História a vývoj nočného videnia

Nočné videnie v praxiNočné videnie v delení do generácií.

V súčasnosti je zaužívané deliť nočné videnie do generácií 1, 2, 3, 4, ale aká je výpovedná hodnota generácií? Hovorí o kvalite obrazu? 
Môžeme súhlasiť s názorom, že generácie sú dnes už len marketingovým ťahom. Dnes sa už pri kúpe nedá riadiť udávanými generáciami. Čo výrobca (predajca) to iná "generácia". U jedného predajcu prístroj uvádzaný ako 3 generácia nedosahuje kvality prístroja, ktorý druhý predajca má zaradený v gen. 2. Nie sú jednotne určené pravidlá radenia prístrojov do jednotlivých generácií. A navyše okrem zosilovača (meniča) k dosiahnutiu kvalitného obrazu v noci je veľmi dôležitá optika prístroja. Nekupujte nočné videnie skôr, ako si jednotlivé prístroje nevyskúšate a neporovnáte.

Ako nočné videnie funguje

Dnes sa v prístrojoch nočného videnia používa Elektro optický menič -  skladá sa z fotokatódy, násobiča elektrónov a z obrazovky z fosforu. Svetlo prechádzajúce objektívom dopadá na fotokatódu, ktorá pri dopade fotónu emituje elektrón. V násobiči elektrónov dôjde k ich zvýšeniu počtu a to 10 000 až 100 000 násobnému. Tieto elektróny sú potom usmerňované na tienidlo, ktoré je pokryté fosforom a dopadajúce elektróny sú späť premenené na svetlo. Tento zosilnený obraz vidíme v okulári. Výsledný obraz je väčšinou v odtieňoch zelenej farby práve vďaka použitému fosforu a tiež preto, že zelená je ľudským okom priaznivo prijímaná.

Elektrooptický menič  je základnou časťou nočného videnia, ktorá usmerňuje a zrýchľuje fotoelektrický prúd. V zásade je kvalita nočného videnia posudzovaná podľa charakteristiky elektrooptického meniča a optiky. Podľa platnej terminológie sa prístroje nočného videnia rozdeľujú na prístroje I., II., III. a IV. generácie (s medzi stupnicou napr. I +, II +). Hlavný rozdiel medzi generáciami nočného videnia je v kvalite, prepracovanosti elektrooptického meniča a v neposlednom rade aj v cene (čím vyššia generácia tým vyššia cena a vyššia úžitková hodnota).

Generácia 0

Systém nočného videnia vytvorený pre armádu Spojených štátov amerických, ktorý bol používaný  počas druhej svetovej vojny a vo vojne v Kórei. Generácia 0  využívala infračervené svetlo a IR reflektor bol pripojený k nočnému videniu. Prístroj premietal lúč podobný infračervenému svetlu, ktorý sa odrážal od objektov a smeroval do šošovky nočného videnia. Pre urýchlenie elektrónov bola používaná anóda s katódou. Zrýchlenie pohybu elektrónov viedlo k deformácii obrazu, životnosť trubice násobiča sa znižovala. Závažným problémom používania tejto generácie na vojenské účely  bolo ľahké odhalenie zo strany nepriateľa, ktorý používal vlastné systémy nočného videnia a tak videl infračervený lúč premietaný z gen. 0.

Generácia 1

Generácia 1. obsahuje sklenené vákuové nádoby s citlivosťou fotokatódy 120-250 mA/lm. Zosilnenie svetla v týchto elektrooptických meničoch je 120 - 900 (x), rozlišovacia schopnosť  -35 r/mm. Zariadenia obsahujúce tieto elektrooptické meniče sú rozšírené, cenovo dostupné. Širokú ponuku týchto prístrojov nájdete vo väčšine obchodov. Typickou vlastnosťou - zvláštnosťou  prístrojov tejto generácie je, že sa zreteľne zobrazuje len stred pozorovaného predmetu, okraje sú ľahko skreslené, zakrivené, ak sa v zornom poli objavia jasné zdroje svetla (svietiace okná, lampy, baterky,...) dochádza k oslneniu celého obrazu, čo zabraňuje, a v niektorých prípadoch dokonca úplne znemožňuje pozorovanie.
Samozrejme, aj v tejto kategórii sa jednotlivé prístroje môžu líšiť podľa parametrov. Prístroje sa podľa výroby elektrooptických meničov rozdeľujú na skupiny a kvalita meničov tiež ovplyvňuje celkovú cenu prístrojov nočného videnia. Výber meničov pre prístroje je vykonávané podľa citlivosti katódy, rozlišovacej schopnosti a čistoty zorného poľa. Drobné čierne bodky, viditeľné pri zobrazení predmetu nie sú prekážkou pre nočné pozorovanie, jasné, rozsvietené podskupiny alebo jasné škvrny viditeľné v strede zobrazovaného predmetu sú považované už za chybu prístroja. Pre malé zosilnenie pri jednostupňových prístrojoch nočného videnia generácie 1. sú kladené vysoké nároky na optiku.

