許多新的光電系統(tǒng)將熱攝像機(jī)作為主要成像部件。這種攝像機(jī)可以探測波長在3?m以上的輻射(3μm~5μm中波紅外或8μm~12μm長波紅外),使作戰(zhàn)人員能夠看到人、建筑物和車輛散發(fā)出的熱量。
傳統(tǒng)上,光電系統(tǒng)采用可見光攝像機(jī)或像增強(qiáng)電荷耦合器件(I2CCD)攝像機(jī),可以觀察到與人的視覺或夜視鏡觀察波長相近的波長的景物。盡管光電系統(tǒng)在軍事領(lǐng)域得到了廣泛的使用,但是當(dāng)前裝備的這些系統(tǒng)并不是在所有情況下都能夠發(fā)揮作用。這必然需要引起設(shè)計(jì)人員的重視,考慮通過其他技術(shù)來擴(kuò)展波長,從而提高光電成像系統(tǒng)的性能。
熱像儀的最大缺點(diǎn)是它無法觀察到激光指示器和測距機(jī)。戰(zhàn)場上最常用的3種激光器的波長分別為0.85μm、1.06?m和1.54μm(即所謂的人眼安全激光器)。要提及的是,這些波長由于采用的激光材料的不同會(huì)有些改變。
1.54μm的激光器對(duì)于人眼是安全的,從而可以保護(hù)士兵不受反射光的傷害。除此之外,其在軍事上還有許多其他的優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)橥ㄟ^像增強(qiáng)管不能看到它,因此它對(duì)敵人來說就是不可見的。目前,幾乎所有的光電系統(tǒng)都假定激光器在光學(xué)系統(tǒng)中都得到了校準(zhǔn),并且激光斑打在目標(biāo)上。激光斑對(duì)于目前光電系統(tǒng)中使用的熱像儀來說都是不可見的。另外,光學(xué)校準(zhǔn)很容易受到戰(zhàn)場熱量的影響。對(duì)遠(yuǎn)距離目標(biāo),失調(diào)準(zhǔn)的可能性非常大。如果操作者能夠使實(shí)際激光斑打指定的目標(biāo)上,那么將大大降低附帶損傷或誤傷事故。
目前,一種砷鎵銦(InAsGs)短波紅外攝像機(jī)可以解決上述問題。該攝像機(jī)可以將光電系統(tǒng)的波長進(jìn)一步擴(kuò)展,包括了這些常用的激光波長。已經(jīng)面世的攝像機(jī)的工作波段范圍為0.9μm~1.7μm,最新型號(hào)則將探測波段從可見光擴(kuò)展到近紅外波段,即0.4μm~1.7μm。
由美國傳感器公司推出的這種新型雙波段可見光/InGaAs微型攝像機(jī)可以更好地進(jìn)行成像,并且可以很容易裝入傳統(tǒng)的光電成像系統(tǒng)中。采用可見光攝像機(jī),將不再需要CMOS攝像機(jī),而短波紅外攝像機(jī)則可以彌補(bǔ)當(dāng)前熱成像系統(tǒng)的不足,可以對(duì)當(dāng)前采用的激光指示器和激光測距機(jī)的反射光進(jìn)行成像。如前所述,短波紅外傳感器可以把實(shí)際激光斑成像在指定的目標(biāo)上,確保激光準(zhǔn)直,從而大大減小誤差容限。
由于不需要特殊的光學(xué)元件,因此為現(xiàn)有的光電系統(tǒng)只增加一個(gè)短波紅外攝像機(jī)相對(duì)來說比較容易。短波紅外攝像機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)的玻璃光學(xué)元件,并可"共享"可見光攝像機(jī)鏡頭。這些攝像機(jī)小巧,與CMOS和CCD攝像機(jī)一樣使用容易。它可以輸出模擬視頻信號(hào),也可以輸出符合攝像機(jī)鏈路和RS-422等數(shù)字標(biāo)準(zhǔn)的12或14比特?cái)?shù)字信號(hào)。
焦平面陣列是非制冷的,它可以在室溫下工作,無需笨重而且容易抖動(dòng)的斯特林循環(huán)制冷器或多級(jí)熱電制冷器。另外,在野外,不需要進(jìn)行非均勻性校正。這種攝像機(jī)沒有任何移動(dòng)部件,可以安裝在那些尺寸和重量受到嚴(yán)格限制的平臺(tái)上,如頭盔、微型或超小型無人機(jī)、萬向架或步槍。
除了可以看到戰(zhàn)場上的激光器外,在短波紅外波段工作還有其他優(yōu)點(diǎn)。短波紅外波段的圖像看起來與可見光的相似,使場景分析和判讀非常容易。短波紅外攝像機(jī)提供的圖像可以以與可見光圖像相似的方式顯示路標(biāo)、道路、建筑物和植被。
這種攝像機(jī)可以很容易地分辨出路燈和剎車燈,從而使得駕駛或飛行等復(fù)雜的操作變得比采用熱成像容易得多。而且,物體在晝夜都是可見的,因?yàn)榭梢园殃柟饣蛐枪庾鳛楣庠?。這種短波紅外成像儀在黎明和黃昏時(shí)工作也非常好。而熱像儀在這種時(shí)候則表現(xiàn)不佳,這是因?yàn)檩椛渎屎椭评渌俾实母淖儠?huì)降低物體在場景中的對(duì)比度。將特定表面上的對(duì)比度降低到最低,特別設(shè)計(jì)的偽裝圖形可以欺騙人的眼睛。在短波紅外波段,則很難見效,這是因?yàn)閭窝b物體的織物和涂料具有不同的反射率。
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