Что такое приборы ночного видения и чем они отличаются от оптических приборов ночного видения?
Приборы ночного видения это электрооптические устройства, базирующиеся на инфракрасном электронно-оптическом преобразователе, который помещён в защитный корпус и оснащён определённой системой крепления. Кроме того многие приборы ночного видения оснащаются инфракрасной подсветкой и телескопическими линзами. Они могут выпускаться в форме монокуляров, очков, телескопов и биноклей ночного видения.
Принцип работы приборов ночного видения значительно отличается. Обычные оптические очки и бинокли ночного видения отличаются от приборов ночного видения тем, что являются чисто оптическими приборами, которые позволяют видеть при низком уровне освещения. Они только усиливают уже имеющийся свет и формируют изображение только оптическими средствами — за счёт объектива с линзами большого диаметра. Кроме биноклей ночного видения по этому же принципу работают телескопы ночного видения и ночные очки. Также выпускаются астрономические бинокли — огромные бинокли с объективом с линзами очень большого диаметра.
Для чего нужны приборы ночного видения?
Фото изображения с прибора ночного видения.
Раньше приборы ночного видения использовались преимущественно военными и правоохранительными органами, но сейчас они всё чаще применяются обычными гражданами. В гражданской сфере они нашли применение в ночной видеосъёмке и фотографии, в ночных наблюдениях за дикой природой, морской навигации и различных сферах, связанных с безопасностью. В последнее время на автомобили устанавливаются компактные видеорегистраторы ночного видения.
Как устроен и работает прибор ночного видения?
Большинство телескопов, очков, биноклей и монокуляров ночного видения являются электрооптическими устройствами, которые улавливают и формируют изображение не только из света видимого диапазона, но и за счёт электромагнитного излучения, лежащего вне зоны чувствительности сетчатки человеческого глаза.
В отличии от обычного оптического бинокля в приборе ночного видения свет от источника изображения не проходит напрямую через оптическую систему. На самом деле вы видите только усиленное электронное изображение на люминофорном экране. Прибор ночного видения улавливает слабый свет с помощью фотокатода линзы объектива. Он представляет собой электрод, который находится в вакууме и на котором поддерживается отрицательный заряд за счёт источника энергии. Под действием фотонов света в процессе фотоэффекта на фотокатоде возникают электроны, которые ускоряются в сторону анода, пролетают через вакуум внутри усилителя, достигают люминофорного экрана и фокусируются на нём, как в обычной электронно-лучевой трубке телевизора. Затем изображение на экране увеличивается с помощью оптической системы, чтобы его можно было рассмотреть в окуляр.
- электронно-оптический преобразователь;
- люминофорный экран (как в чёрно-белом телевизоре);
- линзы объектива;
- источник инфракрасного излучения.
На примере прибора ночного видения Bushnell покажем как работает ночное видение. Доступный свет собирается линзами объектива (3) и фокусируется на усилителе изображения (1), внутри которого фотоны света с помощью фотокатода «преобразуются» в электроны. Далее электроны разгоняются в электростатическом поле усилителя и попадают на люминофорный экран (2), который и выдаёт изображение. Его и можно увидеть в окуляр. Фактически «усиление» изображения происходит за счёт повышения энергии электронов в электронно-оптическом преобразователе и увеличения его размера на люминофорном экране.
Вы никогда не задумывались, почему прибор ночного видения всегда формирует изображение зелёного цвета? Человеческий глаз так устроен, что он может различать больше всего оттенков зеленого цвета. Теоретически можно создать люминофор любого другого цвета, но лучше всего будет восприниматься именно зелёный цвет.
Прибор ночного видения может «видеть в полной темноте», так как он способен улавливать широкий спектр электромагнитного излучения, начиная от видимого света и заканчивая инфракрасным, тогда как человеческое зрение способно воспринимать только лишь небольшую частью электромагнитного спектра, называемую видимым светом. Некоторые очки, телескопы и бинокли ночного видения оборудуются дополнительным источником инфракрасного излучения, который невидим для человеческого глаза, но хорошо улавливается прибором. В этом случае изображение высокого качества можно получить даже в полной темноте.
Насколько хорошо работает прибор ночного видения? Хороший вопрос. Это преимущественно зависит от качества и поколения используемого вами устройства. Одним из самых дешёвых на рынке является прибор ночного видения ATN Viper Night Vision Goggle, относящийся к первому поколению. Записанное на этот прибор видео можно легко найти в интернете. Причём следует учесть, что видео с прибора ночного видения скорей всего записывалось на обычную бытовую видеокамеру. Таким образом даже самое простое устройство первого поколения способно сформировать отличную картинку.
Сколько стоит прибор ночного видения.
Цена приборов ночного видения может зашкаливать. Как правило, чем выше поколение, тем дороже обойдётся устройство. Купить недорого прибор ночного видения можно только первого поколения, а именно очки с усилением света в несколько тысяч раз. Это недорогие устройства, которые идеально подходят для ежедневного использования, например, для походов и охоты.
Зачем нужны источники инфракрасного освещения?
Для работы устройств ночного видения требуется источник излучения. Многие устройства, даже некоторые дешёвые очки ночного видения, идут в комплекте со встроенными источниками инфракрасного излучения. Они излучают луч инфракрасного света, который невидим для человеческого глаза, но улавливается прибором ночного видения, что даёт возможность видеть даже в условиях казалось бы полной темноты.
Поколения приборов ночного видения.
При выборе прибора ночного видения в первую очередь нужно обращать внимание на поколение устройства. Технологии приборов ночного видения постепенно усовершенствовались — улучшались их технические характеристики и уменьшалась цена, что привело к возникновению нескольких «поколений» приборов ночного видения. При сравнении различных моделей устройств поколение имеет чрезвычайно важное значение, поскольку оно отображает уровень используемых в приборе технологий.
Впервые приборы ночного видения начали использоваться во время Второй мировой войны, а массовое производство приборов ночного видения началось только во время войны во Вьетнаме.
Приборы ночного видения 1 поколения.
Приборы ночного видения первого поколения впервые появились во время войны во Вьетнаме. Очки, монокуляры и бинокли ночного видения, выпускаемые по данной технологии, являются самыми доступными устройствами на рынке.
Каждое устройство первого поколения оснащается вакуумной камерой с фотокатодом чувствительностью 120 - 180 микроампер на люмен. Эти устройства способны усиливать свет в 120 - 900 раз. Разрешение в центре составляет 20 - 38 пар линий на миллиметр.
Максимальная дальность устройств первого поколения составляет около 80 метров. Часто они идут в комплекте со встроенным источником инфракрасного излучения. Эти приборы потребляют больше энергии, чем устройства других поколений, и могут издавать слабый высокочастотный шум. Хотя приборы ночного видения первого поколения дают чёткое изображение в центре, у них часто имеются проблемы с качеством изображения по краям, что делает невозможным их использование для ночной фотосъёмки. Это недорогие и полезные устройства, для которых можно найти множество практических применений, в частности с их помощью можно наблюдать за дикой природой на небольшом расстоянии.
Приборы первого поколения сильно отличаются по своим техническим характеристикам. Каждая трубка на этапе производства оценивается в зависимости от её качества и технических характеристик. Качественные трубки способны формировать чёткое изображение и хорошо усиливать свет. И конечно же это отражается на конечной стоимости устройства ночного видения — самые хорошие трубки устанавливаются в наиболее дорогие приборы. Лучшие фирмы-производители, например, такие как Luna Optics, используют усилительные трубки только самого высокого качества. Поэтому цена на такие устройства немного выше, но вы будете уверены, что покупаете качественный продукт.
Приборы ночного видения поколения 1+.
Приборы ночного видения поколения 1+ являются дальнейшим развитием устройств первого поколения. В них применяется трубка, на передней или задней части которой установлена волоконно-оптическая пластина, что позволяет значительно увеличить разрешения изображения и уменьшить искажения, особенно по краям. Они обеспечивают усиление света в 900 - 1000 раз. Их чувствительность составляет до 300 микроампер на люмен, а разрешение в центре до 50 пар линий на миллиметр.
Хотим предостеречь, что некоторыми производителями выпускаются поддельные устройства 1+, которые на самом деле являются обычными устройствами первого поколения. Настоящий прибор ночного видения поколения 1+ не может стоить дешево — его цена достигает стоимости самых дешёвых устройств второго поколения.
