让夜间战场变得“透明”，夜视眼镜对战士有多重要？

全景夜视仪是现代军事装备中一种较为先进的夜视设备，它具有97度的超广视野，可以显著增强夜间信息获取能力，帮助快速进行敌情判断和决策打击。由于其重量和价格较高，这种夜视仪通常只装备于最顶尖的特种部队。

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夜视眼镜技术陆军之争

今年L3Harris公司与美国陆军签署了一份价值2.56亿美元的合同，用于生产增强型夜视镜双筒望远镜 (ENVG-B)以及GPNVG-18四目全景夜视仪。这两款种夜视仪具有120度以上的超宽视场，几乎无死角，使得士兵能够在复杂的夜间环境中快速判断敌情并进行精确打击。该公司预计该合同为期 10 年，完成后总金额将达到 10 亿美元。

军人将使用ENVG-B来增强部队在夜间和弱光环境下的态势感知能力，并结合熔融白光和热技术实现精确瞄准和识别能力。据统计，目前其陆军正在服役大约13000 架该款双筒望远镜。

护目镜的增强现实功能允许用户锁定目标，而无需低头阅读地图或查看收音机以获取关键信息。它还能够从白热视觉切换到黑热和轮廓模式，在所有战场条件和光照水平下保持准确性。它的其他主要功能包括切换到单目视觉、40 度视野以及带有航路点、跟踪和战场图像的数据显示。

可以说，ENVG-B是确保一只不对领先于同等对手的关键解决方案。该夜视仪在电影《刺杀本·拉登》中被海豹突击队使用，使其名声大噪。这种设备的高知名度也反映了其在实战中的重要性。

不过有趣的是，夜视眼镜也并非官方独享，在著名的电商网站eBay上也有销售，价格在500人民币左右，但质量就需要自行鉴别了。

采用四目镜的设计造成的重量也比较大，并且加上额外电池的配件，总共的重量差不多有2公斤，所以必须需要准们在头盔的正前方和两侧的设计支撑架来固定。

这样和帽子结合外形看起来就比较科幻，并且也因为四目夜视仪因为提供的人图像时四个割裂的，人眼看久了之肯定是眼花缭乱的，这样也容易影响战斗，所以四目的全景夜视仪必须做到图像拼接的技术，没有图片的拼接的处理器的四目夜视仪根本是没有方法用于实战的。

在军事高科技迭代的趋势下，我国的人民解放军陆航部队也开始装备这种先进的大视场头盔夜视仪。国产四目全景式夜视仪与美军的GPNVG-18非常相似，具备了革命性的超宽视场，并且昼夜通用。

解放军海军蛟龙突击队曾在演习中使用了新型全景夜视仪。这种四目全景式夜视仪不仅外观科幻，而且与头盔结合后，能够提供更广阔的视野。全彩微光夜视监视系统相机灵敏度提升6倍，观察视距增加1倍，进一步增强了夜间作战的效率和效果。

但要承认的是，近几年虽然我们比较重视夜视装备的采购，但主要产品仍然是BBG011A，BBG191-3，以及单兵系统的多功能夜视眼镜。后者像传感器带前置增强极，性能达到了可堪使用的级别，与目前市场上所谓的数码夜视仪拉开了差距，有提升的空间。

拉风四目夜视眼镜，能够让部队在夜间作战时也能看到200米外的目标，但是这种装备太重了。而在不远的未来，可能会用到拥有夜视功能的滤光片，这要归功于可以同时捕获红外线和可见光的新型超薄材料。

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微光夜视仪的原理

回到夜视的原理，如果你看到夜视的画面是绿色的，那么这个设备可能就是微光夜视仪。那么传统的夜视仪是如何看清黑夜的东西呢？传统的夜视仪有两种，分别是微光夜视仪和红外热成像仪。

夜视仪的核心部件是微光像增强管（简称图像增强管），能把星光、月光等微弱的光线利用光电效应增强，最终在单色荧光屏上成像，而这种单色显示屏正好是绿色的。

图像增强管前有一组普通的玻璃物镜负责收集和汇聚环境光线和附近的红外线；收集到的光线进入图像增强管，里面的零件分三层。

光遇到的第一层是光电阴极，它利用光电效应让光子打上去背面电子飞出来，这样光就在第一层转换成了电。人们对电子的操控手段就多了，在管子上施加电流，把第一层作为负极，在第三层后面放上正极，这样电子就会顺着电场加速向后移动。

第二层叫微通道板，作用是放大电信号。在上面以十几微米的间距均匀分布着很多细小的通道，每个通道长十几微米。这些通道不是平直的而是有8度的倾角，这样电子垂直射入后就会与通道壁碰撞，每次碰撞都能产生更多的电子引发链式反应，当一个电子射入通道就会有几千个电子冲出通道。这些电子大军在电场的作用下奔向第三层。为了避免空气分子对电子的干扰，这个管子的内部是真空的。

第三层是绿色荧光屏，电子打在荧光粉上就会激发出绿色荧光，电子越多光越强。这样增强的电子就又变成了增强的光，我们就能看到夜间的图像了。由于人眼对绿色比较敏感，因此这种绿色就一直沿用下来了。

在影视剧中，夜视仪很怕强光，一开灯戴夜视仪的特工就成了瞎子。但目前的第四代夜视仪已经可以根据入射光线的强度自动调整放大电流，能够自适应强光和弱光环境了。

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热成像夜视仪

只要物质的温度在绝对零度以上，物体内部的原子和分子就在做热运动，并对外释放热辐射。热辐射是物体能量的一种自然散发方式，其波长范围可以从无线电波到伽马射线。当物体在较低温度下，辐射主要集中在红外波段，而在非常高的温度下，辐射可能包括可见光甚至紫外线波段。热成像夜视仪也称为红外热像仪，可以将看不见的红外波段的热辐射转换成可见图像。

热成像夜视仪的物镜通常是锗玻璃的，这种玻璃在远红外波段仍有很好的透光性。能够收集物体发出的红外辐射。接下来用透镜把红外光聚焦到微测辐射热计这类可以探测红外线的红外吸收层上。

微测辐射热计表面布满了形成阵列的微桥，当红外信号聚焦到探测器上时，吸收层吸收红外线能量后会产生温度变化，这些温度变化引起热敏层电阻值的变化，进而转换成电信号输出。

信号处理单元对电信号进行进一步处理，转换成用不同颜色表示不同温度的热图像。这些图像显示了场景中不同物体的温度分布。

热成像仪的优势在于它不需要外部光源，可以在完全黑暗的环境中工作，并且能够透过雾、雨和烟尘等障碍物观察物体。不足之处一是仪器观测的是温度，只要目标温度和背景相同就不会被显示出来，容易受到环境热噪声的影响。二是高档低温冷却型热成像仪需要工作在0℃以下，更费电体积也更大。

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超薄夜视的“夜视镜片”

澳大利亚的研究人员在《先进材料》发表了一种“基于元表面上转换技术”，可以制作更轻薄的能同时捕获红外线和可见光的夜视滤光片。

这种技术无需制冷、无需庞大的光电转换设备、能够有效避免热噪声。此外这种技术还能同时捕获可见光和红外光，让夜视图像更逼真、更全面，能直接提高夜视图像的整体质量。研发人员说未来夜里出门，我们可以直接在眼镜上夹一个夜视滤光片。

该技术无需将光子转化为电子，因此可以摒弃复杂的电子和机械装置

研究人员最初研究将砷化镓镀膜到镜片表面，期望提高镜片的夜视效果，之后他们发现砷化镓对光的处理效果存在不足，于是他们改用铌酸锂在镜片上镀膜出“元表面”。这种表面具有人工设计的周期性排列的微小结构。这种元表面非常薄，厚度远小于光波的波长（属于亚波长尺度），元表面使得研究人员能够在微观层面上操纵光波，实现类似透镜、波束整形器、偏振片、光波滤波器等效果。

他们根据傅里叶变换计算并设计了一种“非线性上转换增强元表面”，厚度200nm，宽500nm间距379nm，当目标频率的短波红外光进入这种元表面后，会经过“非线性上转换过程”，将两个或两个以上的低能量不可见的光子（红外线）向上转换成一个或多个高能光子（可见光）。

元表面宽500nm、高200nm、间距379nm，能把两束光合并成一束可见光

这个过程中也叫“和频生成”即将两个或多个低频率光线通过特殊介质的作用合并它们的能量，产生一个高频率光线，整个过程遵守能量守恒定律。只不过传统的和频生成实验通常需要使用激光器和棱镜等设备，现在整个过程都通过特殊设计的元表面一次性完成了。

实际夜视效果，横条宽度为50微米

正是由于这种夜视技术只需要在镜片表面镀膜，因此科研人员认为只要未来能够继续提高成像质量和转换效率，这项成果将有广阔的应用前景。