Zařízení pro noční vidění

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 2. června 2021; kontroly vyžadují 5 úprav .

Zařízení pro noční vidění (NVD) je třída optoelektronických zařízení, které poskytují obsluze obraz terénu (předmětu, cíle atd.) za špatných světelných podmínek. Zařízení tohoto typu jsou široce používána v nočních bojových operacích , pro provádění skrytého sledování (průzkumu) v noci a v tmavých místnostech, řízení automobilů bez použití demaskovacích světlometů atd. [1] . I přes řadu výhod, které svému majiteli poskytují, je třeba poznamenat, že naprostá většina dostupných modelů není schopna poskytnout možnost periferního vidění, což vyžaduje speciální školení pro jejich efektivní použití [2] .

Typy přístrojů pro noční vidění

Existuje několik přístupů k budování NVG:

Technicky existuje několik populárních způsobů, jak vytvořit zařízení pro noční vidění:

Zařízení

Observational NVD se skládá z následujících hlavních částí:

V mnoha moderních přístrojích pro noční vidění plní roli přijímače záření, zesilovače pro zobrazení zesíleného obrazu, trubice zesilovače obrazu . Operátor zkoumá obraz na tubusu zesilovače obrazu přes okulár . Jako přijímač lze použít CCD matici . V tomto případě operátor pozoruje obraz na obrazovce monitoru .

Aplikace

Moderní přístroje pro noční vidění přicházejí v několika základních formách .

Nejjednodušší je noční monokulár  – pozorovací dalekohled držený v ruce operátora, obvykle s malým zvětšením.

Dalekohledy pro noční vidění mají dvě trubice zesilovače obrazu a zobrazují zvětšený stereoskopický obraz.

Brýle pro noční vidění - nasazené na hlavě, mají široké zorné pole a nezvětšují obraz (nebo mají variabilní zvětšení od 1x až po vyšší hodnotu, což umožňuje jejich použití jako dalekohled). Brýle mohou mít dvě trubice zesilovače obrazu nebo být pseudobinokulární, kdy obraz z jedné trubice zesilovače obrazu vstupuje do obou okulárů. Jako levná alternativa k brýlím lze použít 1× monokulár nasazený na čelenku.

Zaměřovače nočního vidění jsou upevněny na zbrani, zpravidla zvyšují obraz a mají zaměřovací mřížku. K dispozici jsou také nástavce pro noční vidění pro denní optické zaměřovače. Tato zařízení musí odolat zpětnému rázu zbraní, ne všechna mířidla lze použít na vysoce výkonné ruční palné zbraně.

Alternativní možností zaměřování přes přístroje pro noční vidění je použití infračerveného laserového označovače připevněného na zbrani, jehož paprsek je okem neviditelný a je pozorován přes brýle pro noční vidění.

Zařízení pro noční vidění se instalují i ​​na vojenskou techniku, kde jsou integrována do zaměřovacích systémů.

Historie trubic zesilovače obrazu

Zařízení pro aktivní noční vidění nulové generace

Vývoj prvních vzorků německých přístrojů pro noční vidění zahájila výrobní společnost Allgemeine Electricitats-Gesellschaft ( AEG ), v roce 1936 a v roce 1939 byl představen první úspěšný prototyp pro použití na protitankovém tanku Pak 35/36 L/45 zbraně [4] .

V Rudé armádě se zařízení pro noční vidění tzv. „nulté generace“ objevilo také před začátkem 2. světové války [5] : například komplex Dudka byl instalován na tanky rodiny BT , Státní optický ústav a All-Union Electrotechnical Institute vyvinuli sadu světelných signálních osvětlovacích zařízení, která byla namontována na tanky T-34 [6] . Ve Wehrmachtu bylo infračervené zařízení vyrobené společností AEG první, které dostalo německé protitankové dělostřelectvo a od roku 1944 byly osádky děl Pak 40 schopny bojovat s těžkými obrněnými vozidly ve tmě na vzdálenost až 400 metrů [6] . Dalším krokem byly přístroje pro infračervené vidění Sperber FG 1250 , které přispěly k poslední úspěšné ofenzivě německých tankových sil v oblasti Balatonu (Maďarsko, 1945). Vzhledem k tomu, že citlivost těchto zařízení zůstala nedostatečná, za účelem zajištění infračerveného osvětlení dostaly tankové jednotky další síly ve formě výkonných šestikilowattových infračervených světlometů Uhu („Filin“) na obrněných transportérech SdKfz 250/20 ( jedna na pět nádrží). Použití IR filtrů umožnilo osvětlit noční oblast infračerveným zářením a rozlišit sovětská zařízení na vzdálenost až 700 metrů, ale jejich provoz byl značně ztížen citlivostí optického fosforu na jasné záblesky, což vedlo k silným osvětlení zařízení nebo dokonce jeho selhání. Vzhled těchto zařízení byl jedním z důvodů masivního použití protiletadlových světlometů sovětskými jednotkami při nočním překročení Odry a při útoku na Berlín . Kromě zaměřovacího zařízení pro noční jízdu byl na velitelskou kopuli německých Pantherů instalován dvousetwattový IR světlomet, který umožňoval řidiči tanku ovládat vozidlo podle pokynů velitele posádky. [6]