Приборы ночного видения 2 поколения.
Приборы ночного видения второго поколения отличаются от предыдущих поколений наличием специального электронного усилителя — микроканальной пластины. Существуют два типа усилительных трубок на базе микроканальной пластины: 25 мм и 18 мм. Чем больше диаметр трубки, тем выше её эффективность. Однако большие трубки можно установить только в крупные устройства.
Приборы ночного видения второго поколения усиливают свет примерно в 20 - 30 тысяч раз, что делает их очень эффективными при низком уровне освещения. Чтобы дать вам представление о их усилительной мощи, например, с их помощью можно увидеть человека с расстояния 90 метров в пасмурную ночь, с 300 метров при свете звёзд и с 600 метров при полной луне. Так как эти устройства практически не дают искажения, они идеально приспособлены для совместного использования с видеокамерами и фотоаппаратами. Приборы второго поколения великолепно подходят, как для длительного наблюдения за дикой природой на расстоянии, так и для разглядывания вблизи небольших животных.
Кроме того они характеризуются повышенной чувствительностью (300 - 320 микроампер на люмен) и увеличенным сроком службы трубки (4000 - 5000 часов по сравнению с 2000 - 2500 часами для поколений 1 и 1+).
Из-за высокой стоимости приборов ночного видения второго поколения они в основном используются правоохранительными органами и для профессионального применения.
Приборы ночного видения поколения 2+.
Приборы ночного видения поколения 2+ являются улучшенные приборами второго поколения и способны усиливать свет в 22 - 25 тысяч раз. Их чувствительность составляет 300 - 600 микроампер на люмен, разрешение в центре — 39 - 50 пар линий на миллиметр, а заявленный срок службы — 5000 часов. Устройства этого поколения оснащаются автоматической регулировкой усиления, которая регулирует яркость изображения в зависимости от условий освещённости. Эти приборы также имеют защиту от засветки и практически не дают искажений по краям. До недавнего времени эти устройства использовались военными, но сейчас они стали доступней. Вывоз за пределы США любой модели поколения 2 и 2+ контролируется Министерством торговли и может быть одобрен путем представления сертификата конечного пользователя.
Все приборы ночного видения поколения 2+ исключительно российского производства. В США сразу перешли со второго поколения к третьему, минуя поколение 2+. В соответствии с российским законодательством максимально разрешенная чувствительность приборов ночного видения, предназначенных для экспорта за рубеж, не должна превышать 350 микроампер на люмен.
Приборы ночного видения 3 поколения.
В этих приборах ночного видения используются арсенид-галлиевый фотокатод и микроканальная пластина для усиления. Они отличаются крайне высокой стоимостью, что связано со сложностью их производства. Продажа, как правило, ограничена государственными ведомствами и вооруженными силами.
Приборы ночного видения 4 поколения.
Хотя технология приборов ночного видения четвёртого поколения официально не принята военными, данный термин часто используется производителями устройств ночного видения. Их ещё называют бесплёночными или импульсными приборами ночного видения.
«Бесплёночность» означает отсутствие ионно-барьерной плёнки, которая присутствует в третьем поколение приборов ночного видения и приводит к возникновению на изображении «ярких белых пятен».
Слово импульсный означает наличие импульсного источника питания, что позволяет использовать такие устройства в дневное время. Это также способствует повышению разрешения изображения и минимизирует засветы от ярких источников света. В целом приборы ночного видения четвёртого поколения по сравнению с третьим поколением практически в полной темноте обеспечивают ещё более резкое изображение. Но опять же это также означает и их более высокую стоимость — монокуляр четвёртого поколения стоит 5 - 6 тысяч долларов США.
Цифровые приборы ночного видения.
Несмотря на то, что цифровые приборы ночного видения более доступные, до недавнего времени они могли обеспечить качество изображения не выше, чем в устройствах первого поколения. Однако технологии непрерывно совершенствуются и сейчас самые лучшие цифровые приборы ночного видения могут на равных конкурировать со многими устройствами третьего поколения. Например, если вы купите цифровой прибор ночного видения iGen 20/20 Night Vision Viewer от Night Owl Optics, вы не только сэкономите деньги, но при этом получите поразительно высокое качество изображения.