夜視鏡

夜視鏡（Night Vision Goggles；縮寫：NVG）、夜視儀（Night Vision Device；縮寫：NVD），是透過光學科技強化黑暗中光源的科技裝置，通常用於軍事用途。目前在民用安防上也有廣泛的用途。夜視鏡影像通常是單色綠色。

## 原理

- 光譜強化：人眼只能看見有限的可見光，光譜強化可以使人看見原本人眼看不見的光譜波段，藉此增加光源以看見東西。因為人看不見東西不代表周遭不存在其他的光源反射（例如近紅外線或紫外線光線）。有些動物就是以此原理能看見更寬廣的光譜，以在夜間活動。
- 對比強化：有時候光線太弱以致看不清楚東西或是看不遠。這時透過雜訊濾波強化模糊的輪廓，人腦就會組合成合理的影像使人看見。

## 夜視儀分類及原理

### 主動式紅外夜視儀

- 原理：儀器向外發射紅外光束，照射目標，並將目標反射的紅外圖像轉化成為可見光圖像，從而進行夜間觀察，軍事上主要用於夜間瞄準、駕駛車輛、偵察照相等，是最早投入實戰的夜視鏡。
- 特點：不受照度的限制，全黑情況下可以進行觀察，且效果很好，價格便宜。但除非由車輛提供強大電源外，手提式的電池小型裝置的觀察距離近。另外在觀察時很容易被對方發現，從而暴露自己。微光夜視鏡出現後並未立即被淘汰，反而成為在近乎全黑的夜晚提供光源。直到紅外線照明彈出現才普遍退役，現軍事上已很少採用，因為造價相對便宜民用居多。

### 微光夜視儀

- 原理：類似電視機，另一頭是增強目鏡一端的光度。技術上最簡單的夜視儀。
- 特點：需要微弱但既成的光源，例如星光、月光、燈光、火光等，在全黑的環境無法使用，但完全漆黑的夜晚不常見，即使有也可以用人為不起眼的弱光補救。因為原理簡單和造價低廉，自六十年代起便在越戰中為美軍大量使用，直到紅外線照明彈出現才普遍退役，現軍事上已很少採用，因為造價相對便宜民用居多。

### 熱成像紅外儀

- 原理：熱成像紅外儀是根據凡是一切高於絕對零度以上的物體都有輻射紅外線的基本原理、利用目標和背景自身輻射紅外線的差異來發現和識別目標的儀器。
- 特點：由於各種物體紅外線輻射強度不同、從而使人、動物、車輛、飛機等清晰地被觀察到，而且不受煙、霧及樹木等障礙物的影響，白天和夜晚都能工作，是目前人類掌握的最先進的夜視觀測器材。雖熱成像的應用範圍非常廣泛、電力、地下管道、消防醫療、救災、工業檢測等方面都有巨大的市場，但由於成本昂貴，仍難以普及，目前只能被應用於軍事上。

### 雷射夜視儀/夜視系統

- 原理：雷射夜視儀由雷射測距儀發展而來，和紅外夜視儀原理類似，只不過觀測距離更遠，最高可達幾千米以上，因為光束很狹只會被某個角度所看到，解決了易被對方發現的問題。
- 特點：此類型產品廣泛應用於邊防、部隊、公安、文物、基地、油田、工礦、廠區、漁場、林場、果園等場所和領域。該設備適用於全天候，尤其是夜間零光照的最為理想的監視攝影系統，其監控距離從幾米到數公里不等，是同類產品中經過實際應用檢測的效果及品質俱佳的優秀高科技監控攝像產品，價格不菲，在夜間監視攝影市場上頗受歡迎。

## 歷史

### 0代夜視儀（第一代主動式紅外夜視儀）

在現代夜視技術誕生前，夜間作戰和偵察只能靠月光、火光，不僅看不遠，還很容易暴露自己，而一戰經驗認為單純使用傳統的照明彈和望遠鏡，不足應付夜戰需要。直到二戰期間，美國、英國和德國利用1930年代 - 50年代發展的主動式紅外成像，開發了基本的主動式紅外夜視儀及狙擊鏡並量產化用於夜間戰鬥(同時代蘇聯的早期夜視鏡可靠性不高，所以只發展了駕車用夜視鏡)，使用近紅外陰極發射人眼看不見的紅外光，照射目標後反射，再通過裝有可見螢光粉的近紅外圖像變像管把紅外信號轉換成可見圖像。

由於早期紅外狙擊鏡的觀察距離不到100碼，構型基本只有武器瞄準鏡一種，可用場景太少；並且需要非常大的主動紅外探照燈，如果敵方有紅外探測設備就會輕易暴露位置；加上電池笨重，以至於士兵只將它們裝在車上，最終只能輔助堅固定陣地的外圍防禦，很少有人使用。

- 納粹德國：ZG 1229夜視瞄準鏡，適配StG44突擊步槍，是最早投入實戰的單兵夜視裝備，二戰末期少量列裝，第一次驗證了夜視裝備的實戰價值。
- 美國：M3夜視狙擊鏡，向太平洋戰場和韓戰投入了大約300台。
- 蘇聯：NSP-2夜視瞄準鏡，1960年代推出，結構簡化了不少。

### 1代夜視儀（第一代微光夜視儀）

1960-1970年代發展，被動微光成像的初步嘗試，強行將光線用多個管串聯，依次放大信號，雖然亮度上升了，但依然體積、重量大，單兵負重大；成像中心清楚邊緣變形，解析度對比度差；對環境光依賴高。代表性型號有：AN/PVS-1、NSP-3。

一般認為越戰是第一次大量使用夜視鏡的戰爭，因為微光夜視鏡解決了主動紅外線夜視鏡的缺點後被普遍使用。美國首次讓AN/PVS-2夜視狙擊鏡當作狙擊手的標準裝備，能夠在夜晚射殺遠處的單個敵人，而且沒有主動紅外線夜視儀被識別位置的危險。

### 2代夜視儀（第二代微光夜視儀）

1980-1990年代發展，集成了微通道板（MCP），通過電子碰撞倍增放大，結構簡化成"光陰極+微通道板+磷光屏"，體積、重量減半，配合小型電源，正式讓夜視儀從"武器配件"變成"單兵可穿戴裝備"，催生出頭戴式夜視儀，大量列裝各國軍隊。解析度、對比度提升非常明顯，邊緣失真緩解，對弱光敏感度更高，星光下也能看清。除了瞄準鏡構型，還有頭戴式單目、雙目構型，代表性型號有：美國AN/PVS-4夜視瞄準鏡、AN/PVS-5雙目雙管夜視儀、AN/PVS-7雙目單管夜視儀，法國LUCIE雙目單管夜視儀。

### 3代夜視儀（超二代/第三代微光夜視儀）

2000-2010年代發展，第三代微光夜視儀主要在材料升級和性能優化，核心標誌是砷化鎵（GaAs）光陰極和離子阻擋膜。砷化鎵光陰極光譜響應更廣，能捕抓更多近紅外光，量子效率更高，無月黑夜也能工作。離子阻擋膜膜擋了離子侵蝕，把壽命從幾千小時延長到幾萬小時，穩定性大幅提升。微通道板加工工藝提升，電子放大效率更高，解析度和亮度均勻性也更好。超二代微光夜視儀則採用新型多鹼光陰極，光譜響應延長到1000nm以上，性能介於傳統二代和三代之間，成本更低，適合大規模列裝。

代表性型號有：

- AN/PVS-14單目單管夜視儀，350克，視場40度。
- AN/PVS-15雙目雙管夜視儀，第一次在單兵實現立體視覺，雖然重726克，但夜間移動、瞄準精度提升明顯。
- AN/PVS-31雙目雙管夜視儀：在AN/PVS-15的基礎上減重優化，重量減到450g，重心更貼合頸部，長時間佩戴疲勞感更低，保留了側翻、潛水等實用功能，採用無膜三代管、白磷屏P-45等最新工藝，成像效果更好。
- GPNVG-18雙目四管夜視儀：針對直升機飛行員、特種部隊突擊隊員需要快速搜捕目標的要求，用四組微光管把視場拓寬到97度，接近人眼的自然全景視場；代價是重量、功耗大增：GPNVG-18重約765克，長時間佩戴頸椎會勞損；而且四管同時工作功耗大增，續航下降，必須帶大容量外接電池，影響機動。技術上依然是三代成像增強管，清晰度、解析度和AN/PVS-14、AN/PVS-31沒區別。
- 89式夜視瞄準鏡、BBG-011A雙目雙管夜視儀。

#### 熱融合夜視儀

原理就是把微光的細節和熱成像的溫度探測優勢結合，電子疊加之後，可以切換純微光、純熱成像、融合三種模式——既能靠熱成像穿煙霧找隱蔽目標，又能靠微光還原細節，識別精度更高。

這種整合拓展了適用場景，強化複雜環境如城市巷戰、叢林搜索的使用；代價是重量、功耗大增：兩套核心部件加圖像處理，AN/PSQ-20重910g，功耗是傳統微光的2-3倍，而且結構複雜維護貴，沒法大規模列裝。

- AN/PSQ-20單目單管熱融合夜視儀
- AN/PVS-42雙目雙管熱融合夜視儀

### 4代夜視儀（數碼夜視儀）

微光管技術已接近物理極限，第一，光電轉換效率已經接近光電材料的物理極限，很難再提升；第二，解析度受物理結構限制，做到1080P高畫質，就得突破尺寸限制，製造難度指數級上漲，成本飛升，成品率極低，無法量產；第三，重量功耗優化空間基本耗盡；第四，強光光暈問題沒法完全解決。因此，技術界開始發展數碼夜視，其原理是數位訊號採集處理，靠紅外CMOS/CCD傳感器捕捉微光和近紅外信號，轉成數位訊號後，用ISP圖像處理晶片做降噪、增強、放大，最後在顯示螢幕上出數字圖像。

優點如下：

- 重量大減：數碼夜視儀能控制在200g以下，只有AN/PVS-14的一半左右；功耗只有傳統夜視的30-50%，普通鋰電池就能支撐12-24小時，能以USB充電，滿足長時間野外需求；而且不用高壓電源，電路設計簡單，能輕鬆集成到頭盔、眼鏡、瞄準鏡上，甚至手持便攜，場景使用靈活。
- 成像質量和擴展性大增：數碼夜視解析度主要看傳感器像素，主流基本1080P，甚至出現4K，遠超傳統三代管的64-72線對/毫米（約480P解析度），細節更清，噪點更少。重要的是，數字圖像能靠演算法實時優化——降噪減噪點，對比度增強，強光抑制徹底解決光暈問題，而且演算法還能迭代升級，以後甚至能靠AI自動識別標記目標，提作戰效率。
- 資訊融合能力：數碼夜視能以單兵資訊終端使用，加上GPS能疊加定位導航；加上無線能和戰友、指揮部共享圖像；加上雷射測距能給後方武器系統瞄準提供數據，甚至能整合熱成像、超聲波等多種傳感器數據，突破單一成像限制，把夜視功能集成到智能眼鏡、頭盔顯示；而且數字圖像能將士兵視角儲存、傳送、回放，戰後復盤、情報分析、訓練總結都能使用，直接從"觀測工具"變成"作戰數據接收終端"。

## 夜視鏡保養

- 在亮光下使用夜視儀對夜視儀損害最大。雖然夜視儀可以承受短時間的強光或潮濕，更可在超載時會自動切斷迴路來保護設備，但暴露在強光、雨、霧、高濕度環境下依然會縮短夜視儀的使用壽命。
- 夜視儀設備中有非常精密的真空管，因此務必注意防撞擊和小心持握。
- 清理夜視儀鏡頭的方法和清理相機鏡頭的方法一樣，通常不需要拆下鏡頭來清理內部，但清理時需注意鏡頭有光學塗層，如果與粗糙材質接觸，會容易被刮花或被灰塵滲入。
- 如果長期不用，最好拆除電池並將夜視儀存放在涼爽乾燥的地方。