Прибор ночного видения – сравнение с тепловизором, основные виды, как правильно выбрать и сделать своими руками?

Содержание
  1. Что такое прибор ночного видения?
  2. Когда изобрели прибор ночного видения?
  3. Устройство прибора ночного видения
  4. Как работает прибор ночного видения?
  5. Появление первых ПНВ
  6. Другие типы ПНВ
  7. Первые и громоздкие
  8. На что важно обратить внимание при выборе ПНВ
  9. Что лучше тепловизор или прибор ночного видения?
  10. Бинокли
  11. Атрибут ночной охоты
  12. Назначение
  13. Если говорить о цифровых ПНВ, то они имеют следующие преимущества:
  14. Основные результаты и выводы
  15. Как устроен фотокатод?
  16. Поколения ЭОП
  17. Нулевое поколение
  18. Поколение I и I+
  19. Поколение II и II +
  20. Поколение III и III+
  21. Поколение IV
  22. Виды приборов ночного видения
  23. Монокуляры ночного видения
  24. Бинокли ночного видения
  25. Очки ночного видения
  26. Прицелы ночного видения
  27. Развитие идеи
  28. Прицелы
  29. Принцип работы тепловизоров
  30. Как выбрать прибор ночного видения?
  31. Общее устройство цифровых приборов
  32. Немного физики для лучшего понимания
  33. Прибор ночного видения своими руками

Что такое прибор ночного видения?

Это устройство, работа которого основана на способности преобразовывать неразличимое инфракрасное излучение в видимое для человеческого глаза. Кроме этого, прибор усиливает низкий уровень яркости на наблюдаемом объекте, который создается свечением ночного неба, Луны или звезд. Используют ПНВ пограничные, таможенные, спасательные службы, спецподразделения ФСБ, МВД и так далее. Такие приборы находят применение в производственном технологическом контроле, при добыче полезных ископаемых, для наблюдений за астрономическими объектами и ночного ориентирования на местности.

что такое прибор ночного видения

Когда изобрели прибор ночного видения?

Разработки этих приборов велись еще до начала Второй мировой войны в разных странах. Первый прибор ночного видения появился в нацистской Германии в 1936 г. Это устройство применялось на противотанковых пушках. К окончанию Великой Отечественной войны прототипы подобных приборов, обеспечивающих ночное видение, появились и на вооружении Красной армии. Поначалу эти устройства использовались на танках, затем на флоте, в авиации, в прицелах к стрелковому оружию.

Специалисты классифицируют приборы ночного видения по типу установленного ЭОП:

  1. 0 поколение
    . Такие прототипы night vision использовались в немецкой армии и устанавливались на противотанковых пушках.
  2. 1 поколение
    . Эти приборы появились во время проведения военных действий во Вьетнаме. Они работали с рассеянным светом, усиливая его в 1000 раз. Позже, благодаря началу развития волоконной оптики, устройство было усовершенствовано.
  3. 2 поколение
    . В 80-х годах прошлого века американские ученые разработали улучшенный прибор с усилителем, имеющим микроканальную пластину. Со временем были разработаны ПВН, отличающиеся высокой частотой фотокатода, благодаря чему улучшилось качество изображения на всем экране.
  4. 3 поколение
    . Такой ЭОП имеет принципиальные отличия в фотокатоде, который сейчас изготавливается из арсенида галлия. Приборы ночного видения такого типа являются новой эволюционной ступенью в развитии ПВН.

когда изобрели прибор ночного видения

Устройство прибора ночного видения

Наблюдательный оптико-электронный прибор ночного видения состоит из таких основных частей:

  • объектив;
  • приемник излучения;
  • усилитель;
  • устройство для отображения изображения.

Многие современные приборы используют в качестве усилителя электронно-оптический преобразователь ЭОП, который состоит из объектива, умножителя напряжения, вакуумной трубки с фокусирующей системой, источника питания. На его экране имеется окуляр, через который оператор может рассмотреть изображение. Кроме этого, роль приемника может выполнять ПЗС-матрица и тогда оператор видит картинку на экране монитора. В некоторых ПВН используются инфракрасные преобразователи, в основе которых лежит тепловизор.

устройство прибора ночного видения

Как работает прибор ночного видения?

Принцип работы прибора ночного видения заключается в следующем:

  1. Свет, попадая в объектив, фокусируется на стенке преобразователя точно так же, как и в любом фотоаппарате.
  2. Преобразователь усиливает полученное изображение, делая его четким и ярким.
  3. Пользователь видит в объективе необходимое изображение.

