电子在16kV的静电场下聚焦，能产生较高的分辨力（57lp/mm～71p/mm），但体积、重量比较大、增益很低。

先进夜视成像技术发展探讨

先进夜视成像技术发展探讨

先进夜视成像技术发展探讨夜视成像技术是在低照度条件下，将不可见辐射加以转换或将微弱的夜天光进行增强，以实现人眼夜间隐蔽观察的一种成像技术，在夜间侦查瞄准、辅助驾驶、导航制导等现代军事应用中发挥着重要作用。

为了确保“单向透明”，充分发挥“拥有黑夜”的技术优势，世界军事强国都投入大量人力、物力开展先进夜视成像技术研究，使夜视装备性能得以迅速发展。

夜视装备战术性能的提升主要依赖于核心夜视器件和信号处理技术的进步和发展，探测灵敏度（光通量）和空间分辨率（像元大小）是夜视装备的核心指标，且又相互制约。

高灵敏度和高分辨率夜视成像一直是夜视技术发展所面临的重要挑战。

未来先进夜视技术的发展趋势应该是基于光电转换的光强直接成像与基于计算成像的信号反演成像二者的相辅相成，即“光强直接成像”+“信号反演成像”。

据麦姆斯咨询报道，近期，南京理工大学电子工程与光电技术学院陈钱教授在《红外与激光工程》期刊上发表了以“先进夜视成像技术发展探讨”为主题的综述文章。

陈钱教授主要从事光电成像与信息处理等方面的研究工作。

先进夜视成像装备的发展历程这项研究概要地介绍了夜视成像技术当前的进展与所面临的挑战，并对未来先进夜视成像技术的发展趋势——基于光电转换的光强直接成像与基于计算成像的信号反演成像分别进行了探讨与展望。

传统夜视成像技术基于光强直接探测机理、探测器像素和目标场景之间通过建立一一对应关系来获取图像。

探测器是传统夜视成像技术的核心。

微光夜视技术利用光电效应将微弱光转换成光电子进行放大增强，实现夜间低照度条件下目标反射强度的探测，其核心器件是图像增强器。

提升夜视探测灵敏度的核心技术是光电子倍增技术，通过提高电荷倍增增益抑制输出噪声，从而提高信噪比。

图像增强器主要分真空像增强器和固态像增强器，前者主要基于外光电效应，即金属阴极表面在能力超过“红限”的辐照作用下，吸收光子并激发出自由光电子的效应。

后者主要基于内光电效应，即光照射到半导体表面时，内部电子吸收光子能量激发载流子，从而使其导电性能改变的效应。