Len prístroje s vysoko kvalitnými meničom v kombinácii s veľkou svetelnosťou optiky zabezpečia prijateľné podmienky pre pozorovanie vo večerných, nočných hodinách pri osvetlení zodpovedajúcom intenzite svetla - mesiaca. Pri menšom svetle je nutné, aby mal prístroj zabudované infračervené prisvietenie tzv. prísvit. Pri spojení viacerých meničov sa zvyšuje skreslenie obrazu a zmenšuje sa rozlíšenie na okrajoch obrazu. Prístroje so zabudovaným viacúrovňovým meničom sú ťažké, neskladné, preto ich v  súčasnosti nahrádzajú prístroje s malými obrysovými rozmermi gen. 1.+ a 2. s lepšími vlastnosťami v podobných cenových reláciách.

Generácia 1. sa vzdialila od aktívneho infračerveného lúča a využívala princíp pasívneho infračerveného svetla. Generácia 1 využíva okolité svetlo z mesiaca a hviezd a nepotrebuje teda premietaný infračervený lúč. Nevýhodou je, že nefunguje dobre pri zamračenej oblohe alebo bez mesačného svitu.

Generácia 2

Konštrukčne sa prístroje nočného videnia 2. generácia líši od generácie 1+  zabudovaním špeciálneho mikrokanálkového zosilňovača elektrónov. Charakteristika prístrojov nočného videnia gen. 2.: zosilnenie svetla - 25 000 - 50 000, citlivosť fotokatódy min. 240 mA/lm, rozlíšenie 32-38 r/mm. Životnosť elektrooptického meniča sa uvádza minimálne 1000 - 3000 prevádzkových hodín. Existujú dva typizované rozmery - EK s mikrokanálkovou doštičkou (sklenená pokovaná doštička) 25 mm a 18 mm. Z hľadiska užívateľa – väčší typizovaný rozmer predpokladá väčší komfort pri pozorovaní (podobne ako pri veľkoplošných televízorov), ale prístroje bývajú tiež mohutnejšie.

Zosilňovač obrazu je elektrón-optické vákuové zariadenie, ktoré zosilňuje veľmi nízke úrovne svetla (zosilnenie slabého osvetlenia, žiarenia a emisie) v širšom rozsahu vlnových dĺžok do úrovni viditeľných pre ľudské oko. V zosilňovačoch obrazu je obraz scény sústredený do fotokatódy, kde sa elektricky zintenzívni a potom sa zobrazí na luminiscenčnej obrazovke. Čistý obraz a rýchle odozvy pre lepšiu detekciu umožňuje technológia mikrokanálikovej dosky.

Zosilňovače sú používané v mnohých vedeckých, lekárskych a priemyselných aplikáciách, kde je presnosť a citlivosť rozhodujúca. Inovatívne technológie snímačov možno nájsť v mnohých popredných prístrojových systémov, vrátane spektrometrov, jadrových reaktorov, pri vysokorýchlostnom spracovaní obrazu, lekárskych diagnostických prístrojoch, rovnako ako v celom rade projektov kozmického výskumu a fyziky, vrátene nedeštruktívneho testovania, skúmania integrovaných obvodov.