Преобразователь – это трубка с герметично запаянными концами, из которой откачан воздух. На ее передней стенке нанесен полупроводник, а на задней – люминофор. К передней стенке подключается минус, а к задней – плюс. После подачи напряжения слабо различимое изображение попадает на фотокатод, с которого выбиваются электроны и направляются к аноду. При попадании на люминофор, они вызывают его свечение. Здесь совсем неважно, какой электрон попадает на фотокатод: ультрафиолетовый или инфракрасный. Изображение в любом случае будет черно-зеленым.

как работает прибор ночного видения

Появление первых ПНВ

Несмотря на заявления Википедии, что первенство принадлежит фашистам, прибор ночного видения СССР тоже выпускало. Работа велась до начала Второй мировой войны. Удалось ввести в обиход Морфлота пеленгаторы, источники ИК-излучения, играющие роль навигационных огней. Невооруженный глаз заметить присутствия инфракрасных маяков бессилен, повышалась в ночное время скрытность передвижения войск.

Работами в СССР занималось НИИ 801, на базе которого в 1983 году создано отделение 1100 Орион. С 1991 года переименовано в СКБ ТНВ. Обратите внимание, люди занимались и тепловизорами. Изначально обе ветви шли бок о бок. Привели далеко не полную историческую экспозицию становления отрасли, поскольку не считаем важным рассматриваемому вопросу. В состав отдела разработки ПНВ входили:

  1. Светотехническая лаборатория.
  2. Фотометрическая лаборатория.
  3. Отдел источников питания.
  4. Отдел приборов бортового назначения.
  5. Отдел приборов наземного назначения.
  6. Отдел физических основ ночного видения.
  7. Навигационные приборы.
  8. Отдел тепловизоров.
  9. Подразделение конструкторов.

Занималась структура поиском новых методов построения изображения на основе невидимых участков спектра. Различимая глазом часть электромагнитных колебаний является малой толикой глобальной картины Вселенной. Факт задействовали изысканиями советские ученые. Первый ПНВ с подсветкой создан в начале 50-х годов. Разумеется, конвейер снабжал оборонку. Детский прибор ночного видения тогда мало кого интересовал.

Ракетные комплексы наведения класса земля-воздух, воздух-воздух работают по принципу пеленгации инфракрасного излучения работающего двигателя летательного аппарата. Вне зависимости от того, что перехватывают, вертолет, самолет, другую ракету.

Первые конструкции достаточно громоздки. Чего стоит источник питания напряжением 45 кВ. Медленно, но верно, дело шло вперед к эргономизации, экономизации, оптимизации. Пригодились наработки термоэлектрических холодильников, засекреченных до французской конференции 1992 года. Значительный сдвиг в конструировании приборов ночного видения дал многощелочной катод. Прибор имел низкий темновой ток, не требовал охлаждения, свойствами на порядок превосходил кислородно-цезиевые эквиваленты.

Другие типы ПНВ

Существуют приборы ночного видения, в которых совсем нет электронно-оптического преобразователя:

  • Тепловизоры. Улавливают тепловое излучение в условиях, когда ЭOП бесполезен, в тумане или дымовой завесе. Позволяют различить животное в камышах или высокой траве, но не подходят для охоты в жару, при температуре выше 35°С.
  • Цифровые устройства. Работают по принципу видеокамеры — светочувствительная матрица преобразует свет цифровой сигнал. Он передаётся на экран, с которого изображение выводится в окуляры.

Цифровые ПНВ удобны в использовании, имеют массу настроек, обеспечивают качественную картинку и ночью, и днем. Их главные недостатки – высокое энергопотребление и боязнь низких температур.

Первые и громоздкие

Приборы ночного видения — детище военных времен. Первые подобные устройства появились как раз в годы Второй мировой. Они были громоздкими, не слишком «дальнобойными» (обеспечивали видимость не более чем на 200 метров) и обеспечивали передвижение танковых колонн в ночное время. В 1944 году немецкие инженеры разработали первый прообраз такого ПНВ для снайперов, каким мы привыкли его видеть. Однако при относительно небольшой дальности — около 100 метров — прибор вместе со всем дополнительным снаряжением и батареями весил почти 35 килограмм!
Работа этих приборов основывалась на принципе «стакана Холста» — изобретения датчанина Жиля Холста, создавшего устройство из двух вложенных друг в друга стаканов, донья которых покрыты фото­катодом и люминофором. На фотокатод попадает слабое инфракрасного излучение и инициирует высвобождение электронов. Эти электроды попадают на люминофор, который начинает светиться в видимом диапазоне.


Такая схема была довольно простой, но обладала множеством недостатков. Главные из них — низкое качество изображения на выходе и высокий уровень шумов фотокатода, из-за которого его нужно было охлаждать примерно до −40 °C. К тому же «стаканы Холста» были чрезмерно чувствительны к вспышкам яркого освещения и легко выводились из строя при помощи прожекторов.

На что важно обратить внимание при выборе ПНВ

Сигнал/шум. Подбирая для себя прибор ночного видения, обратите внимание на такую важную опцию, как сигнал/шум (S/N). Данная величина позволит наблюдать за намеченным объектом при плохой освещенности местности и без искажения картинки. В самых современных моделях эта величина устанавливается по шкале от 3,5 и до 36. В идеале следует подбирать модели, у которых этот показатель не менее 20.

Разрешение. Как правило, оно указывается в количестве пар на миллиметр (lp/mm), и именно от него зависит контрастность и частота передаваемого изображения. Например, качественную картинку способен передать цифровой прицел ночного видения с разрешением от 30 и до 70 lp/mm.

Светочувствительность – уровень светочувствительности измеряется в чА/lm. Данная характеристика определяет конкретную зависимость установленных в устройстве числовых параметров от реальной экспозиции.

Увеличение. Увеличение ПНВ обычно указано в названии первой цифрой. Например, в модели Sentinel G2+ 3X50 увеличение составляет 3х. То есть наблюдаемый объект с расстояния, например, 300м будет выглядеть так, как будто вы смотрите со 100м.

Увеличение любого оптического прибора зависит от соотношения фокусного расстояния объектива и окуляра. Но, ввиду особенностей технической конструкции ПНВ, окуляры большинства схожих моделей имеют практически одинаковые характеристики. Так что в конечном итоге всё зависит от самого объектива.

Диаметр объектива. Задачей линзового объектива является собрать как можно больше тусклого света от объекта наблюдений, соответственно, чем большим будет объектив, тем ярче картинку сможет построить прибор.

Здесь же стоит упомянуть о светосиле. Современные инструменты оснащены объективами со светосилой 1,5-2, это соотношение фокуса объектива к его диаметру. То есть чем меньше указана величина, тем более светосильным объектив является.

Поле зрения. Поле зрения обычно указывается в градусах, при прочих равных, чем оно больше – тем лучше. В тёмное время суток даже с прибором ночного видения сориентироваться бывает непросто. Больший угол зрения позволит охватывать большую область для наблюдений.

Стоит также помнить, что с ростом кратности поле зрения уменьшается, поэтому не всегда стоит гнаться за высоким увеличением.

Фокусировка.В характеристиках прибора часто указан диапазон фокусировки, т.е. рабочие расстояния, на которых ПНВ сможет давать чёткую картинку. Обязательно уделите внимание этой характеристике и проверьте, насколько она соответствует вашим задачам.

Если у вас есть проблемы со зрением, уточните наличие диоптрийной коррекции окуляра ПНВ.

Вес и габариты прибора. Эти характеристики крайне важны, особенно при длительном и активном использовании прибора. В особенности это касается прицелов, которые серьёзно увеличивают вес и габариты винтовки. Как всегда, приобретая более дорогое изделие, вы получите лучшее качество оптики и механики, а также хорошо оптимизированную инженерами конструкцию, которая будет обладать разумными габаритами.

Что лучше тепловизор или прибор ночного видения?

Если сравнить прибор ночного видения с тепловизором, то можно заметить, что эти устройства различаются между собой по техническим характеристикам, назначению, по принципу действия и ценовой доступности. ПНВ усиливает изображения, имеющие слабую яркость. С его помощью человек может видеть картинки в диапазоне от темно-красного до фиолетового и воспринимать только отраженный свет. В темноте ПНВ будет работать с инфракрасной подсветкой. Используется прибор ночного видения для охоты, при охране различных объектов, для других гражданских и военных нужд.

Тепловизоры предназначены для визуализации теплового излучения. Они помогают увидеть, какая температура того или иного участка изучаемого объекта по сравнению с соседними, более холодными или теплыми. Тепловизор будет работать только, если есть тепловой контраст с определенным фоном. Такое устройство будет полезно при дневном свете, в сумерках и в полной темноте, позволяя обнаружить людей и технику, животных на фоне снега или листвы. Сильный дождь является помехой в работе тепловизора, поскольку водяные струи будут экранировать тепловое излучение от объектов.

что лучше тепловизор или прибор ночного видения

Бинокли

При нормальном зрительном процессе человек пользуется двумя глазами. Изображения, создаваемые каждым глазом . дополняя и усиливая друг друга, создают в нашем сознании один зрительный образ, несущий также информацию о пространственном характере изображения (стереоскопический эффект).

В псевдобинокулярных ПНВ используется один объектив, один ЭОП и бинокулярный панорамический окуляр на выходе. Такой окуляр обращен к наблюдателю выпуклой стороной плоской линзы, с углом поля зрения 90 и более градусов, через которую изображение на экране ЭОП рассматривается двумя глазами. Это обеспечивает большее удобство наблюдения и, соответственно, меньшуюутомляемость глаз.

Ночные бинокли классической схемы содержат два объектива, два ЭОП и два окуляра. В отличие от псевдобинокуляров такая схема обеспечивает стереоскопичность изображения удаленных объектов, для чего расстояние между входными объективами делается существенно больше, чем расстояние между глазами (база).При наблюдении ночной бинокль, как и обычный, удерживается двумя руками с помощью специальных конструктивных элементов: ручек, держателей, приливов.

В зависимости от качества оптических компонентов и типа применяемых ЭОП (нулевое, первое или второе поколение) цена на псевдои бинокулярные ПНВ лежит в пределах от 800 до 2500 долларов.

Атрибут ночной охоты

Сегодня прибор ночного видения — вовсе не секретное устройство, а вещь почти что обыденная. Вовсе не обязательно быть военным, чтобы подержать ПНВ в руках и поработать с ним. Впрочем, если вы увлекаетесь охотой, то должны об этом знать.

Две основные разновидности современных приборов ночного видения — монокулярные и бинокулярные: последние иногда называют просто биноклями. Как понятно из названия, различаются они количеством окуляров в приборе. Какой лучше выбрать — зависит от ваших целей и опыта. Монокуляры значительно легче, дешевле и компактнее, но при помощи бинокулярного ПНВ легче определить расстояние до объекта, да и дальность наблюдения у него заметно выше.

Выбор брендов ПНВ на рынке огромен, в названиях легко запутаться. Но есть марки, продукция которых уже давно считается эталоном качества среди аналогов. К таким, например, относятся приборы ночного видения Pulsar-NV производства Yukon Advanced Optics Worldwid. Чтобы вы понимали масштабы бренда, приведем всего лишь один факт: в определенные годы 21-го века каждый второй из проданных в мире гражданских приборов ночного видения был произведен именно на предприятиях этой компании.

Параметров, по которым можно выбрать себе ПНВ, великое множество, и описывать их все мы здесь не будем. Охота — занятие, требующее заметной выдержки и терпения, ровно как и подбор аксессуаров для нее. Но мы надеемся, что после этой статьи вы, по крайней мере, поймете, как же работает «волшебное ночное око».

Назначение

Для охотников этот атрибут незаменим. Бинокль ночного видения предназначен для наблюдения за предметами в темное время с близкого расстояния, поэтому для них не существенно, насколько он увеличивает предметы. Кратность бывает небольшой или вообще нулевой. Увеличение расстояния, с которого возможно вести эффективное наблюдение, зависит от мощности самого прибора, от того, есть ли в бинокле функции дополнительных подсветок, от степени освещенности местности естественным путем и других подобных условий. Понятно, что при светлом фоне, например, при нахождении предметов на снегу, в свете луны, значительно облегчается наблюдение в бинокли ночного видения.

бинокль ночного видения

Если говорить о цифровых ПНВ, то они имеют следующие преимущества:

  • Могут работать при температурах воздуха от -20 до +50°С.
  • Есть возможность подключения выносного аккумулятора, благодаря чему, прибор без перерыва может работать до 20 часов.
  • Есть память, что позволяет сохранять информацию о ранее сделанных правках.
  • Наличие ИК-излучателя, позволяет проводить скрытое и безопасное наблюдение.
  • Большой выбор различных настроек.
  • Есть видеовыход, поэтому получаемую информацию можно сразу записывать на внешний носитель.

Основные результаты и выводы

На основании изложенного выше можно утверждать, что в настоящее время существуют достаточно эффективные ПНВ для целей охраны и безопасности. Возможно обеспечение с их помощью даже круглосуточной работы, а в случае применения АИ ПНВ — еще и работы при пониженной прозрачности атмосферы. Это позволяет надежно обеспечить охрану от злоумышленников в широком диапазоне изменения внешних условий. Применение таких ПНВ целесообразно как для работников охраны, так и для бойцов спецподразделений, решающих сложные боевые задачи в ограниченных условиях видимости.

