日出而作，日落而息，這是人類在內(nèi)的大部分晝行性動(dòng)物正統(tǒng)的生活節(jié)律，也正因?yàn)榇?，人類的視覺(jué)系統(tǒng)含有較少的視柱細(xì)胞，不適合在深夜里活動(dòng)。但軍事家就是要出其不意——利用人類天然不擅長(zhǎng)的夜間發(fā)動(dòng)突襲，以取得最大的勝果。

古往今來(lái)，夜戰(zhàn)都是優(yōu)秀的指揮官克服敵強(qiáng)我弱的態(tài)勢(shì)，取得以弱勝?gòu)?qiáng)戰(zhàn)績(jī)的主要手段。如三國(guó)演義里的“火燒烏巢”、“火燒赤壁”、“火燒連營(yíng)”，無(wú)一例外是利用夜深人靜之時(shí)突然對(duì)敵人發(fā)起火攻取得的極大勝利；日本戰(zhàn)國(guó)三次著名的以弱勝?gòu)?qiáng)的戰(zhàn)斗，河越夜戰(zhàn)、嚴(yán)島之戰(zhàn)和桶狹間之戰(zhàn)，都是借助黑夜為掩護(hù)，在出乎對(duì)手意料之下贏得戰(zhàn)斗。

進(jìn)入電氣時(shí)代后，隨著大功率探照燈的使用，夜戰(zhàn)再也不像過(guò)去漆黑一片了。不過(guò)，深夜作戰(zhàn)如果打開電燈，根據(jù)主動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)有效范圍低于被動(dòng)探測(cè)系統(tǒng)的規(guī)律，在我方的探照燈發(fā)現(xiàn)敵人之前就會(huì)被對(duì)方鎖定目標(biāo)。在著名的日俄海戰(zhàn)的“魚雷之夜”中，日本海軍魚雷艇部隊(duì)?wèi){借靈活的操作技術(shù)游走于俄羅斯龐大的主力艦之中，俄羅斯人慌忙打開探照燈搜索敵艦，但沒(méi)等他們的火炮對(duì)準(zhǔn)目標(biāo)，日本人就在幾百米距離內(nèi)發(fā)射了致命的魚雷。在那一個(gè)可怕的夜晚，俄軍被魚雷擊沉達(dá)到10萬(wàn)噸戰(zhàn)艦，損失甚至比壯觀的戰(zhàn)列艦對(duì)轟還大。而在日德蘭海戰(zhàn)夜戰(zhàn)、瓜島以北海戰(zhàn)等主力艦的夜戰(zhàn)中，都是主動(dòng)開啟探照燈一方付出了較大的損失。

因此，在第一次世界大戰(zhàn)之后，各國(guó)開始努力開發(fā)無(wú)需探照燈也能夠在夜間作戰(zhàn)的武器，這就是夜視儀的起源。

夜視儀的準(zhǔn)備——顯示器

在說(shuō)夜視儀以前，先要提到一個(gè)非常重要的裝置——顯示器。由于夜視儀需要快速的將拍下的物體增亮后傳給人眼，那么就必須要有一個(gè)顯示器才能夠做到這件事情。為此，第一代夜視儀開發(fā)時(shí)，最令人頭疼的問(wèn)題就是如何讓人眼看到物體。

1897年，英國(guó)科學(xué)家湯姆遜發(fā)現(xiàn)了陰極射線的本質(zhì)是帶有負(fù)電荷的電子。在同一年，德國(guó)科學(xué)家卡爾·費(fèi)迪南·布勞恩開發(fā)出了能讓電子發(fā)生偏轉(zhuǎn)的布萊恩管，之后又在另一端貼上熒光粉，這樣電子流就可以在磁場(chǎng)控制下，精確的打在熒光粉上形成熒光，從而生成圖像。1908年，英國(guó)科學(xué)家阿蘭·斯維頓在《自然》刊發(fā)論文，認(rèn)為隨著無(wú)線電技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)可以使用無(wú)線電載波發(fā)送數(shù)據(jù)，驅(qū)動(dòng)布萊恩管偏轉(zhuǎn)電子流，形成可被人觀測(cè)到的圖像。這篇文章為現(xiàn)代的電視機(jī)鋪平了理論基礎(chǔ)。

1926年，在前人基礎(chǔ)上，匈牙利科學(xué)家克羅曼·蒂哈尼設(shè)計(jì)出了全程采用電子掃描波束的新式顯像管，并且在1930年在倫敦進(jìn)行展出。他得以成功的原因是因?yàn)樗麆?chuàng)造性的在顯像管內(nèi)使用了“存儲(chǔ)管”這一構(gòu)造，它是可以存儲(chǔ)和讀出電荷的一種裝置。

直觀存儲(chǔ)管的原理：寫入時(shí),輸入信號(hào)調(diào)制寫入電子槍掃描電子束，轟擊沉積在金屬網(wǎng)上的介質(zhì)存儲(chǔ)靶面，產(chǎn)生次級(jí)電子發(fā)射，形成正電位起伏。讀出時(shí)，讀出電子槍發(fā)射散射電子，均勻覆蓋整個(gè)靶面，讀出電子束在存儲(chǔ)面帶正電荷的點(diǎn)處穿過(guò)網(wǎng)眼。并加速射向熒光屏，顯示與靶面電位起伏相應(yīng)的光學(xué)圖像。這種直觀存儲(chǔ)管具有輸出輝度高、顯示余輝可控、靶面信息可長(zhǎng)期存儲(chǔ)和多次閱讀等特點(diǎn)，適用于雷達(dá)和計(jì)算機(jī)顯示。

在蒂哈尼開發(fā)出電視機(jī)顯像管后，夜視儀的最大瓶頸——輸出問(wèn)題得以解決，從此夜視儀可以研制了。

第一代夜視儀——主動(dòng)紅外輻射，顯像管成像夜視儀

蒂哈尼除了發(fā)明了現(xiàn)代電視機(jī)顯像管外，他同時(shí)也是多個(gè)著名技術(shù)的發(fā)明者：1929年，他為英國(guó)空軍設(shè)計(jì)了可以用無(wú)線視頻遙控的無(wú)人機(jī)，使用的技術(shù)就是他發(fā)明的電視機(jī)顯像管和視頻無(wú)線調(diào)制傳輸技術(shù)；而他在發(fā)明視頻遙控飛機(jī)后，下一個(gè)重要的發(fā)明就是本篇的核心——第一代夜視儀。

早在上世紀(jì)30年代，紅外線就成為了一個(gè)流行的研究方向。由于當(dāng)時(shí)人已經(jīng)知道了紅外線不會(huì)被人眼看到，因此二戰(zhàn)前的陰云讓世界諸國(guó)都在研發(fā)“不可見(jiàn)光”通訊技術(shù)，日本人還進(jìn)行了遠(yuǎn)距離紅外線通訊實(shí)驗(yàn)。在這樣的背景下，英國(guó)皇家空軍要求蒂哈尼開發(fā)一種能夠顯示紅外信號(hào)的“電視機(jī)”，以備夜間尋找敵機(jī)。不過(guò)開發(fā)工作沒(méi)有持續(xù)多久，1935年，英國(guó)人找到了更好的“不可見(jiàn)光”探測(cè)設(shè)備——這就是雷達(dá)系統(tǒng)。這樣一來(lái)，英國(guó)人自然把經(jīng)費(fèi)更多投資于雷達(dá)，紅外夜視搜索系統(tǒng)就被放棄了。不過(guò)，在海峽另一側(cè)，英國(guó)人的死敵——納粹德國(guó)，倒是一直在追蹤紅外夜視技術(shù)的發(fā)展。終于，在大戰(zhàn)即將結(jié)束的時(shí)候，德國(guó)人開發(fā)出了一款足以手持的夜視系統(tǒng)——ZG 1229 主動(dòng)紅外夜視儀。由于它能讓士兵如同歐洲傳說(shuō)中的“吸血鬼”（VAMPIR）在夜里搜索到獵物，所以便得名“吸血鬼”。

ZG 1229夜視系統(tǒng)主要分為三個(gè)部分：供電系統(tǒng)、紅外線發(fā)射系統(tǒng)和紅外線成像裝置。該設(shè)備本體重達(dá)2.25千克，后背第一電池組重達(dá)13.5千克，第二電池組在防毒面具盒子里，全重高達(dá)超過(guò)16千克。它的紅外線發(fā)射系統(tǒng)為一個(gè)大號(hào)的鎢絲燈泡，裝在一個(gè)有著特殊遮光罩的燈罩內(nèi)，該遮光罩只能透過(guò)紅外線。瞄準(zhǔn)鏡則是接收器，里面裝有能夠捕獲紅外線并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的攝像頭，然后通過(guò)顯像管顯示出人眼能夠識(shí)別的可見(jiàn)光信息，讓士兵得以瞄準(zhǔn)。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)有限，紅外線強(qiáng)度要相當(dāng)大才能照亮前面的物體，因此就能解釋為何士兵們要背著一個(gè)30斤的電池作戰(zhàn)。由于德國(guó)人一直不滿意笨重的“吸血鬼”裝置，一直到瀕臨戰(zhàn)敗前的1945年2月，該設(shè)備才被投入戰(zhàn)場(chǎng)，一共配發(fā)僅有310具，并未能夠?qū)?zhàn)爭(zhēng)有什么改變，但是它的出現(xiàn)卻讓盟軍震驚不已——因?yàn)槿祟愂堑谝淮稳绱酥膽?zhàn)勝了黑夜。

在得到這種武器后，盟軍——無(wú)論是美軍還是蘇軍都開始了逆向開發(fā)。首先，美國(guó)人將制造出的夜視儀放置在步槍上，作為夜間狙擊射擊使用，不過(guò)奇怪的是第一批夜視儀居然***********上，并參加了朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)。不過(guò)由于配發(fā)極少，并未有效改變朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)中美國(guó)夜間作戰(zhàn)的局勢(shì)。到了1960年代以后，該類設(shè)備逐漸從美國(guó)軍隊(duì)撤裝。

不過(guò)，在蘇聯(lián)裝備體系中，主動(dòng)式紅外夜視儀一直居于首要位置。在蘇聯(lián)坦克上，主動(dòng)紅外夜視儀的紅外大燈，一直是蘇聯(lián)坦克最為引人注目的特征。

不過(guò)，主動(dòng)式紅外夜視儀一直有一個(gè)致命缺點(diǎn)：發(fā)現(xiàn)敵人距離短于敵人接收紅外信號(hào)的距離。由于這個(gè)缺陷無(wú)法克服，在1960年代以后，除了蘇聯(lián)以外，絕大多數(shù)國(guó)家逐漸淘汰了這種夜視儀。如今，這種夜視儀已經(jīng)走入民間市場(chǎng)，很多安防攝像頭都有小型紅外二極管，以備夜間使用。

第二代夜視儀——憑借自然光照明的微光夜視儀

到了1960年代，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，第二代夜視儀投入使用——這就是如今仍然很流行的“微光夜視儀”。

第一代微光夜視儀的主要結(jié)構(gòu)仍然基于1927年蒂哈尼的陰極射線管電視機(jī)。只不過(guò)，在這個(gè)“顯像管”的一端，也就是物鏡的位置上，安裝了一個(gè)名叫光電陰極的裝置，它是光電倍增管的重要組成部分。

光電陰極采用的原理是光電效應(yīng)。在通常情況下，光電陰極幾乎不發(fā)射電子，而一旦外界微弱的光射入，那么馬上它就會(huì)激發(fā)光電陰極，釋放出更多的電子。當(dāng)多個(gè)光電陰極如上圖串聯(lián)時(shí)，一個(gè)微弱的光產(chǎn)生的電子就會(huì)產(chǎn)生數(shù)百乃至上千倍的電子，形成可觀的電流，這也是“光電倍增管”的名稱來(lái)源。當(dāng)這樣的倍增管連上陰極射線管顯像管之后，微弱的光也能讓陰極射線管發(fā)出足夠強(qiáng)的電子流，在熒屏上顯示出可觀的輪廓。通過(guò)這個(gè)技術(shù)，微光夜視儀也就誕生了。

在越南戰(zhàn)爭(zhēng)中，美國(guó)將AN/PVS-2微光夜視儀投入使用，當(dāng)時(shí)這種夜視儀尺寸也不低于“吸血鬼”主動(dòng)紅外夜視儀。不過(guò)，由于它可以做到僅有微弱的月光即可成像，因此又得了一個(gè)雅稱“星光夜視儀”。

由于早期光電倍增管效率低下，導(dǎo)致第一代微光夜視儀尺寸居高不下，美國(guó)人很快推出了新型光電倍增裝置——微通道板。

微通道板采用多層玻璃纖維壓制支撐，通過(guò)特殊工藝在上面開出如同蜂巢一般的大量六邊形孔洞，孔洞直徑只有5-50μm，孔壁鍍上光電效應(yīng)強(qiáng)的物質(zhì)。這樣一來(lái)，外界光射入后，在每一個(gè)孔洞里都能完成一次光電倍增，匯總后就是強(qiáng)得多的電子信號(hào)。用一個(gè)形象的比喻就是：如果光電倍增管是一支真空電子管，那么微通道板就是一塊集成電路板，尺寸小得多，但光電倍增通道是前者N倍，因此光電效應(yīng)強(qiáng)得多。這樣一來(lái)，新的微光夜視儀就把笨重的光電倍增管省去了，變得又小又輕。這一時(shí)代較有代表性的采用微通道板的微光夜視儀就是AN/PVS-5雙目夜視儀。

AN/PVS-5夜視儀于1971年進(jìn)入美國(guó)空軍作為夜視儀，在1971-1990年間，它一直是美國(guó)單兵夜視儀。不過(guò)，由于它采用的光電倍增管沒(méi)有強(qiáng)光保護(hù)功能，在突然遇上強(qiáng)光可能會(huì)損毀元器件，這也是中國(guó)軍迷論壇中“夜視儀怕閃光彈”的源頭。在無(wú)月但有星光的夜晚，它的可用距離約50米；在有月光情況下，它的有效視野提升到150米。從1985年開始，AN/PVS-5開始被AN/PVS-7取代，2000年起開始被更先進(jìn)的AN/PVS-14取代，不過(guò)舊的PVS-5,PVS-7仍然可見(jiàn)。

由于微通道板光電倍增管微光夜視儀是如此輕便實(shí)用，因此至今仍然被各國(guó)軍方廣泛使用。不過(guò)，隨著新式成像技術(shù)的發(fā)展，微光夜視儀也遇上了新的挑戰(zhàn)者——熱成像夜視儀。

第三代夜視儀——熱成像夜視儀

微光夜視儀雖然有著輕便實(shí)用的優(yōu)勢(shì)，但是微光夜視儀仍然在某些環(huán)境不好用。第一，微光夜視儀需要一定的自然光，在漆黑有云的深夜、狂風(fēng)大雨下的凌晨時(shí)無(wú)法使用；第二，微光夜視儀只能夠看到眼前一定的距離，最大有效視野不超過(guò)1000米，在夜間無(wú)法應(yīng)對(duì)坦克和狙擊作戰(zhàn)；第三，微光夜視儀雖然新的版本已經(jīng)能夠在強(qiáng)光下暫時(shí)關(guān)閉，但是仍然會(huì)受到強(qiáng)光的干擾，作為步槍、坦克瞄準(zhǔn)具時(shí)不能全天候作戰(zhàn)。為此，能夠適應(yīng)全天候作戰(zhàn)的紅外熱成像設(shè)備站了出來(lái)。

紅外熱成像原理基本和早期的紅外夜視儀相同，只不過(guò)把“接收自己發(fā)出的紅外線”變成了接收物體自身發(fā)出的紅外線。由于任何高于-273攝氏度（0K）的物體都會(huì)因?yàn)榉肿訜徇\(yùn)動(dòng)輻射出紅外線，因此便可以憑借溫度高低來(lái)對(duì)物體進(jìn)行熱量成像。在上述圖片里，坦克的發(fā)動(dòng)機(jī)艙熱量最高，顯示為白色；坦克其他部位因?yàn)橹惑w現(xiàn)為環(huán)境溫度，故體現(xiàn)為暗色。加上紅外線具有的透射屬性，這樣一來(lái)，熱成像設(shè)備就可以很容易把敵方物體從偽裝中識(shí)別出來(lái)。

紅外熱成像技術(shù)其實(shí)是三者中最為古老的。早在1833年，意大利學(xué)者就用紅外熱電偶設(shè)備探測(cè)到了10米外的人，但無(wú)法成像；1901年，查爾斯·阿伯特等美國(guó)學(xué)者發(fā)明的紅外探測(cè)器實(shí)現(xiàn)偵測(cè)到400米外的牛。

不過(guò)真正的紅外成像還得從蒂哈尼發(fā)明陰極射線顯像管后開始，1947年，美國(guó)人在開發(fā)完畢主動(dòng)式紅外夜視儀后開始開發(fā)熱成像儀，當(dāng)時(shí)效率極低，1小時(shí)才能成像一幅照片；到了50年代，得益于半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展，更有效的紅外傳感器誕生了，最早用于紅外空對(duì)空導(dǎo)彈的控制，后來(lái)也用于紅外熱像儀的開發(fā)，并用于紅外預(yù)警衛(wèi)星。

在80年代早期，紅外熱成像得益于感光芯片和計(jì)算機(jī)處理技術(shù)開始快速發(fā)展，首先熱成像儀裝備在大型坦克和飛機(jī)之上，其中配備在M1坦克上的熱成像儀在1991年海灣戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮了令人驚愕的戰(zhàn)斗力，在一般觀測(cè)設(shè)備難以使用的強(qiáng)烈沙塵暴中，熱成像儀仍然能夠透過(guò)重重迷霧，探測(cè)到千米外的伊拉克坦克，并在其反應(yīng)之前將其摧毀。在那之后，熱成像儀技術(shù)突飛猛進(jìn)，成為了當(dāng)代坦克、武裝直升機(jī)、偵察車的標(biāo)配，甚至在AC-130空中炮艇上它也成為了火控系統(tǒng)的重要組成部分。

隨著技術(shù)的進(jìn)一步提升，熱成像儀開始向著小型化和普及化發(fā)展。到了2000年以后，單兵級(jí)的熱成像儀已經(jīng)開始普及，這樣的夜視儀能讓士兵在混亂的城區(qū)作戰(zhàn)中，透過(guò)廢墟、煙霧和遮擋物（如用于偽裝的窗簾），看到躲在墻角探出身子開火的敵軍。

如今，熱成像儀已經(jīng)變得非常普及。在抗擊新冠肺炎的戰(zhàn)役中，我國(guó)很多人流密集區(qū)域都用上了熱成像儀測(cè)溫器，讓這種軍用產(chǎn)品進(jìn)入到了民用市場(chǎng)。

新時(shí)期的發(fā)展——小型化，智能化的復(fù)合夜視儀

聊完了老中青三代夜視儀后，大家會(huì)發(fā)現(xiàn)，這些夜視儀基本上都是智能時(shí)代以前的產(chǎn)品，那么，在現(xiàn)在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、圖像處理技術(shù)越來(lái)越普及的情況下，能否開發(fā)更有效率的夜視系統(tǒng)呢？當(dāng)然可以！下面，就讓我們簡(jiǎn)要看一看先進(jìn)的現(xiàn)代夜視儀。

傳統(tǒng)的微光/熱成像夜視儀都有視場(chǎng)窄的問(wèn)題。傳統(tǒng)上，單目夜視儀只有45-60度的視野，而雙目的視野也不會(huì)高于120度，但人眼的視野可以高達(dá)150度左右，這顯然讓士兵帶上夜視儀后無(wú)法應(yīng)對(duì)附近躲藏的敵軍。為了擴(kuò)大有效視野，現(xiàn)代工程師利用計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)和高清晰紅外感光芯片，設(shè)計(jì)了多目夜視儀。這種夜視儀每一個(gè)鏡頭都是一個(gè)攝影機(jī)，拍下的圖片會(huì)進(jìn)行拼合處理，以形成環(huán)繞的視野，大幅增加了視場(chǎng)寬度。同時(shí)，通過(guò)光學(xué)防抖和電腦輔助，現(xiàn)代的夜視儀就算在跑動(dòng)中仍然能夠有效穩(wěn)定視野，讓士兵不至于暈眩。

傳統(tǒng)夜視儀都是單色的，但隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)的提升，如今夜視儀也可升級(jí)為彩色夜視儀。它的原理和傳統(tǒng)的數(shù)碼成像夜視儀一樣，都是用光敏芯片將光信號(hào)轉(zhuǎn)為數(shù)字電信號(hào)，但是它在夜視儀內(nèi)設(shè)計(jì)了先進(jìn)的軟件，可以將預(yù)先存儲(chǔ)的人物、地形、景色的圖片“合成”到拍攝的微光/紅外相片上，使得使用者在夜里也能看到全彩色的景象。

因此，隨著技術(shù)的不斷躍進(jìn)，白天和黑暗的區(qū)別未來(lái)會(huì)越來(lái)越小，而戰(zhàn)爭(zhēng)也會(huì)更加傾向在夜間發(fā)生，而掌握良好的夜視儀，正是在未來(lái)全黑的夜色下贏得新形態(tài)夜戰(zhàn)的主要技術(shù)手段。