Что видно в пнв
20 вопросов о приборах ночного видения, которые стоят того, чтобы их задать
Приборы, с помощью которых можно усиливать видимость в темное время суток, делать объекты четкими и пригодными для изучения и наблюдения, – требуют знаний несколько больших, чем просто «включи и смотри». Первоначально приборы ночного видения (ПНВ) разрабатывались для оборонных целей. Это вполне объяснимо, ведь во время проведения военных операций умение действовать ночью не хуже, чем днем может спасти много жизней, и такие приборы давно взяты на вооружение армиями большинства стран мира.
ПНВ в том виде, какими мы их знаем сейчас, стали использоваться американскими солдатами во время операций на Ближнем Востоке, хотя самые первые подобные разработки относятся ко временам Второй мировой Войны. Сейчас с помощью ПНВ по ночам летают спасательные вертолеты и военные истребители, а современные беспилотники оснащаются тепловизорами. Благодаря удешевлению и развитию технологий охотники, натуралисты и стражи порядка имеют возможность пользоваться ПНВ там, где им это необходимо.
Приборы для ночных наблюдений становятся доступнее, но многие по-прежнему не знают, каким образом они работают, что необходимо учесть при выборе, как именно пользоваться ПНВ. Эксперты в области приборов ночного видения, кто занимается производством такой аппаратуры, помогли сформулировать несколько основных вопросов, которые чаще всего интересуют пользователей и ответили на них. Эта информация будет полезна при покупке ПНВ и поможет узнать немного больше, приоткрыть завесу тайны.
1. Как правильно называть ПНВ
Терминология ‒ одна из самых запутанных тем в изучении ПНВ. Существуют два основных их типа: ЭОП (преобразователи электронно-оптического типа) и тепловые приборы (их еще называют тепловизорами). Считать, что к ПНВ относится только первая категория не совсем верно.
2. В чем разница
Классические ЭОП-системы собирают тот слабый свет, которого недостаточно для человеческого глаза и многократно его усиливают. Это может быть лунное, звездное освещение, едва различимые огни и так далее. Тепловые разновидности могут работать при отсутствии света как такового, измеряя разницу в температурах объектов и воспроизводя изображение в цветах теплового спектра.
3. Что помогает ЭОП улучшать изображение
Увеличение получаемых фотонов света. Они попадают на внутренние фотокатодные пластины, увеличиваются, усиливаются с помощью электродной системы и через вакуумную трубку подаются на люминесцентный экран. Он воспроизводит усиленное изображение с различным разрешением (исчисляется в видимых штрихах на миллиметр).
4. Как устроены тепловые разновидности
Портативные инфракрасные системы ночного видения используют тепловые датчики, считывающие разницу между границами объектов и их окружением, на основании чего создается образ объекта, который отправляется на дисплей.
5. Прибором какого поколения стоит пользоваться
Поколения 0 и 1 ‒ уже история, хоть приборы 1 поколения и стали довольно доступными. Начинать «серьезный разговор» стоит с оптики Gen 2 или 2+, с многократно усиленной чувствительностью и хорошим разрешением (отличные приборы этого класса, кстати, производятся в России и Беларуси). Поколение 3, 3+ и 3 Pinnacle из-за чувствительности к боковой засветке чаще используется спасателями и военными. Это приборы, вобравшие в себя все достижения современной технической мысли.
6. Что такое Auto Gating
Это технология, нейтрализующая яркий свет от точечных объектов, предназначенная не допустить «слепоты» наблюдателя и сделать изображение более равномерным.
7. Чем подобные приборы могут помочь в обычной жизни
Они широко используются правоохранительными органами в розыскных или спасательных операциях, нужны для наблюдения и патрулирования ночью. С помощью тепловых систем можно найти доказательства (брошенные предметы некоторое время хранят тепло рук), но они дают лишь очертания объектов ‒ четко идентифицировать людей с помощью тепловизора практически невозможно.
8. Каков ценовой диапазон ЭОП
Все зависит от качества и уровня оптики. Самые распространенные монокуляры 2+, например, в США стоят около 2000 долларов, а 3+ ‒ начиная от 4000. Дополнительные опции и аксессуары также могут существенно увеличить цену.
9. Сколько стоит тепловизор?
В Штатах пару лет назад современный и мощный тепловизор мог стоить 10000 долларов, но с ростом производства карманных тепловизионных камер их цена снизилась до уровня 4000 долларов.
10. Как оценивать качество изображения
Это легче сделать для тепловизора ‒ там оно измеряется в стандартных единицах разрешения экрана (640х480, 240х180 и так далее). Чем лучше разрешение, тем дороже прибор. В оценке качества ЭОП очень важно понимать, что сопутствующая оптика должна быть не хуже, чем сам прибор ‒ иначе можно выкинуть деньги на 3+, установив его на откровенно низкосортную оптику. В целом, золотой стандарт ЭОП ‒ это разрешение с 64 до 72 штр/мм, но многие эксперты считают, что вполне достаточно и 45.
11. Можно ли проверить прибор перед покупкой
Если продавец серьезно относится к работе, он даст возможность испытать прибор, но это обычно обсуждается в частном порядке. Большинство устройств проходят всестороннюю проверку, и их результаты есть в открытом доступе, так что о приборе можно получить нужную информацию и без предварительного тестирования.
12. Какие службы используют ПНВ, кто может себе это позволить
Кроме частных агентств, выделяющих бюджет на закупку оборудования, есть госструктуры, получающие гранты или конфискующие приборы из незаконного оборота. Также возможна поддержка специальных частных фондов (в основном, в США).
13. Есть ли недорогие приборы ночного видения
Их много, и они заслуживают изучения. Если вы не находитесь на поле боя и многократная интенсификация картинки вам не нужна, то можно приобрести цифровые ПЗС-камеры (CCD, с зарядовой связью) или систему CMOS (комплиментарные транзисторные металло-оксидные полупроводники). Они существенно повысят качество ориентирования в темноте. В городских условиях контрастной освещенности (яркие фонари, витрины и глубокие тени рядом с ними) они могут даже стать полезнее классических ПНВ.
14. Как ухаживать за приборами
В ПНВ не так много элементов, которые можно легко повредить. Прибор нежелательно ронять, хранить долго, не вынув батареи. Всегда следует использовать защиту для линз, а лучше ‒ поставить хороший стеклянный фильтр.
15. Нужно ли специально учиться пользоваться ПНВ
Специальные навыки для использования ПНВ желательны. Иначе вы рискуете потратить деньги, но по-прежнему плохо видеть в темноте. Внимательно читайте справочные материалы, поговорите с продавцом, попробуйте найти тренера.
16. Какой срок службы у приборов ночного видения
При надлежащем уходе тепловые камеры прослужат вам многие десятилетия ‒ они твердотельные. Срок использования ЭОП ограничен из-за изнашиваемости линз: хорошая модель 2+ прослужит около 5000 часов, а 3 или 3+ ‒ до 15000. Чтобы увеличить срок службы, приборы следует всегда отключать, когда они не используются.
17. Почему у ЭОП-систем зеленое изображение
В принципе, изображение, хоть и монохромно, но может быть окрашено в различные оттенки. Иногда используется черно-белая классика, которая чуть меньше утомляет глаза, но сочетание зеленого и черного цветов дает самую четкую и легковоспринимаемую глазом «картинку».
18. Как можно повысить собственные способности видеть в темноте
Можно поступить как средневековые пираты, которые на одном глазу носили повязку. С ее помощью закрытый глаз адаптировался к темноте. Современные военные пользуются монокулярами, чтобы сохранить природные способности глаз.
19. А есть ли приборы с комбинированной технологией
Некоторые компании делают гибриды, например, Gen3+ и тепловизор (ITT Exelis с их разработкой Dual Sensor Night Vision Goggle). Они позволяют комбинировать тепловую и визуальную информацию на одном дисплее. Есть, правда несколько но: приборы стоят больше 10000 долларов и почти все уходят к военным.
20. Каково будущее ПНВ
В ближайшие годы мы, скорее всего, услышим много нового о коротковолновых приборах SWIR. Инфракрасные системы понемногу достигают такого уровня четкости и разрешения, что в будущем тепловые изображения приблизятся по информативности к ЭОП.
Как работают приборы ночного видения?
Вы когда нибудь видели фильмы о шпионах? Если это так, вы можете знать, что шпионы используют специальные приборы, чтобы видеть в темноте. Эти инструменты называются приборы ночного видения (ПНВ).
Вам интересно, действительно ли работают приборы ночного видения? Да, это так! На самом деле, они работают очень хорошо. В пасмурную, безлунную ночь лучшие приборы ночного видения помогут людям видеть на расстоянии более 180 метров.
Как работают приборы ночного видения? Это зависит от того, какие из них вы используете. Существует два типа технологий, используемых в очках ночного видения. Это улучшение изображения и тепловизор.
Улучшение изображения усиливает существующий свет. Это делает изображение более легким для восприятия. Даже в самые темные ночи присутствуют мельчайшие частички света. Часть этого света может быть инфракрасным, который люди не видят. Приборы ночного видения, использующие технологию улучшения изображения, собирают весь доступный свет. Затем они усиливают его так, что вы можете легко увидеть, что происходит в темноте.
Другая технология ночного видения называется тепловизором. Вы когда-нибудь слышали слово «термальный»? Если это так, вы знаете, что эта технология имеет отношение к теплу.
Горячие объекты, в том числе человеческие тела, выделяют некоторое тепло в виде инфракрасного света. Приборы ночного видения используют тепловизионную технологию для захвата этого инфракрасного света. Таким образом, вы можете видеть изображение того, что происходит в темноте. Он основан на количестве тепла, производимого объектами.
Тепловизор хорошо работает при попытке увидеть людей в темноте. Оно также лучше подходит для самых темных условий. Однако в большинстве очков ночного видения используется технология улучшения изображения.
Технология ночного видения имеет много применений для военных и правоохранительных органов. Например, он может быть использован для поиска людей в темноте. Это также полезно для навигации и наблюдения. Ночное зрение также можно использовать для охоты и наблюдения за животными после наступления темноты.
Вы когда-нибудь видели изображение ночного видения? Если да, то вы, вероятно, заметили, что он имел зеленое свечение. Приборы ночного видения сделаны с экранами, которые производят зеленые изображения. Это потому, что человеческие глаза лучше приспособлены к просмотру зеленых картинок в течение длительного периода времени.
Вам когда-нибудь приходилось видеть в темноте? Приборы ночного видения определенно помогут решить эту проблему! Они не только для шпионов и солдат. Каждый день люди используют приборы ночного видения для многих целей. Может быть, вы когда-нибудь попробуете пару для себя!
Видеть ночью, как днем
Наша любовь к стилю “милитари” неистребима, и многие считают, что армейский прицел лучше гражданского
После развала СССР приборы (прицелы) ночного видения, или сокращенно ПНВ, стали доступны и теперь достаточно часто используются на охоте. Иной раз, приехав в какое-нибудь охотхозяйство, мы слышим от егеря, что без ПНВ на вышке делать нечего. Так какой ПНВ выбрать?
Прицелы ночного видения уже использовались в армии нацистской Германии, так что история у них богатая. ПНВ бывают 1, 2, и 3-го поколений, да еще подразделяются на 1 +, 2 +. Я постараюсь простенько, без излишних терминов пояснить, чем один прибор отличается от другого.
Важной частью всех ПНВ является электронно-оптический преобразователь (ЭОП), который преобразует изображение сродни телевизору. Объектив создает на входе преобразователя (катоде) изображение, которое усиливается и проецируется на экране.
1-е поколение. В основе 1-го поколения ПНВ лежит ЭОП со стеклянной колбой, с мультищелочным катодом. Свет, пройдя через объектив, попадает на фотокатод, напыленный с обратной стороны, выбивает из него электроны, которые ускоряются, фокусируются и попадают на люминофор экрана, начинающий светиться желто-зеленым светом. Россия использует самый дешевый метод производства ЭОП 1-го поколения, но и они различаются по качеству. Есть многокаскадные приборы, где используются два или три ЭОП 1-го поколения. Это усиливает яркость, но искажает изображение, падает разрешающая способность по краям, и увеличиваются габариты (и цена).
В приборах 1 + в ЭОП 1-го поколения на входе, иногда на выходе, устанавливается волоконно-оптическая шайба, внутренняя сторона которой сферическая. Это позволяет уменьшить искажения, увеличить яркость по краям изображения, защитить от боковых засветок. Качество изображения ПНВ 1 + много лучше, чем просто 1. Корпус ЭОП 1 + изготовлен тоже из металла и стекла, что повышает его эксплуатационную прочность.
Приборы 2-го поколения от приборов 1 + отличаются наличием плоского усилителя — микроканальной пластины (МКП). Это, не вдаваясь в подробности, позволяет увеличить количество электронов, падающих на экран. Если электроны с катода сначала набирают скорость в разгонной камере, затем попадают на МКП и уже после на экран, то это ЭОП 2-го поколения. А если электроны с катода попадают сразу на МКП, а потом — на экран, то такой ЭОП в России признается ЭОП 2 +. Естественно, что качества изображения у ЭОП 2-го поколения выше, чем у ЭОП 1-го и 1 +, а у 2 + лучше, чем у 2-го. Эти приборы используются в армии.
ЭОП 3-го поколения идентичен 2 +, только применяется фотокатод на основе арсенида галлия. Это повышает ресурс работы, чувствительность, проработку деталей. Один недостаток — боязнь боковых засветок. И, соответственно, цена.
Оптическая часть ПНВ. Опять же, не вдаваясь в технические подробности, которые уважаемый читатель может найти самостоятельно, если ему это будет нужно, скажу одно: светосила оптики очень важна. Особенно для ЭОП 1 и 1 +. Напомню, что чем больше увеличение, тем меньше светосила. С этим борются специальным покрытием линз, увеличивающих их пропускную способн ость. Но это же увеличивает цену прибора. Поэтому мы видим ПНВ с увеличением 2 и 2,5 раза.
Это все теория. Но вот охотник стоит перед выбором: что взять? Тут, по-моему, все просто. Лично я в первую очередь исхожу из своих финансовых возможностей. Ну и цели приобретения ПНВ. Если вы хотите сделать качественные снимки в ночное время, то тут необходимы приборы 2 + и выше. Но вот для охоты с вышки вполне достаточно и прицела 1 или 1 +. На дистанции до 100 метров их обычно достаточно. Тем более что на любой прицел можно установить инфракрасный (ИК) осветитель. ИК-подсветка в армии используется мало, т. к. демаскирует обладателя прибора. Противник, оснащенный любым ПНВ, прекрасно видит ИК-подсветку врага и может произвести прицельный выстрел. Охотник ИК-подсветку может использовать безбоязненно, т. к. ИК-лучи лежат вне видимого диапазона. Зато яркость картинки увеличивается многократно. Это как фонарем в темноте посветить. Причем ИК-подсветка дает возможность использовать ПНВ в полной темноте. Был у меня как-то давно древнючий прибор ночного видения, сейчас даже название его не помню. ЭОП у него был не более 1-го поколения. Так вот с ним я спокойно мог зимой, при свете звезд, вести наблюдение на дистанции 150–200 метров, а при использовании ИК-подсветки и на 300 метров было видно нормально.
Не стоит приобретать ПНВ с пластиковой оптикой. Ее светосила никакая — только деньги зря выкинете. При покупке включите прибор. Он должен быть оснащен специальной крышкой с маленьким отверстием, которое позволяет использовать его в светлое время суток. На мелкие черные точки на экране не стоит обращать внимания, если они не мешают наблюдению. А вот если есть яркие, постоянно горящие точки или светлое пятно в центре, то от покупки такого прибора лучше воздержаться.
Сейчас выбор ПНВ достаточно широк. Я постарался дать только общие ориентиры в современном многообразии, чтобы человек хоть немного понимал что к чему. Уж не знаю, удалось мне это или нет. Но буду весьма рад, если кому-то помог.
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.
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°C, 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.