Приборы ночного видения
Приборы ночного видения, ПНВ - аналог подзорной трубы (оптического прицела, реже - бинокля), предназначены для работы в ночных условиях, или при малой освещённости. Действие основано на принципе многократного усиления яркости изображения в области видимого и ближнего ИК излучения с помощью электронно-оптических преобразователей (ЭОП). [1]
Принцип работы[править | править код]
Отраженные (или излучаемые) от объекта наблюдения инфракрасные лучи через объектив создает оптическое изображение на входе (на фотодатчике) ЭОП, которое при помощи АЦП преобразует входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал), который усиливается и проецируется в жёлто-зелёном свечении на выходном экране преобразователя, после чего через окуляр передается в глаз наблюдателя. Качество ПНВ определяется главным образом характеристиками ЭОП и оптикой. Согласно принятой терминологии, ЭОП классифицируются на три поколения: I, II и III (с промежуточными ступенями: I+,II+).
Прибор состоит из:
- Объектива,
- Электронно-оптического преобразователя (ЭОП) ИК излучения в видимое, с блоком питания,
- Окуляра.
Электронно оптический преобразователь[править | править код]
Электронно оптический преобразователь (ЭОП) имеют стеклянную вакуумную колбу с чувствительностью фотокатода 120—250 мА/лм. Усиление света у этих ЭОП составляет 120—900, разрешение в центре ЭОП = 25—35 штр/мм. В настоящее время выпускают ЭОП многих поколений. Наиболее совершенными ЭОП — приборы III поколения.
Электронно-оптический преобразователь III поколения[править | править код]
Эти ОЭП отличаются фотокатодом, на основе арсенида галлия, с большим смещением пика чувствительности фотокатода в инфракрасную область. Чувствительность фотокатода достигает 900—1 600 мА/лм, разрешение ЭОП 32—64 штр/мм и ресурс до 10 000 часов, что в 3 раза больше, чем ЭОП II-го поколения. Приборы на базе ЭОП III-го поколения очень хорошо работают в условиях предельно низкой освещенности. Картинка в приборе насыщенная, чёткая, с хорошим контрастом и проработкой деталей. Одним не большим недостатком является отсутствие защиты от боковых источников света, так как отсутствует волоконно-оптическая шайба на входе ЭОП. В этой связи с этим прибором не рекомендуется работать в городских условиях. До недавнего времени приборы II+ и III-го поколений применялись только в военной области.
Оптика[править | править код]
Оптическая часть ПНВ состоит из объектива и окуляра. Основное требование к объективу — это высокое светопропускание в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне (для этого используется оптические элементы из кремния). Численно светопропускание выражается геометрической светосилой (или диафрагменным числом) из ряда 1, 1.4, 2.0, 2.8, 4.0 и т.д. С увеличением числа на одну ступеньку объектив пропускает света в два раза меньше. Высокая светосила (малое значение диафрагменного числа) очень важна для ПНВ, особенно для приборов I и I+ поколений. Ухудшение светосилы до значений 2.4—2.8 приводит к тому, что невооруженный глаз человека видит лучше, чем с ПНВ поколения I в. пассивном режиме.
Разработка и производство особо светосильной оптики с диафрагменным числом меньше 1,5 — сложная и дорогая задача, которую может позволить себе организация по спецзаказу. Нужно знать, что если из двух приборов одного поколения и одинакового размера вы отдадите предпочтение модели с большим увеличением, то изображение на нем будет хуже и дальность в предельной темноте будет меньше, чем у прибора с меньшим увеличением и большей светосилой. Особенно это актуально для охотничьих ночных прицелов. Приборов серии «Dedal» характеризуются тем, что в них используются преимущественно объективы с хорошей светосилой 1.2 или 1.5 и облегченной конструкцией. Например, вес объектива 100 мм/1,5 марки «Dedal» в два раза меньше, чем аналогичного объектива Красногорского завода.
Иногда в ПНВ применяют зеркально-линзовые объективы. Хотя они обеспечивают ПНВ несколько меньший габаритный осевой размер, но в то же время обладают демаскирующим эффектом и имеют при прочих равных условиях худшую светосилу. По этой причине в последнее время в России и за рубежом не применяют для ПНВ зеркально-линзовые объективы.
Конструкция[править | править код]
Конструкция окуляра ПНВ не влияет на дальность (объектив), но существенно сказывается на комфорте при наблюдении. Упрощение конструкции приводит к искажению формы объектов и снижению разрешения по краю поля зрения (закон линз). Так через окуляр некоторых производителей ПНВ видно только часть поля ЭОП, в то время ЭОП является основным и наиболее дорогостоящим элементом прибора. Для ночных прицелов важно, чтобы конструкция окуляра обеспечивала достаточное расстояние (не менее 40 мм) от глаза человека, с целю исключиения возможности травмы глаза из-за отдачи при стрельбе. В прицелах серии «Dedal» удаление выходного зрачка от глаза = 40—45 мм. С другой стороны это определяет и высокое качество ночных фотографий через приборы и прицелы.
Большинство ПНВ имеют качественную стеклянную оптику и оптику из оргстекла. В России в основном применяется качественная стеклянная оптика. Исключение составляют лишь очень дешевые ПНВ I-го поколения и некоторые гражданские ПНВ известных американских фирм. Качество таких объективов значительно хуже стеклянных.
Инфракрасный осветитель[править | править код]
Для гражданских ПНВ встроенный осветитель является дополнительной возможностью подсветить объект наблюдения, когда естественного отраженного света от объекта оказывается недостаточно для пассивного режима.
Инфракрасные осветители изготавливаются на основе лазеров, светодиодов и специальных ламп накаливания. Лазерные осветители опасны для зрения, и в большинстве развитых стран они запрещены для бытового применения. Однако, в России можно встретить в продаже опасные лазеры.
Осветители на основе ИК светодиодов безопасны и, кроме того, в отличие от лазера, обеспечивают равномерное поле свечения. В настоящий момент большинство производителей перешли на диодные ИК осветители мощностью 3—12 мВт.
Если на ПНВ нет встроенного осветителя, то его можно купить отдельно и использовать автономно.
Ряд ПНВ комплектуется ИК осветителями с длиной волны 940 нм, у которых видимое пятно свечения ИК осветителя не видно. Этот вариант применяется для спецструктур, обеспечивающий скрытность наблюдения.
Дальность наблюдения[править | править код]
Следует иметь в виду, что дальность наблюдения и опознавания, обеспечиваемая ПНВ, зависит от величины естественной ночной освещенности, прозрачности атмосферы и контрастности между объектом наблюдения и фоном. При повышенной освещенности, в лунную ночь при наличии дополнительных внешних подсветок, и если объект наблюдения расположен на светлом фоне (например, снег или песок), дальность опознавания возрастает. При пониженной освещенности, пониженной прозрачности атмосферы, если объект наблюдения расположен на темном фоне ( деревья, темный грунт и т.п.), дальность опознавания снижается.
Средняя дальность ночного наблюдения и опоззнавания: Ниже приводится таблица средней дальности ночного наблюдения и опознавания фигуры человека на контрастном фоне (по отечественным и зарубежным данным):
| Средняя дальность ночного наблюдения и опознавания | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| — | Полная луна 0,1 Люкс (метры) | Половина луны 0,05 Люкс (метры) | Четверть луны 0,01 Люкс (метры) | Звездное небо 0,001 Люкс (метры) | Облачное небо 0,0001 Люкс (метры) |
| Без прибора ночного видения | 230 | 130 | 45 | — | — |
| ПНВ — поколение III | 810 | 810 | 770 | 530 | 200 |