Ночью как днем

Прибор ночного видения (ПНВ) — прибор, позволяющий вести наблюдение в условиях пониженной освещённости. ПНВ делятся на активные (работают с подсветкой, обычно в ближнем ИК диапазоне) и пассивные (работают в условиях естественной ночной освещённости). Современные ПНВ выпускаются в нескольких основных форм-факторах. Наиболее простым является ночной монокуляр - удерживаемая в руке оператора зрительная труба обычно невысокой кратности. Бинокли ночного видения имеют два ЭОП и выводят увеличенное стереоскопическое изображение. Очки ночного видения - закрепляются на голове, имеют широкое поле зрения и не увеличивают изображение (либо имеют переменное увеличение от 1х до более высокого значения, что позволяет использовать их как бинокль). Очки могут иметь два ЭОП либо быть псевдобинокулярными, когда изображение с одного ЭОП поступает на оба окуляра. Монокуляр кратности 1х, закрепленный на оголовье, может использоваться как дешевая альтернатива очкам. Прицелы ночного видения закрепляются на оружии, как правило увеличивают изображение и имеют прицельную сетку. Существуют также приставки ночного видения к дневным оптическим прицелам. Эти приборы должны выдерживать отдачу оружия, не все прицелы могут применяться на стрелковом оружии высокой мощности. Альтернативным вариантом прицеливания через ПНВ является использование закрепленного на оружии инфракрасного лазерного целеуказателя, невидимый глазу луч которого наблюдается через очки ночного видения. Приборы ночного видения также устанавливаются на боевую технику, где они интегрированы в прицельные комплексы.

Наблюдательный монокуляр ночного видения состоит из следующих основных частей: объектива, приёмника излучения, усилителя, устройства отображения изображения. Во многих современных ПНВ роль приёмника излучения, усилителя средства отображения усиленного изображения выполняет электронно-оптический преобразователь (ЭОП). Оператор рассматривает изображение на экране ЭОП через окуляр. В качестве приёмника может использоваться ПЗС-матрица. В этом случае оператор наблюдает изображение на экране монитора.
 
Выбор ПНВ

Выбор и покупка прибора ночного видения — непростая задача, так как в настоящее время в магазинах представлены десятки моделей приборов ночного видения (ПНВ) различных производителей. Для неспециалиста чтение паспортов всех этих моделей не дает практически никакой информации, тем более, что некоторые отечественные и зарубежные (в основном американские) производители в рекламных целях преувеличивают реальные технические характеристики своих ПНВ (иногда в 5—100 раз) и ведут агрессивную рекламную компанию против конкурентов.

Каждый ПНВ работает на принципе многократного усиления яркости изображения в области видимого и ближнего инфракрасного спектра излучений. Прибор состоит из объектива, электронно-оптического преобразователя (ЭОП) с блоком питания и окуляра. Отраженный от объекта наблюдения свет через объектив создает изображение на входе (катоде) ЭОП, которое электронным способом усиливается и проецируется в желто-зеленом свечении на выходном экране преобразователя, а затем передается через окуляр на глаз наблюдателя. В основном, качество ПНВ определяется характеристиками ЭОП и оптикой. Согласно принятой терминологии, ЭОП классифицируются на три поколения — I, II и III (с промежуточными ступенями: I+,II+).

Электронно-оптический преобразователь поколения 0

Разработаны в Германии во время II Мировой войны. Требовали активной подсветки инфракрасными прожекторами. Были установлены на танки. Основной фотоэлемент — электронно-оптический преобразователь с фотокатодом, который позволял изображать обстановку, подсвеченную ИК светом, в окуляре в видимом спектре. Недостатком являются отсутствие защиты от яркого света (защиты от вспышки) и демаскировка ИК прожекторами.

Электронно-оптический преобразователь поколения I

Данные ЭОП имеют стеклянную вакуумную колбу с чувствительностью фотокатода 120—250 мА/лм. Усиление света у этих ЭОП составляет 120—900, разрешение в центре 25—35 штр/мм.

Приборы, созданные на основе этих ЭОП, вы можете встретить в большом ассортименте в магазинах по цене до $ 320. Отличительная особенность данного типа в том, что четкое изображение наблюдается только в центре, с искажением и меньшим разрешением по краям. Кроме этого, если в поле зрения попадают яркие источники света, например, фонари, светящиеся окна домов и т.п., происходит засветка всего изображения, что препятствует и даже полностью исключает возможность наблюдения.

Даже в пределах одного класса, готовые ЭОП сильно отличаются друг от друга по своим параметрам. Обычно после изготовления ЭОП сортируют по качеству на группы и реализуют по разной стоимости. Иногда этот факт является причиной ценового различия между приборами разных производителей. Отбор ЭОП для приборов идет, в основном, по чувствительности катода, разрешению и чистоте поля зрения. Мелкие черные точки, видимые на экране, как правило, не мешают наблюдению в темноте, и покупателю не стоит браковать прибор по этому параметру. Приборы с яркими постоянно горящими точками или со светлым пятном по центру лучше не брать.