Intenzívnejšie zariadenia, ako sú napríklad ochranné okuliare, zameriavače zbraní poskytujúce funkcie nočného videnia pre detekciu, rozpoznanie a identifikáciu sú uznávané a svojou kvalitou bezkonkurenčné. Vďaka pokročilej zobrazovacej technológii zosilňovača je použitie všestranné. Prednosti tejto vyspelej zobrazovacej technológie ocenilo hlavne vojsko pri rôznych taktických situáciách, obratnosti, pohyblivosti či riadení motorového vozidla aj počas tej najtmavšej noci.

Generácia 2+

V prístrojoch tejto generácie neexistuje akceleračné komora. Zosilnenie je 25 000 - 35 000, ale citlivosť fotokatódy dosahuje až 600mA/lm, rozlišovacia schopnosť EM - 39-45 r/mm. Životnosť meniča - 1000 - 3000 prevádzkových hodín. Vďaka chýbajúcej akceleračnej komore majú elektrooptické meniče prístrojov generácia 2+ menší koeficient zosilnenia než prístroje 2. generácie. Avšak kvôli rozdielu v citlivosti fotokatódy týchto meničov, najmä vysokej citlivosti v pásme infračerveného svetla, fungujú prístroje generácia 2+  vo voľnom teréne lepšie, než prístroje generácia 2.

Prístroje nočného videnia 2.  generácie patrí do kategórie profesionálnych a v súčasnosti sú vo výbave armád väčšiny štátov, pretože je možné ich použiť aj pri veľmi nízkej úrovni osvetlenia zodpovedajúcej hviezdnemu nebu a zľahka zatiahnutej hviezdnej oblohe. Táto generácia ponúka oveľa lepšie rozlíšenie a výkon, než generácie predtým. Využíva násobič elektrónov, ktorý pracuje na efekte sekundárnej elektrónovej emisie. Toto usporiadanie umožňuje zvýšenie počtu elektrónov a ich energie. Najväčšou výhodou je schopnosť vidieť aj za veľmi zlých svetelných podmienok, a to aj bez mesačného svitu. Vďaka novej technológii dochádza tiež k oveľa menšiemu skresleniu ako u predchádzajúcej generácie nočného videnia.

Generácia 3

Od prístrojov generácia 2+ sa líši meničom na báze prvkov GaAs, vyšším ziskom a rozlišovacou schopnosťou meniča. Fotosenzitivita dosahuje hodnoty 900-1600 mA/lm, rozlíšenie - 32-64 r/mm, životnosť cca 10 000 prevádzkových hodín, čo je 3x viac pri 2. generácie. Prístroje 3. generácie výborne pracujú pri minimálnom osvetlení. Obraz je sýty, zreteľný, s dobrým kontrastom a spracovanými detailmi. Jediným nedostatkom prístrojov 3. generácie je to, že nemajú ochranu pred bočným presvetlením a opticko vláknovú clonu. Preto sa neodporúča prístroje 3. generácie používať v mestských podmienkach. Prístroje 3. generácie sú používané najmä na vojenské účely. Nie sú tu žiadne zásadné zmeny proti generácii 2, má však lepšie rozlíšenie a citlivosť. Fotokatóda je vyrobená z arzenidu a gália a je veľmi účinná pri konverzii fotónov.

Generácia 4

4. generácia sa označuje ako „priechodná“ vykazuje mnohé zlepšenia a zvýšenie úrovne svetelných podmienok. Na základe odstránenia iónov z bariéry MCP sa odstraňuje šum z pozadia a tým sa zvyšuje pomer signálu k šumu. Obrázky sú samozrejme podstatne menej skreslené a oveľa jasnejšie.

Uzavretý systém napájania umožňuje fotokatóde rýchlo zapnúť a vypnúť napätie, čo umožňuje rýchlejšiu reakciu na kolísanie svetelných podmienok v určitom okamihu. Toto je najväčší pokrok v histórii systémov nočného videnia, umožňuje sa presunúť z nízkej hladiny osvetlenia až priamo na slnečné svetlo. Stávalo sa, že vojak mohol za tmy takmer oslepnúť, keď práve využíval nočné videnie a v blízkosti sa rozsvietilo jasné osvetlenie. Tieto obavy však sú teraz neopodstatnené.

 

[+] Rozbaliť viac informácií [-] Menej informácií