268 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Разновидности приборов ночного видения

Прибор ночного видения. Виды и применение. Работа и как выбрать

Прибор ночного видения используется для выполнения различных задач, когда нет возможности использовать электроприборы, и не поступает солнечный свет.

Виды приборов ночного видения
По своему внешнему виду ПНВ делятся на следующие виды:
  • Монокуляры. Такой прибор внешне похож на подзорную трубу, поэтому смотреть в него можно только одним глазом. Это наиболее распространенный и доступный вариант, который имеет небольшие размеры и вес, простую и надежную конструкцию, а также невысокую стоимость.

  • Бинокли. Этот прибор может быть гражданским или военным, его отличие от монокуляра в том, что обеспечивается бинокулярное зрение, а это позволяет точнее и реальнее оценивать увиденное. Стоимость бинокля будет выше, так как он состоит из двух монокуляров, соединенных в единую конструкцию. Такие приборы обеспечивают многократное увеличение, при этом картинка получается отчетливой.

  • Очки. В этом случае обычно используется один электронно-оптический преобразователь, но благодаря оптике, реализуется псевдобинокулярное зрение, так как полученный зрительный сигнал разводится на каждый глаз отдельно. Внешне такой прибор выглядит в виде одного объектива и двух окуляров. Очки при помощи ремней крепятся на голове или шлеме, поэтому руки у человека остаются свободными, и он может использовать оружие, инструменты, вести автомобиль и выполнять другую работу. В таком оборудовании обычно нет функции приближения, поэтому расстояние до наблюдаемого объекта оценивается адекватно.

  • Прицелы. Они имеют аналогичную конструкцию с монокуляром, но у них есть прицельная сетка и возможность быстрой и надежной фиксации на стрелковом оружии.

Особенности устройства

Первые такие приборы начали производить около 80 лет назад. С того времени разработчики постоянно их совершенствуют и расширяют возможности, но общее устройство ПНВ практически не изменилось.

Основной частью прибора является усилитель, который представляет собой электронно-оптический преобразователь. ЭОП преобразует невидимое для человеческого глаза изображение и делает его видимым. Кроме ЭОП, в таких приборах могут использоваться инфракрасные преобразователи, в их основе лежит тепловизор или прибор с зарядовой связью (ПЗС матрица).

Принцип работы

Прибор ночного видения работает по следующему принципу: свет попадает в объектив и фокусируется на передней стенке преобразователя, то есть по такому же принципу, как и в обычном фотоаппарате. При помощи преобразователя, полученное изображение усиливается, делается более ярким и четким, после чего передается на объектив. Уже в объективе человек видит изображение.

Преобразователь имеет вид трубки, ее концы герметично запаяны, а перед этим откачан воздух. На переднюю стенку наносится полупроводник, а задняя покрывается люминофором. На переднюю стенку подключают минус, а на заднюю плюс и подают напряжение. При попадании слаборазличимого изображения на фотокатод, из него выбиваются электроны и направляются на большой скорости к аноду. Попадая на люминофор, они вызывают его свечение. Для фотокатода не важно, получил он инфракрасный или ультрафиолетовый электрон, поэтому цвет теряется и получается черно-зеленое изображение.

Область применения

Прибор ночного видения применяется в тех случаях, когда необходимо вести наблюдение за определенным объектом, а для человеческого глаза недостаточно яркости. Он может использоваться в ночное время на открытой местности, а также в подвалах или закрытых помещениях, где нет возможности использовать электрическое освещение.

