远程微光电视系统设计

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1、摘要微光电视是通过监视器进行夜间观察的一种夜视器材，依赖于对微弱光线的增强，能在光线像，进行间接式的夜间观察，具有隐蔽的特点。木课题针对夜间边防、森林侦察、公安侦察、监控等军民用领域远距离观察的需要，在过去工程应用和现有成熟技术的基础上，采用1XZ18/18WHS高性能超二代像增强器CCD祸合摄像器件(ICCD)技术，构建一个完整的微光电视监控系统。通过该系统的核心部分ICCD,可以将夜间远距离目标所成的图像信号传输给监视器，进行间接式夜间观察。在提分辨力的前提下，该系统综合了各种实际应用功能，总体性能高，有效视距达3.5km以上。综合性能处于国内领先水平，是目前国内微光电视的最新发展趋势

2、。在课题研究中，提出了远距离微光电视监控系统的原理和总体结构，分析了光学结构、影响因素。关键词:微光电视；监控系统；TCCD；像增强器目录1绪论32主要部件及工作原理42.1像增强CCD的成像原理42.1.1微光像增强器的组成及工作原理42.1.2CCD工作原理52.2像增强CCD的工作原理63监控系统结构与分析73.1光学系统构成与分析83.1.1光学系统的构成与原理83.1.2主要光学性能的分析确定93.2系统结构构成104影响微光电视性能的因素114.1光学系统114.2ICCD114.3使用环境因素125结论136参考文献141绪论微光电视是利用星光、月光和大气辉光通过监视器进行夜

3、间观察的一种夜视器材。它依赖于对微弱光线的增强(可达数万倍以上)能在微弱的光线下成像，进行间接式的夜间观察，更适合部队隐蔽夜战的应用，在军用夜视仪器中占有重耍的地位，可以在夜间进行监视、观察、瞄准、驾驶、指挥、警戒、导航、投弹、着陆、火控、跟踪以及侦察摄影和水下作业等。在公安侦察、监控中也显示出了越来越重要的作用。远距离微光电视监控系统课题立足丁•我国目前的微光电视现状和技术能力，瞄准技术的发展方向，以新的像增强CCD(1CCD)摄像器件为基础，通过实际工程应用和试验，充分掌握微光电视的总体技术，设计一套整体性能先进，功能全面，具备电动调焦，昼夜环境下光栏自动开关，配合承载转台可作方位，高

4、低扫描等使用功能的微光电视系统，有效提高系统分辨力，解决环境适应性问题。2主要部件及工作原理2.1像增强CCD的成像原理像增强CCD（ICCD）由微光像增强器与CCD器件直接祸合形成，其成像原理包括了像增强器和CCD摄像器件的工作原理。2.1.1微光像增强器的组成及工作原理微光像增强器是像管和供给管了能量的高压电源的整机组件。像管是高真空直接成像器件，由带光电阴极层（光敏面）的输入窗、带荧光粉层（发光面）的输出窗、微通道板、电子光学成像系统和高真空管壳组成，图1为其结构示意图。光电阴板图1像管结构示意图在夜间或低照度下，光电阴极将输入的光学图像转换为光电子，电子光学成像系统（电极系统）将光

5、阴极释放的光电子经静电聚焦入射于微通道板输入端，在通道内电场加速下轰击通道内壁，产牛次级电子，次级电子再被加速去轰击下一段的通道内壁，产牛更多的次级电子，经多次倍增雪崩后在输出端产牛大量次级2主要部件及工作原理2.1像增强CCD的成像原理像增强CCD（ICCD）由微光像增强器与CCD器件直接祸合形成，其成像原理包括了像增强器和CCD摄像器件的工作原理。2.1.1微光像增强器的组成及工作原理微光像增强器是像管和供给管了能量的高压电源的整机组件。像管是高真空直接成像器件，由带光电阴极层（光敏面）的输入窗、带荧光粉层（发光面）的输出窗、微通道板、电子光学成像系统和高真空管壳组成，图1为其结构示意

6、图。光电阴板图1像管结构示意图在夜间或低照度下，光电阴极将输入的光学图像转换为光电子，电子光学成像系统（电极系统）将光阴极释放的光电子经静电聚焦入射于微通道板输入端，在通道内电场加速下轰击通道内壁，产牛次级电子，次级电子再被加速去轰击下一段的通道内壁，产牛更多的次级电子，经多次倍增雪崩后在输出端产牛大量次级电子，使电子能量得到约万倍的增强，输出窗真空一侧沉积的荧光屏完成电光转换，将增强后的电子图像转换为足以引起人眼视觉，适合人眼观察的可见光图像,或符合CCD等传感器需要的图像。2.1.2CCDT作原理(1)金属一氧化物一半导体电容器CCD器件是在MOS电容器基础理论上发展起来的，它的基本结

7、构如图2所图2MOS电容结构在电场的作用下，电极下面硅片的一个区域内的空穴被排斥而形成一个耗尽区。耗尽区对带负电的电子是一个势能特别低的区域，与周围非耗尽区相比，它就像一个陷阱，因此称它为电子势阱。势阱中电荷的多少反映了入射光的强弱。这样，我们就能用收集在势阱中的光生电子量来代表入射光的信息。(2)CCDI作原理采用MOS电容虽可以获得光生电子图像，但无法把这种电子图像变为图像信号依次读取岀来。CCD就是完成电子图像读取