Как устроен фотокатод?

Изнутри входного окна объектива нанесён прозрачный токопроводящий слой – это электрод фотокатода. На этот электрод осаждают активный слой полупроводникового материала.

Полупроводниковый слой может быть сурьмяно-цезиевым, кислородо-серебряно-цезиевый или многощелочной (соединение сурьмы с калием, натрием и цезием). Фотокатод обладает хорошей фотоэмиссией в видимой и инфракрасной областях спектра.

Лучшей фотоэмиссией обладает многощелочной фотокатод. Изготавливают его методом осаждения слоя сурьмы с обработкой парами цезия, натрия и калия. Спектральная чувствительность такого фотокатода находится в области значений длины волны от 0,3 мкм до 0,9 мкм.

Поколения ЭОП

В зависимости от применяемых ЭОП, специалисты делят приборы ночного видения на поколения. Это условная классификация, связанный с развитием технологий. Принцип действия остается неизменным — усиление слабого света от слабых источников.

Сейчас есть четыре поколения ЭОП. Каждое из них, за исключением нулевого, развивается и совершенствуется независимо. В результате этого модели с улучшенными характеристиками базового поколения получают знак «плюс».

Нулевое поколение

Самые первые ЭОП. В их основе так называемый стакан Холста. Представляют собой два полых цилиндра — стакана, вставленных друг в друга. На один нанесен фотокатод, на второй — люминофор. Изображение передается напрямую, без усиления. Устройство имеет низкую чувствительность, не работает без подсветки и сейчас не применяется.

Производство ЭОП нулевого поколения прекращено, но образцы еще можно найти. Существует даже конструктор для самостоятельной сборки ПНВ для подростков.

Поколение I и I+

Доступный по стоимости тип ПНВ. Рассчитан на дальность в пределах 100 метров, при наличии слабого освещения или инфракрасной подсветки. Имеет ряд недостатков:

  • Низкая чувствительность, четкое в центре, но размытое по краям изображение.
  • Стеклянная колба — корпус ЭОП, чувствительна, трескается к отдаче. Это ограничивает применение на гладкоствольном и крупнокалиберном оружии.
  • ЭОП первого поколения чувствительны к резким перепадам освещенности. Яркий источник света (фары, фонари, костер) засвечивает изображение.

В поколении I+ большинство недостатков исправлено. Применение волоконно-оптических пластин (ВОП) позволило почти полностью убрать размытость по краям. Современные модели дают картинку с одинаковым разрешением в центре и периферии, не боятся точечных засветок, а дистанция работы увеличена до 150 метров. Их корпуса изготовлены из металлокерамики и не боятся отдачи.

Поколение II и II +

Второе поколение использует для ускорения микроканальную пластину (МКП), которая увеличивает поток электронов. Усиление изображения в этих ПНВ выполняется в два этапа — сначала в разгонной камере, затем в МКП.

С развитием технологии расстояние распознавания объектов увеличилось до 400-600 метров, а на дистанции 200-300 можно вести прицельный огонь. ЭОП второго поколения имеют большую длину. Поэтому они устанавливаются в прицелы ночного видения, чаще чем в бинокли.

В ЭОП поколения II+ нет разгонной камеры. За счет этого габариты стали меньше, а четкость картинки выше. Устройство имеет меньший коэффициент усиления, но более чувствительный фотокатод. Он обеспечивает лучшую видимость на открытой местности. ИК-подсветка имеет длину волны, незаметную для зверя. Она необходима только в полной темноте, а при низком уровне освещенности преобразователь неплохо работает в пассивном режиме.

Поколение III и III+

Конструкция ОЭП третьего поколения мало отличается от второго. Главная особенность — фотокатод из арсенида галлия. Он создает чёткую, хорошо проработанную картинку на расстоянии до 500 метров при очень низкой освещенности, например, безлунной ночью, при свете звезд, в пасмурную погоду.

Приборы третьего поколения почти не нуждается в дополнительном источнике света. Это особенно ценится военными, которых ИК-подсветка демаскирует. Охотникам эти приборы не всегда подходят — на входе нет оптоволоконной пластины, защищающей от боковой засветки.

Защита от бокового света появилась у поколения III+, причём яркость изображения снижается на том участке, где расположен яркий источник. Пользоваться приборами можно даже днем, но качество картинки будет значительно хуже. Это довольно дорогие изделия, для производства которых нужно 300 часов работы в вакуумной камере. Серийно изготавливают ПНВ поколения III+ лишь 3 завода в мире, один из которых — российское НПО Катод.

Поколение IV

ЭОП IV поколения уже разработаны, существуют но практически недоступны на рынке. Они используют фотокатоды из арсенида галлия и сложную систему синхронизации напряжения.

Виды приборов ночного видения

Эти устройства могут использоваться при выполнении многих задач, особенно в тех случаях, когда нет солнечного освещения и невозможно воспользоваться электроприборами. Приборы ночного видения, их виды и классификация зависят от тех целей, которые они могут выполнять:

  • монокуляры;
  • бинокли;
  • очки;
  • прицелы.

Монокуляры ночного видения

Это устройство схоже по внешнему виду с подзорной трубой и смотреть в такой прибор ПНВ можно только одним глазом. Зато этот доступный вариант имеет небольшой вес и размеры, его конструкция проста и надежна, а цена невысока. Монокуляр может крепиться на специальном оголовье или шлеме-каске. Устройство обеспечивает видение при ночной освещенности без подсветки. Используют его в туризме, на охоте, для охраны территорий и проведения ремонтных работ.

монокуляры ночного видения

Бинокли ночного видения

В этом устройстве, в отличие от предыдущего, присутствует бинокулярное зрение, что позволяет пользователю реальнее и точнее оценить увиденное изображение. Бинокли – приборы ночного видения с двумя монокулярами, которые соединены в общую конструкцию. В них есть возможность многократно увеличивать картинку, которая при этом остается отчетливо видной. Используется бинокль как для гражданских, так и для военных целей для наблюдения за далеко расположенными объектами.

бинокли ночного видения

Очки ночного видения

В очках используется один ЭОП, но благодаря оптике зрительный сигнал разводится отдельно на каждый глаз. Такой комплект, состоящий из объектива и двух окуляров крепится на шлеме или голове с помощью ремней, при этом руки у человека остаются свободными. Такие очки ночного видения для водителей и охотников становятся все более популярными и востребованными. Из-за того, что в очках ночного видения отсутствует функция приближения, расстояния до объектов оцениваются вполне адекватно. Используют такой прибор при вождении транспорта, ночной стрельбе.

очки ночного видения

Прицелы ночного видения

Конструкция такого устройства схожа с монокулярами, однако прицел может накручиваться на оружие, а цель через него можно рассмотреть во всех мельчайших подробностях. Такой прицел зачастую применяют для гражданских целей, например, ими пользуются охотники для стрельбы в ночное время по движущимся целям. Кроме этого, военный прибор ночного видения сегодня используется во многих армиях мира. Прицелы бывают двух видов:

  • прибор ночного видения цифровой;
  • прицел на основе электронно-оптического преобразователя.

прицелы ночного видения

Развитие идеи

В 1960 — 1970 годы на смену ПНВ первого поколения пришли приборы с электростатической фокусировкой при помощи специальных линз. Хотя такая система тоже оказалась в конечном итоге «тупиковым решением», но давала гораздо лучшее разрешение на выходе и не так сильно демаскировала солдат за счет отказа от вспомогательной внешней ИК-подсветки. ПНВ с электростатическими линзами довольно успешно использовались американскими войсками во время Вьетнамской войны.

Настоящим прорывом в этой области стало изобретение микроканальных пластинок, или же МКП. Их название говорит само за себя: это очень узкие стеклянные пластины с огромным множеством каналов диаметром около 10 мкм; сами стенки этих каналов покрыты йодидом меди или йодидом цезия.

Эти самые каналы играют роль усилителя сигналов: электрон, влетающий внутрь, выбивает один или несколько вторичных электронов, а те, в свою очередь, тоже выбивают частицы из стенок. Таким образом, на люминофорный слой попадает целая лавина электронов, благодаря которой и формируется изображение.

Использование микроканальной технологии позволило добиться невероятных по тем временам результатов: получить приборы с коэффициентом усиления порядка 20000 и вместе с тем компактные настолько, чтобы об их наличии на своем оружии можно было вспоминать лишь тогда, когда прицеливаешься. Именно технология МКП открыла приборам ночного видения путь в «гражданскую сферу»: их начали использовать кинооператоры, спасатели и охранные службы.

Но описанный выше принцип — далеко не вершина развития приборов ночного видения. Стоит упомянуть еще как минимум одну инновацию, позволившую значительно улучшить чувствительность этих устройств: арсенид-галлиевые фотокатоды. Их применение дает возможность различать объекты при освещенности порядка 10 микролюкс — то есть прибор работает даже в безлунную глубокую ночь при достаточно плотной облачности.

