日出而作，日落而息，这是人类在内的大部分昼行性动物正统的生活节律，也正因为此，人类的视觉系统含有较少的视柱细胞，不适合在深夜里活动。但军事家就是要出其不意——利用人类天然不擅长的夜间发动突袭，以取得最大的胜果。

古往今来，夜战都是优秀的指挥官克服敌强我弱的态势，取得以弱胜强战绩的主要手段。如三国演义里的“火烧乌巢”、“火烧赤壁”、“火烧连营”，无一例外是利用夜深人静之时突然对敌人发起火攻取得的极大胜利；日本战国三次著名的以弱胜强的战斗，河越夜战、严岛之战和桶狭间之战，都是借助黑夜为掩护，在出乎对手意料之下赢得战斗。

进入电气时代后，随着大功率探照灯的使用，夜战再也不像过去漆黑一片了。不过，深夜作战如果打开电灯，根据主动探测系统有效范围低于被动探测系统的规律，在我方的探照灯发现敌人之前就会被对方锁定目标。在著名的日俄海战的“鱼雷之夜”中，日本海军鱼雷艇部队凭借灵活的操作技术游走于俄罗斯庞大的主力舰之中，俄罗斯人慌忙打开探照灯搜索敌舰，但没等他们的火炮对准目标，日本人就在几百米距离内发射了致命的鱼雷。在那一个可怕的夜晚，俄军被鱼雷击沉达到10万吨战舰，损失甚至比壮观的战列舰对轰还大。而在日德兰海战夜战、瓜岛以北海战等主力舰的夜战中，都是主动开启探照灯一方付出了较大的损失。

因此，在第一次世界大战之后，各国开始努力开发无需探照灯也能够在夜间作战的武器，这就是夜视仪的起源。

夜视仪的准备——显示器

在说夜视仪以前，先要提到一个非常重要的装置——显示器。由于夜视仪需要快速的将拍下的物体增亮后传给人眼，那么就必须要有一个显示器才能够做到这件事情。为此，第一代夜视仪开发时，最令人头疼的问题就是如何让人眼看到物体。

1897年，英国科学家汤姆逊发现了阴极射线的本质是带有负电荷的电子。在同一年，德国科学家卡尔·费迪南·布劳恩开发出了能让电子发生偏转的布莱恩管，之后又在另一端贴上荧光粉，这样电子流就可以在磁场控制下，精确的打在荧光粉上形成荧光，从而生成图像。1908年，英国科学家阿兰·斯维顿在《自然》刊发论文，认为随着无线电技术的发展，未来可以使用无线电载波发送数据，驱动布莱恩管偏转电子流，形成可被人观测到的图像。这篇文章为现代的电视机铺平了理论基础。

1926年，在前人基础上，匈牙利科学家克罗曼·蒂哈尼设计出了全程采用电子扫描波束的新式显像管，并且在1930年在伦敦进行展出。他得以成功的原因是因为他创造性的在显像管内使用了“存储管”这一构造，它是可以存储和读出电荷的一种装置。

直观存储管的原理：写入时,输入信号调制写入电子枪扫描电子束，轰击沉积在金属网上的介质存储靶面，产生次级电子发射，形成正电位起伏。读出时，读出电子枪发射散射电子，均匀覆盖整个靶面，读出电子束在存储面带正电荷的点处穿过网眼。并加速射向荧光屏，显示与靶面电位起伏相应的光学图像。这种直观存储管具有输出辉度高、显示余辉可控、靶面信息可长期存储和多次阅读等特点，适用于雷达和计算机显示。

在蒂哈尼开发出电视机显像管后，夜视仪的最大瓶颈——输出问题得以解决，从此夜视仪可以研制了。

第一代夜视仪——主动红外辐射，显像管成像夜视仪

蒂哈尼除了发明了现代电视机显像管外，他同时也是多个著名技术的发明者：1929年，他为英国空军设计了可以用无线视频遥控的无人机，使用的技术就是他发明的电视机显像管和视频无线调制传输技术；而他在发明视频遥控飞机后，下一个重要的发明就是本篇的核心——第一代夜视仪。

早在上世纪30年代，红外线就成为了一个流行的研究方向。由于当时人已经知道了红外线不会被人眼看到，因此二战前的阴云让世界诸国都在研发“不可见光”通讯技术，日本人还进行了远距离红外线通讯实验。在这样的背景下，英国皇家空军要求蒂哈尼开发一种能够显示红外信号的“电视机”，以备夜间寻找敌机。不过开发工作没有持续多久，1935年，英国人找到了更好的“不可见光”探测设备——这就是雷达系统。这样一来，英国人自然把经费更多投资于雷达，红外夜视搜索系统就被放弃了。不过，在海峡另一侧，英国人的死敌——纳粹德国，倒是一直在追踪红外夜视技术的发展。终于，在大战即将结束的时候，德国人开发出了一款足以手持的夜视系统——ZG 1229 主动红外夜视仪。由于它能让士兵如同欧洲传说中的“吸血鬼”（VAMPIR）在夜里搜索到猎物，所以便得名“吸血鬼”。

ZG 1229夜视系统主要分为三个部分：供电系统、红外线发射系统和红外线成像装置。该设备本体重达2.25千克，后背第一电池组重达13.5千克，第二电池组在防毒面具盒子里，全重高达超过16千克。它的红外线发射系统为一个大号的钨丝灯泡，装在一个有着特殊遮光罩的灯罩内，该遮光罩只能透过红外线。瞄准镜则是接收器，里面装有能够捕获红外线并转换为电信号的摄像头，然后通过显像管显示出人眼能够识别的可见光信息，让士兵得以瞄准。由于当时技术有限，红外线强度要相当大才能照亮前面的物体，因此就能解释为何士兵们要背着一个30斤的电池作战。由于德国人一直不满意笨重的“吸血鬼”装置，一直到濒临战败前的1945年2月，该设备才被投入战场，一共配发仅有310具，并未能够对战争有什么改变，但是它的出现却让盟军震惊不已——因为人类是第一次如此之近的战胜了黑夜。

在得到这种武器后，盟军——无论是美军还是苏军都开始了逆向开发。首先，美国人将制造出的夜视仪放置在步枪上，作为夜间狙击射击使用，不过奇怪的是第一批夜视仪居然***********上，并参加了朝鲜战争。不过由于配发极少，并未有效改变朝鲜战争中美国夜间作战的局势。到了1960年代以后，该类设备逐渐从美国军队撤装。

不过，在苏联装备体系中，主动式红外夜视仪一直居于首要位置。在苏联坦克上，主动红外夜视仪的红外大灯，一直是苏联坦克最为引人注目的特征。

不过，主动式红外夜视仪一直有一个致命缺点：发现敌人距离短于敌人接收红外信号的距离。由于这个缺陷无法克服，在1960年代以后，除了苏联以外，绝大多数国家逐渐淘汰了这种夜视仪。如今，这种夜视仪已经走入民间市场，很多安防摄像头都有小型红外二极管，以备夜间使用。

第二代夜视仪——凭借自然光照明的微光夜视仪

到了1960年代，随着电子技术的发展，第二代夜视仪投入使用——这就是如今仍然很流行的“微光夜视仪”。

第一代微光夜视仪的主要结构仍然基于1927年蒂哈尼的阴极射线管电视机。只不过，在这个“显像管”的一端，也就是物镜的位置上，安装了一个名叫光电阴极的装置，它是光电倍增管的重要组成部分。

光电阴极采用的原理是光电效应。在通常情况下，光电阴极几乎不发射电子，而一旦外界微弱的光射入，那么马上它就会激发光电阴极，释放出更多的电子。当多个光电阴极如上图串联时，一个微弱的光产生的电子就会产生数百乃至上千倍的电子，形成可观的电流，这也是“光电倍增管”的名称来源。当这样的倍增管连上阴极射线管显像管之后，微弱的光也能让阴极射线管发出足够强的电子流，在荧屏上显示出可观的轮廓。通过这个技术，微光夜视仪也就诞生了。

在越南战争中，美国将AN/PVS-2微光夜视仪投入使用，当时这种夜视仪尺寸也不低于“吸血鬼”主动红外夜视仪。不过，由于它可以做到仅有微弱的月光即可成像，因此又得了一个雅称“星光夜视仪”。

由于早期光电倍增管效率低下，导致第一代微光夜视仪尺寸居高不下，美国人很快推出了新型光电倍增装置——微通道板。

微通道板采用多层玻璃纤维压制支撑，通过特殊工艺在上面开出如同蜂巢一般的大量六边形孔洞，孔洞直径只有5-50μm，孔壁镀上光电效应强的物质。这样一来，外界光射入后，在每一个孔洞里都能完成一次光电倍增，汇总后就是强得多的电子信号。用一个形象的比喻就是：如果光电倍增管是一支真空电子管，那么微通道板就是一块集成电路板，尺寸小得多，但光电倍增通道是前者N倍，因此光电效应强得多。这样一来，新的微光夜视仪就把笨重的光电倍增管省去了，变得又小又轻。这一时代较有代表性的采用微通道板的微光夜视仪就是AN/PVS-5双目夜视仪。

AN/PVS-5夜视仪于1971年进入美国空军作为夜视仪，在1971-1990年间，它一直是美国单兵夜视仪。不过，由于它采用的光电倍增管没有强光保护功能，在突然遇上强光可能会损毁元器件，这也是中国军迷论坛中“夜视仪怕闪光弹”的源头。在无月但有星光的夜晚，它的可用距离约50米；在有月光情况下，它的有效视野提升到150米。从1985年开始，AN/PVS-5开始被AN/PVS-7取代，2000年起开始被更先进的AN/PVS-14取代，不过旧的PVS-5,PVS-7仍然可见。

由于微通道板光电倍增管微光夜视仪是如此轻便实用，因此至今仍然被各国军方广泛使用。不过，随着新式成像技术的发展，微光夜视仪也遇上了新的挑战者——热成像夜视仪。

第三代夜视仪——热成像夜视仪

微光夜视仪虽然有着轻便实用的优势，但是微光夜视仪仍然在某些环境不好用。第一，微光夜视仪需要一定的自然光，在漆黑有云的深夜、狂风大雨下的凌晨时无法使用；第二，微光夜视仪只能够看到眼前一定的距离，最大有效视野不超过1000米，在夜间无法应对坦克和狙击作战；第三，微光夜视仪虽然新的版本已经能够在强光下暂时关闭，但是仍然会受到强光的干扰，作为步枪、坦克瞄准具时不能全天候作战。为此，能够适应全天候作战的红外热成像设备站了出来。

红外热成像原理基本和早期的红外夜视仪相同，只不过把“接收自己发出的红外线”变成了接收物体自身发出的红外线。由于任何高于-273摄氏度（0K）的物体都会因为分子热运动辐射出红外线，因此便可以凭借温度高低来对物体进行热量成像。在上述图片里，坦克的发动机舱热量最高，显示为白色；坦克其他部位因为只体现为环境温度，故体现为暗色。加上红外线具有的透射属性，这样一来，热成像设备就可以很容易把敌方物体从伪装中识别出来。

红外热成像技术其实是三者中最为古老的。早在1833年，意大利学者就用红外热电偶设备探测到了10米外的人，但无法成像；1901年，查尔斯·阿伯特等美国学者发明的红外探测器实现侦测到400米外的牛。

不过真正的红外成像还得从蒂哈尼发明阴极射线显像管后开始，1947年，美国人在开发完毕主动式红外夜视仪后开始开发热成像仪，当时效率极低，1小时才能成像一幅照片；到了50年代，得益于半导体技术发展，更有效的红外传感器诞生了，最早用于红外空对空导弹的控制，后来也用于红外热像仪的开发，并用于红外预警卫星。

在80年代早期，红外热成像得益于感光芯片和计算机处理技术开始快速发展，首先热成像仪装备在大型坦克和飞机之上，其中配备在M1坦克上的热成像仪在1991年海湾战争中发挥了令人惊愕的战斗力，在一般观测设备难以使用的强烈沙尘暴中，热成像仪仍然能够透过重重迷雾，探测到千米外的伊拉克坦克，并在其反应之前将其摧毁。在那之后，热成像仪技术突飞猛进，成为了当代坦克、武装直升机、侦察车的标配，甚至在AC-130空中炮艇上它也成为了火控系统的重要组成部分。

随着技术的进一步提升，热成像仪开始向着小型化和普及化发展。到了2000年以后，单兵级的热成像仪已经开始普及，这样的夜视仪能让士兵在混乱的城区作战中，透过废墟、烟雾和遮挡物（如用于伪装的窗帘），看到躲在墙角探出身子开火的敌军。

如今，热成像仪已经变得非常普及。在抗击新冠肺炎的战役中，我国很多人流密集区域都用上了热成像仪测温器，让这种军用产品进入到了民用市场。

新时期的发展——小型化，智能化的复合夜视仪

聊完了老中青三代夜视仪后，大家会发现，这些夜视仪基本上都是智能时代以前的产品，那么，在现在云计算、大数据、图像处理技术越来越普及的情况下，能否开发更有效率的夜视系统呢？当然可以！下面，就让我们简要看一看先进的现代夜视仪。

传统的微光/热成像夜视仪都有视场窄的问题。传统上，单目夜视仪只有45-60度的视野，而双目的视野也不会高于120度，但人眼的视野可以高达150度左右，这显然让士兵带上夜视仪后无法应对附近躲藏的敌军。为了扩大有效视野，现代工程师利用计算机图像处理技术和高清晰红外感光芯片，设计了多目夜视仪。这种夜视仪每一个镜头都是一个摄影机，拍下的图片会进行拼合处理，以形成环绕的视野，大幅增加了视场宽度。同时，通过光学防抖和电脑辅助，现代的夜视仪就算在跑动中仍然能够有效稳定视野，让士兵不至于晕眩。

传统夜视仪都是单色的，但随着现代计算机图像处理技术的提升，如今夜视仪也可升级为彩色夜视仪。它的原理和传统的数码成像夜视仪一样，都是用光敏芯片将光信号转为数字电信号，但是它在夜视仪内设计了先进的软件，可以将预先存储的人物、地形、景色的图片“合成”到拍摄的微光/红外相片上，使得使用者在夜里也能看到全彩色的景象。

因此，随着技术的不断跃进，白天和黑暗的区别未来会越来越小，而战争也会更加倾向在夜间发生，而掌握良好的夜视仪，正是在未来全黑的夜色下赢得新形态夜战的主要技术手段。