Как оптика ночного видения меняет мир

Контрастность

Все эти камеры видимого света — обычные камеры дневного света, ПНВ и камеры с инфракрасной подсветкой — работают  по принципу обнаружения энергии отраженного света. Но количество отраженного света не единственный фактор, который определяет сможете ли вы что-то видеть с помощью этих камер. Не менее важным фактором является  контрастность изображения.

Если вы смотрите на какой-то объект, который имеет более выраженный контраст по сравнению с другими объектами окружающей среды, то вы легко сможете запечатлеть этот объект с помощью обычной камеры видимого света. Если у данного объекта нет хорошего контраста, вы не увидите его хорошо, независимо от того, насколько ярко светит солнце. Белый объект, видимый на темном фоне, имеет хорошую контрастность. Тем не менее, более темный объект будет трудно увидеть на этих камерах на темном фоне. Это называется плохой контраст. Ночью, когда отсутствие видимого света естественным образом снижает контрастность изображения, производительность обычной камеры сильно уменьшается.

Тепловизоры не имеют ни одного из этих недостатков. Во-первых, они не имеют ничего общего с энергией отраженного света: они видят тепло. Все, что вы видите в обычной повседневной жизни, имеет тепловую характеристику. Вот почему у вас гораздо больше шансов увидеть что-то ночью с тепловизором, чем с камерой видимого света или даже с камерой ночного видения.

На самом деле, многие объекты, которые вы можете искать, например люди, генерируют свой собственный контраст, потому что они генерируют свое собственное тепло. Тепловизоры хорошо видят их, потому что они не просто делают тепловые снимки; они делают снимки из незначительных различий в тепле между объектами.

Устройства ночного видения имеют те же недостатки, что и обычные камеры дневного и слабого освещения: им нужно достаточно света и достаточной контрастности для создания хорошей картинки. Тепловизоры, с другой стороны, могут видеть  и днем и ночью, создавая при этом свой собственный контраст. Из всего вышеизложенного можно сделать вывод, что тепловизионная камера — это без сомнения лучший вариант для как для дневной так и для ночной съемки.

Назад | Все статьи

Что такое ПНВ и его предназначение

Устройства нового поколения значительно меньше не только по весу, но и по размерам. Снаряжение остается специфическим и узкоспециализированным. Его увидишь далеко не в каждом доме, если только это не место обитания охотника, спасателя и сотрудника МЧС, работника частной охранной организации или натуралиста.

Для них электроника является неотъемлемым девайсом ежедневной работы. Спасатели применяют прибор с тепловизором для поиска людей из-под завалов, солдаты контролируют местность в условиях плохой видимости. Прибор ночного видения или ПНВ подходит для автомобиля, если приходится ездить в темное время суток, но хочется избежать опасных столкновений.

Классификация приборов

Прежде чем отправиться в магазин или заказать устройство с Aliexpress, стоит разобраться в том, какие бывают приборы. Самые популярные модели:

  1. Монокуляр. Напоминает усовершенствованную подзорную трубу. Компактный, потому удобен при транспортировке. Обычно, качество соответствует цене.
  2. Бинокль. Оснащен стереозрением, которое увеличивает угол обзора, многократным зумом, используется в условиях малой освещенности. Бывает 2-х видов: военный и гражданский.
  3. Очки. Устройство крепится на голову, оснащено одним преобразователем и одним объективом, но одна и также картинка выводится перед глазами за счет распараллеливания сигнала.
  4. Прицел. Конструкцией напоминает монокуляр, но обладает функцией предельной сетки, системой оценки дальности и хвостиком для крепления на оружие.

Конкретный тип прибора выбирается исходя из нужд покупателя, но важно провести сравнение моделей, а потом решить — какой лучше купить. Характеристики и описание – вот что становится путеводными звездами в ассортименте ПНВ

Критерии выбора устройства

При сравнении изделий следует обратить внимание на следующие параметры:

  1. Сигнал/шум. От них зависит, насколько качественным будет изображение при плохой видимости. Лучше покупать модели с соотношением меньше 20.
  2. Разрешение. Параметр также влияет на качество картинки. Самое лучше разрешение 30-70 lp/mm. Новые модели выдают хорошую детализированную картинку.
  3. Увеличение. Параметр указывается в наименовании прибора. Например, если указано 4x, это означает, что увидеть объект с расстояния 40 метров можно как с 10 м. В ПНВ это величина зависит в основном от объектива. Чем параметр больше, тем дороже будет техника, а угол обзора – меньше.
  4. Поле зрения. Чем оно выше, тем больше пространства удастся промониторить. Это особенно полезно для охотников, так как широкий угол обзора позволит точнее продумать свои действия и быстро сориентироваться.
  5. Размер объектива. Чем он больше, тем ярче выдаваемая картинка. Важная характеристика – светосила. Чем меньше фокусное расстояние объектива к его диаметру, тем менее темной картинка получится.
  6. Фокусировка. Обозначает расстояние, с которого наблюдатель четко видит объект. Для людей с плохим зрением стоит приобрести прибор с диоптрийной коррекцией окуляра. Автоматическая фокусировка – идеальный вариант.
  7. Габариты. Популярность моделей во многом зависит от этого параметра. Кто захочет таскать много килограммовую вещь? Небольшой размер и вес имеют значение при выборе прицела.

Задумываясь о том, как выбрать ПНВ, стоит подумать о дополнительных функциях. Например, наличие ИК-подсветки, которая увеличивает мощность прибора или возможность записывать видеоматериал и передавать его. Качество изготовления также не стоит сбрасывать со счетов. Корпус должен быть сделан из ударопрочного водонепроницаемого материала. Может потребоваться прибор с функцией тепловизора или Wi-Fi.

Как выбрать – советы и рекомендации

Какой фирмы лучше ПНВ каждый пользователь решает самостоятельно, но к лучшим производителям относятся:

  • Yukon;
  • Pulsar;
  • BERGINS OPTICS;
  • Bresser.

Сколько стоит устройство – актуальный вопрос, ведь за него придётся выложить денежки, заработанные кровью и потом. Недорогие модели (до 15 000 рублей) есть на рынке. К ним относится Panda 40ч60, Helios 10×40, а также некоторые модели фирмы Yukon.

Немаловажным будет обратить внимание при выборе на то, что идёт в комплекте. Если набор придётся пополнять дополнительными предметами, то стоит поискать прибор получше

Стоит подумать, что лучше – монокуляр или бинокль. Первый обходится дешевле, но его можно прикрепить к шлему, установить на штатив. Минус – долго в руках удержать не получится. Бинокль стоит дороже, но он привычнее для глаз и обладает более широким углом обзора, зато область применения ограничена.

Варианты применения

Современные ПНВ выпускаются в нескольких основных форм-факторах.

Наиболее простым является ночной монокуляр — удерживаемая в руке оператора зрительная труба, обычно невысокой кратности.

Бинокли ночного видения имеют два ЭОП и выводят увеличенное стереоскопическое изображение.

Очки ночного видения — закрепляются на голове, имеют широкое поле зрения и не увеличивают изображение (либо имеют переменное увеличение от 1× до более высокого значения, что позволяет использовать их как бинокль). Очки могут иметь два ЭОП либо быть псевдобинокулярными, когда изображение с одного ЭОП поступает на оба окуляра. Монокуляр кратности 1×, закреплённый на оголовье, может использоваться как дешёвая альтернатива очкам.

Прицелы ночного видения закрепляются на оружии, как правило, увеличивают изображение и имеют прицельную сетку. Существуют также приставки ночного видения к дневным оптическим прицелам. Эти приборы должны выдерживать отдачу оружия, не все прицелы могут применяться на стрелковом оружии высокой мощности.

Альтернативным вариантом прицеливания через ПНВ является использование закреплённого на оружии инфракрасного лазерного целеуказателя, невидимый глазу луч которого наблюдается через очки ночного видения.

Приборы ночного видения также устанавливаются на боевую технику, где они интегрированы в прицельные комплексы.

Монокуляры

Ночные монокуляры (визиры) имеют один входной объектив, один ЭОП и один окуляр(лупу). Наблюдение через такой ПНВ ведется одним глазом, а прибор удерживается одной рукой.

Наиболее распространенными в отечественной продаже являются монокуляры на базе ЭОП нулевого поколения, что определяет их приемлемую для среднего покупателя цену на уровне, соответствующем 150-200 долларов США. Такие ПНВ имеют входные объективы со светосилой порядка 1:1,51:2 и фокусным расстоянием 80-100 мм при угле поля зрения от 10 до 20 градусов.

Источник питания запитывается, как правило.двумябатарейками по 1.5 вольта. Масса составляет около одного килограмма.

Основной параметр как наблюдательных, так и всех ПНВ -дальность видения. Его грамотное определение должно включать следующие факторы: освещенность наблюдаемой сцены, размер наблюдаемой цели и ее контраст по отношению к фону, детальность видения: обнаружение, распознавание, идентификация. Такая многофакторность определения дальности видения часто приводит к несоответствию между рекламными и реальными значениями этого параметра.

В некоторых случаях покупателю предлагают проверить работу ПНВ при одетой на объектив защитной крышке с «булавочным» отверстием, имитирующем ночную освещенность. Такая проверка дает представление о качестве изображения (четкости и чистоте поля зрения), но не может использоваться для оценки дальности видения, т.к. резко изменяет параметры входного объектива.

Из опыта работы и элементарных расчетов следует, что наблюдательные ПНВ на базе ЭОП нулевого поколения и входной оптикой с вышеприведенными параметрами обеспечивают при освещенности 0,01 люкса (освещенность, создаваемая ночью четвертью луны) обнаружение ростовой фигуры человека на фоне зелени со 150200 м и распознавание ее деталей примерно с 70-100 м.

Некоторые ПНВ такого типа комплектуются малогабаритными инфракрасными осветителями (максимум излучения около 0,8 мкм), с мощностью порядка нескольких десятков милливат/стерадиан.

Эффективная дальность действия таких осветителей порядка 50 м, П ИВ с таким осветителем дает возможность работы в полной темноте (пещеры, подвалы), но демаскирует наблюдателя для аналогичных или более совершенных ПНВ.

Большими возможностями обладают ПНВ, использующие ЭОП второго поколения. При светосильных (1:1, 5 — 1:2) объективах с увеличением 3-5 крат эти ПНВ дают возможность наблюдения даже в безлунную ночь, что соответствует освещенности на местности (1…5)х10-3люкс. При этом фигура человека обнаруживается с расстояния 400-600 м, а ее детали — с 250-300 м.

ПНВ с ЭОП второго поколения обладают хорошей помехозащищенностью: яркие засветки, попадая в поле зрения таких ПНВ, на выходном изображении носят локальный характер: не создают ореолов и не мешают наблюдению по всему полю зрения. Масса таких ПНВ, в основном из-за больших размеров и массы ЭОП второго поколения, составляет не менее 1,5-2 кг. Цена — от одной до нескольких тысяч долларов в зависимости от качества ЭОП и оптических компонентов, а также схемы питания. включая автоматическую регулировку выходной яркости (АРЯ).

Виды

По форм-фактору прибора выделяют следующие позиции:

  1. Монокуляр. Мини подзорная труба. Максимально доступный вариант по соотношению цена/качество. Весит немного, места занимает минимум.
  2. Бинокль. Бывают гражданского и военного назначения. От предыдущего вида отличаются возможностью бинокулярного (стерео) зрения, что увеличивает угол обзора человека при работе в условиях малой освещенности. Обычно, оптическая система в биноклях имеет многократный зум и обеспечивает лучший обзор, сравнительно с монокуляром.
  3. Очки. Снабжены одним преобразователем и одним объективом, но благодаря распараллеливанию сигнала достигается псевдостерео изображение (одна и та же картинка выводится на оба глаза). Крепятся ремешками на голову, не имеют возможности приближения.
  4. Прицелы. Конструктивно напоминают монокуляр, но дополнительно имеют прицельную сетку, экспонометр, систему оценки дальности до объекта (опционально) и хвостовик определенного стандарта чтоб закрепить прибор на стрелковом оружии.

Для изготовления прибора понадобится:

  • 3D очки с линзами
  • Автомобильный монитор хорошего качества с небольшой диагональю.
  • Аккумуляторные батареи от видеокамеры, типа Samsung 4 шт. по 3,5 В.
  • Две видеокамеры, одна из которых имеет очень хорошую чувствительность для работы ночью
  • Две ИК подсветки

Видео самоделки вы можете посмотреть в конце статьи!

  • Вот так выглядит монитор, который нам необходим для самоделки:
  • Две камеры, одна для ближнего обзора, а вторая для дальнего.

ИК подсветка, приобретённая на алиэкспресс, представляет из себя круглую плату с отверстием по центру и два ряда ИК диодов. Ссылку на них я оставил в начале статьи. Кстати можно приобрести подсветку в каркасе, а потом её разобрать, если подходящую не получится найти. Эти платы будут прикреплены на очки, как показано на фото ниже.

  1. Монитор будет вмонтирован в очки следующим образом:

Изготовление прибора ночного видения ПНВ

Предварительно проверяем, как работает оборудование. К монитору подключаю маленькую видеокамеру, подаю 12 В – все нормально. Монитор показывает изображение передаваемое камерой

Монитор, с которого снята ножка подставки, устанавливаю в 3D очки. Перегородку, лишнюю начинку и линзы убираю. На 3D принтере распечатала удлинитель для корпуса очков, чтобы глазам было комфортно смотреть на монитор. Поверхность удлинителя получилась не совсем ровной из-за скорости печати принтера, однако это особого значения не имеет.

В корпусе очков прожгла дырки и закрепила всю конструкцию пластиковыми стяжками. Для надежности зафиксировала клеем «Секунда».

Имевшиеся на корпусе очков крепления аккуратно срезала и перенесла на крышку, чтобы та могла открываться и не проваливаться вниз. Шарниры на крышке я тоже закрепила стяжками. Также вкрутила маленький винтик для придания дополнительной прочности конструкции и возможности, открутив его, попасть внутрь устройства для ремонта или замены деталей.

На лицевой стороне прибора закрепляю маленькую видеокамеру между двумя светодиодными подсветками. Камеру побольше фиксирую сверху с помощью распечатанных на 3D принтере креплений, в которые закручиваю маленькие шурупы. Все держится надежно.

  • Для светодиодной подсветки также распечатала на 3D принтере крепления такой формы, чтобы боковые перегородки прикрывали камеру и не позволяли ее слепить светодиодам.

Фронтальная камера и светодиодная подсветка посажены на клей. Провода от светодиодов закреплены стяжками и проведены в корпус через просверленное отверстие. На корпус установила кнопки управления (включения/выключения и переключения на дальнюю или ближнюю камеру), к ним подключила провода. На корпусе я еще разместила джойстик, который отвечает за настройки дальней камеры.

  1. В качестве источника питания я использовала 4 аккумулятора от видеокамер Samsung каждый на 3,5 В.

Аккумуляторы зафиксированы скотчем в единый блок, провода от них сходятся в разъеме. На разъеме указано, где какой провод, а также плюс и минус. К прибору аккумулятор подключается с помощью самодельного штекера, в котором последовательно спаянные провода зафиксированы клеем и скотчем. Штекер подключается к разъему аккумулятора, вилка – к прибору ночного видения.

С подзарядкой аккумуляторов пока есть определенные проблемы. Сначала в течение часа заряжается первый аккумулятор в блоке, затем переставляется зарядное устройство и заряжается следующий. Над этой проблемой еще, надо думать.

Первая камера ближнего действия:

Ночью протестировала прибор. Если ближняя камера изображение хорошего качества не дает, то дальняя отлично справляется со своей задачей. Хорошо видны дома, проезжающий транспорт, люди. И в лесу прекрасно можно будет рассмотреть и зайца, и волка, и нашу сову. Собственно, за совами я и собираюсь наблюдать.

Лучшие приборы ночного видения типа монокуляр

Модели подобного типа выполнены в виде зрительной трубы. Создаваемое ею изображение лишено стереоэффекта. Монокуляры отличаются малыми габаритами и удобством длительной работы как стационарно, так и в движении.

Veber Bat 6×32

4.9

★★★★★
оценка редакции

94%
покупателей рекомендуют этот товар

Модель отличается широким набором дополнительных функций. Среди них определение расстояния до объекта и скорости его движения, высоты цели, угла наклона прибора, атмосферного давления, температуры и пр. Прибор исправно работает при любом уровне естественного освещения.

Диаметр объектива составляет 32 мм, разрешение дисплея — 480×240 пикселей. ПНВ оснащен ЖК-экраном с шестью цветами индикации и возможностью регулировки яркости.

Корпус выполнен из металла, боковые резиновые вставки обеспечивают надежный захват. Кольцо фокусировки на объективе облегчает настройку резкости.

Достоинства:

  • прочный корпус;
  • мощная ИК-подсветка;
  • многофункциональность;
  • возможность использования днем;
  • удобство переноски и обслуживания.

Недостатки:

тяжеловат.

Veber Bat будет полезен при проведении научных исследований, спасательных операций, а также поможет в ориентировании на местности.

Pulsar Challenger GS 1×20

4.8

★★★★★
оценка редакции

90%
покупателей рекомендуют этот товар

Корпус прибора изготовлен из металлопластика и устойчив к воздействию влаги, пыли, падениям с высоты. Мягкий резиновый наглазник скрывает свечение электронно-оптического преобразователя.

Управление осуществляется посредством единственного переключателя, позволяющего последовательно активировать монокуляр и ИК-подсветку.

Время непрерывной работы — 50 часов. Максимальная дистанция наблюдения — 150 метров. Диаметрально расположенные гнезда крепления дают возможность зафиксировать ПНВ на специальной маске.

Он также может быть установлен на штатив при необходимости. Использование оптической схемы R-Contact и волоконной шайбы снижает искажения по краю поля зрения до минимума.

Достоинства:

  • отсутствие дисторсии изображения;
  • высокое разрешение;
  • продолжительная работа;
  • прочный корпус;
  • термостойкость.

Недостатки:

невозможность приблизить картинку.

Pulsar Challenger предназначен для ношения на голове – очень удобно использовать такой прибор во время движения, особенно когда руки должны быть свободны.

Yukon NV 5×60

4.8

★★★★★
оценка редакции

88%
покупателей рекомендуют этот товар

Светосильный объектив диаметром 60 мм и возможность пятикратного увеличения позволяют получать четкую картинку на удалении до 180 м от объекта.

Встроенный ИК-осветитель гарантирует стабильную работу в темной обстановке. Прибор может быть установлен на штатив для удобства проведения стационарных наблюдений.

Габариты монокуляра — 206х70х93 мм. Поле зрения охватывает сектор в 12 градусов. Корпус выполнен из прочного пластика, что обеспечивает небольшой вес модели. В качестве источника питания используется батарейка СR123А напряжением 3 В. Устройство способно непрерывно функционировать в течение 72 часов.

Достоинства:

  • термостойкость;
  • малый вес;
  • гнездо для штатива;
  • продолжительная работа;
  • чехол для переноски.

Недостатки:

небольшая дистанция фокусировки.

Yukon NV рекомендован для длительного наблюдения за объектами. Надежный выбор для всепогодной эксплуатации.

Bresser National Geographic 5×50

4.7

★★★★★
оценка редакции

85%
покупателей рекомендуют этот товар

Дальность действия ИК-осветителя составляет 100 метров. Монокуляр позволяет вести наблюдение за объектом вне зависимости от наличия внешних источников света.

Рельефное прорезиненное покрытие корпуса обеспечивает удобный захват, гнездо для установки на штатив способствует комфортной многочасовой работе, освобождая руки.

Диаметр объектива 50 мм, габариты самого прибора — 173x70x42 мм. Пользователь имеет возможность настроить яркость дисплея и фокус. Сохраненные установки не сбрасываются при резком выключении из-за разрядки батареек.

Достоинства:

  • гибкая настройка;
  • маленький и легкий;
  • автоматическое выключение;
  • чехол для хранения в комплекте.

Недостатки:

высокий расход энергии.

Bresser NG 5×50 подойдет для работы на короткой и средней дистанциях. Надежный выбор для непродолжительного наблюдения.

Типы ПНВ

Существует несколько подходов к построению ПНВ:

  • Усиление очень слабого видимого света, не различаемого глазом человека. Идея реализуется в электронно-оптических преобразователях (ЭОП) и, в некоторой степени, в современных видеокамерах для систем охраны с т. н. ночным режимом.
  • Наблюдение в ближнем инфракрасном диапазоне (длина волны 0,7—1,5 мкм). Чувствительностью в этом диапазоне обладают ЭОП и видеокамеры без инфракрасного фильтра. В ближнем ИК нет естественных источников, кроме солнца, поэтому в полной темноте такие ПНВ ничего не увидят без подсветки. Для таких ПНВ существуют специальные источники подсветки (инфракрасные прожекторы, например на базе инфракрасных светодиодов), не видимые невооружённым глазом.
  • Наблюдение в среднем (тепловом) инфракрасном диапазоне (длина волны 7—15 мкм). В этом диапазоне излучают все твёрдые тела, нагретые до температур нашего мира: от −50 °C и выше. Такие ПНВ называются тепловизорами. Они показывают картинку разницы температур и не требуют никакой подсветки.
  • Возможно наблюдение в ультрафиолетовом спектре. Однако отсутствие естественных источников ультрафиолета (кроме солнца) и практическое отсутствие не видимых невооружённым глазом искусственных источников ультрафиолетовой подсветки сдерживает распространение ультрафиолетовых ПНВ.

Технически есть несколько популярных способов построения ПНВ:

  • Специальные современные полупроводниковые видеокамеры способны дать изображение при освещённости сцены до 0,0005 люкса. Это позволяет наблюдать при очень низкой освещённости. Кроме того, чувствительность в ближнем инфракрасном диапазоне позволяет организовать не видимую глазом подсветку сцены (например, инфракрасными светодиодами) и использовать обычные видеокамеры без ИК фильтра. Во избежание ошибок цветопередачи обычные бытовые видеокамеры снабжаются специальным фильтром, отсекающем ИК спектр. Камеры для охранных систем или дешёвая бытовая видеотехника не имеют такого фильтра и потому пригодны для наблюдения с ИК-подсветкой. Однако в темноте нет естественных источников ближнего ИК, поэтому без подсветки такие камеры ничего не покажут. В качестве подсветки обычно используют ИК прожекторы на базе инфракрасных светодиодов.
  • Электронно-оптический преобразователь — вакуумный фотоэлектронный прибор, усиливающий свет видимого спектра и ближнего ИК. Имеет высокую чувствительность и способен давать изображение при очень низкой освещённости. Являются исторически первыми приборами ночного видения, широко используются и в настоящее время в дешёвых ПНВ. Поскольку в инфракрасном диапазоне они чувствительны только в ближнем ИК, то, как и полупроводниковые видеокамеры, требуют наличия освещения (например, свет ночного неба или инфракрасных прожекторов). Коэффициент усиления света ЭОП от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч раз.
  • Тепловизор — тепловой видеодатчик, как правило на основе болометров. Болометры для систем технического зрения и приборов ночного видения чувствительны в диапазоне длин волн 3—14 мкм (средний инфракрасный диапазон), что соответствует излучению тел, нагретых от −50 до +500 °C. Таким образом, болометрические приборы не требуют внешнего освещения, регистрируя собственное излучение самих предметов и создавая картинку разности температур.

Особенности и назначение

Бинокль ночного видения используется не только в охотничьей сфере. Он также активно применяется в иных случаях:

  1. При проведении военных спецопераций. Изделие необходимо для охраны территорий базы, при вооруженных столкновениях, в разведывательных миссиях.
  2. Для туризма. Ночной бинокль идеально подходит для наблюдения за крупными отдаленными объектами.
  3. На море. Используется в агрессивной морской среде, при повышенной влажности.
  4. В рыболовстве для нахождения перспективных или опасных мест.
  5. Для видеосъемки. Помогает создавать видеозаписи в обычных или экстремальных условиях в экспедиции, путешествии, охоте и так далее.
  6. Для наблюдения за звездами, луной и так далее.

Стандартный бинокль ночного видения состоит из следующих фрагментов:

  • входной оптической системы;
  • подсветки;
  • ЭОП (электронно-оптического преобразователя);
  • подсистемы построения изображения;
  • корпуса;
  • блока питания.

Принцип работы ночного бинокля прост. В нем установлен профессиональный окуляр, который ловит естественные лучи света. Встроенная линза принимает сигналы и усиливает их с помощью фотоэлектродной пластины. Они проходят через вакуум во избежание вмешательства молекул воздуха. Круглая фотоэлектродная пластина, состоящая из множества мелких ячеек, находится под ударом световых частиц. Под этим воздействием на обратной стороне ячейки движется поток заряженных электронов, который попадает на зеленый люминофорный экран. Таким образом оптическая система формирует изображение.

Бинокли с функцией ночного видения используются для серьезных задач и имеют высококлассные характеристики. При выборе прибора нужно удостовериться в наличии электронно-оптического преобразователя (ЭОП). Он ловит естественный свет, исходящий от луны, звезд и других источников, усиливая его в несколько раз. Это основа качественного оптического приспособления, имеющая цилиндрическую форму.

У данного прибора кратность увеличения существенна мала, а в некоторых изделиях она отсутствует. Основное предназначение бинокля — четкое видение передаваемого изображения исключительно в ночных условиях. При попадании яркого искусственного света картинка будет засвечена.

Цифровые приборы ночного видения

Стоит также упомянуть еще одну группу цифровых приборов. Усиление света в них осуществляется с помощью ПЗС-матрицы. Благодаря этому, изображение может быть записано на карту памяти и воспроизводиться на дисплее прибора. Преимуществом таких устройств является более длительный срок службы и многочисленные возможности, такие как передача изображения по сети WiFi. Цифровые приборы становятся все более популярными, и используемые в них технологии позволяют им конкурировать даже с представителями второй группы аналоговых приборов. На рынке сильно растет интерес к этой технологии. Производители ориентированы на динамичное развитие в направлении уменьшения размеров устройств, их веса и использования все более современных функций.

Pulsar Digisight Ultra N455 - цифровой прицел ночного виденияPulsar Digisight Ultra N455 — цифровой прицел ночного видения

Требования к экрану

Самая главная характеристика люминесцентного экрана – это светоотдача и чёткость. Для получения высокой светоотдачи экран покрывают люминофором из водной суспензии. Поверх люминофорного покрытия наносят слой органического лака. Затем методом испарения в вакууме напыляют алюминиевую плёнку. После этого всю систему нагревают до 400 °С, в результате чего органический лак сгорает. Толщина алюминиевой плёнки 120 – 200 нм (нанометров). Служит алюминиевая плёнка для того, чтобы свечение люминофора, направленное в сторону фотокатода (около 50%) отразилось и излучало в сторону окуляра.

Этим достигается высокая светоотдача экрана.

Алюминиевая плёнка задерживает 2-3% быстрых электронов при ускоряющем напряжении 15 кВ. Выигрыш, который получается при использовании алюминиевой плёнки гораздо выше.

В современных приборах ночного видения коэффициент усиления света может достигать величины 100.000 при угле зрения в 10 – 25 градусов. Невероятно высокого коэффициента усиления света удалось получить с применением микроканальных пластин, а высокую разрешающую способность при помощи волоконно-оптических пластин.

Изображение, наблюдаемое в окуляре прибора ночного видения, как правило, имеет зеленоватый оттенок. Существует несколько поколений ЭОП, характеризующихся различными особенностями, технологическими уловками и усовершенствованиями.

  • Поколение Ⅰ (изображение размыто по краям, а к центру имеет более высокую чёткость);

  • Поколение Ⅱ (применяется микроканальная пластина – МКП.);

  • Поколение Ⅲ (используется фотокатод на основе арсенида галлия – GaAs);

  • Поколение Ⅳ (применены новые технологии, позволившие увеличить дальность обнаружения и разрешающую способность, применение матриц ПЗС, встраивание ПЗС-матриц внутрь ЭОП, удалённая передача изображения от сенсорного блока (Объектив+ЭОП+ПЗС) на дисплей по проводному или радиоканалу);

  • Поколение Ⅴ (встраивание в ЭОП ПЗС, а также процессоров обработки изображения, приёмопередатчика, схемы управления питанием и т.д).

Так как ПЗС-матрица является полупроводниковым устройством, и больше похожа на фоточувствительную память, то для работы совместно с ней используются специализированные контроллеры и процессоры.

На фото показан объектив и печатная плата фоточувствительной матрицы от ПНВ фирмы Pulsar.

Такие приборы относятся к Ⅳ и Ⅴ поколениям. Приборы на основе ПЗС-матриц больше похожи на цифровую видеокамеру. Их относят к поколению Digital.

Изображение у ПНВ на базе ПЗС-матриц чёрно-белое и не имеет зеленоватого оттенка, как у приборов на основе ЭОП. Изображение с ПЗС-матрицы обрабатывается процессором и выводится на миниатюрный LCD-экран, который встроен в сам прибор ночного видения. Оцифрованное изображение можно записывать и сохранять в память, выводить на внешний монитор.

ПНВ с ПЗС-матрицей можно использовать в светлое время суток – засветка им не страшна. Минусом таких приборов является то, что для работы CCD-матрицы нужна активная инфракрасная подсветка. Например, в модели PULSAR Reflescope Digisight N770 подсветка реализована на базе лазерного диода с длиной излучаемой волны 780…915 нм.

Конструкция[править]

Конструкция окуляра ПНВ не влияет на дальность (объектив), но существенно сказывается на комфорте при наблюдении. Упрощение конструкции приводит к искажению формы объектов и снижению разрешения по краю поля зрения (закон линз). Так через окуляр некоторых производителей ПНВ видно только часть поля ЭОП, в то время ЭОП является основным и наиболее дорогостоящим элементом прибора

Для ночных прицелов важно, чтобы конструкция окуляра обеспечивала достаточное расстояние (не менее 40 мм) от глаза человека, с целю исключиения возможности травмы глаза из-за отдачи при стрельбе. В прицелах серии «Dedal» удаление выходного зрачка от глаза = 40—45 мм

С другой стороны это определяет и высокое качество ночных фотографий через приборы и прицелы.

Большинство ПНВ имеют качественную стеклянную оптику и оптику из оргстекла. В России в основном применяется качественная стеклянная оптика. Исключение составляют лишь очень дешевые ПНВ I-го поколения и некоторые гражданские ПНВ известных американских фирм. Качество таких объективов значительно хуже стеклянных.

Отличительные характеристики

  1. Увеличение. Один из главных показателей. Оно может быть 6, 8, 10 кратным и более. Наименьшее увеличение дают полевые варианты, у них оно равняется 6-8 крат. Максимальное увеличение составляет 20 раз, но такие должны быть установлены на специальный штатив. Имеются изделия с переменным зумом.
  2. Диаметр объектива. В зависимости от назначения объектив может быть диаметром 30, 35 или 40 миллиметров. В случае наблюдения в темное время суток или работы в сумерках предпочтительны изделия с большим объективом для максимального захвата света.
  3. Глубина резкости. Следует отметить, что чем выше кратность увеличения, тем меньше резкость получаемого изображения.
  4. Угол обзора. Данный параметр важен для возможности охватить большую картинку при просмотре через окуляры.

Выше были приведены наиболее важные параметры для выбора. Также среди существенных характеристик можно выделить величину выходного зрачка и методы фокусировки.

Немного физики для лучшего понимания

Атомы находятся в постоянном движении. Они постоянно вибрируют, двигаются и вращаются. Твердые частицы всегда находятся в движении! Атомы могут принимать различные возбужденные состояния, проще говоря, они обладают разной активностью. Если атом получает слишком много энергии, то он покидает так называемый энергетический уровень основного состояния и переходит на возбужденный уровень. Уровень возбужденности зависит от количества энергии, примененной к атому. Выступать в качестве энергии может температура, свет или электричество.

Атом состоит из ядра (содержащий протоны и нейтроны) и электронного облака. Электроны движутся в этом облаке, как ядра во многих различных орбитах. Хотя некоторые ученые считают эти орбиты всего навсего различными энергетическими уровнями атома. Таким образом получается, что при воздействии на атом, некоторые его электроны из более низкой орбиты переходят на более высокий энергетический уровень, отдаляясь от ядра.

Как только электрон переходит на более высокий энергетический уровень, он пытается вновь вернуться к своему основному состоянию. В результате такого процесса электрон выпускает свою энергию в качестве фотона – частицы света. Возбужденные электроны обладают большей энергией, чем расслабленный электрон. Освобожденный фотон имеют свою определенную длину волны (цвет), которая зависит от состояния энергии электрона, когда происходит освобождение фотона.

Все живое на Земле использует энергию, как и некоторые неодушевленные объекты, такие как двигатели и ракеты. В результате употребления энергии вырабатывается тепло. Тепло, в свою очередь, заставляет атомы в объекте излучать фотоны в тепловом инфракрасном спектре. Чем горячее объект, тем короче длина волны инфракрасного фотона. Некоторые горячие объекты способны даже излучать фотоны в видимом спектре, от красного, оранжевого, желтого, синего и до белого цветов.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий