Принцип работы и устройство приборов ночного видения: Как работает ПНВ?

Прибор ночного видения – современное оптико-электронное устройство, предназначенное для использования в охранных мероприятиях, охоте и для безопасности. В нем, как правило, содержится дневной канал для круглосуточного наблюдения и ряд других полезных функций. Для получения качественных изображений пользователям необходимо потренироваться перед целевым его применением. Поэтому важно ознакомиться с инструкцией производителя, и узнать, как работает прибор ночного видения. Такие приборы широко применяются для ведения скрытых наблюдений (разведки, охоты, охраны объектов) в темных помещениях, в открытом пространстве в темное время суток, а также для демаскировки автомобиля.

Особенности и принцип работы прибора ночного видения

Принимая решение о покупке устройства ночного видения  или сокращенно ПНВ, следует предварительно разобраться с тем, что же оно представляет и в чем помогает пользователям. Отметим, что они представляют специальный фотоэлектронный прибор, преобразующий невидимые в изображения, видимые при условии абсолютной темноты. Им придается контраст, яркость с усилением цвета. Впервые устройство этого типа было изобретено в начале 20 века в 30-х годах, и с того времени разработчики постоянно его совершенствуют, расширяя возможности и добавляя полезные функции.

Несмотря на все преобразования, устройство ПНВ состоит из главных конструкционных компонентов:

В конструкции может быть один или два объектива, окуляры и ЭОП, расположенные между ними. Видеть в темноте позволяет электронно-оптический преобразователь, являясь сердцем и основой техники. Принцип работы ПНВ стандартной модели достаточно прост, так как он может иметь естественное освещение или инфракрасную подсветку, преобразуемую в видимый спектр. В последнем случае элемент дополнительно используется в старых моделях.

Чтобы проще понимать, как обращаться с прибором, опишем кратко его работу. Итак, имеем объект наблюдения, движения которого необходимо контролировать в условиях низкого освещения. Но чувствительности человеческого глаза не хватит для детального рассмотрения. Поэтому возникает вопрос о том, как работает прибор ночного видения в таких условиях.

Начнем по порядку. На входную линзу объектива попадает отраженный свет от объекта наблюдения. Падающий свет собирается на объективе и происходит фокусировка изображения объекта на поверхности ЭОП, который также называют фотокадом. В задачи преобразователя входит усиление поступающего через объектив светового потока и передача изображения объекта на экран. В частности, на люминесцентном экране наблюдатель рассматривает изображения через окуляр. Эта схема приборов ночного видения называется пассивным режимом работы.

Источником света в ИК служат светодиоды или лазерные диоды инфракрасного диапазона. При включенном ИК осветителе режим работы ПНВ считается активным. Эксперты отмечают, что лазерное излучение может быть опасным для зрения. Поэтому в некоторых странах использование лазерного диода в осветительных приборах с ИК запрещено законодательством. Миниатюрный осветитель с мощностью – 5 мВт дает дистанцию наблюдения до 30 м, приборы с мощностью 10 мВт – до 70 м, более мощные современные устройства позволяют обнаруживать объекты свыше 500 – 1000 м.

Устройство ночного видения: на ЭОП или с цифровой матрицей

На современном рынке оптической техники представлены два класса ПНВ, одни из которых разработаны на основе ЭОП (электронно-оптического преобразователя), а второй – цифровые. Делая выбор между устройствами с ЭОП, стоит обратить внимание на 3 плюс и 4 их поколения. Такая классификация связана с развитием технологий, но при этом приборы ночного видения по принципу работы остаются неизменными, в частности, усиления от слабых источников слабого света. Все четыре поколения за исключением нулевого разрабатываются и совершенствуются независимо друг от друга, в результате получая высшую оценку качества.

• Нулевое поколение представляют первые ЭОП, в основе которых имеются два полых цилиндра, представляющих вид вставленных друг в друга двух стаканов. На одном из них содержится фотокатод, а на втором имеется люминофор с прямой передачей изображений без усиления. Для прибора характерна низкая чувствительность и невозможность работы без подсветки. Производство таких аппаратов уже прекращено, но можно найти образцы.

• Поколение I, I+ доступны по цене и рассчитаны на дистанции наблюдений до 100 м, если освещение слабое или имеется инфракрасная подсветка. В таких моделях отмечают низку чувствительность, стеклянный корпус колбы, которая в отдаче нередко трескается. Аппарат невозможно использовать на крупнокалиберном или гладкоствольном снаряжении. Поколение I+ приборов разработаны улучшенной конструкцией, в них встроены волоконно-оптические пластины, за счет чего устранены по краям размытости. Современные приборы позволяют наблюдать на дистанции до 150 м, а корпус изготовлен из металлокерамики, что безопасно в отдаче.

• В поколении II, II + применена микроканальная пластина для ускорения, увеличивающая поток электронов. Изображения усиливаются изначально в разгонной камере, затем в микроканальной пластине. Распознавать объекты с помощью этих моделей можно до 600 м. Они имеют большие длины, за счет этого можно производить установку в устройства ночного видения. Но стоит отметить, что в моделях II+ отсутствует разгонная камера, благодаря чему сокращены габариты и повышена четкость картинок.

• Прибор ночного видения III и III+ поколений по принципу работы практически не имеет отличий от предыдущих, но основная его особенность в том, что встроен в нем арсенид галлиевый фотокатод. С его помощью получаются четкие, проработанные картинки на дистанции до 500 м даже с низкой освещенностью, в том числе, в пасмурную погоду или безлунную ночь. Оборудование поколения III+ оснащено защитой от бокового света, а пользоваться им можно даже в дневное время. Но такие приборы отличаются высокой стоимостью, сложностью разработки, поэтому выпускаются они только на трех заводах в мире.

• Относительно недавно появились модели IV поколения, но они практически отсутствуют на рынке. В них установлены арсенид галлиевые фотокатоды и отмечается сложная синхронизация напряжений. Как работает ночное видение в новейших устройствах, можно понять из усовершенствованной конструкции, позволяющей получать лучшее изображение в отличие от цифровых.

Сегодня популярны устройства, в которых отсутствует электронно-оптический преобразователь. К этой категории техники относятся тепловизоры и цифровые устройства. Тепловизоры способны улавливать тепловое излучение при неблагоприятных условиях, как например, в дымовую завесу, тумане, непроходимом лесу или абсолютной темноте. С их помощью можно распознавать животное в траве или камышах. Но использовать устройства не возможно при температурах выше +35°С.

Цифровая техника работает в режиме ночного видения по принципу видеокамеры с преобразованием света светочувствительной матрицей в цифровой сигнал. Светопередача производится на экран, после чего изображения передаются в окуляры. На рынке представлен огромный ассортимент такой техники в разнообразном исполнении, включая монокуляры, бинокли, очки и другое.

Особого внимания у охотников, любителей страйкбола или туристов заслуживает вопрос о том, как работают очки ночного видения. Недавно такая техника считалась фантастикой. Сегодня ее активно применяют для наблюдений при низкой освещенности или полной темноте. Особенностью приборов является отсутствие увеличения и возможность применения с коллиматорным, либо лазерным снаряжением. Ими пользуются также охранники, спасатели, сотрудники правопорядка, исследователи и любители активных видов отдыха. В них комфортно при перемещении пешком или при управлении автомобилем и другим транспортным средством.

Многим поклонникам оптической техники не менее интересно, как работают другие виды приборов ночного видения и какими они бывают. Среди большого ассортимента техники пользователи предпочитают выбирать ночные бинокли, насадки на снаряжение. Например, ночные монокуляры представляют по конструкции зрительную трубку, наблюдение из которой ведется одним глазом. Они компактны, легки, удобны в применении, и некоторые модели могут крепиться на штатив. Бинокли удобнее тем, что вести с их помощью наблюдение можно двумя глазами. Использовать снаряжение в любое время суток позволяют также из этой серии универсальные, легкие насадки.

На что обратить внимание при выборе ПНВ?

Чтобы узнать, как работает монокуляр ночного видения, необходимо выбрать устройство с учетом условий его применения. В этом могут помочь специалисты, но также предлагаем обратить внимание на потребительские показатели:

Другие параметры, ресурс работы, наличие дополнительных функций подбираются самостоятельно из личных требований и предпочтений пользователей.