微光电视

微光电视是工作在微弱照度条件下的电视摄像和显示装置，它是像增强技术与电视摄像技术相结合的产物。微光电视系统优于直接观察微光夜视仪之处，在于它可以多头摄像，可供多人、多点同时观察，可以远距离传输和遥控摄像，可以进行信息处理改善图像质量，可以录像供事后分析等。

结构及工作原理

微光电视主要包括摄像的光学物镜、像增强器和摄像管组合的摄像和接收显示装置。微光摄像机把空间二维微弱光学图像转换成适用的视频信号。其转换过程包括：光学物镜靶被摄景物聚焦在摄像管的光电阴极上；发射的光电子图像转移到特制的一个像靶上；像靶则将此图像转变为像靶另一面上的电位图像；然后被电子枪的细电子束扫描，形成视频信号。图像可通过屏幕直接显示。

核心部件

微光电视的核心部件是微光电视摄像器件，它有电真空摄像器件和固态摄像器件两类。

电真空微光摄像器件

微光摄像器件的发展可以追溯到20世纪40年代超正摄像管的出现，但真正可以单独称为微光摄像管的还是60年代研制的二次电子电导（SEC）和电子轰击硅靶（EBS）或称硅增强靶（SIT）摄像管。

电子轰击硅靶摄像管

它是在硅靶摄像管的基础上发明的，其结构原理如图1-1所示。它将硅靶作为二次电子增益靶，并增加可电子光学移像部分与光电阴极。当光电阴极受光照时，发射出的光电子在移像区电场的作用下以高速度轰击靶面，在靶中产生大量的电子—空穴对，实现了光学图像向硅靶转移，硅靶将此图像转变为靶另一面上的电位分布图像，经电子枪细电子束扫描形成视频信号。

EBS摄像管具有高增益、低滞后，并在强光照射下具有低晕光的能力。此外，结构简单、价格低廉。如在EBS摄像管上耦合一像增强管可在极低微光条件下工作。

二次电子电导摄像管

SEC摄像管也是增强型摄像管，其结构与EBS摄像管类似，主要区别在于靶结构不同，用SEC靶代替了硅靶。SEC靶采用低密度的二次电子发射性能良好的材料，其结构如图1-2所示。

SEC靶的工作原理是：光电阴极发射的光电子经过移像部分几千伏高压加速，以极高的速度撞击靶面并穿透铝膜轰击KCI层，产生大量的二次电子，二次电子在靶内电场作用下向信号电极运动，形成二次电子传导电流，在KCI层内留下大量的正电荷，其中一小部分被二次电子复合而损失，而大部分会在一帧时间内连续积累，从而在扫描面形成与被摄景物光学图像对应的正电荷密度分布图像，经由电子束扫描取出，形成视频信号。它具有灵敏度高和长时间积累微弱信号的特点。同样它与一像增强器耦合的IEBS可在极低的微光条件下工作。

固态微光摄像器件

鉴于一般的CCD摄像只能在景物照度1lx以上才能工作，光线较强，信号远大于噪声，易于摄出清晰的图像。但在微光条件下，景物对比度和清晰度极差，这就对CCD摄像机性能和噪声提出了更高的要求。20世纪80年代CCD固态微光摄像器件获得了迅速的发展，目前市场上已有lx，水平分辨力大于700TV线，动态范围为4000:1的微光摄像机。

微光摄像技术实质是微光（夜视）望远镜和光路分开，在物镜与目镜（或显示器）之间放置一个像增强器。通过能量转换和信号处理后，在输出端变换成具有适当亮度、对比度和清晰度可见的目标图像。目前微光CCD摄像器件主要有以下两种。

1、增强型CCD（ICCD）

即将像增强管耦合到CCD上，可选用合适的像增强器作前置增强级，主要是二代、三代像增强器，或在级联一个锑钾钠铯或砷化镓光电阴极的单级像增强器，通过纤维光学元件与CCD耦合而成ICCD，如图1-3所示。

2、电子轰击CCD（EBCCD）

它是将CCD摄像器件直接集成到摄像管中，取代输出荧光屏作为摄像器的阳极，在阴极与CCD阳极间有很高的电压。其工作原理是：当入射光子打在光电阴极上，光子转换为光电子，光电子被加速并聚焦在面阵CCD上，通常采用背面轰击CCD的灵敏面，在光敏元中产生许多二次电子并以电荷包形式收集在CCD势阱中，积分结束后电荷包转移到移位寄存器输出。其结构原理如图1-4所示。

其中，1为光学像；2为电子像；3为光电阴极；4为基本反射镜。

为了获得高分辨力、高探测效率和高稳定性，EBCCD需要减薄，通常的厚度为8um~12um，应小于电子在硅中的扩散长度。整个光敏面上的不均匀性应小于10%。减薄与背面处理是EBCCD的两个关键技术。

目前ICCD与EBCCD都可以在景物照度小于lx下工作，并具有高的图像分辨力，在微光条件下具有优良的成像质量。除了ICCD与EBCCD外还有其他工作模式的CCD，例如，在低温下（-40℃以下）可大幅度降低暗电流的时间延迟积分型CCD等。微光CCD摄像机最大的不足是不能全天候工作，因为它在阴雨、浓雾、硝烟等条件下应用受到了很大的限制。

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