Как работает прибор ночного видения: устройство и принцип работы ПНВ

Устройство ПНВ– это оптико-электронный прибор, дающий оператору детальное изображение исследуемой локации и объектов при сниженной освещенности. Применение скотопические устройства нашли в военном деле, охоте, охране, спасательных и поисковых работах, наблюдении за животными и ориентации на местности в темноте.

Конструктивно выделяют несколько форм-факторов устройств – прицелы для оружия, компактные монокуляры, привычные бинокли, тепловизоры, очки. Отличия в форме конструкций не влияют на действие, так как работает прибор ночного видения по одному принципу, независимо от вида оптики.

Как устроены ПНВ

Чтобы разобраться, как работают приборы ночного видения, следует ознакомиться с конструктивными элементами устройств.

Оптическое изделие вмещает в себе:

• 1 или 2 объектива – деталь собирает свет, падающий от объекта слежения, и перенаправляет изображение на поверхность электронного оптического преобразователя – фотокатод;
• приемник излучаемой энергии – основой элемента может выступать матрица ПЗС в цифровых приборах или тепловизор в инфракрасных вариантах;
• усилитель – роль отображателя картинки выполняет ЭОП, отвечающий за преобразование ИК-изображения, невидимого человеческому глазу в видимое, и усиление светового потока в несколько тысяч раз;
• элемент отображения – пользователь через окуляр видит картинку на экране монитора или ЭОП.

Внедрение в конструкции электронно-оптического преобразователя позволят видеть ночью, это основа устройства. Картинка приборов отражается черно-белым цветом или зеленым, для снижения напряжения глаз. Черно-белое изображение отличается более высокой детализацией.

В условиях полной тьмы используются устройства со встроенной или съемной подсветкой. ИК-осветитель состоит из ИК-диодов или лазерных диодов, работающих в ИК-диапазоне. Применяется подсветка, если природной освещенности местности не хватает для корректной работы ПНВ и в качестве дополнительного источника света. Дальность осветителя определяется мощностью оптической техники.

Типы ночной оптики

При построении устройства ночного видения применяется несколько методов:

• ночной режим – используется ЭОП для увеличения крайне слабого света, незаметного человеческому глазу;
• ближний режим – работают в ИК-спектре, когда нет естественных источников света, нуждаются в подсветке инфракрасными прожекторами;
• слежение в тепловом ИК-диапазоне: волна достигает показателя от 7 до 15 мкм, на наблюдаемой дистанции видны все твердые и теплокровные объекты.

Более распространеноустройство прибора ночного видения,работающее на базе ЭОП. Техника отличается компактными размерами, небольшим весом, длительным сроком автономной эксплуатации.

Виды ПНВ и особенности их применения

Хотя в приборах ночного видения принцип работы идентичен, производителивыпускают изделия в различных типоразмерах.

Бинокль

Универсальные приборы, оснащены двумя ЭОП, не нагружают зрение за счет возможности вести слежку двумя глазами, позволяют принять стереоскопический рисунок в увеличенном размере. Ночной канал бинокля построен на малогабаритном герметизированном преобразователе, поколения II+.

Конструкция устройства включает:

• проекционный объектив;
• отражатель;
• окулярные блоки;
• линзы.

Фотометрическая система оснащена несколькими режимами работы ночного канала. Чтобы прибор ночного видения функционировал так же, как работает дальномер, установлена функция дальномерной сетки, определяющей дистанцию к объекту слежения.

Монокуляр

Самый простой вариант ночной оптики. По принципу работы этот ПНВ совпадает с биноклем. Внешне похож на зрительную трубу, обладает невысокой кратностью, необходимо держать монокуляр в руках.

Очки

Наличие особого крепления позволяет закреплять приборы на специальных защитных шлемах или ремешках для ношения изделия на голове. Понять, как работают очки ночного видения, сокращенно ОНВ, можно на примере предыдущих вариантов оптики. Они обладают широким углом зрения, изображения выдаются в стандартном размере или с увеличением от 1х, что сравнивает их действие с биноклями.

Различают два типа ночных очков.

1. Бинокулярные – оснащены двумя аналогичными каналами для обоих глаз пользователя, состоят из преобразователя, окуляра и объектива. Регулировать интервал между зеницами глаз можно в промежутке от 52 до 72 миллиметров. Изображение от бинокулярных очков оператор получает стереоскопическое.
2. Псевдобинокулярные – включают в себя объектив и 1 ЭОП. Принцип работы прибора ночного видения заключается в разведении картинки, получаемой с дисплея преобразователя, на два глаза. Эту функцию выполняет псевдобинокулярный микроскоп.

Различий, как работают псевдо- и бинокулярные очки для ночного видения, мало. Разница в стоимости и весе. Псевдобинокулярные варианты имеют меньший вес и стоят дешевле.

Прицелы

Их преимущества в возможности фиксации на оружии. Устройства оснащены прицельными сетками и функцией увеличения изображения. Выполняются в герметичном и стойком к механическому воздействию корпусе, выдерживают сильную отдачу при стрельбе. По техническим характеристикам могут применяться для оружия различной мощности.

Альтернативой прицелам выступает лазерный дальномер. Луч закрепленного на оружии ИК-целеуказателя заметен только через ОНВ.

Тепловизоры

Используются в случаях, когда применение ЭОП бессмысленно, а видимость окружающей среды затруднена туманом, дымовой завесой или мощными световыми помехами. Способны отыскать теплокровные цели в густых насаждениях, но теряют работоспособность при температуре от +35°C. Сконструированы на базе болометров. Принцип работы ПНВ в улавливании тепловых сигнатур, излучаемых от всех объектов, нагретых в термодиапазоне -50-+500°C. Чувствительность болометров в тепловизорах определяется длиной волн в диапазоне от 2 до 14 мкм.

Цифровые приборы

Прибор ночного видения, где принцип работыповторяет алгоритм действия видеокамеры, тоже входит в перечень видов ПНВ. Свет, поступающий от объекта, переходит на светочувствительную матрицу и преобразовывается в цифровой сигнал, дальше поступает на экран цифрового устройства и выводится на окуляр. Минусы устройств в высоком потреблении энергии и неработоспособности при низких температурах.

ПНВ пригодны для установки на боевые единицы, соединяющиеся с деталями стрелковых комплексов.

Этапы разработки новых ЭОП

Принцип работы приборов для ночного виденияс применением ЭОП остается неизменным: увеличивает слабое свечение, исходящее от маломощных световых источников. Преобразователи в устройствах с модернизацией технологий менялись и становились все мощнее. Создана относительная классификация ЭОП по поколениям. Каждая модель, где базовые характеристики улучшались, получала «+». Таких поколений насчитывается четыре плюс нулевое.

1. Устройства нулевого поколения уже не используются. Они обладают низкой чувствительностью, не способны функционировать без дополнительного освещения. Состоят из 2 цилиндров, которые вставляются один в другой. На одном наносится люминофор, другом – фотокатод. Картинка передается реальная, без дополнительного усиления.
2. Iпоколение ЭОП характеризуется малой дальностью, приборы видят на расстоянии до 200 метров. Улучшить показатели возможно применением дополнительного источника ИК-излучения. Минус прибора в низкой четкости изображения, а коэффициент усиления составляет – 900.
   В ПВН I+ нет размытых участков, точечные засветки не вредят видимости и яркости, дальность обнаружения повышена на 50 м.
3. II поколение отличается внедрением разгонной камеры. Принцип работы этого прибора ночного видения основан на использовании МКП (микроканальная пластина), ускоряющей проводимость электронов. Применение технологии увеличило дальность распознавания цели на протяженности до 600 м, а ведение целенаправленного огня возможно на дальности 300 м.
   II+ поколение отличается отсутствием МКП, чувствительным фотокатодом, небольшим коэффициентом усиления, длиной волны ИК-подсветки, незаметной для животного. Подходит для использования на открытой местности.
4. III-й период происхождения ПНВ не требует дополнительной подсветки, показывает качественную картинку на расстоянии 500 м при плохой видимости. III+ оснащен импульсным источником питания, который защищает от засветки по периферии. Минус данного прибора ночного видения в стоимости устройства. Изделия дорогие, изготавливаются всего на 3 заводах в мире.
5. Дороговизна приборов III поколения, стала причиной производства ЭОП IV генерации. Материалом для Photo-CADвыступает GaAs, что значительно снизило производственные затраты.

Устройства IV поколения пока не поступили на рынок оптической продукции.

Критерии подбора ПВН

Выбирая ПНВ, важно предварительно изучить, как работает конкретный прибор ночного видения, в каких условиях может эксплуатироваться, максимальную дальность видимости и распознания объектов наблюдения. В технических характеристиках нужно смотреть на:

• разрешение изображения;
• угол зрения;
• наличие функции фокусировки;
• кратность;
• диаметр объектива.

Но первоначально следует определиться с типом изделия, которое подходит под пользовательские потребности. Второй момент – поколение. Они отличаются возможностями, тем, как и где способно работать ночное видение, ценовым соотношением.

Завершающими критериями подбора ночной оптики являются масса и габариты. Для охотничьих целей подходят недорогостоящие варианты первого поколения или более продвинутые для профессиональных охотников II+ уровня. В охранной и правоохранительной деятельности актуальны более дорогие модели последних поколений.

Предложения современной оптической продукции помогают операторам в различных областях эффективно проводить наблюдательные мероприятия при сложных погодных условиях и ограниченной видимости атмосферы в ночное время.Для того, чтобы получить HTML код нажмите на кнопочку "Источник" и скопируйте код в буфер.