Společnost Zeiss -Jena se pokusila vytvořit ještě výkonnější zařízení, které by mu umožňovalo „vidět“ na vzdálenost 4 km, ale kvůli velké velikosti osvětlovače - průměru 600 mm - nenašlo uplatnění na Panteři..

V roce 1944 německý průmysl vyrobil experimentální dávku 300 infračervených zaměřovačů Zielgerät 1229 (ZG.1229) "Vampir" , které byly instalovány na útočné pušky MP-44 /1. Stavebnice se skládala ze samotného zaměřovače o hmotnosti 2,25 kg, baterie v dřevěném pouzdře (13,5 kg), která napájela IR iluminátor, a malé baterie pro napájení zaměřovače, umístěné v sáčku na plynovou masku. Při vybíjení byly vojákovi zavěšeny baterie za záda. Hmotnost zaměřovače spolu s bateriemi dosahovala 35 kg, dosah nepřesahoval sto metrů a doba provozu byla dvacet minut. Přesto Němci tato zařízení během nočních bojů aktivně využívali. .

Současně s útočnými brigádami inženýrských jednotek Rudé armády vstoupilo do služby několik jednotlivých zařízení pro noční vidění, například zaměřovač Ts-3 pro samopal PPSh-41 a od roku 1943 zaměřovače. Omega-VEI“ a dalekohledy „Gamma-VEI“ [6] .

První generace

S rozvojem technologie byla zařízení nulté generace, která byla založena na principu Holstova skla , nahrazena systémy s elektrostatickým fokusováním , které využívaly elektronově-optické převodníky , které vstupní signál několikasetnásobně zesilují [6] . Takový přístup se dlouho nemohl zbavit nepřijatelného rozlišení na okraji pozorovací zóny, nicméně do 60. let XX století umožnil postupně opustit pomocná zařízení IR přísvitu, což značně demaskovalo každého majitele. přístroje pro noční vidění nulové generace v IR oblasti [6] .
Ve Spojených státech byla první generace přístrojů pro noční vidění aktivně používána ve Vietnamu a jejich problém s periferním viděním byl vyřešen pomocí desek z optických vláken [6] .
V SSSR dokončil Ústav aplikované fyziky v roce 1973 řadu vývojových prací na vytvoření elektronově-optických měničů a jejich výroba byla zahájena v Moskevské továrně na elektrické lampy [7] . První sovětské pasivní přístroje měly vícestupňové elektro-optické převodníky, které byly později pro svou křehkost a objemnost uznány jako slepá evoluční větev systémů nočního vidění [6] . Je však třeba poznamenat, že právě v sovětských vojenských zaměřovačích (například NSP-3 ) byly všechny výhody tohoto přístupu dovedeny k dokonalosti [6] .

Druhá generace

Technologie Microchannel umožnila v 70. letech 20. století dosáhnout revolučních výsledků, když dosáhla tolik žádané kompaktnosti se ziskem asi 20 000 [6] . Další výhodou takového schématu byla odolnost optických prvků vůči jasným zábleskům [6] . První sovětský zesilovač obrazu druhé generace vytvořil Ústav aplikované fyziky v roce 1976 [8] . V Sovětském svazu byly na základě této technologie vytvořeny brýle pro noční vidění NPO-1 "Quaker" a v USA - AN / PVS-5B vyráběné firmou Litton [6] .

První produkty tohoto typu se nadále spoléhaly na elektrostatické zaostřování toku elektronů, v budoucnu se však od elektrostatických čoček upustilo a nahradily je přímým přenosem elektronů na mikrokanálovou desku . V důsledku toho se objevila řada pseudobinokulárních systémů, například domácí zařízení 1PN74 Eyecup nebo americký AN / PVS-7 . [6]

Třetí generace

Nástup fotokatod arsenidu galia ( AsGa ) umožnil posunout citlivost zařízení pro noční vidění na novou kvalitativní úroveň[ kdy? ] a zajistit pozorování při osvětlení asi 10 μlx, tedy v bezměsíčné hluboké noci za přítomnosti husté oblačnosti [6] .

Široké distribuci takových zařízení však brání jejich výjimečná složitost výroby, vyžadující více než 400 člověkohodin práce v podmínkách ultravysokého vakua , a vysoké náklady , převyšující náklady jejich předchůdců o více než řád [6] ] . Pouze dvě země na světě, Spojené státy americké a Ruská federace , byly schopny zorganizovat nezávislou výrobu takových zařízení [6] .

Zařízení s registrací infračerveného (tepelného) záření

Termokamera je zařízení pro sledování rozložení teplot na zkoumaném povrchu. Všechna tělesa, jejichž teplota překračuje teplotu absolutní nuly, vyzařují elektromagnetické tepelné záření v souladu s Planckovým zákonem . Spektrální hustota výkonu záření (Planckova funkce) má maximum, jehož vlnová délka na stupnici vlnových délek závisí na teplotě. Poloha maxima v emisním spektru se posouvá s rostoucí teplotou směrem ke kratším vlnovým délkám ( Wienův posunový zákon ). Termokamery jsou zpravidla stavěny na bázi speciálních maticových teplotních senzorů - bolometrů . Bolometry pro přístroje nočního vidění jsou citlivé v rozsahu vlnových délek 3..14 mikronů (střední infračervený rozsah), což odpovídá samozáření těles zahřátých od 500 do -50 stupňů Celsia. Termokamery tedy nevyžadují vnější osvětlení, registrující vlastní záření ze samotných objektů a vytvářející obraz o rozdílu teplot.

Termokameru rozeznáte od zesilovacího přístroje pro noční vidění založeného na trubici zesilovače obrazu nebo tradiční videokamery podle optické čočky: termokamera nepoužívá čočky z tradičního skla (které je v tepelném IR spektru neprůhledné), ale z materiály, jako je například germanium nebo chalkogenidové sklo .

Zařízení s registrací ultrafialového záření

Zařízení s registrací terahertzového záření

Zařízení s registrací zpětně rozptýlených rentgenových paprsků

Galerie

Viz také

Odkazy

Poznámky

  1. ↑ Zařízení pro noční vidění (v sekci "Zařízení") // Sovětská vojenská encyklopedie / Ogarkov N. V. - Moskva: Vojenské nakladatelství Ministerstva obrany SSSR, 1978. - T. 6. - S. 522. - 671 s.
  2. ↑ David L. Adamy. 4.5 Zařízení pro noční vidění // EW 102: Druhý kurz elektronického boje. - Londýn, Boston: Horizon House Publications, Inc, 2004. - S. 94. - 274 s. - (Elektronika ve vojenském inženýrství). — ISBN 1-58053-686-7 .
  3. ↑ Canon vydal ISO monstrum, které dosahuje až 4 000 000 ISO Archivováno 31. července 2015 na Wayback Machine .
  4. ↑ Německá zařízení pro infračervené noční vidění - Infrarot-Scheinwerfer  (anglicky)  (odkaz není k dispozici) . Staženo 10. 5. 2017. Archivováno z originálu 18. 2. 2014.
  5. ↑ Iljuščenko R. Domácí přístroje pro noční vidění  (ruština)  // Nový obranný řád: žurnál. - 2015. - T. 37 , č. 05 . - S. 56-60 .
  6. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Fedorov E. Horký dostřel  (ruština)  // Zbraň: žurnál. - 2017. - č. 04 . - S. 54-60 . — ISSN 1728-9203 .
  7. ↑ Ponomarenko VP, Filachev AM První generace zařízení pro noční vidění a termálních zobrazovacích systémů // Infračervené techniky a elektrooptika v Rusku: Historie 1946-2006. - SPIE Press, 2007. - S. 134-135. — 249p. — (Technologie a inženýrství). — ISBN 9780819463555 .
  8. ↑ Ponomarenko VP, Filachev AM Elektrooptická zařízení druhé generace // Infračervené techniky a elektrooptika v Rusku: Historie 1946-2006. - SPIE Press, 2007. - S. 136. - 249 s. — (Technologie a inženýrství). — ISBN 9780819463555 .

Další čtení