Hvad er nattesyn?

• Cones - at skelne farver

• Sticks - for at indstille lysstyrken

Når niveauet af lys falder, reagerer kun stængerne - 1000 gange mere følsomme end keglerne og antallet af 92 til 100 millioner for et menneske (sammenlignet med katten, der har omkring 150 millioner af dem og som er nyctalope). Dette forklarer, hvorfor din vision går i "sort / hvid" -tilstand. Ligeledes virker objekterne "slørede", fordi transmission af fotoreceptorer til synsnerven er mindre effektiv med stængerne. Grundlæggende for at aktivere evnen til naturlig "nattesyn" og lade restlys ind, udvider pupillen og "aktiverer" stængerne. Men med en grænse, der ikke tillader effektiv nattesyn.

• INFRARED WAVE RANGE EXTENDS FRA 0,7 til 100 μm
• VISIBLE WAVE RANGE spænder fra 0,38 til 0,7 μm
• GÅR PÅ GAMMA, X, ULTRAVIOLET og RADIO RAYS, ingen interesse her

Hvad der interesserer os for teknologien, der anvendes i nattesyn og termisk er det infrarøde bølgeområde, opdelt (af CIE-systemet) i 4 spektralbånd:

• Nær infrarød: fra 7μm til 1,6μm
• Den gennemsnitlige infrarøde: fra 1,6 μm til 4 μm
• Termisk infrarød: fra 4 μm til 15 μm
• Langt infrarødt: fra 15 μm til 100 μm

Det er takket være disse forskellige bølger, at din fjernbetjening, din LED-lampe, missilvejledning, termiske kameraer, lasere ... og en hel masse andre applikationer fungerer!

 Det elektromagnetiske spektrum

Hvad er restlys?

Helt afgørende for betjeningen af ​​dine briller (uden resterende lys - og derfor uden fotoner, ingen nattesyn mulig), udsendt af solen, månen, stjernerne - og alle de lyskilder, der findes i byområder (offentlig belysning) , billygter, oplyste skilte), der danner en lysende glorie over et stort område - restlys er det sæt fotoner, der strejfer rundt i det rum, du befinder dig i (med lysets hastighed i andre steder), dag og nat. Det er ved at forstærke dette lys (om natten naturligvis til nattesyn) ved hjælp af en fotokatode og en lysstofrør, at vi gendanner et billede (af mere eller mindre god kvalitet afhængigt af " generation ”af røret, der indeholder fotokatoden).

Nu da det fysiske princip som gør det muligt at installere "nattesyn" -teknologi, vil vi være i stand til at forklare, hvordan det fungerer!

Hvordan fungerer et nattesynsteleskop?

Som det ses ovenfor, er det grundlæggende princip (for en passiv brille) at forstærke det resterende lys så meget som muligt for at gengive et billede med den bedste definition og den bedst mulige lysstyrke. Jeg vil kun tackle hurtigt (og i kapitlet “infrarød fakkel) udnyttelsen af ​​infrarød på en aktiv måde, idet denne teknologi potentielt er en fare i taktisk brug.

1. En linse (på forsiden af ​​teleskopet) fanger det resterende lys og en del af spektret af den nærmeste infrarøde og leder dem til elektronrøret (en fotomultiplikator).

2. At passere gennem fotomultiplikatorlyset (fotoner) rammer en fotokatode og derved genererer elektroner ved fotoelektrisk effekt.

3. Elektronerne projiceres mod en wafer - polariseret af elektroder - af mikrokanaler, MCP (som betragtes som en fotomultiplikator wafer). Bygget på en sådan måde, at det letter kollisionen (hver mikrokanal er orienteret i en mere eller mindre vigtig vinkel - fra 5 til 8 °) og reducerer "støj". Når de indledende elektroner kommer ind i mikrokanalerne, rammer de deres vægge og forårsager udsendelse af andre elektroner, som ved en forstærkningseffekt igen vil ramme mikrokanalernes vægge og derved skabe d andre elektroner.

4. Elektronerne (nu nummerering flere tusinde) vil passere gennem en phosphorescerende skærm. Takket være den opnåede kinetiske energi er elektronerne (som har strukturen af ​​de indledende fotoner - hvilket gør det muligt at genoprette billedet) exciterer fosforatomer ... som frigiver fotoner. Dette lys, der returneres gennem en linse, vil udgøre det endelige billede - som du visualiserer "i grønt" på grund af phosphorens egenskaber. Objektivet skal tillade fokus (og muligvis forstørrelse) for den bedst mulige kvalitet.

1. Det skal bemærkes, at visionen "i grønt" skyldes producentens valg af en bestemt fosfor - det menneskelige øje er mere følsomt over for grønt, dette var løsningen på en (mere eller mindre) optimal kontrast til en. kontrollerede omkostninger.

Skematisk betjening af et nattsynsomfang (generation 2 minimum)

Så hvorfor er der flere “kvaliteter” af nattesynsbriller?

Som med enhver menneskelig opfindelse vil vi løbende søge at forbedre kapaciteten af ​​en teknologi. Via fysik, biologi eller kemi, via den brugerrapporterede oplevelse, og simpelthen ved en møntfremstillingsevne, der forbedres med fremkomsten af ​​beslægtede teknologier.

I tilfælde af nattesyn er det, der primært tillod forbedringen:

• Forbedring af fotokatoden og dens følsomhed (gennem 2 og 3 rør generationer)
  • S1-, S20-, S25-fotokatoden og galliumarsenidfotokatoderne er efterfølgerne, der forbedrer følsomheden i spektralområdet af synligt og næsten infrarødt.

• Indsættelse af mikrokanalpladen (fra generation 2)
  • Dette vil tillade at generere en meget større mængde elektroner (sammenlignet med 1 generation) og derfor en forbedring i forstærkningen og kvaliteten af ​​billedgengivelsen
  • På et 3 generationsrør anbringes en ionfilmfilm på den (for at beskytte katoden mod eksponering for en uønsket lyskilde). Dette reducerer antallet af genererede elektroner og øger den synlige halo på lyspletterne. Tværtimod forbedrer filmen signifikant rørets liv
  • På et generation 3-rørsmøde, der møder OMNI-V - VII standarder, integreres et finere ionfilter - forbedring af SNR og lysfølsomhed - på bekostning af levetid

• Funktionen "AUTOGATED" (fra generation 3)
  • Denne funktion styrer på en ekstremt hurtig måde (i størrelsesordenen et millisekund) forsyningen af ​​røret. Så snart røret udsættes for en "aggressiv" lyskilde, vil strømforsyningen straks blive afbrudt og dermed bevare røret og dets levetid.

• Beslutningen (defineret ved målingen i liniepar pr. mm)
  • Sammenfattende - og meget kortfattet - det forbedrer din visualisering af detaljernes finhed

• Forbedringen af ​​SNR (Signal støjradio)
  • Det er forholdet mellem signalets spænding (det elektriske signal fra dit rør) og den støj, det genererer. Dybest set den "sne" (Scintillation), der vises på billedet. Forskellen mellem et Generation 1 og Generation 3 hit er indlysende.

De forskellige generationer af rør

Billed gengivelse af de forskellige generationer af rør (udtrykket "generation 4" er overbrugt og svarer til generation 3 standardiseret Omni-VII)

0 generationen

I 1929 udgør den ungarske fysiker Kálmán Tihanyi princippet om nattesyn (til fordel for den britiske hær). Fra 1935 udvikler et tysk firma (AEG - som stadig eksisterer i dag) nat vision teknologi, parallelt med USA. I løbet af Anden Verdenskrig vil disse to lande bruge nattesynskapet i kamp, ​​på pansrede køretøjer og på håndvåben. USA vil udvikle konceptet og fortsætte sin operationelle brug under koreansk krigen. Den anvendte teknologi er aktiv - den projekterer en bred infrarød stråle

1-generationen (og 1 +)

Stadig det mest almindelige i verden i dag! Udviklet i løbet af tresserne og udnyttet under Vietnam-krigen af ​​USA, udnytter det det første "passive" rør med intensivering af lys med en S60 fotokatode (til en Intensivering gevinst på ca. x1000). Billedet er klart og giver god kontrast i midten af ​​billedet med forvrængning i kanterne og en SNR, der genererer forstyrrelse - "sne" - på det gengivne billede. Generationsrørene, der i øjeblikket tilbydes af producenter, kommer hovedsageligt fra lagre i det tidligere Sovjetunionen - hvilket er ret positivt. Det levetiden på dette rør vil være omkring 4000 timer (plus eller minus) af aktiv anvendelse et Det vil kun være muligt at operere med et højt niveau af resterende lys (synlig måne), undtagen når der benyttes en IR-fakkel i forbindelse med teleskopet.

Det såkaldte "generation 1+" -rør er intet andet end et generation 1-rør forbedret for at give bedre billedkvalitet (Armasight Core eller Pulsar Edge) med en optimeret opløsning.

• Definition: fra 35 til 60 par linjer pr. Mm
• Gennemsnitlig levetid: ca. 4000 timer
• Fotokatode: S20
• Intensivering: omkring 1000x - kræver et højt restlysniveau
• Gennemsnitspris: fra 150 til 700 euro - afhængigt af typen af ​​teleskop (monokular, kikkert, riflescope, med eller uden forstørrelse osv.)

2-generationen (og 2 +)

Denne anden generation introducerer MCP (mikrokanalskiven) og en S25 fotokatode til en forstærkningsforstærkning på op til 20000 gange, en signifikant forbedring i SNR, opløsning (45 par linjer pr. Mm minimum) og lysstyrkefølsomhed - tilføjelse af en IR-lommelygte er ikke længere nødvendig, og niveauet af resterende lys skal være meget lavere for et billede, der gengiver bedre end generation 1. Fosforskærmen kan bruge ( ifølge producenten) en fosfor, der forbedrer kontrasten i den grønne "farve" og derfor giver et bedre detaljeringsniveau.

Det såkaldte “2+” generation tube (virkelig) optimerer opløsningen (med et gennemsnit på 60 linjepar per mm), SNR vinder op til 10 point i forhold til et 2 generationsrør og følsomhed passerer 400-800 uA / lm (for følsomhed 500-600 uA / lm for 2 generering og fotokatoden S25). 2 + generationsrør med kvalitetskomponenter er betydeligt tættere på 3 generationsrør.

• Definition: fra 45 til 73 par linjer pr. Mm
• Gennemsnitlig levetid: ca. 10000 timer
• Fotokatode: S25
• Intensivering: ca. 20000 x - kræver lavt restniveau
• Gennemsnitspris: fra 900 til 2500 euro - afhængigt af typen af ​​teleskop (monokular, kikkert, riflescope, med eller uden forstørrelse osv.)
• FOM (Figur af Merite): fra 810 til 2044 (teoretisk - i virkeligheden snarere 1800 maksimum)

Generation 3 (og 3 standardiseret Omni-VII)

Integrationen af ​​fotokatoden fremstillet af galliumarsenid (forbedrer følsomheden over for det langt infrarøde område, men er mere "skrøbelig" end S25-fotokatoderne) og en overtrukket "anden generation" MCP. en filterfilm (som beskytter katoden mod ioner) - dette reducerer antallet af genererede elektroner og øger den halo, der visualiseres omkring lyspunkterne - muliggør en forøgelse af rørets levetid (op til 20000 timer) og -en amplifikation af restlys fra 30 til 50000x. Renheden af ​​billedet og gengivelsen af ​​detaljer er ca. 3 gange bedre end et generation 2-rør, men dit øje vil ikke være følsom over for denne optimering (eller på en reduceret måde); På den anden side giver den ekstraordinære lysfølsomhed dig mulighed for at bruge brillerne under meget forringede resterende lysforhold. “AUTO GATED” -funktionen bevarer røret mod utilsigtet eksponering for aggressiv og pludselig belysning, samtidig med at gengivelsen af ​​billedet bevares - hvilket er vigtigt for en kampoperatør, der uden AUTO GATED kunne blive blændet. ved pludselig start, eksplosioner, brande ...

3 Generation Standard Standardized Omni (Level VII) Generation Tube forbedrer primært MCP med en tyndere filterfilm end på et konventionelt 3 generationsrør (samtidig med at elementerne i en rør 3i generation holdes). Denne ændring - hvilket bringer rørets levetid tilbage til omkring 15000 timer - vil drastisk øge billeddefinitionen og rendering, opløsning og kontrastniveau. Normalt reserveret til militær brug, med en forstærkning gevinst fra 80 til 120000x (teoretisk - men det er stadig rigtig imponerende).

Det skal bemærkes, at nogle producenter tilbyder P43-fosforrør, der tilbyder en “sort og hvid” eller endda “blålig” gengivelse for et bedre overblik over kontrasterne og detaljerne i billedet.

Det skal bemærkes, at filterfilmen fra MCP afhænger af det amerikanske standardiseringsniveau omni (fra niveau II til VII), vil gøre et mere eller mindre klart og detaljeret billede. Nogle 3 generationsrør tilbydes uden film (filmløs). Billedets gengivelse forbedres betydeligt, men rørets levetid er tydeligvis forkortet. 

• Definition: fra 57 til 73 par linjer pr. Mm
• Gennemsnitlig levetid: 20000 til 15000 timer
• Fotokatode: galliumarsenid
• Intensivering: fra 30 til 120000 x (meget teoretisk) - kræver et meget lavt residuallysniveau
• Gennemsnitlig pris: fra 2300 til 6000 euro - afhængigt af typen af ​​omfang (monokulær, kikkert, rifleomfang, med eller uden forstørrelse osv.) Og de anvendte komponenter
• FOM (Figur af Merite): fra 1400 til over 2000

Til montering på GUN, skal foretage VALGET af et vindue til at modstå ET SKIB KUNNE TUBE i tilbagegang i klasse bestemmelsessted VÅBEN - DENNE for at sikre den TUBE LIV OG billedgengivelse. IF I DUBBEL KONTAKT OS.

Det særlige tilfælde af digital nattesyn

En teknologi, der er identisk med den, der bruges i dit kamera, dine digitale overvågningskameraer, dit webcam eller dit digitale kamera: en CCD eller CMOS, der er modificeret til at være følsomme ikke over for det synlige spektrum, men for det infrarøde spektrum og konverterer til et digitalt signal . Det digitale signal forstærkes og sendes derefter til LCD-skærmen, hvor du ser billedet. Fraværet af en fosforskærm fjerner den sorte og grønne gengivelse for at gøre et sort / hvidt billede.

Som et 1 generationsrør kan et digitalt nattesynteleskop kun forstærke det resterende lys uden integration af et PCM. Faktisk vil du have brug for enten et væsentligt restlys (fuldmåne ...) eller (som f.eks. Et sikkerhedskamera) IR-dioder eller en IR-fakkel. Det er vigtigt at bemærke, at enhver infrarød emission er påviselig. Det er dumt at være en snigskytte skudt på grund af sådanne fejl.

Forstærkningen vil være identisk (eller endnu større) med et rør af generation "1+" (dvs. 1000x) med en bedre billedgengivelse - især ved fravær af forvrængning på kanterne af denne.

Den mest afgørende fordel er, at de begrænsninger, der er relateret til rørene, helt klart forsvinder. Du kan bruge teleskopet uden risiko, hverken for dine øjne eller for enheden. Det vil være meget lettere at udnytte alle fordelene ved et digitalkamera (optagelse af billeder eller videoer, integration af en afstandsmåler, et barometer ...).

Denne type produkt vil være perfekt til "fritidsbrug" eller til sikring af områder med "lave" årvågenhedsniveauer og i kamp med lav intensitet. DET VIL UNDGÅ KOMBAT FØLGENDE PROFESSIONELLE OG UDSTYRTE SOLDATERE.

HVAD skal man huske at vælge dine natvisionsbriller:

• Enkel logik: den foretagne investering skal være relateret til den kommende mission (er)

• Hvert rør har en holdbarhed - så en professionel brug skal indarbejde en enhedsfornyelsestærskel
  

• Når det er muligt, prøv at vælge et teleskop, der er alsidigt (håndanvendeligt, som monteres på en hjelm og på et våben for eksempel) - med undtagelse af meget specifikke anvendelser (snigskytter ...)

• Bestem den samlede kvalitet af et teleskop takket være dets FOM (Figur af Merite) - se ordliste nedenfor for at forstå formlen

ORDLISTE "NOCTURNAL VISION"

• Automatisk lysstyrkekontrol (ABC):

Automatisk lysstyrkekontrol (muliggør modulering af spændingen transmitteret på MCP afhængigt af intensiteten af ​​den resterende lysstyrke).

• Auto Gating (ATG):

Muliggør styring af spændingen tilføres til fotokatoden (og til at reducere eller skære cyklus) når den udsættes for aggressiv lysstyrke (nat skydning, brand, lynnedslag, gadebelysning, halogen genereret af områder urban ...). Dette virker din vision bevarer detaljer i intens lys atmosfære og sikrer fotokatoden (som kunne være permanent forringet uden denne funktion). Nyttig, endog vigtigt for piloter af fly - især i lav højde - specialstyrker og interventioner i byområder.

• lp / mm (par af linjer pr. millimeter):

Enhed, der bruges til at måle opløsningen af ​​billedforstærkeren. Generelt bestemt fra et United States Air Force resolutionsstyrketestmål. Målet er en række mønstre i forskellige størrelser, der består af tre vandrette linjer og tre lodrette linjer. En bruger skal være i stand til at skelne alle vandrette og lodrette linjer og mellemrummet mellem dem.

• scintillation:

Tilfældig og strålende effekt i hele billedområdet. Scintillation, undertiden kaldet "videostøj", er et normalt kendetegn ved mikro-kanalplade-billedforstærkere og er mere udtalt under forhold med lavt lys.

• Signal / støjforhold (SNR):

Forholdet mellem signalamplitude og støjamplitude. Hvis støj (se definition af "flimmer") er så lys og stor som det forstærkede billede, kan du ikke se billedet. Signal / støjforholdet ændres med lysniveauet, fordi støj forbliver konstant, men signalet stiger (højere lysniveauer). Jo højere SNR, jo bedre fungerer enheden i et "mørkt" miljø - med lavt restlys.

• μA / lm (Microamperes by Lumen):

Måling af den elektriske strøm (μA) produceret af en fotokatode, når den udsættes for en målt lysmængde (lumen).

• opløsning:

Billedforstærkerens eller nattesynssystemets evne til at skelne detaljer omkring dine omgivelser. Billedforstærkerrørets opløsning måles i par linjer pr. Millimeter (lp / mm), mens systemets opløsning måles i cyklusser pr. Milliradian. For ethvert nattesynssystem med en forstørrelse på 1 forbliver røropløsningen konstant, mens opløsningen på et andet teleskop kan påvirkes ved at ændre okularets fokus og forstørrelse og tilføje forstørrelsesfiltre eller "relæ" -linser. Ofte er opløsningen i den samme nattsynenhed meget forskellig, når den måles i midten af ​​billedet og i billedets periferi. Dette er især vigtigt for kameraer, der er valgt til fotografering eller video, hvor opløsningen af ​​hele billedet er vigtig.

• MCP (Microchannel Plate):

Den berømte “wafer” af mikrokanaler, der multiplicerer elektroner produceret af fotokatoden. En MCP findes kun i Gen 2 og Gen 3. MCP'er eliminerer forvrængningskarakteristika for Gen 0 og Gen 1 systemer. Antallet af "huller" (mikrokanaler) i en MCP er en vigtig faktor til bestemmelse af opløsningen.

• Figur af Fortjeneste (FOM):

Hvis der er en ting at tage væk fra dette blogindlæg, er det denne! FOM bestemmes som følger: opløsning (par linjer pr. millimeter) x signal til støj. Det er på dette kriterium, at du bestemmer "kvaliteten" af dine briller.

Som altid, vær sikker og velsignet!