夜视镜

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夜视镜（Night Vision Goggles；缩写：NVG）、夜视仪（Night Vision Device；缩写：NVD），是透过光学科技强化黑暗中光源的科技装置，通常用于军事用途。目前在民用安防上也有广泛的用途。夜视镜影像通常是单色绿色。

## 原理

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- 光谱强化：人眼只能看见有限的可见光，光谱强化可以使人看见原本人眼看不见的光谱波段，借此增加光源以看见东西。因为人看不见东西不代表周遭不存在其他的光源反射（例如近红外线或紫外线光线）。有些动物就是以此原理能看见更宽广的光谱，以在夜间活动。
- 对比强化：有时候光线太弱以致看不清楚东西或是看不远。这时透过噪声滤波强化模糊的轮廓，人脑就会组合成合理的影像使人看见。

## 夜视仪分类及原理

### 主动式红外夜视仪

- 原理：仪器向外发射红外光束，照射目标，并将目标反射的红外图像转化成为可见光图像，从而进行夜间观察，军事上主要用于夜间瞄准、驾驶车辆、侦察照相等，是最早投入实战的夜视镜。
- 特点：不受照度的限制，全黑情况下可以进行观察，且效果很好，价格便宜。但除非由车辆提供强大电源外，手提式的电池小型装置的观察距离近。另外在观察时很容易被对方发现，从而暴露自己。微光夜视镜出现后并未立即被淘汰，反而成为在近乎全黑的夜晚提供光源。直到红外线照明弹出现才普遍退役，现军事上已很少采用，因为造价相对便宜民用居多。

### 微光夜视仪

- 原理：类似电视机，另一头是增强目镜一端的光度。技术上最简单的夜视仪。
- 特点：需要微弱但既成的光源，例如星光、月光、灯光、火光等，在全黑的环境无法使用，但完全漆黑的夜晚不常见，即使有也可以用人为不起眼的弱光补救。因为原理简单和造价低廉，自六十年代起便在越战中为美军大量使用，直到红外线照明弹出现才普遍退役，现军事上已很少采用，因为造价相对便宜民用居多。

### 热成像红外仪

- 原理：热成像红外仪是根据凡是一切高于绝对零度以上的物体都有辐射红外线的基本原理、利用目标和背景自身辐射红外线的差异来发现和识别目标的仪器。
- 特点：由于各种物体红外线辐射强度不同、从而使人、动物、车辆、飞机等清晰地被观察到，而且不受烟、雾及树木等障碍物的影响，白天和夜晚都能工作，是目前人类掌握的最先进的夜视观测器材。虽热成像的应用范围非常广泛、电力、地下管道、消防医疗、救灾、工业检测等方面都有巨大的市场，但由于成本昂贵，仍难以普及，目前只能被应用于军事上。

### 激光夜视仪/夜视系统

- 原理：激光夜视仪由激光测距仪发展而来，和红外夜视仪原理类似，只不过观测距离更远，最高可达几千米以上，因为光束很狭只会被某个角度所看到，解决了易被对方发现的问题。
- 特点：此类型产品广泛应用于边防、部队、公安、文物、基地、油田、工矿、厂区、渔场、林场、果园等场所和领域。该设备适用于全天候，尤其是夜间零光照的最为理想的监视摄影系统，其监控距离从几米到数公里不等，是同类产品中经过实际应用检测的效果及品质俱佳的优秀高科技监控摄像产品，价格不菲，在夜间监视摄影市场上颇受欢迎。

## 历史

### 0代夜视仪（第一代主动式红外夜视仪）

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在现代夜视技术诞生前，夜间作战和侦察只能靠月光、火光，不仅看不远，还很容易暴露自己，而一战经验认为单纯使用传统的照明弹和望远镜，不足应付夜战需要。直到二战期间，美国、英国和德国利用1930年代 - 50年代发展的主动式红外成像，开发了基本的主动式红外夜视仪及狙击镜并量产化用于夜间战斗(同时代苏联的早期夜视镜可靠性不高，所以只发展了驾车用夜视镜)，使用近红外阴极发射人眼看不见的红外光，照射目标后反射，再通过装有可见萤光粉的近红外图像变像管把红外信号转换成可见图像。

由于早期红外狙击镜的观察距离不到100码，构型基本只有武器瞄准镜一种，可用场景太少；并且需要非常大的主动红外探照灯，如果敌方有红外探测设备就会轻易暴露位置；加上电池笨重，以至于士兵只将它们装在车上，最终只能辅助坚固定阵地的外围防御，很少有人使用。

- 纳粹德国：ZG 1229夜视瞄准镜，适配StG44突击步枪，是最早投入实战的单兵夜视装备，二战末期少量列装，第一次验证了夜视装备的实战价值。
- 美国：M3夜视狙击镜，向太平洋战场和朝鲜战争投入了大约300台。
- 苏联：NSP-2夜视瞄准镜，1960年代推出，结构简化了不少。

### 1代夜视仪（第一代微光夜视仪）

1960-1970年代发展，被动微光成像的初步尝试，强行将光线用多个管串联，依次放大信号，虽然亮度上升了，但依然体积、重量大，单兵负重大；成像中心清楚边缘变形，分辨率对比度差；对环境光依赖高。代表性型号有：AN/PVS-1、NSP-3。

一般认为越战是第一次大量使用夜视镜的战争，因为微光夜视镜解决了主动红外线夜视镜的缺点后被普遍使用。美国首次让AN/PVS-2夜视狙击镜当作狙击手的标准装备，能够在夜晚射杀远处的单个敌人，而且没有主动红外线夜视仪被识别位置的危险。

### 2代夜视仪（第二代微光夜视仪）

1980-1990年代发展，集成了微通道板（MCP），通过电子碰撞倍增放大，结构简化成"光阴极+微通道板+磷光屏"，体积、重量减半，配合小型电源，正式让夜视仪从"武器配件"变成"单兵可穿戴装备"，催生出头戴式夜视仪，大量列装各国军队。分辨率、对比度提升非常明显，边缘失真缓解，对弱光敏感度更高，星光下也能看清。除了瞄准镜构型，还有头戴式单目、双目构型，代表性型号有：美国AN/PVS-4夜视瞄准镜、AN/PVS-5双目双管夜视仪、AN/PVS-7双目单管夜视仪，法国LUCIE双目单管夜视仪。

### 3代夜视仪（超二代/第三代微光夜视仪）

2000-2010年代发展，第三代微光夜视仪主要在材料升级和性能优化，核心标志是砷化镓（GaAs）光阴极和离子阻挡膜。砷化镓光阴极光谱响应更广，能捕抓更多近红外光，量子效率更高，无月黑夜也能工作。离子阻挡膜膜挡了离子侵蚀，把寿命从几千小时延长到几万小时，稳定性大幅提升。微通道板加工工艺提升，电子放大效率更高，分辨率和亮度均匀性也更好。超二代微光夜视仪则采用新型多碱光阴极，光谱响应延长到1000nm以上，性能介于传统二代和三代之间，成本更低，适合大规模列装。

代表性型号有：

- AN/PVS-14单目单管夜视仪，350克，视场40度。
- AN/PVS-15双目双管夜视仪，第一次在单兵实现立体视觉，虽然重726克，但夜间移动、瞄准精度提升明显。
- AN/PVS-31双目双管夜视仪：在AN/PVS-15的基础上减重优化，重量减到450g，重心更贴合颈部，长时间佩戴疲劳感更低，保留了侧翻、潜水等实用功能，采用无膜三代管、白磷屏P-45等最新工艺，成像效果更好。
- GPNVG-18双目四管夜视仪：针对直升机飞行员、特种部队突击队员需要快速搜捕目标的要求，用四组微光管把视场拓宽到97度，接近人眼的自然全景视场；代价是重量、功耗大增：GPNVG-18重约765克，长时间佩戴颈椎会劳损；而且四管同时工作功耗大增，续航下降，必须带大容量外接电池，影响机动。技术上依然是三代成像增强管，清晰度、分辨率和AN/PVS-14、AN/PVS-31没区别。
- 89式夜视瞄准镜、BBG-011A双目双管夜视仪。

#### 热融合夜视仪

原理就是把微光的细节和热成像的温度探测优势结合，电子叠加之后，可以切换纯微光、纯热成像、融合三种模式——既能靠热成像穿烟雾找隐蔽目标，又能靠微光还原细节，识别精度更高。

这种整合拓展了适用场景，强化复杂环境如城市巷战、丛林搜索的使用；代价是重量、功耗大增：两套核心部件加图像处理，AN/PSQ-20重910g，功耗是传统微光的2-3倍，而且结构复杂维护贵，没法大规模列装。

- AN/PSQ-20单目单管热融合夜视仪
- AN/PVS-42双目双管热融合夜视仪

### 4代夜视仪（数码夜视仪）

微光管技术已接近物理极限，第一，光电转换效率已经接近光电材料的物理极限，很难再提升；第二，分辨率受物理结构限制，做到1080P高清，就得突破尺寸限制，制造难度指数级上涨，成本飞升，成品率极低，无法量产；第三，重量功耗优化空间基本耗尽；第四，强光光晕问题没法完全解决。因此，技术界开始发展数码夜视，其原理是数字信号采集处理，靠红外CMOS/CCD传感器捕捉微光和近红外信号，转成数字信号后，用ISP图像处理芯片做降噪、增强、放大，最后在显示屏上出数字图像。

优点如下：

- 重量大减：数码夜视仪能控制在200g以下，只有AN/PVS-14的一半左右；功耗只有传统夜视的30-50%，普通锂电池就能支撑12-24小时，能以USB充电，满足长时间野外需求；而且不用高压电源，电路设计简单，能轻松集成到头盔、眼镜、瞄准镜上，甚至手持便携，场景使用灵活。
- 成像质量和扩展性大增：数码夜视分辨率主要看传感器像素，主流基本1080P，甚至出现4K，远超传统三代管的64-72线对/毫米（约480P分辨率），细节更清，噪点更少。重要的是，数字图像能靠算法实时优化——降噪减噪点，对比度增强，强光抑制彻底解决光晕问题，而且算法还能迭代升级，以后甚至能靠AI自动识别标记目标，提作战效率。
- 信息融合能力：数码夜视能以单兵信息终端使用，加上GPS能叠加定位导航；加上无线能和战友、指挥部共享图像；加上激光测距能给后方武器系统瞄准提供数据，甚至能整合热成像、超声波等多种传感器数据，突破单一成像限制，把夜视功能集成到智能眼镜、头盔显示；而且数字图像能将士兵视角储存、传送、回放，战后复盘、情报分析、训练总结都能使用，直接从"观测工具"变成"作战数据接收终端"。

## 夜视镜保养

- 在亮光下使用夜视仪对夜视仪损害最大。虽然夜视仪可以承受短时间的强光或潮湿，更可在超载时会自动切断回路来保护设备，但暴露在强光、雨、雾、高湿度环境下依然会缩短夜视仪的使用寿命。
- 夜视仪设备中有非常精密的真空管，因此务必注意防撞击和小心持握。
- 清理夜视仪镜头的方法和清理相机镜头的方法一样，通常不需要拆下镜头来清理内部，但清理时需注意镜头有光学涂层，如果与粗糙材质接触，会容易被刮花或被灰尘渗入。
- 如果长期不用，最好拆除电池并将夜视仪存放在凉爽干燥的地方。