Прицелы

В определенных обстоятельствах необходимо не только наблюдение за объектом в темное время суток, но и прицельная стрельба в него в таких условиях (например, ночная охота). Эту задачу решают ночные прицелы. Принципиально ночной прицел аналогичен ночному монокуляру, но имеет следующие существенные отличия.

Прицел имеет механизм крепления на оружие и механизм «выверки». Последний обеспечивает совмещение линии прицеливания (стрельбы) оружия с специальной меткой («маркой») в поле зрения ПНВ, играющей при ночной стрельбе роль «мушки». Марка может быть темной или светящейся, что более предпочтительно, т. к, светящаяся марка легче различается на темном предмете(цели). В связи с большими ударными нагрузками, возникающими в момент выстрела (до 100 и выше “g”), к ЭОЛУ и всей конструкции прибора предъявляются повышенные по сравнению с другими П Н В требования по ударопрочности и удароустойчивости.

Дальность действия ночных прицелов разумно соотносить с дальностью прицельной стрельбы оружия, которая для легкого стрелкового оружия составляет 200 — 400 метров. Ночные прицелы можно использовать и в дневное время, для чего на объектив одевается специальная диафрагма (крышка) с «булавочным» отверствием, защищающая ЭОП от яркого света и одновременно обеспечивающая хорошую видимость цели.

Принцип работы тепловизоров

Тепловизоры – это измерительные устройства, которые работают по принципу определения теплового контраста объектов. В отличии от ПНВ, тепловизоры не отражают, а показывают реальный объект в значении его температурного фона.

Допустим, если вы охотник, который использует тепловизор, вы сможете увидеть максимально точное очертание животного и малейшие детали окружающей среды вокруг объекта наблюдения. Тепловой фон животного будет контрастировать с охлажденным тепловым фоном окружающей среды.

Также для тепловизора не важны незначительные препятствия в виде листьев или камуфляжа – он сможет показать качественное отображение теплового фона и в таких условиях. Главное – это пропуская способность препятствий. Но, зачастую, даже базовые модели тепловизоров отлично справляются с незначительными преградами.

Немаловажным является то, что тепловизоры можно использовать и при плохих погодных условиях, и в дневное время суток. Это расширяет сферу применения этих измерительных устройств и поднимает их на ряд выше ПНВ.

Как выбрать прибор ночного видения?

Прежде, чем приобрести ПНВ, каждый должен для себя решить, каким целям он должен отвечать и для чего будет использоваться. Выбирая прибор ночного видения для автомобиля или охоты, следует учитывать такие характеристики:

  1. Диаметр объектива
    . Линзовый должен собрать как можно больше света от наблюдаемого объекта, поэтому для получения яркой картинки нужно выбирать прибор с большим объективом.
  2. Поле зрения
    . Указывается в градусах, при этом, чем больший этот показатель, тем лучше будет работать прибор.
  3. Фокусировка
    . Этот показатель имеет определенный диапазон, который должен соответствовать требованиям потребителя. При проблемах со зрением необходимо уточнить, имеет ли прибор современного ночного видения диоптрийную коррекцию окуляра.
  4. Разрешающая способность
    . Она измеряется в количестве штрихов в одном миллиметре. Мелкие детали лучше рассмотреть в ПНВ с высоким разрешением.
  5. Габариты и вес
    . Особенно важен этот показателей для прицелов, которые могут существенно утяжелять винтовку. Оптимальную конструкцию будут иметь модели с более дорогим прибором.

Общее устройство цифровых приборов

В общем случае, цифровой прибор ночного видения состоит из объектива, светочувствительного сенсора, блоков электронной обработки изображения и управления, дисплея и окуляра.

Энергоснабжение цифровых приборов НВ осуществляется от сменных элементов питания (батарей), аккумуляторов того же типоразмера или встроенных аккумуляторов. Приборы могут оснащаться разъемом для подачи питания от внешних источников (например, бортовая сеть автомобиля, компактные внешние аккумуляторы).

Для работы в условиях низких освещенностей цифровые ночные приборы часто оснащаются встроенными инфракрасными осветителями на основе лазерных или светодиодных источников. Для повышения удобства использования цифровые ПНВ могут включать в свой состав систему беспроводного управления основными функциями прибора — в этом случае пользователь может управлять прибором с помощью беспроводного пульта дистанционного управления (ПДУ).

Как в любом оптическом наблюдательном приборе, объектив предназначен для проецирования изображения на сенсор, который, в свою очередь, преобразует отраженный от объекта наблюдения свет в электрический сигнал.

В качестве светочувствительного элемента в цифровых приборах ночного видения применяются сенсоры CCD (ПЗС) или CMOS (КМОП).

Обычно блок электронной обработки состоит из одной или нескольких плат (в зависимости от компоновки прибора), на которых расположены специализированные микросхемы, осуществляющие обработку сигнала, считанного с сенсора, и дальнейшую передачу сигнала на дисплей, где и формируется изображение наблюдаемого объекта. На платах располагаются основные органы управления прибором, а также реализуется схема электропитания, как прибора в целом, так и отдельных цепей схемы. В связи с тем, что в цифровых наблюдательных приборах применяются микродисплеи, для наблюдения изображения используется окуляр, работающий как лупа и позволяющий комфортно рассматривать изображение с увеличением. Наиболее часто в цифровых приборах ночного видения применяются жидкокристаллические (ЖК) дисплеи просветного типа (с обратной стороны дисплей подсвечивается источником света) или OLED-дисплеи (при пропускании электрического тока вещество дисплея начинает излучать свет). Применение OLED — дисплеев имеет ряд преимуществ: возможность эксплуатировать прибор при более низких температурах, более высокая яркость и контраст изображения, более простая и надежная конструкция (отсутствует источник для обратной подсветки дисплея, как в ЖК-дисплеях). Кроме ЖК и OLED-дисплеев, в цифровых приборах могут применяться микродисплеи, изготовленные по технологии LCOS (Liquid Crystal on Silicone) – разновидность дисплеев отражательного типа. В отличие от приборов ночного видения на базе электронно-оптических преобразователей (назовем их аналоговыми), цифровые приборы ночного видения позволяют реализовать большое количество пользовательских настроек и функций. Например, регулировка яркости, контраста изображения, изменение цвета изображения, ввод в поле зрения различной информации (текущее время, индикация разряда батарей, пиктограммы активированных режимов и т.п.), дополнительное цифровое увеличение, функция «картинка в картинке» (позволяет в отдельном небольшом «окне» выводить в поле зрения дополнительное изображение объекта целиком или какой-то его части, в том числе увеличенное), временное отключение дисплея (для энергосбережения и маскировки наблюдателя за счет исключения свечения работающего дисплея).

В цифровых приборах могут быть легко реализованы такие функции как беспроводная (например, WI-FI) передача информации (фото, видео) на внешние удаленные приемники; интеграция с лазерными дальномерами (с вводом информации от дальномеров в поле зрения прибора), GPS-датчиками (возможность фиксации координат объекта наблюдения). Также к преимуществам цифровых приборов следует отнести способность работать в условиях дневной освещённости, не боясь вспышек света и интенсивных источников освещения, которые могут повредить прибор ночного видения на базе ЭОП. Прицельная метка в цифровых прицелах, как правило, «цифровая», т.е. изображение метки во время обработки видеосигнала накладывается поверх изображения, наблюдаемого на дисплее, и перемещается электронным образом, что позволяет исключить из состава прицела механические узлы ввода поправок, входящие в состав ночных аналоговых или дневных оптических прицелов и требующие высокой точности изготовления деталей и сборки этих узлов. Дополнительно это исключает такой эффект, свойственный оптическим или ночным аналоговым прицелам, как параллакс, т.к. изображение объекта наблюдения и изображение прицельной сетки находятся в одной плоскости – плоскости дисплея.

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.

Прибор ночного видения своими руками

Для того чтобы изготовить самодельный прибор ночного видения, надо заранее заготовить все необходимые составные части:

  1. Экран для наблюдения – его можно снять со старой видеокамеры.
  2. Видоискатель – может быть черно-белым или цветным.
  3. Камера – та, которая идет в комплекте с видеокамерой для изготавливаемого прибора не подойдет, нужную можно купить в магазине, где продаются системы видеонаблюдения.
  4. 4-6 инфракрасных излучателей – приобретаются в магазине радиотоваров.

Соединяем, припаивая, проводки: общий на камере и видеовыход с общим на видеоискателе и видеовходом. После этого подключаем инфракрасные излучатели. Остается вставить полученный самодельный ПНВ в корпус и включить питание. Помните, что камера и видоискатель должны работать на одном напряжении, зачастую это 5 или 12 В. Как видим, собрать прибор ночного или сумеречного видения, владея минимальными навыками, совсем просто.

Оцените статью
Топотушки
Мы используем cookie-файлы для наилучшего представления нашего сайта. Продолжая использовать этот сайт, вы соглашаетесь с использованием cookie-файлов.
Принять
Отказаться
Политика конфиденциальности
Adblock
detector