Области применения такого оборудование следующие:
  • Армия и проведение военных действий.
  • Обеспечение безопасности: полиция, охрана и другие спецслужбы.
  • Строительство.
  • Охота и наблюдение за дикой природой.
  • Развлечения.
  • Навигация и разведка.
Как выбрать прибор ночного видения
Для того чтобы правильно выбрать прибор ночного видения, необходимо учитывать следующие его характеристики:
  • Сигнал/шум (S/N). Это показатель характеризует качество картинки при плохой видимости. В разных моделях он может быть от 3,5 до 36. Приобретать рекомендуется приборы, у которых соотношение (S/N) будет не меньше 20.
  • Светочувствительность. Данный показатель измеряется в чА/lm и характеризует зависимость числовых параметров от реальной экспозиции.
  • Разрешение. В этом случае измерение проводится в lp/mm. От величины разрешения будет зависеть частота и контрастность передаваемой картинки. Для получения качественного изображения, разрешение должно быть в пределах 30-70 lp/mm.
  • Увеличение. Данная характеристика указывается первой цифрой в названии прибора, если написано 5х, то с расстояния 50 м вы будете видеть объект так, как с 10 м. У ПВН обычно используются практически все одинаковые окуляры и увеличение зависит только от объектива.
  • Размер объектива. Объектив должен создавать максимальное количество тусклого света, который поступает от наблюдаемого объекта. Чем больше будет диаметр объектива, тем ярче картинку будет выдавать ПНВ. В современных моделях светосила, показатель соотношения фокуса к диаметру объектива, в пределах 1,5-2. Чем меньше это число, тем более светосильным будет объектив.
  • Поле зрения. Этот показатель характеризует размер охватываемой зоны обзора, чем он будет выше, тем большую область будет захватывать прибор. Помните, что с увеличением кратности прибора, поле зрения уменьшается.
  • Фокусировка. Данный показатель указывает расстояние, на котором при наблюдении за объектом, будет получаться четкое его изображение. Для людей, имеющих плохое зрение, надо приобретать модели с возможностью диоптрийной коррекции окуляра.
  • Размеры и вес. При длительном использовании такого оборудования, его размеры и вес имеют большое значение. Особенно это важно, в случае использование прицела ночного видения, который должен иметь небольшие размеры и вес, а также высокое качество изготовления и надежное крепление.
Читать еще:  Как играть в онлайн автоматы на деньги без риска?
Преимущества и недостатки

На сегодняшний день существует несколько поколений ПНВ: первое, второе и третье. Прибор ночного видения первого и второго поколения имеет практически одинаковое устройство, а их отличие в лучшем усилении видимого света и в том, что у последних моделей отсутствует засветка. В приборах третьего поколения используется другой принцип работы, который основан на фотокатодах. Такое решение позволило уменьшить вес и размеры прибора, улучшить качество и четкость изображения.

Основные преимущества монокуляров ночного видения:
  • Даже недорогие модели позволяют получать качественное изображение наблюдаемого в ночное время объекта.
  • Наличие встроенной инфракрасной подсветки, позволяет получать более четкую и качественную картинку.
  • Доступная стоимость.
  • Небольшой вес и размер.
  • Мобильность.
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.

Главным недостатком всех приборов ночного видения является ограниченность угла обзора, а при использовании монокуляров, наблюдение приходится вести одним глазом, что также не очень удобно.

Причины, по которым в ПНВ получается картинка черно-зеленого цвета:
  • Для того чтобы люминофор начал светиться зеленым цветом, необходимо минимальное количество энергии.
  • Экраны специально покрывают составом, который светится зеленым цветом, так как человеческий глаз способен различать максимальное количество оттенков именно указанного цвета.
  • От зеленого цвета глаза устают намного меньше, чем от других и им проще перестроиться на темноту, после прекращения пользования прибором.

Прибор ночного видения является сложным и дорогим оборудованием, которое позволяет вести наблюдение за объектами в ночное время, когда для человеческого глаза недостаточно освещенности. Для того чтобы правильно выбрать прибор ночного видения, надо сначала определиться, для каких целей он вам нужен, ознакомиться с рекомендациями специалистов и узнать, на какие характеристики надо обращать внимание. Если у вас нет достаточно знаний, то вы всегда сможете получить профессиональную консультацию у специалистов, которым надо будет озвучить свои требования к указанному оборудованию, а они подскажут, какой прибор ночного видения лучше приобрести.

