Приборы ночного видения
|
Приборы ночного видения дают явное преимущество их владельцам. Они позволяют хорошо видеть не только при очень слабой освещенности, но и в полной темноте. Приборы ночного видения могут применяться в следующих сферах деятельности:
Главным элементом прибора ночного видения является вакуумный фотоэлектронный прибор: электронно-оптический преобразователь (ЭОП). Действие ЭОПа основана на явлении внешнего фотоэффекта. Внешний эффект - эмиссия электронов в вакуум из тонких полупрозрачных полупроводниковых слоев (фотокатода) под воздействием квантов оптического диапазона спектра (диапазон длинн электромагнитных волн от 0,001 до 1000 мкм). Поток электронов ускоряется под воздействием напряжения порядка 10000 вольт, фокусируется электронно-оптической системой и попадает на катодолюминисцентный экран, вызывая его свечение в видимой глазом области спектра (диапазон длинн 0.38-0.78 мкм), практически во всех ЭОПах - в зеленой. Изображение на экране наблюдается с помощью лупы или регистрирующего прибора. На рисунке показана упрощенная схема прибора ночного видения.
Усиление яркости происходит за счет разгона электронов в электрическом поле и может достигать нескольких десятков тысяч раз. Одновременно с усилением яркости прибор ночного видения осуществляет преобразование спектра изображения из-за разницы в спектральных характеристиках чувствительности фотокатода и фотоприемника ЭОП (а значит и глаза). Современные фотокатоды обычно имеют продленную в ИК-область чувствительность (до 0.9 мкм). В то же время существуют фотокатоды, чувствительные в ультрафиолетовом диапазоне длинн волн (0.1-0.3 мкм), а рентгеновские ЭОП, имеющие сложный слоеный фотокатод, способны визуализировать рентреновское излучение. Поскольку оптические элементы давно и хорошо отработаны, параметры и стоимость прибора ночного видения определяются в основном примененным в нем ЭОПом. Недорогие однокамерные ЭОП, имеющие стеклянный вакуумный корпус с плоскими входным и выходным окнами, обеспечивают усиление яркости до 1000 раз при высокой разрешающей способности только в центре наблюдаемой сцены, и условно называются "ЭОП нулевого поколения" (по классификации, принятой в США соответствует первому поколению) . ЭОП, имеющий волоконно-оптическую шайбу на входе и обеспечивающий более равномерное разрешение по всему изображению, называют "ЭОПом 1 поколения" (по классификации, принятой в США соответствует поколению 1+). Такие приборы часто при умеренной цене уже обладают хорошими эксплуатационными характеристиками. Для повышения усиления яркости ЭОП может состоять из двух или трех плоско-вогнутых модулей. Однокамерные ЭОП с волоконно-оптическими пластинами на входе и выходе, имеющие микроканальный усилитель электронного изображения и встроенный источник питания, называют "ЭОП второго поколения". Такие приборы усиливают яркость изображения до 50 тысяч раз, имеют хорошую четкость по всему полю и высокую помехозащищенность к ярким локальным засветкам. Дорогие комплектующие элементы и технология сборки определяют их более высокую цену. Еще более высокими характеристиками обладают миниатюрные ЭОП с плоской электронно-оптической ситемой и фотокатодами с повышенной эффективностью. Такие приборы условно называют "ЭОП третьего поколения" . Одновременно с повышением чувствительности фотокатода как правило происходит смещение спектра в сторону более длинных волн. Конструктивно приборы ночного видения могут выполняются в виде:
Ночные визиры - это ночные приборы для быстрого просмотра объекта со слабой освещенностью. Наиболее распространенными в продаже являются визиры на базе ЭОП нулевого поколения. Имеют объективы со светосилой 1:1.5 - 1:2 и фокусным расстоянием 80-ЮОмм при угле зрения 10-20 градусов. Из опыта работы с таким прибором следует, что при освещенности 0.01 люкса (освещенность, создаваемая ночью четвертью луны) можно обнаружить ростовую фигуру человека на фоне зелени на расстоянии 150-200 м и распознать ее детали на расстоянии 70-100 м. При использовании малогабаритного инфракрасного прожектора с мощностью порядка нескольких десятков милливатт, можно вести наблюдение в полной темноте на расстоянии до 150 м. В псевдобинокулярном приборе используется один объектив, один ЭОП и бинокулярный панорамный окуляр на выходе. Бинокли - это приборы, которые содержат два обектива, два ЭОП и два окуляра. Такая схема обеспечивает стереоскопичность изображения, для чего расстояние между входными объективами делается существенно больше расстояния между глазами. Качество бинокля определяется параметрами оптических компонентов и типом ЭОП. Очки - приборы ночного видения для подвижного (мобильного) использования. Они крепятся на головном уборе наблюдателя, оставляя его руки свободными для выполнения каких-либо операций. Для привычной и быстрой ориентации почти все такие приборы имеют однократное увеличение и широкий угол зрения: ЛО градусов и более. В ряде случаев с целью снижения цены используется один объектив и один ЭОП (типа "циклоп"). Наиболее доступными и дешевыми являются очки на базе ЭОП нулевого или первого поколения, а наиболее эффективными и легкими (менее 500Г) - очки на базе ЭОП третьего поколения или "2+ поколения" (более простой фотокатод). Прицелы - монокуляры ночного видения, оптическая часть которых имеет две светящиеся шкалы, играющие роль "мушки", а также устройство крепления к оружию и механизм "выверки". Приборы данного типа имеют небольшой угол зрения и высокую ударопрочность. В дневное время для защиты ЭОП от повреждения светом на объектив может надеваться специальная диафрагма. Наиболее часто в ночных прицелах используются ЭОПы первого поколения. Приборы для документирования изображения - это комплекты аппаратуры, в состав которых как правило входит: Стыковка монокуляра и камеры может осуществляться через специальное переходное кольцо-адаптор, а жесткость конструкции и закрепление на штатив достигается с помощью специальной рамы (брэкита). У некоторых приборов такой универсальный брэкит имеется в качестве аксесуара. Следует иметь в виду, что качество полученных видеодокументов будет зависеть не только от параметров ночного монокуляра, но и от чувствительности и разрешения регистрирующей камеры. При выборе прибора следует помнить, что эффективность его работы зависит от
качества ЭОП и параметров оптической части. Если предполагается его использование совместно с фото или видеокамерой, целесообразно приобрести прибор о ЭОП не ниже 1 поколения с обязательным
индивидуальным отбором. При отборе следует обратить внимание на уровень
собственных шумов ЭОП, а также на его загрязненность. Наличие органа регулировки
усиления яркости значительно улучшает его качество. Очень существенным при
эксплуатации является его относительно малый вес, который достигается с помощью
применения более легкого стекла в оптической части.
|
