Приборы ночного видения

Каждый прибор ночного видения (ПНВ) работает на принципе многократного усиления яркости изображения в области видимого и ближнего инфракрасного спектра излучений. Прибор состоит из объектива, электронно-оптического преобразователя (ЭОП) с блоком питания и окуляра. Отраженный от объекта наблюдения свет проходит через объектив и создает изображение на входе (катоде) ЭОП, которое электронным способом усиливается и, проецируясь в желто-зеленом свечении на выходном экране преобразователя, передается через окуляр на глаз наблюдателя.

В основном качество ПНВ определяется характеристиками ЭОП и оптикой.

Электронно-оптический преобразователь

По принятой в мире терминологии ЭОП классифицируются на три поколения - I, II и III (с некоторыми промежуточными ступенями I+, II+).

Поколение I

ЭОП имеет стеклянную вакуумную колбу с чувствительностью фотокатода 120-250 мА/лм. Усиление света у этих ЭОП составляет 120-900, разрешение в центре 25-35 штр/мм.

Отличительная особенность этих приборов в том, что изображение четкое только в центре, с искажением и меньшим разрешением по краю. Кроме того, если в поле зрения попадают яркие источники света, например фонари, светящиеся окна домов и др., то они могут засветить все изображение, препятствуя возможности наблюдения.

Готовые ЭОПы даже одного класса сильно отличаются по своим параметрам друг от друга. Обычно после изготовления их сортируют по качеству на группы и реализуют по разной стоимости. Иногда этот факт является причиной ценового различия между приборами разных производителей. Отбор ЭОП для приборов идет в основном по чувствительности катода, разрешению и чистоте поля зрения. Мелкие черные точки, видимые на экране, как правило, не мешают наблюдению в темноте, и покупателю не стоит браковать прибор по этому параметру. Приборы с яркими постоянно горящими точками или со светлым пятном по центру лучше не брать. Не стоит покупать приборы с низким контрастом изображения. При покупке прибора вы можете сами проверить чистоту и четкость картинки, но проверить чувствительность может только специалист на стенде или путем сравнения приборов в темноте, а именно чувствительность является определяющим параметром для ПНВ.

Из-за низкого усиления однокаскадные приборы I-го поколения очень критичны к светосиле оптики и параметрам ЭОП. Только приборы с отборными ЭОП в сочетании с особо светосильной оптикой (фокусное число не более 1.5) могут обеспечить приемлемые параметры при наблюдении в вечернее и ночное время суток при наличии 1/4 Луны на небе. При более низких освещенностях необходима инфракрасная (ИК) подсветка. Приборы некоторых производителей (Dedal, Dipol) поколения I имеют электронную защиту от яркого света, что предохраняет приборы от перегорания при вспышке света или при включении днем, в отличие от большинства приборов в этом классе.

Многокаскадные ЭОП поколения I

Для увеличения коэффициента усиления ЭОП иногда последовательно стыкуют два, три и более изделий, собирая конструктивно их в один корпус. Коэффициент усиления света трехкаскадного ЭОП составляет 20000-50000. Однако при стыковке сильно растут искажения и падает разрешение по краям поля изображения.

Приборы, построенные на многокаскадных ЭОП, получаются очень громоздкими и тяжелыми, поэтому в последнее время их практически вытеснили малогабаритные приборы I+ и II-го поколения, имеющие лучшие характеристики и близкую стоимость.

Поколение I+ (Super I+)

Это дальнейшее развитие ЭОП первого поколения. На входе (иногда на выходе) устанавливается вместо плоского стекла волоконно-оптическую шайбу, что позволяет значительно увеличить разрешение ЭОП, уменьшить искажение формы предмета и, кроме того, защитить изображение от засветок боковыми точечными источниками света. Характеристика таких ЭОП – усиление света около 1000, чувствительность фотокатода мин. 280 мА/лм, разрешение в центре мин. 45 штр/мм.

Приборы, построенные на ЭОП поколения I+, отличаются от приборов I-го поколения прежде всего очень четкой и комфортной картинкой, низким уровнем собственных шумов и, как правило, большей дальностью действия в пассивном и активном (при использовании ИК подсветки) режимах работы. На открытой местности приборы эффективны до уровней освещенности, соответствующих 1/4 Луны на небе. При боле низких освещенностях необходима ИК подсветка. Стоимость ЭОП поколения I+ в 4-9 раз выше ЭОП I-го поколения.

Поколение II

Конструктивно ЭОП II-го поколения отличается от I+ наличием специального усилителя электронов – микроканальной пластины (МКП).

Характеристика таких ЭОП – усиление света около 25000-50000, чувствительность фотокатода мин. 240 мА/лм, разрешение в центре 32-35 штр/мм. Ресурс ЭОП составляет не менее 1000-3000 часов.

Различают два типоразмера ЭОП – с МКП 25 мм и 18 мм. С точки зрения наблюдателя большой типоразмер обеспечивает больший комфорт наблюдения, но и приводит к несколько большим габаритам прибора.

Поколение II+

Отсутствует разгонная камера, усиление света около 25000-35000, но чувствительность фотокатода достигает величины 600 мА/лм и смещена в большую ИК область, разрешение на ЭОП 39-45 штр/мм. Ресурс ЭОП составляет 1000-3000 часов.

Из-за отсутствия разгонной камеры ЭОП поколения II+ имеют меньший коэффициент усиления яркости, чем ЭОП поколения II. Однако из-за разницы в чувствительности фотокатода в этих ЭОП и особенно высокой чувствительностью в ИК диапазоне, в большинстве случаев в приборы II+ поколения видно на открытой местности лучше, чем в поколение II.

Если же основная задача для ПНВ – ночная фото- или видеосъемка , то свой выбор следует остановить на ПНВ II-го поколения с большим коэффициентом усиления яркости.

Приборы поколения II и II+ имеют: автоматическую регулировку яркости, защиту от превышения общего уровня яркости, защиту от боковых и прямых засветок точечными источниками света, хорошее качество изображения без искажений по всему полю зрения.

Эти приборы относятся к классу профессиональной техники и до настоящего времени находятся на вооружении армий большинства западных стран, так как работают при очень низких условиях освещенности, соответствующих звездному небу и звездному небу в легких облаках.

Поколение III

Отличаются от ЭОП поколения II+ фотокатодом на основе арсенида галлия, с еще большим смещением пика чувствительности фотокатода в большую ИК область и его величиной до 900-1600 мА/лм, разрешение на ЭОП 32-64 штр/мм и ресурс до 10000 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, четкая, с хорошим контрастом и проработкой деталей. Единственный небольшой недостаток – отсутствие защиты от боковых источников света, так как отсутствует волоконно-оптическая шайба на входе ЭОП. В связи с этим не рекомендуется приобретать приборы III-го поколения, если Вы планируете работать в городских условиях. Стоимость приборов на ЭОП III-го поколения в 1,5-2,5 раза выше, чем II+ поколения и составляет от 3000 до 7000 долларов США.

Оптика

Вторая важная часть ПНВ - это оптика. Оптическая часть ПНВ состоит из объектива и окуляра. Основное требование к объективу - это высокое светопропускание в видимом и ближнем ИК диапазоне. Численно оно 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-го и I+ поколения. Ухудшение светосилы до значений 2.4-2.8 приводит к тому, что невооруженный глаз человека видит лучше, чем с ПНВ первого поколения в пассивном режиме. Разработка и производство особо светосильной оптики с диафрагменным числом меньше 1.5 – сложная и дорогая задача, что может себе позволить не каждая фирма. Стоимость изготовления качественной светосильной оптики, конечно, сказывается и на конечной стоимости ПНВ.

Многие фирмы-производители в погоне за спросом неквалифицированного покупателя для получения большего (3.5-5.0 крат) увеличения на ПНВ, оборудуют ПНВ объективами с большим фокусным расстоянием и низкой светосилой. При этом нужно знать, что если Вы отдадите предпочтение из двух приборов одного поколения и одних размеров прибору с большим увеличением, то в него будет видно хуже (!) и дальность в предельной темноте будет меньше, чем у прибора с меньшим увеличением и большей светосилой. Особенно это актуально для охотничьих ночных прицелов.

Иногда для ПНВ применяют зеркально-линзовые объективы. Они обеспечивают ПНВ несколько меньший габаритный осевой размер, но обладают демаскирующим эффектом и имеют при прочих равных условиях худшую светосилу. Поэтому в последнее время в России и за рубежом отказываются от применения для ПНВ зеркально-линзовых объективов.

Инфракрасный осветитель

Для гражданских ПНВ наличие встроенного осветителя является дополнительной возможностью подсветить объект наблюдения, когда естественного отраженного света от объекта наблюдения может оказаться недостаточно для пассивного режима.

ИК осветители выпускаются на основе лазеров, светодиодов и специальных ламп накаливания.

Следует знать, что лазерные осветители опасны для зрения, поэтому в большинстве развитых стран они запрещены для бытового применения. Осветители на основе ИК светодиодов безопасны и, кроме того, в отличие от лазера, обеспечивают равномерное поле свечения.

Если на вашем изделии нет встроенного осветителя, его можно купить отдельно и использовать автономно.