Не стоит покупать изделия с низким контрастом изображения. При покупке прибора вы можете сами проверить чистоту и четкость картинки, но проверить чувствительность, которая является определяющим параметром для ПНВ, может только специалист. Также чувствительность можно проверить путем сравнения показаний приборов в темноте.

Из-за низкого усиления однокаскадные приборы I-го поколения очень критичны к светосиле оптики и параметрам ЭОП. Только приборы с высококачественными ЭОП, в сочетании с особо светосильной оптикой (фокусное число не более 1,5), могут обеспечить приемлемые параметры при наблюдении в вечернее и ночное время суток при наличии ¼ луны на небе. При более низкой освещенности необходима дополнительная инфракрасная (ИК) подсветка.

Для увеличения коэффициента усиления ЭОП иногда последовательно стыкуют два, три или более изделий, собирая конструктивно их в один корпус. Коэффициент усиления света трехкаскадного ЭОП составляет 20 000—50 000. Однако при стыковке сильно растут искажения, и падает разрешение по краям поля изображения. Приборы, построенные на многокаскадных ЭОП, получаются очень громоздкими и тяжелыми, поэтому в последнее время их практически вытеснили малогабаритные приборы I+ и II-го поколения, имеющие лучшие характеристики и близкую стоимость.

Этот тип приборов — следующая стадия развития ЭОП первого поколения. На входе (иногда на выходе) вместо плоского стекла устанавливают волоконно-оптическую шайбу, что позволяет значительно увеличить разрешение ЭОП, уменьшить искажение формы предмета, и, кроме того, защитить изображение от засветок боковыми точечными источниками света.

Характеристика таких ЭОП — усиление света около 1 000, чувствительность фотокатода мин. 280 мА/лм, разрешение в центре мин. 45—50 штр/мм. Приборы, созданные на ЭОП поколения I+, отличаются от приборов I-го поколения, прежде всего, четкой и комфортной картинкой, низким уровнем собственных шумов и, как правило, большей дальностью действия в пассивном и активном (при использовании ИК подсветки) режимах работы. Приборы прекрасно работают в городских условиях. На открытой местности приборы эффективны до уровней освещенности, соответствующих ¼ луны на небе. При более низкой освещенности необходима ИК подсветка. Стоимость ЭОП поколения I+ в 4—9 раз выше ЭОП I-го поколения.

Электронно-оптический преобразователь поколения II

Конструктивно ЭОП II-го поколения отличаются от I+ наличием специального усилителя электронов — микроканальной пластины (МКП).

Характеристики таких ЭОП: усиление света около 25 000—50 000, чувствительность фотокатода мин. 240 мА/лм, разрешение в центре 32—38 штр/мм. Ресурс ЭОП составляет не менее 1 000—3 000 часов. Различают два типоразмера ЭОП — с микроканальными пластинами 25 мм и 18 мм. С точки зрения наблюдателя, больший типоразмер обеспечивает больший комфорт наблюдения (как в больших телевизорах), но приводит к увеличению габаритов прибора.

В приборах этого поколения отсутствует разгонная камера. Усиление света составляет около 25 000—35 000, но чувствительность фотокатода достигает величины 600 мА/лм и смещена в большую ИК-область, разрешение на ЭОП 39—45 штр/мм. Ресурс ЭОП составляет 1 000—3 000 часов. Из-за отсутствия разгонной камеры, ЭОП поколения II+ имеют меньший коэффициент усиления яркости, чем ЭОП поколения II. Однако из-за разницы в чувствительности фотокатода этих ЭОП и особенно высокой чувствительности в ИК диапазоне, в большинстве случаев, приборы поколения II+ работают на открытой местности лучше, чем приборы поколения II. Если же основная задача для ПНВ — ночная фото- или видео съемка, то свой выбор следует остановить на ПНВ II-го поколения с большим коэффициентом усиления яркости. Приборы поколения II и II+ имеют: автоматическую регулировку яркости, защиту от превышения общего уровня яркости, защиту от боковых и прямых засветок точечными источниками света, хорошее качество изображения без искажений по всему полю зрения.

Эти приборы относятся к классу профессиональной техники и в настоящее время находятся на вооружении большинства западных стран, так как работают при очень низких уровнях освещенности, соответствующих звездному небу и звездному небу в легких облаках.

Электронно-оптический преобразователь поколения III

Отличаются от ЭОП поколения II+ фотокатодом на основе арсенида галлия, с ещё большим смещением пика чувствительности фотокатода в  инфракрасную область. Чувствительность фотокатода достигает 900—1 600 мА/лм, разрешение ЭОП 32—64 штр/мм и ресурс до 10 000 часов, что в 3 раза больше, чем ЭОП II-го поколения. Приборы на базе ЭОП III-го поколения очень хорошо работают в условиях предельно низкой освещенности. Картинка в приборе насыщенная, четкая, с хорошим контрастом и проработкой деталей. Единственный небольшой недостаток — отсутствие защиты от боковых источников света, так как отсутствует волоконно-оптическая шайба на входе ЭОП. В связи с этим, не рекомендуется приобретать приборы III-го поколения, если Вы планируете работать в городских условиях. Стоимость приборов на ЭОП III-го поколения в 1,5—2,5 раза выше, чем на приборы II+ поколения и составляет от $3 000 до $13 000. До недавнего времени приборы II+ и III-го поколений применялись только для военных целей.
 
Оптика

Оптическая часть ПНВ состоит из объектива и окуляра. Основное требование к объективу — это высокое светопропускание в видимом и ближнем инфракрасном диапазоне. Численно оно выражается геометрической светосилой (или диафрагменным числом) из ряда 1, 1.4, 2.0, 2.8, 4.0 и т.д. С увеличением числа на одну ступеньку объектив пропускает света в два раза меньше. Высокая светосила (малое значение диафрагменного числа) очень важна для ПНВ, особенно для приборов I и I+ поколений. Ухудшение светосилы до значений 2.4—2.8 приводит к тому, что невооруженный глаз человека видит лучше, чем с ПНВ поколения I в. пассивном режиме.

Разработка и производство особо светосильной оптики с диафрагменным числом меньше 1,5 — сложная и дорогая задача, которую может позволить себе не каждая фирма. Стоимость изготовления качественной светосильной оптики, конечно, сказывается и на конечной стоимости ПНВ. Многие производители в погоне за спросом неквалифицированного покупателя для получения большого (3,5—5,0 крат) увеличения, оборудуют ПНВ объективами с большим фокусным расстоянием и низкой светосилой. При этом, нужно знать, что если из двух приборов одного поколения и одинакового размера вы отдадите предпочтение модели с большим увеличением, то изображение на нем будет хуже и дальность в предельной темноте будет меньше, чем у прибора с меньшим увеличением и большей светосилой.

Иногда для ПНВ применяют зеркально-линзовые объективы. Они обеспечивают ПНВ несколько меньший габаритный осевой размер, но обладают демаскирующим эффектом и имеют при прочих равных условиях худшую светосилу. Поэтому в последнее время в России и за рубежом отказываются от применения для ПНВ зеркально-линзовых объективов.

Конструкция

Конструкция окуляра ПНВ не влияет на дальность, но существенно сказывается на комфорте при наблюдении. Например, упрощение конструкции приводит к искажению формы объектов и снижению разрешения по краю поля зрения. Кроме того, через окуляр некоторых производителей ПНВ видно только часть поля ЭОП, а ведь именно ЭОП является основным и наиболее дорогостоящим элементом прибора. Для ночных прицелов очень важно, чтобы конструкция окуляра обеспечивала достаточное расстояние (не менее 40 мм) от глаза человека, чтобы исключить возможность травмы из-за отдачи при стрельбе.

Большинство российских ПНВ имеют качественную стеклянную оптику. Исключение составляют лишь очень дешевые ПНВ I-го поколения, в оптике которых применяются пластиковые элементы, и некоторые гражданские ПНВ известных американских фирм. Качество таких объективов значительно хуже стеклянных.

Инфракрасный осветитель

Для гражданских ПНВ наличие встроенного осветителя является дополнительной возможностью подсветить объект наблюдения, когда естественного отраженного света от объекта оказывается недостаточно для пассивного режима. Инфракрасные осветители выпускаются на основе лазеров, светодиодов и специальных ламп накаливания. Следует знать, что лазерные осветители опасны для зрения, поэтому в большинстве развитых стран они запрещены для бытового применения. Тем не менее, в России вы можете встретить опасные лазеры в продаже.

Осветители на основе ИК светодиодов безопасны и, кроме того, в отличие от лазера, обеспечивают равномерное поле свечения. В настоящий момент большинство производителей перешли на диодные ИК осветители мощностью 3—12 мВт.

Cамый мощный инфракрасный светодиодный осветитель из выпускаемых в России- 75 мВт, что увеличивает дальность наблюдения в 1,5—2 раза. Если на вашем изделии нет встроенного осветителя, его можно купить отдельно и использовать автономно.

Ряд приборов ночного видения комплектуется ИК осветителями с длиной волны 940нм, не имеющими видимого пятна свечения ИК осветителя. Этот вариант рекомендуется для силовых структур, как обеспечивающий скрытность наблюдения.

Механические характеристики

Привлекательность ПНВ тем выше, чем меньше его габариты, вес и больше дальность его действия. Однако эти параметры находятся в противоречии друг с другом. Большую дальность при одинаковом ЭОП обеспечивает прибор с большим по размеру объективом, и конечный выбор остается за покупателем.

Особо следует сказать о конструкции ночных прицелов. Она должна выдерживать осевые ударные нагрузки до 500 g, при этом прицельная марка не должна сбиваться с первоначального положения и быть хорошо видна при различных условиях эксплуатации. Ряд гражданских изделий, появившихся на российском и западном рынке в последние 5 лет, не отвечает требованиям по ударной прочности на калибрах 375 H&H и 416 Rigby. Также они имеют ограничения по возможности установки на отдельное гражданское оружие и имеют большой увод первоначальной точки прицеливания, вызванный неудачной конструкцией механизма заведения метки или крепления на ружье.