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 работыПравить
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 преобразовательПравить
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 поколенияПравить
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.
ОптикаПравить
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.
КонструкцияПравить
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 осветительПравить
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 наблюденияПравить
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 |