Назначение и классификация приборов ночного видения

Прибор ночного видения (ПНВ) предназначен для наблюдения за объектами ночью или в сумерках, когда для глаза человека просто недостаточно яркости предметов. Приборы ночного видения можно использовать также в закрытых помещениях, подвалах зданий, если нет возможности или нецелесообразно использовать открытые яркие источники света (фонари, прожектора).

Существуют два основных способа классификации приборов ночного видения: по функциональному назначению и по поколению электронно-оптического преобразователя (ЭОП), установленного в ПНВ.

Классификация приборов ночного видения по функциональному назначению
Монокуляр ночного видения — предназначен для наблюдения одним глазом с увеличением от одного до нескольких крат.
Бинокль ночного видения — предназначен для наблюдения двумя глазами с увеличением от одного до нескольких крат.
Очки ночного видения — предназначены для наблюдения двумя глазами без увеличения (увеличение один крат).
Ночной прицел — прибор ночного видения, закрепляемый на стрелковом оружии и предназначенный как для наблюдения так и для ведения прицельной стрельбы.
• Псевдобинокуляры — прибор ночного видения с одним объективом и двумя окулярами предназначены для наблюдения двумя глазами с увеличением от одного до нескольких крат. Помимо комфорта при наблюдении яркость наблюдаемых в НПВ объектов больше за счет наблюдения двумя глазами, так как в имеет место суммирования электрических сигналов от каждого глаза в зрительном центре человеческого мозга.

Классификация приборов ночного видения по типу (поколению) установленного в нем ЭОП.
По принятой в мире терминологии наиболее массово используемые ЭОП классифицируются на следующие поколения – GenI, GenI+, GenII, GenII+, GenII++, GenIII. Имеются также 2-х и 3-х каскадные ЭОП, которые в настоящее время в ПНВ практически не применяются. Зачастую упрощенно говорят: ЭОП поколения I, II, II+ и III (ЭОП поколений I+ и II++ являются улучшенным вариантом ЭОП поколений II+ и III).

Стоимость ПНВ в значительной степени зависит от того, к какой группе приборов по 1-ой классификации относится конкретный прибор, и весьма существенно зависит от поколения установленного в приборе ЭОП (2-я классификация).

Более подробно особенности каждой из групп ПНВ и применяемых в них ЭОП рассмотрим ниже в соответствующих разделах.

Приборы ночного видения (ПНВ)

Устройство и принцип работы ПНВ

Приборы ночного видения имеются в арсенале не только армии, но и охотников, рыболовов, спасателей, охранных подразделений и спецслужб.

Также приборы ночного видения находят применение в сфере изучения ночной жизни природы.

На фото – охотничий прицел Dedal 164 Night Vision со встроенным устройством ночного видения и активной ИК-подсветкой.

Принципы ночного видения.

В дневное время суток окружающие нас предметы мы видим по причине того, что солнечный свет падает на поверхность предметов и объектов, а затем рассеивается и попадает на чувствительную сетчатку глаза.

Читать еще:  Свобода вероисповедания

В ночное время естественного освещения нет, и человеческий глаз не в силах хорошо разглядеть окружающие предметы. Несмотря на отсутствие естественного освещения в ночное время присутствует слабое фоновое инфракрасное излучение с длиной волны менее 1 мкм (микрометра).

Фоновое инфракрасное излучение вызвано рассеянием в облаках и других неоднородностях атмосферы удалённых источников излучения, таких как звёзд, Луны и пр. Чтобы разглядеть окружающую обстановку ночью необходимо принять это фоновое излучение, затем усилить и преобразовать в видимое изображение.

Для работы в шахтах, закрытых помещениях и тоннелях, где естественного фонового излучения нет, применяется активная инфракрасная подсветка.

Как устроены приборы ночного видения?

В основе любого прибора ночного видения лежит электронно-оптический преобразователь (ЭОП).

Электронно-оптический преобразователь состоит из объектива, вакуумной трубки, умножителя напряжения, источника питания и экрана. Вот здесь можно ознакомиться с устройством электронно-оптического преобразователя на конкретном примере.

Объектив содержит в своём составе полупрозрачный фотокатод, который улавливает инфракрасное излучение. Под действием эффекта фотоэлектронной эмиссии (внешнего фотоэффекта) вокруг фотокатода появляется облако электронов. Плотность электронов в облаке полностью соответствует распределению света и тени в принимаемом оптическом изображении.

Между фотокатодом и экраном приложено постоянное напряжение величиной 10 – 12 кВ (10000 – 12000 Вольт). Это напряжение разгоняет электроны от фотокатода, и они попадают на люминесцентный слой, который нанесён на экран. Люминесцентный слой начинает светиться в видимой для человеческого глаза области излучения.

Для того чтобы получаемое на экране изображение было более чётким, внутри вакуумной трубки размещена фокусирующая система. Эта система способствует формированию более чёткой траектории движения электронов, а, следовательно, и более чёткому изображению на люминесцентном слое.

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.

Самой 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.

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 0 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 100000 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).

Кроме этого, есть приборы поколения Ⅰ+, Ⅱ+. Так, в приборах поколения Ⅰ+ на входе или выходе ЭОП устанавливается оптоволоконная шайба, за счёт которой удаётся увеличить разрешение и устранить характерное для ЭОП первого поколения размытие по краям.

Существуют также и ПНВ на основе ПЗС-матрицы (CCD), а не электронно-оптического преобразователя.

При желании CCD-матрицу можно разглядеть сквозь линзу объектива.

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

Далее на фото показан объектив и печатная плата фоточувствительной матрицы от ПНВ фирмы Pulsar. Как видим, на печатных платах установлено множество цифровых микросхем.

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.

Читать еще:  В Биробиджан прибыл ковчег с главой мученика Валерия

ПРИБОРЫ
НОЧНОГО ВИДЕНИЯ

Приборы ночного видения (ПНВ) – это приборы предназначенные для наблюдения в условиях плохой освещённости. ПНВ усиливают отраженный от предметов свет и выводят его на экран прибора – именно на него и смотрит оператор. ПНВ бывают различными как по типу, так и по функционалу и применению, различаются по целому ряду параметров.

FORTUNA.ARMY MARKETING AGENCY имеет многолетний опыт продаж, поддержки и первичных консультаций покупателей. Наш ассортимент — более 11 производителей и десятки моделей каждого производителя. Нижеприведенная инфографика поможет вам получить сведения о том, какие бывают ПНВ и чем руководствоваться при выборе ПНВ.

ПРОИЗВОДИТЕЛИ

Первый действующий электронно — оптический преобразователь был создан Холстом в исследовательском центре фирмы «Филипс» и получил название «Стакан Холста».

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ

КРАТНОСТЬ

Кратность различных моделей ПНВ может составлять от 1 до 17 крат

КОРПУС

Все ПНВ имеют влагозащитные корпуса и не боятся атмосферных осадков, однако погружение выдержит далеко не каждый. Уточняйте эту информацию, перед тем как опустить прибор в воду

ПОЛЕ ЗРЕНИЯ

Максимальный угол поля зрения 60° либо 40° имеют очки ночного видения. Поле зрение уменьшается с увеличением кратности.

ДАЛЬНОСТЬ

Максимальная дальность действия для современных ПНВ – 1000 м

Внезапная яркая вспышка света не ослепит оператора ПНВ, как это часто показывают в кино – защита прибора сработает раньше, и он отключится.

ПЗС-матрица некоторых видеокамер чувствительна не только к видимому, но и к инфракрасному свету. Поначалу это считалось недостатком, и производители даже вводили в конструкцию ИК-фильтры. Но Sony обратила недостаток в плюс, снабдив камеру ещё и инфракрасным осветителем.

ВИДЫ ПНВ ПО ТИПУ

Бинокли и монокуляры
ночного видения

Предназначены для наблюдения за местностью, ориентирования и поиска ночью, когда обычные наблюдательные приборы бессильны. Благодаря системе усиления яркости изображения и оптическому увеличению ПНВ данного типа обеспечивают дистанцию обнаружения объектов типа «человек» на дистанциях свыше 500 м.

Очки
ночного видения

Крепятся на голове с помощью системы ремней, называемой «оголовье», либо на шлеме, с помощью специальных кронштейнов, тем самым освобождая руки пользователя для выполнения других задач. Очки НВ не имеют увеличения, благодаря чему передают картинку в масштабе 1:1, что позволяет правильно оценивать расстояния и размеры объектов, читать карты и документы, управлять транспортными средствами.

Прицелы и насадки
ночного видения

Данный тип приборов ночного видения (ПНВ) применяется для ведения наблюдения и прицельной стрельбы в условиях низкой освещенности и ночью. Прицел ночного видения самостоятельный прибор, имеющий электронно-оптическую систему усиления света, крепление для установки на стрелковое оружие, прицельную марку и механизм ввода вертикальных и горизонтальных поправок. Ночные насадки устанавливаются на объектив оптического прицела и не имеют кратности и собственной прицельной марки – используются увеличение и привычная сетка оптического прицела.

Комбинированные
системы

Комбинированные системы являются производными от перечисленных выше ПНВ. Например бинокли «День/ночь» или прицелы «День/ ночь» имеют два канала, для ведения наблюдения и стрельбы в любое время суток. Так же ПНВ могут комбинироваться с тепловизионными системами или цифровыми ПНВ, расширяя их возможности за счет чувствительности к иному спектру излучения.

Впервые ПНВ были пременены Германией во время второй мировой войны.

ВИДЫ ПНВ ПО ПОКОЛЕНИЯМ

Первое поколение – са- мый распространенный и самый простой тип элек- тронно-оптических преобразователей. Приборы собранные на его основе отличаются низкой стоимостью и невысокими характеристиками, кото- рые, впрочем, позволяют вести наблюдение на дис- танциях до 100 м. Основные характеристики: коэффициент усиления света около 900, разрешение 30-40штр/мм, падает от центра поля зрения к краю в два- три раза, в ре- зультате чего край картинки получается «замыленным».

Применяется в основном в производстве ночных прицелов. Немного превосходит первое поколение по оптическим характеристикам – коэффициент усиления света 1200, разрешение около 45 штр/мм, равномерное по всему полю зрения. Но основным достоинством этого типа ЭОП является устойчивость к отдаче крупнокалиберного стрелкового оружия.

Второе поколение в чистом виде практически не встречается. По характеристикам оно соответствует ЭОП поколения 2+ при этом значительно больше по размерам.

Является уменьшенной версией второго поколения, при этом часто имеющей лучшие характеристики – коэффициент усиления света от 20000 до 50000, разрешение до 75 штр/мм. Выдерживает отдачу любых калибров до .50 BMG включительно.

Третье поколение имеет максимальные показатели по коэффициенту уси- ления света до 100000 и разрешение свыше 64 штр/мм. Применяется в профессиональных ПНВ и дает очень большие возможности пользователю, чего стоит только дальность обнаружения до 1000 м.

Поколение 3+ наиболее совершенный тип ЭОП на сегодняшний день. На Западе его относят к четвертому поколению, в связи с этим часто возникает небольшая путаница. Главное отличие 3+ поколения – наличие более совершенной системы защиты от засветок, поз- воляющей «притушить» определенный участок картинки, сохраняя общую яркость на прежнем уровне.

Дополнительные
функции

Digital Video Цифровые ПНВ, как правило, имеют видеовыход, через который видеосигнал с прибора можно транслировать на какое-либо записывающее устройство или монитор.

Analog Video Некоторые ПНВ основанные на ЭОП могут быть закреплены на объективе видеокамеры, для осуществления ночной съемки. ПНВ 2+ и 3-го поколения позволят получить более высокое качество видео, чем у цифровых ПНВ.

ИК-осветитель

Почти все ПНВ оборудованы инфракрасным осветителем для работы при недостаточной естественной освещенности. Дальность действия осветителя колеблется от 20 до 1000 м в зависимости от типа и мощности излучателя.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector