Принцип роботи та влаштування приладів нічного бачення: Як працює ПНБ?

Прилад нічного бачення – сучасне оптико-електронний пристрій, призначений для використання в охоронних заходах, полюванні та для безпеки. У ньому, як правило, міститься денний канал для цілодобового спостереження та ряд інших корисних функцій. Для отримання якісних зображень користувачам необхідно потренуватися перед цільовим його застосуванням. Тому важливо ознайомитися з інструкцією виробника, і дізнатися, як працює прилад нічного бачення. Такі прилади широко застосовуються для ведення прихованих спостережень (розвідки, полювання, охорони об'єктів) в темних приміщеннях, на відкритому просторі в темний час доби, а також для демаскировки автомобіля.

Особливості і принцип роботи приладу нічного бачення

Приймаючи рішення про купівлю пристрої нічного бачення  або скорочено ПНБ, слід спочатку розібратися з тим, що ж воно є і в чому допомагає користувачам. Зазначимо, що вони представляють спеціальний фотоелектронний прилад, що перетворює невидимі в зображення, видимі при умові абсолютної темряви. Їм надається контраст, яскравість з підсиленням кольору. Вперше пристрій цього типу було винайдено на початку 20 століття в 30-х роках, і з того часу розробники постійно його вдосконалюють, розширюючи можливості і додаючи корисні функції.

Незважаючи на всі перетворення, пристрій ПНБ складається з головних конструкційних компонентів:

В конструкції може бути один або два об'єктива, окуляри і ЕОП, розташовані між ними. Бачити в темряві дозволяє електронно-оптичний перетворювач, будучи серцем і основою техніки. Принцип роботи ПНБ стандартної моделі досить простий, так як він може мати природне освітлення або інфрачервону підсвітку, що перетворюються у видимий спектр. В останньому випадку елемент додатково використовується в старих моделях.

Щоб простіше розуміти, як поводитися з приладом, опишемо коротко його роботу. Отже, маємо об'єкт спостереження, руху якого необхідно контролювати в умовах низького освітлення. Але чутливості людського ока не вистачить для детального розгляду. Тому виникає питання про те, як працює прилад нічного бачення в таких умовах.

Почнемо по порядку. На вхідні лінзу об'єктива потрапляє відбите світло від об'єкта спостереження. Падаюче світло збирається на об'єктиві і відбувається фокусування зображення об'єкта на поверхні ЕОП, який також називають фотокадом. У завдання перетворювача входить посилення надходить через об'єктив світлового потоку та передача зображення об'єкта на екран. Зокрема, на люмінесцентному екрані спостерігач розглядає зображення через окуляр. Ця схема приладів нічного бачення називається пасивним режимом роботи.

Джерелом світла в ІЧ служать світлодіоди або лазерні діоди інфрачервоного діапазону. При включеному ІК освітлювачі режим роботи ПНБ вважається активним. Експерти відзначають, що лазерне випромінювання може бути небезпечним для зору. Тому в деяких країнах використання лазерного діода в освітлювальних приладах з ІЧ заборонено законодавством. Мініатюрний освітлювач з потужністю – 5 мВт дає дистанцію спостереження до 30 м, прилади з потужністю 10 мВт – до 70 м, більш потужні сучасні пристрої дозволяють виявляти об'єкти понад 500 – 1000 м.

Пристрій нічного бачення: на ЕОП або з цифровою матрицею

На сучасному ринку оптичної техніки представлені два класи ПНБ, одні з яких розроблені на основі ЕОП (електронно-оптичного перетворювача), а другий – цифрові. Роблячи вибір між пристроями з ЕОП, варто звернути увагу на 3 і 4 їх покоління. Така класифікація пов'язана з розвитком технологій, але при цьому прилади нічного бачення з принципом роботи залишаються незмінними, зокрема, посилення від слабких джерел слабкого світла. Всі чотири покоління за винятком нульового розробляються і удосконалюються незалежно один від одного, в результаті отримуючи вищу оцінку якості.

• Нульове покоління представляють перші ЕОП, в основі яких є два порожнистих циліндра, що представляють вид вставлених один в одного двох склянок. На одному з них міститься фотокатод, а на другому є люмінофор з прямою передачею зображень без посилення. Для приладу характерна низька чутливість і неможливість роботи без підсвічування. Виробництво таких апаратів вже припинено, але можна знайти зразки.

• Покоління I, I+ доступні за ціною і розраховані на дистанції спостережень до 100 м, якщо освітлення слабке або є інфрачервона підсвічування. У таких моделях відзначають низьку чутливість, скляний корпус колби, яка у віддачі нерідко тріскається. Апарат неможливо використовувати на крупнокалиберном або гладкоствольном спорядженні. Покоління I+ приладів розроблені поліпшеною конструкцією, в них вбудовані волоконно-оптичні пластини, за рахунок чого усунені по краях розмитості. Сучасні прилади дозволяють спостерігати на відстані до 150 м, а корпус виготовлений з металокераміки, що безпечно у віддачі.

• поколінні II, II + застосована микроканальная пластина для прискорення, збільшує потік електронів. Зображення посилюються спочатку в розгінній камері, потім в микроканальной пластині. Розпізнавати об'єкти з допомогою цих моделей можна до 600 м. Вони мають великі довжини, за рахунок цього можна виробляти установку пристрою нічного бачення. Але варто відзначити, що в моделях II+ відсутня розгінна камера, завдяки чому скорочені габарити і підвищена чіткість зображень.

• Прилад нічного бачення III і III+ поколінь за принципом роботи практично не має відмінностей від попередніх, але основна його особливість у тому, що вбудований в ньому арсенід галлиевый фотокатод. З його допомогою виходять чіткі, відпрацьовані картинки на дистанції до 500 м навіть з низькою освітленістю, в тому числі, у похмуру погоду або безмісячну ніч. Обладнання III покоління+ оснащено захистом від бічного світла, а користуватися ним можна навіть в денний час. Але такі прилади відрізняються високою вартістю, складністю розробки, тому вони випускаються тільки на трьох заводах в світі.

• Відносно недавно з'явилися моделі IV покоління, але вони практично відсутні на ринку. У них встановлені арсенід галлиевые фотокатоди і відзначається складна синхронізація напруг. Як працює нічне бачення в новітніх пристроях, можна зрозуміти з вдосконаленої конструкції, що дозволяє отримувати найкраще зображення на відміну від цифрових.

Сьогодні популярні пристрої, в яких відсутня електронно-оптичний перетворювач. До цієї категорії техніки відносяться тепловізори і цифрові пристрої. Тепловізори здатні вловлювати теплове випромінювання при несприятливих умовах, як наприклад, в димову завісу, тумані, непрохідному лісі або абсолютній темряві. З їх допомогою можна розпізнавати тварина в траві або очеретах. Але використовувати пристрої не можливо при температурах вище +35°С

Цифрова техніка працює в режимі нічного бачення за принципом відеокамери з перетворенням світу світлочутливою матрицею в цифровий сигнал. Світлопередача проводиться на екран, після чого зображення передаються в окуляр. На ринку представлений величезний асортимент такої техніки в різноманітному виконанні, включаючи монокуляри, біноклі, окуляри та інше.

Особливої уваги у мисливців, любителів страйкболу або туристів заслуговує питання про те, як працюють окуляри нічного бачення. Нещодавно така техніка вважалася фантастикою. Сьогодні її активно застосовують для спостережень при низькій освітленості або повній темряві. Особливістю пристроїв є відсутність збільшення і можливість застосування з коллиматорным, або лазерним спорядженням. Ними користуються також охоронці, рятувальники, співробітники правопорядку, дослідники і любителі активних видів відпочинку. В них комфортно при переміщенні пішки або при керуванні автомобілем і іншим транспортним засобом.

Багатьом шанувальникам оптичної техніки не менш цікаво, як працюють інші види приладів нічного бачення і якими вони бувають. Серед великого асортименту техніки користувачі воліють вибирати нічні біноклі, насадки на спорядження. Наприклад, нічні монокуляри представляють конструкції зорову трубку, спостереження з якої ведеться одним оком. Вони компактні, легкі, зручні в застосуванні, і деякі моделі можуть кріпитися на штатив. Біноклі зручніше тим, що вести з їх допомогою спостереження можна двома очима. Використовувати спорядження в будь-який час доби дозволяють також з цієї серії універсальні, легкі насадки.

На що звернути увагу при виборі ПНБ?

Щоб дізнатися, як працює монокуляр нічного бачення, необхідно вибрати пристрій з урахуванням умов його застосування. У цьому можуть допомогти фахівці, але також пропонуємо звернути увагу на споживчі показники:

Інші параметри, ресурс роботи, наявність додаткових функцій підбираються самостійно з особистих вимог і переваг користувачів.