Бачити день і ніч, їздити з вимкненим світлом або навіть виявляти рух поза зоною зору за будь-якої погоди? Так, ми поговоримо про оптику "нічного бачення", визначимо, як і завдяки якому фізичному принципу може існувати ця технологія, оглянемо її функціонування - з еволюцією з моменту її створення та, нарешті, різні варіанти її використання (та їх межі) . За визначенням, придбати окуляри нічного бачення - це інвестиція. Виріб (окуляри, біноклі, біноклі тощо) повинен відповідати максимально універсальному використанню, за найкращою вартістю, з найкращою можливою тривалістю життя.

Чому людина не може бачити вночі?

Ну, ми виключаємо вампірів та інших перевертнів, це особливий випадок. Людське око складається з двох типів клітин (фоторецептори, що вистилають нижню частину сітківки):

  • Конуси - щоб розрізняти кольори

  • Палички - встановити яскравість

Коли рівень світла падає, реагують лише палички - в 1000 разів більш чутливі, ніж колбочки, і кількість від 92 до 100 мільйонів для людини (порівняно з кішкою, у якої їх близько 150 мільйонів і яка є нікталопою). Це пояснює, чому ваше бачення переходить у "чорно-білий" режим. Подібним чином предмети виглядають "розмитими", оскільки передача фоторецепторів до зорового нерва менш ефективна з паличками. В основному, щоб активувати здатність до природного «нічного бачення» і пропускати залишкове світло, зіниця розширюється і «активує» палички. Але з обмеженням, яке не дозволяє ефективно нічне бачення.

Клітини, що обробляють світло у вашому оці:
клітини лікування світла в людському око

Що таке інфрачервоний?

Це відбувається на атомному рівні! Атом (який складається з нейтронів, протонів та "хмари" електронів - це та частина, яка нас цікавить, - яка рухається навколо ядра атома) знаходиться у вічному русі, навіть на тілі. (об'єкт) твердий. Залежно від рівня збудження (відповідно до енергії, яка до нього прикладена - і яку він поглинає, наприклад, тепло), його електрони переходять із "пасивного" стану в "збуджений". і відійти від ядра, щоб досягти орбіти більшої енергії. Збуджені електрони (які набирають енергію, більшу за їх потужність), через певний час повернуться на свою "природну" орбіту навколо ядра. Цей "стрибок" між двома орбітами спричинить електромагнітні порушення (випромінювання) і "випустить" цю надлишкову енергію (яка буде дорівнює енергії, що поглинається) у вигляді фотонів (і електромагнітної хвилі - відповідно до принцип подвійності хвильових частинок). Таким чином, цей випуск у формі хвиль І фотонів обчислюється електромагнітним спектром (щоб спростити, ми виразимо його в метричній системі).

1 атом, його ядро ​​та його електрони (кола навколо ядра - це 3 орбіти, «використовувані» електронами, залежно від стану збудження)
Атом 1 та його електрони
  • ДИНАМІКА ІНФРАКРАСНОГО ХВИЛЬУ продовжується від Xnumx до XnumX мкм
  • Видимий діапазон хвиль коливається від 0,38 до 0,7 мкм
  • ПЕРЕЙТИ НА ГАММА, X, УЛЬТРАВІОЛЕТ та РАДІО-РЯДИ, тут немає інтересу

Що нас цікавить для технології нічного бачення та теплової енергії, це інфрачервоний діапазон хвиль, розділений (за допомогою системи CIE) на 4 спектральні смуги:

  • Поблизу інфрачервоного зв'язку: від 7μm до 1,6μm
  • Середній інфрачервоний діапазон: від 1,6 мкм до 4 мкм
  • Тепловий інфрачервоний: від 4 мкм до 15 мкм
  • Далекий інфрачервоний діапазон: від 15 мкм до 100 мкм

Саме завдяки цим різним діапазонам хвиль працює ваш пульт дистанційного керування, ваша світлодіодна лампа, наведення ракет, теплові камери, лазери ... і ціла купа інших додатків!

 Електромагнітний спектр

електромагнітний спектр

Що таке залишкове світло?

Надзвичайно важливий для роботи ваших окулярів (без залишкового світла - і, отже, без фотонів, неможливе нічне бачення), випромінюваних сонцем, місяцем, зірками - і всіма джерелами світла, знайденими в міських районах (громадське освітлення , автомобільні фари, освітлені знаки), що утворюють світящий ореол на великій площі - залишкове світло - це набір фотонів, які блукають у просторі, в якому ви знаходитесь (зі швидкістю світла в в іншому місці), вдень і вночі. Посилюючи це світло (вночі, очевидно, для нічного бачення) за допомогою фотокатода та фосфоресцентного екрану, ми відновимо зображення (більш-менш гарної якості залежно від " генерація ”трубки, яка містить фотокатод).

Тепер це фізичний принцип що дозволяє встановити технологію "нічного бачення", ми зможемо пояснити, як це працює!

Як працює телескоп нічного бачення?

Як видно вище, основним принципом (для окулярів для пасивної роботи) є посилення залишкового світла якомога більше, щоб зробити зображення з найкращою чіткістю та найкращою можливою яскравістю. Я вирішу лише швидко (і в главі «Інфрачервоний факел») активне використання інфрачервоного світла, оскільки ця технологія потенційно небезпечна для тактичного використання.

  1. Лінза (на передній панелі телескопа) фіксує залишковий світло та частину спектру ближнього інфрачервоного і спрямовує їх до електронної трубки (фотоумножувач).
  1. Пройшовши через фотоумножувач світло (фотони) натрапляє на фотокатод і таким чином генерує електрони за допомогою фотоефекту.
  1. Електрони проектуються до пластини - поляризованої електродами - мікроканалів, MCP (яка вважається пластиною фотоумножувача). Побудований таким чином, щоб полегшити зіткнення (кожен мікроканал орієнтований на більш-менш важливий кут - від 5 до 8 °) і зменшити "шум". Коли вихідні електрони потрапляють в мікроканали, вони вражають їх стінки і викликають викид інших електронів, які, підсилюючи ефект, в свою чергу будуть вражати стінки мікроканалів, створюючи таким чином d 'інші електрони.
  1. Електрони (нині кілька тисяч) пройдуть через фосфоресцентний екран. Завдяки отриманій кінетичній енергії електрони (які зберегли структуру вихідних фотонів - що дозволить відновити зображення) буде збуджувати атоми фосфору ..., що вивільнятиме фотони. Це світло, повернуте через лінзу, буде остаточним зображенням - яке ви візуалізуєте «зеленим» завдяки властивостям люмінофора. Об'єктив повинен забезпечувати фокусування (і, можливо, збільшення) для найкращої якості.
    1. Слід зазначити, що бачення "в зеленому" зумовлене вибором виробника конкретного люмінофора - людське око, будучи більш чутливим до зеленого, це було рішенням для (більш-менш) оптимального контрасту з a. контрольована вартість.

Схематичне функціонування області нічного бачення (мінімум 2 покоління)

схема роботи телескопа нічного бачення

То чому існує кілька «якостей» окулярів нічного бачення?

Як і будь-який винахід, ми будемо постійно прагнути до покращення можливостей технології. Через фізику, біологію чи хімію, через досвід, опублікований користувачем, і просто шляхом штучного виробництва, що покращується з появою суміжних технологій.

У разі нічного бачення, головним чином, що дозволило поліпшення, є:

  • Покращення фотокатода та його чутливість (через покоління 2 та 3)

    • Це послідовне S1 фотокатод, S20, S25 Фотокатоди і арсеніду галію (GaAs) - що підвищує чутливість в спектральному діапазоні видимого і ближньої інфрачервоної області спектра
  • Вставка мікроканалу (від покоління 2)

    • Це дасть змогу генерувати значно більшу кількість електронів (у порівнянні з генерацією 1) і, отже, поліпшення посилення та якості рендеринга зображення.
    • На трубці генерації 3 фіксується іонна фільтрувальна плівка (для захисту катода від впливу небажаного джерела світла). Це зменшує кількість утворених електронів і збільшує видимий ореол на світлі плями. Навпаки, плівка значно поліпшує життя трубки
    • На трубі покоління 3, що відповідає стандартам OMNI-V - VII, інтеграція більш тонкого іонного фільтра - поліпшення SNR та світлочутливості - за рахунок тривалості життя
  • Функція "AUTOGATED" (від покоління 3)

    • Ця функція надзвичайно швидко (близько мілісекунди) управляє подачею трубки. Як тільки трубка буде піддана дії "агресивного" джерела світла, джерело живлення буде негайно відключено, тим самим зберігаючи трубку та її термін служби.
  • Резолюція (визначається виміром у лінійній парі на мм)

    • У підсумку - і дуже лаконічно - це поліпшує вашу візуалізацію точності деталей
  • Поліпшення SNR (Радіо сигнального шуму)

    • Це співвідношення між напругою сигналу (електричним сигналом вашої трубки) і шумом, який він генерує. В основному «сніг» (Сцинтиляція), який з’являється на зображенні. Різниця між потраплянням покоління 1 та покоління 3 очевидна.

Різні покоління трубки

Відображення зображень у різних поколінь трубки (термін "покоління 4" надмірно використовується та відповідає стандартизованому поколінню 3 Omni-VII)

зображення рендеринга різних поколінь трубки

0 покоління

У 1929 угорський фізик Калман Тиханий висуває принцип нічного бачення (на користь британської армії). З 1935 німецька фірма (AEG, яка все ще існує на сьогодні) розробляє технологію нічного бачення паралельно з США. Під час Другої світової війни ці дві країни використовуватимуть можливості нічного бачення в боях, на бронетанкових машинах, а також на стрілецької зброї. США розвиватимуть концепцію та продовжуватимуть своє оперативне використання під час Корейської війни. Використана технологія активна - вона проектує широкий інфрачервоний промінь

Генерація 1 (і 1 +)

Все ще найпоширеніший у всьому світі сьогодні! Розроблений у 60-х роках і експлуатований під час війни у ​​В'єтнамі США, він використовує першу "пасивну" трубку з посиленням світла з фотокатодом S20 (для Посилення інтенсивності приблизно x1000). Зображення чітке та забезпечує хороший контраст у центрі зображення, з викривленнями по краях та SNR, що створює порушення - «сніг» - на відтвореному зображенні. Пробірки 1-го покоління, які в даний час пропонуються виробниками, в основному складаються із запасів колишнього Радянського Союзу - що є досить позитивним. Термін служби цієї трубки становитиме близько 4000 годин (плюс або мінус) активного використання et можна буде працювати тільки з високим рівнем залишкового світла (видимий місяць), крім випадків використання ІК-імпульсу разом з телескопом.

Так звана лампа «покоління 1+» - це не що інше, як лампа 1 покоління, вдосконалена для забезпечення кращої якості зображення (Armasight Core або Pulsar Edge) з оптимізованою роздільною здатністю.

  • Визначення: від 35 до 60 пар ліній на мм
  • Середнє життя: близько 4000 годин
  • Фотокатод: S20
  • Інтенсифікація: близько 1000 разів - потрібен високий рівень залишкового світла
  • Середня ціна: від 150 до 700 євро - залежно від типу прицілу (монокуляр, бінокуляр, приціл для гвинтівки, зі збільшенням або без збільшення тощо)

Генерація 2 (і 2 +)

Це друге покоління представляє MCP (мікроканальну пластину) та фотокатод S25 для посилення посилення до 20000x, значного поліпшення SNR, роздільної здатності (мінімум 45 пар ліній на мм) та чутливість до яскравості - додавання ІЧ-пальника більше не буде необхідним, а рівень залишкового світла повинен бути набагато нижчим для зображення, що перевершує покоління 1. Екран люмінофора можна використовувати ( за заявою виробника) люмінофор, який покращує контраст зеленого “кольору” і, отже, покращує рівень деталізації.

Так звана «генераційна трубка 2+» (дійсно) оптимізує роздільну здатність (в середньому 60 пар ліній на мм), SNR збільшується до точок 10 у порівнянні з трубкою генерації 2 і чутливість проходить 400-800 мкА / лм (для чутливості 500-600 мкА / лм для генерації 2 і фотокатодом S25). Трубка генерації 2 + з якісними компонентами значно ближче до труб, що утворюють 3.

  • Визначення: від 45 до 73 пар ліній на мм
  • Середнє життя: близько 10000 годин
  • Фотокатод: S25
  • Інтенсифікація: приблизно 20000x - потрібен низький рівень залишкового світла
  • Середня ціна: від 900 до 2500 євро - залежно від типу прицілу (монокуляр, бінокуляр, приціл для гвинтівки, зі збільшенням або без збільшення тощо)
  • FOM (Figure Of Merite): з 810 до 2044 (теоретично - насправді швидше 1800)

Покоління 3 (та 3 стандартизовані Omni-VII)

Інтеграція фотокатода, виготовленого з арсеніду галію (покращує чутливість до дальнього інфрачервоного діапазону, але є більш "крихким", ніж фотокатоди типу S25), і MCP "другого покоління" з покриттям фільтруюча плівка (яка захищає катод від іонів) - це зменшує кількість генерованих електронів і збільшує ореол, що спостерігається навколо світлових точок - дозволяє збільшити термін служби трубки (до 20000 год) і a посилення залишкового світла від 30 до 50000x. Чистота зображення та виведення деталей приблизно в 3 рази краща, ніж трубка 2-го покоління, але ваше око не буде чутливим до цієї оптимізації (або зменшеним чином); З іншого боку, виняткова чутливість до освітленості дозволяє використовувати окуляри в умовах дуже погіршеного залишкового освітлення. Функція “AUTO GATED” захистить трубку від випадкового впливу агресивного та раптового освітлення, зберігаючи при цьому рендеринг зображення - що буде дуже важливо для оператора в бою, який без функції AUTO GATED може бути засліплений. раптовими пусками, вибухами, пожежами ...

Трубка генерації 3, стандартизована американським військовим стандартом Omni (рівень VII), в першу чергу покращує MCP з тонкою фільтраційною плівкою, ніж у традиційній трубці 3 (зберігаючи елементи трубки з покоління 3i). Ця зміна, яка зменшує час роботи трубки приблизно до 15000 годин, значно збільшить якість зображення, рівень рендеринга, роздільну здатність та контраст. Зазвичай резервується для військового використання, з посиленням посилення від 80 до 120000x (теоретичний - але це все одно дуже вражаюче).

Слід зазначити, що деякі виробники пропонують люмінофорні трубки P43, які пропонують «чорно-білий» або навіть «синюватий» візуалізацію для кращого огляду контрастів та деталей на зображенні.

Слід зазначити, що в залежності від рівня стандартизації в США (від рівня II до VII), фільтрувальна плівка MCP зробить більш-менш чітке та детальне зображення. Деякі трубки з виробництва 3 пропонуються без будь-якої плівки (без фільтра). Відтворення зображення суттєво покращено, але життя трубки, очевидно, скорочується. 

  • Визначення: від 57 до 73 пар ліній на мм
  • Середній термін служби: від 20000 15000 до XNUMX XNUMX годин
  • Фотокатод: арсенід галію
  • Інтенсифікація: від 30 до 120000 XNUMXx (дуже теоретичний) - вимагає дуже низького рівня залишкового світла
  • Середня ціна: від 2300 до 6000 євро - залежно від типу телескопа (монокуляр, бінокуляр, приціл, із збільшенням чи без збільшення тощо) та використовуваних компонентів
  • FOM (Figure Of Merite): з 1400 до понад 2000

Для монтажу на гарматах, ЗНАДОБИТЬСЯ зробити вибір вікна протистояти SHIP Здатних труб в зниженні в КЛАСІ призначення ЗБРОЇ - ЦЕ для захисту Трубки ЖИТТЯ І візуалізації зображення. IF IN DOUBT CONTACT US.

Особливий випадок цифрового нічного бачення

Технологія, ідентична технології, що використовується у вашій камері, цифрових камерах спостереження, веб-камері або цифровій камері: ПЗС або CMOS, модифіковані для чутливості не до видимого спектру, а до інфрачервоного спектра, і перетворюються на цифровий сигнал . Цифровий сигнал посилюється, а потім передається на РК-екран, де ви переглядаєте зображення. Відсутність фосфорного екрана призведе до видалення чорного та зеленого рендеринга, щоб зробити чорно-біле зображення.

Як і трубка генерації 1, цифрове окуляри нічного бачення можуть тільки посилити залишковий світло без інтеграції PCM. Насправді вам знадобиться значне залишкове світло (повний місяць ...) або (наприклад, камера безпеки) наприклад, ІЧ-діоди або IR-факел. Важливо зазначити, що будь-яке інфрачервоне випромінювання виявляється. Дурний бути снайперським знімкам через ці помилки.

Посилення буде ідентичним (або навіть більшим) трубці покоління “1+” (тобто 1000x) з кращою візуалізацією зображення - зокрема, за відсутності спотворень на краях цієї.

Найбільш вирішальною перевагою є те, що, очевидно, обмеження, пов'язані з трубами, зникають. Ви можете використовувати телескоп без будь-якого ризику, ні для ваших очей, ні для пристрою, Також буде набагато легше використовувати всі переваги цифрової камери (запис зображень або відео, інтеграція далекоміра, барометр ...).

Цей тип продукції буде ідеально підходить для використання у дозвіллі або для охорони територій на "низькому" рівні пильності та в боях низької інтенсивності. Вона запобігатиме боротьбі проти професійних та озброєних солдатів.

ЩО ПАМ’ЯТАЙТЕ, ЩОБ ВИБРАТИ СВОЇ НІЧНІ ОЧАРКИ:

  • Проста логіка: здійснені інвестиції повинні бути пов’язані з майбутньою місією (цілями)
  • Кожна трубка має термін зберігання, тому професійне використання повинно включати порогові значення поновлення пристрою
  • Коли це можливо, спробуйте вибрати телескоп, який є універсальним (зручний для рук, який кріпиться на шоломі ТО на зброю) - за винятком дуже конкретних цілей (снайпер ...)
  • Визначте загальну якість телескопа завдяки своїй FOM (рисунок Merite) - зверніться до глосарії нижче, щоб зрозуміти формулу

СЛОВНИК "НОКТУРНАЛЬНЕ БАЧЕННЯ"

  • Автоматичне регулювання яскравості (ABC):

Автоматичний регулювання яскравості (дозволяє модуляції напруги, що передаються на MCP, в залежності від інтенсивності залишкової яскравості).

  • Автоматичне керування (ATG):

Дозволяє контроль напруги, що подається на фотокатод (і зменшити або скоротити цикл), коли піддається впливу агресивного яскравості (нічної зйомки, пожежі, удару блискавки, вуличного освітлення, гало, що генерується областей міські ...). Це працює ваш зір зберігає деталі в напруженій атмосфері світла і забезпечує фотокатод (який може бути остаточно деградував без цієї функції). Корисне, навіть суттєве, для пілотів літальних апаратів - особливо на малій висоті - спеціальні сили та втручання в містах.

  • lp / mm (пар ліній на міліметр):

Блок, що використовується для вимірювання роздільної здатності підсилювача зображення. Як правило, визначається з випробувальної цілі на потужність дозволу ВВС США 1951 р. Мета - це серія візерунків різного розміру, що складається з трьох горизонтальних і трьох вертикальних ліній. Користувач повинен мати можливість розрізняти всі горизонтальні та вертикальні лінії та проміжки між ними.

  • Сцинтиляція:

Випадковий та блискучий ефект у всій області зображення. Сцинтиляція, яку іноді називають «відеошумом», є нормальною ознакою підсилювачів зображення мікроканальних пластин і є більш вираженою в умовах слабкої освітленості.

  • Співвідношення сигнал / шум (SNR):

Співвідношення між амплітудою сигналу та амплітудою шуму. Якщо шум (див. Визначення поняття "мерехтіння") настільки яскравий і великий, як посилене зображення, зображення ви не побачите. Відношення сигнал / шум змінюється залежно від рівня освітленості, оскільки шум залишається постійним, але сигнал збільшується (вищі рівні світла). Чим вищий показник SNR, тим кращі показники роботи пристрою в «темному» середовищі - при низькому залишковому освітленні.

  • μA / lm (Мікроампер по Люмену):

Вимірювання електричного струму (мкА), що виробляється фотокатодом, коли він піддається впливу вимірюваної кількості світла (люмен).

  • Рішення:

Здатність підсилювача зображення або системи нічного бачення розрізняти деталі вашого оточення. Роздільна здатність трубки підсилювача зображення вимірюється парами ліній на міліметр (lp / mm), тоді як роздільна здатність системи вимірюється циклами на мілірадіан. Для будь-якої системи нічного бачення зі збільшенням 1 роздільна здатність трубки залишатиметься незмінною, тоді як на роздільну здатність іншого телескопа може впливати зміна фокусу та збільшення окуляра та додавання фільтрів збільшення або «релейні» лінзи. Часто роздільна здатність в одному і тому ж приладі нічного бачення сильно відрізняється при вимірюванні в центрі зображення та на периферії зображення. Це особливо важливо для камер, вибраних для фотографії чи відео, де важлива роздільна здатність всього зображення.

  • MCP (Microchannel плити):

Знаменита "пластинка" мікроканалів, яка множить електрони, що виробляються фотокатодом. MCP міститься лише в системах Gen 2 і Gen 3. MCP усувають характеристики спотворення систем Gen 0 і Gen 1. Кількість "дірок" (мікроканалів) у MCP є головним фактором при визначенні роздільної здатності.

  • Малюнок за заслуги (ФОМ):

Якщо у цього допису в блозі є щось одне, це все! FOM визначається наступним чином: роздільна здатність (пари рядків на міліметр) х сигнал на шум. Саме за цим критерієм ви визначатимете "якість" трубки вашого телескопа.

Як завжди, зберігайте безпеку та будьте благословенні!

залишити коментар

Ваша електронна адреса не буде опублікована. Обов'язкові поля позначені *

Ви можете використовувати тезу HTML теги і атрибути: