Что такое ночное зрение

— Сычуаньская оптоэлектронная технологическая компания Binock, Ltd.—

AПрибор ночного видения (NVD) илиОчки ночного видения (NVG) — это оптический прибор, обеспечивающий видимость в условиях низкой освещённости или полной тёмноты. За счёт усиления слабых источников света (например, лунный свет или звёздный свет) или использование инфракрасных технологий, он превращает невидимые сцены в изображения, воспринимаемые человеческим глазом. Приборы ночного видения широко используются в военных операциях, правоохранительный, Наблюдение за дикой природой, Ночная навигация, а также поисково-спасательные миссии.

Как работает ночное видение?

Основные технологии приборов ночного видения делятся на три основные категории: Интенсификация изображения (охватывая поколения 1 Кому 4), Тепловидение, иЦифровое ночное видение. Ниже приведено подробное объяснение принципа работы каждого типа:

Эта диаграмма иллюстрирует рабочий принцип классического поколения 3 (Информация 3) Прибор ночного видения для усиления изображения, подробно описывается, как световые сигналы усиливаются и преобразуются в видимое улучшенное изображение через внутренние компоненты устройства. Ниже приведено краткое описание пути, показанного на схеме:

1. Существующий окружающий свет
   • Прибор ночного видения сначала фиксирует слабый свет в окружающей среде (например, звёздный или лунный свет). Этот свет поступает в начальную оптическую систему устройства.
2. Фотокатод
   • Входящие фотоны (Светлые частицы) Ударить фотокатод, генерирующие электроны. Этот процесс преобразует световой сигнал в электрический сигнал (Электроны, генерируемые фотонами).
3. Микроканальная пластина (MCP)
   • Электроны, генерируемые фотонами, направляются к микроканальной пластине (MCP), высоковольтный электронный умножитель. MCP усиливает один электрон в большое количество электронов (Умноженные электроны) за счёт множественных столкновений внутри своих каналов, значительно усиливая сигнал.
4. Фосфорный экран
   • Умноженные электроны попадают в люминофосфорный экран, возбуждая фосфорный материал, чтобы он излучал видимый свет (типично зелёный). Это создаёт окончательное улучшенное изображение (Усиленное изображение).
5. Усиленное изображение
   • Зелёный свет, излучаемый люминоэкраном, подаётся пользователю через окуляр или дисплей, создавая яркое изображение ночного видения, которое делает слабый окружающий свет чётко видимым.

Общий путь таков:: Окружающий свет → фотокатод (От света к электронам) → микроканальная пластина (Умножение электронов) → люминоэкран (Электроны к свету) → усиленное изображение. Эта диаграмма ясно демонстрирует, как приборы ночного видения используют технологию умножения электронов для создания видимых изображений в тёмных условиях.

1. Технология интенсификации изображения

Приборы ночного видения для усиления изображения работают за счёт сбора и усиления слабого окружающего света. (например, звёздный или лунный свет), что делает их подходящими для условий низкой освещённости. Центральным компонентом является трубка усилителя изображения, и процесс работает следующим образом:

• Фотонная коллекция: Объектив захватывает фотоны из окружающей среды (включая видимый свет и часть ближнего инфракрасного света).
• Фотоэлектрическое преобразование: Фотоны попадают в фотокатод, преобразование их в электроны. Материал фотокатода меняется в зависимости от поколения (Например.., S-20 для генератора 1, арсенид галлия для Gen 3).
• Электронное усиление: Электроны попадают в микроканальную пластину (MCP, присутствует в Gen 2 и выше), где они ускоряются электрическим полем и сталкиваются со стенками канала, что запускает высвобождение дополнительных электронов для усиления сигнала.
• Генерация изображений: Усиленные электроны попадают в люминофорный экран, преобразование их энергии в зелёные или серые световые точки, формируя видимое изображение. Зелёный цвет часто используется, потому что человеческий глаз наиболее чувствителен к нему, а люминоэкраны обычно используют материалы P22 или P43.
• Поколение 1 (Информация 1)
  Самый базовый тип интенсификации изображения, используя только фотокатод и простую электронную амплификацию без MCP. Он обеспечивает примерно 1000-кратное усиление, с возможным искажением краёв, и требует инфракрасного осветителя в очень тёмных условиях. Эффективный радиус действия обычно определяется 50-100 Метров.
• Поколение 2 (Информация 2)
  Введение MCP, значительно усиливая амплификацию электронов (около 20 000 раз), что приводит к более чётким изображениям с разрешением 40-50 lp/mm (пары линий на миллиметр). При слабом освещении он работает лучше, но всё равно нуждается в окружающем освещении.
• Поколение 3 (Информация 3)
  Использует арсенид галлия (GaAs) Фотокатод, более чувствительный к инфракрасному свету, в сочетании с улучшенным MCP, достигая усиления до 50 000x и разрешение 64 lp/mm или выше. Обеспечивает более длительный срок службы (около 10,000 Часов) и отлично отличается при крайне слабом освещении.
• Поколение 4 (Информация 4)
  Использует технологию с гейтом без пленки, удаляя ионную барьерную плёнку MCP, Снижение рассеяния электронов для снижения шума и расширения динамического диапазона. Разрешение может проходить дальше 70 lp/mm, адаптация как к ярким, так и к очень тёмным условиям, хотя это редко встречается на гражданских рынках из-за высокой стоимости.

2. Тепловизионная технология

Тепловизионные приборы ночного видения не зависят от окружающего света, а обнаруживают инфракрасное тепловое излучение (длины волн 8-14 Микрон) Излучаемый объектами. Все объекты, Даже холодные, Излучать тепло на основе перепадов температур. Рабочий принцип следующий:

• Обнаружение теплового излучения: За линзой находится микроболометрический массив (обычно изготавливается из оксида ванадия или аморфного кремния), который чувствует инфракрасное излучение и преобразует его в электрические сигналы.
• Обработка сигналов: Сигналы усиливаются и оцифровываются для создания тепловой карты. Разницы температур представлены в оттенках серого или псевдоцвета (Например.., белого каленья, Чёрно-горячий, или радужные режимы).
• Отбор изображений: Результат отображается на экране, тёплые объекты обычно выглядят белыми или красными, а холодные — чёрными или синими.
• Функции: Тепловизиторы имеют более низкое разрешение (обычно 320×240 или 640×480 пикселей) но работайте в полной темноте, дым, или туман, с диапазоном обнаружения от сотен метров до нескольких километров (В зависимости от качества объектива и сенсора).

3 . Цифровая технология ночного видения

Цифровые приборы ночного видения используют современные электронные датчики для захвата света и создания цифровых изображений, Похоже на технологию, применяемую в цифровых камерах или смартфонах. Рабочий принцип следующий:

• Захват света: Линза собирает видимый и ближний инфракрасный свет (700-1000 Нм), проецировать её на датчик (Например.., CCD или CMOS). Эти датчики чувствительны к инфракрасному излучению, захват длин волн, невидимых человеческому глазу.
• Преобразование сигнала: Датчик преобразует фотоны в электрические сигналы, Формирование необработанных цифровых данных. CMOS сенсоры встречаются чаще из-за меньшего энергопотребления и стоимости, с разрешением от 480p до 1080p.
• Цифровая обработка: Встроенный цифровой процессор сигналов (DSP) усиливает сигнал, снижает шум, и оптимизирует изображение (Например.., Регулирование контраста или усовершенствование краёв). Пользователи могут выбирать режимы отображения, например чёрно-белые, зеленый, или цвет.
• Инфракрасная помощь: В условиях отсутствия освещения, интегрированный инфракрасный осветитель (обычно светодиоды 850 нм или 940 нм) излучает инфракрасный свет, который отражается обратно к сенсору, формируя изображение. Длина волны 940 нм более скрытная, но немного тусклее.
• Вывод изображения: Обработанное изображение отображается на LCD или OLED-экране, Поддержка предпросмотра и записи в реальном времени в виде видео или фотографий.

Виды приборов ночного видения

На основе генерации и применения технологий, Приборы ночного видения классифицируются следующим образом:

• Поколение 1 (Информация 1): Базовая интенсификация изображения, низкая стоимость, Требуется помощь в международных отношениях.
• Поколение 2 (Информация 2): С MCP, Более чёткие изображения.
• Поколение 3 (Информация 3): Арсенид галлия, Военного уровня.
• Поколение 4 (Информация 4): Технология без плёнки, Высшие результаты.
• Цифровое ночное видение: Цифровые датчики, Многофункциональный и доступный.
• Тепловидение: Обнаружение тепла, Произведения в полной темноте.

Особенности и преимущества цифрового ночного видения

Цифровое ночное зрение привлекло внимание в последние годы благодаря своим уникальным преимуществам:

• Многосторонность: Многие устройства поддерживают запись изображений и видео, с возможностью Wi-Fi передачи на телефоны или компьютеры, а также встроенными слотами для карт памяти. Например, темBINOCK NVG30 предлагает 2K (2560×1440) запись видео и потоковая передача по Wi-Fi в реальном времени, с режимом движения без задержек 40 Гц; темBINOCK NVG50 Добавляет приложение с помощью дистанционного управления для улучшенной записи и обмена данными.
• Долговечность: На основе электронных датчиков, Они менее чувствительны к яркому свету и пригодны для использования днём и ночью. ОбаNVG30иNVG50 гидроизоляция IPX7, что делает их устойчивыми в суровых условиях на открытом воздухе.
• Экономическая эффективность: Ниже производственные затраты по сравнению с Gen 2 или Ген 3 Устройства делают их более доступными. ТемNVG30 Обеспечивает высокую ценность под $500, в то время какNVG50, Запущен в 2024, предлагает более лёгкую конструкцию (192g) для ещё большей экономии.
• Качество дисплея: Электронные экраны позволяют регулировать яркость и разрешение, с несколькими цветовыми режимами (Например.., чёрно-белый, зеленый, белый фосфор). ТемNVG30 имеет углом обзора 40° (FOV) а также OLED-дисплей для почти естественного просмотра; темNVG50 обновления до 45° FOV и экрана 1440p для расширения, Более чёткая графика.
• Технические преимущества: Цифровая обработка сигналов позволяет интегрироваться с современными функциями, такими как GPS, Временные метки, и автояркость. ТемNVG30 включает интеллектуальную регулировку интенсивности ИК-излучения для различных освещённых условий; темNVG50добавляет откидывающийся экран и помощь прицела, Совместим с винтовочными прицелами, Повышение эффективности ночного видения примерно на 30%.
• Портативность и совместимость: ТемNVG30 поддерживает крепление шлемов и бинокль, с 940-нм стелс-инфракрасным осветителем и дальностью 600 метров; темNVG50, 87x65x20 мм, компактна, Поддерживает внутренние или внешние батареи, и устанавливает рельсы Пикатинни для тактического использования.

Применение приборов ночного видения

Военные и правоохранительные органы: Ночные операции, надзор; Цифровые типы для записи.

Гражданское использование: Охота, кемпинг; Цифровые модели для фотографии.

Развлечения и технологии: Ночные исследования, Креативное изображение.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ

Преимущества:

• Расширяет видимость в темноте.
• Разнообразные технологии, Очень адаптивный.
• Цифровые модели предлагают богатые функции при более низких затратах.

Недостатки:

• Дорогие модели дорогие.
• Для усиления изображения требуется немного света..
• Цифровые типы могут задерживаться при производительности на дальних дистанциях.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Приборы ночного видения превысили пределы естественного света, Эволюция изУсиление изображения Комутепловидение иЦифровые технологии. Устройства, такие какBINOCK NVG30 иNVG50, благодаря их продвинутым функциям и доступности, внедряем цифровое ночное зрение в повседневную жизнь. По мере роста производительности и снижения затрат, Технологии ночного видения готовы стать ещё более распространёнными.