¿Qué es la visión nocturna?

• Conos: para distinguir colores

• Sticks: para configurar el brillo

Cuando cae el nivel de luz, solo los bastones, 1000 veces más sensibles que los conos y el número de 92 a 100 millones para un ser humano (en comparación con el gato que tiene alrededor de 150 millones y que es nictalope), reaccionan. Esto explica por qué su visión entra en modo "blanco y negro". Asimismo, los objetos aparecen “borrosos” porque la transmisión de fotorreceptores al nervio óptico es menos eficiente con los bastones. Básicamente, para activar la capacidad de "visión nocturna" natural y dejar entrar la luz residual, la pupila se ensancha y "activa" las varillas. Pero con un límite que no permite una visión nocturna eficaz.

• LA GAMA DE ONDA INFRA-ROJA SE EXTIENDE DE 0,7 A 100 μm
• LA GAMA DE ONDA VISIBLE varía de 0,38 a 0,7 μm
• SEGUIENDO GAMMA, X, ULTRAVIOLETA y RADIO RAYS, no hay interés aquí

Lo que nos interesa para la tecnología utilizada en visión nocturna y térmica es el rango de ondas infrarrojas, subdividido (por el sistema CIE) en 4 bandas espectrales:

• Infrarrojo cercano: de 7μm a 1,6μm
• El infrarrojo promedio: de 1,6 μm a 4 μm
• Infrarrojo térmico: de 4 μm a 15 μm
• Infrarrojo lejano: de 15 μm a 100 μm

Es gracias a estos diferentes rangos de ondas que su control remoto, su lámpara LED, guía de misiles, cámaras térmicas, láseres ... ¡y un montón de otras aplicaciones funcionan!

 El espectro electromagnetico

¿Qué es la luz residual?

Absolutamente imprescindible para el funcionamiento de sus gafas (sin luz residual - y por tanto sin fotones, no es posible la visión nocturna), emitida por el sol, la luna, las estrellas - y todas las fuentes de luz que se encuentran en las zonas urbanas (alumbrado público , faros de vehículos, letreros luminosos) que forman un halo luminoso sobre un área grande - la luz residual es el conjunto de fotones que deambulan por el espacio en el que te encuentras (a la velocidad de la luz en en otros lugares), día y noche. Es amplificando esta luz (de noche obviamente para visión nocturna) mediante un fotocátodo y una pantalla fosforescente que restauraremos una imagen (de más o menos buena calidad según el " generación ”del tubo que contiene el fotocátodo).

Ahora que el principio físico que permite que se instale la tecnología de "visión nocturna", ¡podremos explicar cómo funciona!

¿Cómo funciona un telescopio de visión nocturna?

Como se vio anteriormente, el principio básico (para un funcionamiento pasivo de lentes) es amplificar la luz residual tanto como sea posible para generar una imagen con la mejor definición y el mejor brillo posible. Abordaré sólo rápidamente (y en el capítulo “antorcha infrarroja”) la explotación del infrarrojo de forma activa, siendo esta tecnología potencialmente un peligro en el uso táctico.

1. Una lente (en la parte frontal del telescopio) captura la luz residual y una parte del espectro del infrarrojo cercano y los dirige al tubo de electrones (un fotomultiplicador).

2. Al pasar a través de la luz fotomultiplicadora (fotones) golpea un fotocátodo y así genera electrones por efecto fotoeléctrico.

3. Los electrones se proyectan hacia una oblea - polarizada por electrodos - de microcanales, el MCP (que se considera una oblea fotomultiplicadora). Construido de tal manera que facilita la colisión (cada micro-canal está orientado en un ángulo más o menos importante - de 5 a 8 °) y para reducir el "ruido". Cuando los electrones iniciales entran en los microcanales, chocan contra sus paredes y provocan la emisión de otros electrones que, por efecto de amplificación, golpearán a su vez las paredes de los microcanales, creando así d 'otros electrones.

4. Los electrones (que ahora suman varios miles) pasarán a través de una pantalla fosforescente. Gracias a la energía cinética adquirida, los electrones (que han conservado la estructura de los fotones iniciales, lo que permitirá la restitución de la imagen) excitará los átomos de fósforo ... que liberarán fotones. Esta luz devuelta a través de una lente constituirá la imagen final, que visualizará "en verde" debido a las propiedades del fósforo. La lente debe permitir el enfoque (y posiblemente la ampliación) para obtener la mejor calidad posible.

1. Cabe señalar que la visión "en verde" se debe a la elección por parte del fabricante de un fósforo específico - siendo el ojo humano más sensible al verde, esta fue la solución para un contraste (más o menos) óptimo con a. costo controlado.

Operación esquemática de un alcance de visión nocturna (al menos generación 2)

Entonces, ¿por qué hay varias "cualidades" de las gafas de visión nocturna?

Al igual que con cualquier invención humana, buscaremos continuamente mejorar la capacidad de una tecnología. A través de la física, la biología o la química, a través de la experiencia informada por el usuario, y simplemente por una capacidad de creación de piezas que mejora con el advenimiento de las tecnologías relacionadas.

En el caso de la visión nocturna, lo que permitió principalmente la mejora es:

• Mejora del fotocátodo y su sensibilidad (a través de las generaciones de tubos 2 y 3)
  • Esta sucesiva S1 el fotocátodo, S20, S25 fotocátodos y de arseniuro de galio (GaAs) - que mejora la sensibilidad en el rango espectral del visible e infrarrojo cercano

• Insertar la losa de microcanal (desde la generación 2)
  • Esto permitirá generar una cantidad mucho mayor de electrones (en comparación con la generación 1) y, por lo tanto, una mejora en la amplificación y la calidad de la representación de la imagen.
  • En un tubo de generación 3, se fija una película de filtro de iones (para proteger el cátodo de la exposición a una fuente de luz no deseada). Esto reduce la cantidad de electrones generados y aumenta el halo visible en los puntos claros. Por el contrario, la película mejora significativamente la vida del tubo
  • En un tubo de generación 3 que cumple con los estándares OMNI-V - VII, la integración de un filtro de iones más fino - mejora de SNR y sensibilidad a la luz - a expensas de la vida útil

• La función "AUTOGATED" (desde la generación 3)
  • Esta función gestiona de forma extremadamente rápida (del orden de un milisegundo) la alimentación de la sonda. Tan pronto como el tubo se expone a una fuente de luz "agresiva", la fuente de alimentación se corta inmediatamente, preservando así el tubo y su vida útil.

• La resolución (definido por la medida en el par de líneas por mm)
  • En resumen, y muy sucintamente, está mejorando su visualización de la finura de los detalles

• Mejora de la SNR (Señal de ruido de radio)
  • Es la relación entre el voltaje de la señal (la señal eléctrica de su tubo) y el del ruido que genera. Básicamente la "nieve" (centelleo) que aparece en la imagen. La diferencia entre un éxito de Generación 1 y Generación 3 es obvia.

Las diferentes generaciones de tubo

Representación de imágenes de las diferentes generaciones de tubos (el término "generación 4" se usa en exceso y corresponde a la generación 3 normalizada Omni-VII)

La generación 0

En 1929, el físico húngaro Kálmán Tihanyi plantea el principio de la visión nocturna (para el beneficio del ejército británico). Desde 1935, una empresa alemana (AEG, que todavía existe en la actualidad) desarrolla tecnología de visión nocturna, en paralelo con los EE. UU. Durante la segunda guerra mundial, estos dos países utilizarán las capacidades de visión nocturna en combate, en vehículos blindados y en armas pequeñas. Estados Unidos desarrollará el concepto y continuará su uso operacional durante la Guerra de Corea. La tecnología utilizada está activa: proyecta un amplio rayo infrarrojo

La generación 1 (y 1 +)

¡Sigue siendo el más utilizado en todo el mundo hoy! Desarrollado durante la década de 60 y explotado durante la guerra de Vietnam por Estados Unidos, explota el primer tubo de luz intensificadora "pasiva" con un fotocátodo S20 (para un Ganancia de intensificación de aproximadamente x1000). La imagen es clara y ofrece un buen contraste en el centro de la imagen, con distorsión en los bordes y una SNR que genera perturbación - “nieve” - en la imagen renderizada. Los tubos de generación 1 que ofrecen actualmente los fabricantes provienen principalmente de existencias en la antigua Unión Soviética, lo cual es bastante positivo. los la vida útil de este tubo será de alrededor de 4000 horas (más o menos) de uso activo et solo será posible operar con un alto nivel de luz residual (luna visible), excepto cuando se usa una antorcha IR en conjunto con el telescopio.

El llamado tubo de “generación 1+” no es más que un tubo de generación 1 mejorado para ofrecer una mejor calidad de imagen (Armasight Core o Pulsar Edge) con una resolución optimizada.

• Definición: de 35 a 60 pares de líneas por mm
• Vida media: unas 4000 horas.
• Fotocátodo: S20
• Intensificación: alrededor de 1000x - requiere un alto nivel de luz residual
• Precio medio: de 150 a 700 euros - dependiendo del tipo de telescopio (monocular, binocular, visor, con o sin aumento, etc.)

La generación 2 (y 2 +)

Esta segunda generación introduce el MCP (la oblea de microcanal) y un fotocátodo S25, para una ganancia de intensificación de hasta 20000x, una mejora significativa en SNR, resolución (45 pares de líneas por mm mínimo) y Sensibilidad al brillo: ya no será necesaria la adición de una linterna de infrarrojos y el nivel de luz residual tendrá que ser mucho más bajo para una reproducción de imagen superior a la generación 1. La pantalla de fósforo puede usar ( según su fabricante) un fósforo que mejora el contraste del “color” verde y por lo tanto hace un mejor nivel de detalle.

El tubo de la llamada generación "2+" (realmente) optimiza la resolución (con una media de 60 pares de líneas por mm), la SNR gana hasta puntos 10 en comparación con un tubo de generación 2 y la sensibilidad cambia a 400-800 μA / lm (para 500-600 μA / lm sensibilidad para generación 2 y su fotocátodo S25). El tubo de generación 2 + con componentes de calidad está significativamente más cerca de los tubos de generación 3.

• Definición: de 45 a 73 pares de líneas por mm
• Vida media: unas 10000 horas.
• Fotocátodo: S25
• Intensificación: aprox.20000x - requiere un nivel de luz residual bajo
• Precio medio: de 900 a 2500 euros - dependiendo del tipo de telescopio (monocular, binocular, visor, con o sin aumento, etc.)
• FOM (Figure Of Merite): de 810 a 2044 (teórico, en realidad más bien 1800 como máximo)

Generación 3 (y 3 estandarizado Omni-VII)

La integración del fotocátodo hecho de arseniuro de galio (mejora la sensibilidad al rango del infrarrojo lejano pero es más "frágil" que los fotocátodos tipo S25) y un MCP cubierto de "segunda generación" una película de filtro (que protege el cátodo de los iones) - esto reduce el número de electrones generados y aumenta el halo visualizado alrededor de los puntos de luz - permite aumentar la vida del tubo (hasta 20000 h) y un amplificación de luz residual desde 30 a 50000x. La pureza de la imagen y la representación de los detalles es aproximadamente 3 veces mejor que un tubo de generación 2, pero su ojo no será sensible a esta optimización (o de forma reducida); Por otro lado, la excepcional sensibilidad a la luminosidad permite utilizar las gafas en condiciones de luz residual muy degradadas. La función "AUTO GATED" evitará que el tubo se exponga accidentalmente a una iluminación agresiva y repentina al mismo tiempo que preserva la reproducción de la imagen, que será esencial para un operador en combate que sin el AUTO GATED podría deslumbrarse. por arranques bruscos, explosiones, incendios ...

El tubo de generación 3 estandarizado por el estándar militar estadounidense Omni (nivel VII) mejora principalmente MCP con una película de filtro más delgada que en un tubo de generación 3 convencional (conservando los elementos de un tubo de generación 3i). Este cambio, que reduce la vida del tubo a aproximadamente 15000 horas, aumentará drásticamente la definición de la imagen y el rendimiento, la resolución y el nivel de contraste. Usualmente reservado para uso militar, con una ganancia de amplificación de 80 a 120000x (teórica, pero aún así es realmente impresionante).

Cabe señalar que algunos fabricantes ofrecen tubos de fósforo P43 que ofrecen una reproducción en "blanco y negro" o incluso "azulado" para una mejor visión de los contrastes y detalles de la imagen.

Cabe señalar que, dependiendo del nivel de estandarización de EE. UU. (Del nivel II al VII), la película de filtro del MCP hará una imagen más o menos clara y detallada. Algunos tubos de generación 3 se ofrecen sin película (sin película). La representación de la imagen ha mejorado significativamente, pero la vida útil del tubo se acorta obviamente. 

• Definición: de 57 a 73 pares de líneas por mm
• Vida media: 20000 a 15000 horas
• Fotocátodo: arseniuro de galio
• Intensificación: de 30 a 120000x (muy teórico) - requiere un nivel de luz residual muy bajo
• Precio medio: de 2300 a 6000 euros - dependiendo del tipo de telescopio (monocular, binocular, visor, con o sin aumento, etc.) y los componentes utilizados
• FOM (Figure Of Merite): de 1400 a más de 2000

PARA EL MONTAJE DE ARMA, habrá que tomar la decisión de una ventana para resistir a un SHIP TUBO DE CAPACIDAD EN LA DISMINUCIÓN DE LA CLASE DE DESTINO DE ARMA - ESTA para salvaguardar la vida de tubo y de representación en imágenes. SI EN DUDA CONTACTA CON NOSOTROS.

El caso especial de la visión nocturna digital

Una tecnología idéntica a la utilizada en su cámara, sus cámaras de vigilancia digitales, su webcam o su cámara digital: un CCD o CMOS modificado para ser sensible no al espectro visible sino al espectro infrarrojo y se convierte en una señal digital . La señal digital se amplifica y luego se transmite a la pantalla LCD donde se ve la imagen. La falta de una pantalla de fósforo eliminará la representación en negro y verde para renderizar una imagen en blanco y negro.

Al igual que un tubo de generación 1, una máscara de visión nocturna digital solo puede amplificar la luz residual sin la integración de un PCM. De hecho, necesitará una luz residual sustancial (luna llena ...) o (como una cámara de seguridad, por ejemplo) diodos IR o una linterna IR. Es esencial tener en cuenta que cualquier emisión de infrarrojos es detectable. Es estúpido ser un francotirador debido a este tipo de errores.

La amplificación será idéntica (o incluso mayor) a un tubo de generación "1+" (es decir, 1000x) con una mejor reproducción de la imagen, en particular debido a la ausencia de distorsión en los bordes del mismo.

Su ventaja más decisiva es que, obviamente, las limitaciones relacionadas con los tubos desaparecen. Puede usar el telescopio sin ningún riesgo, ni para sus ojos ni para el dispositivo. También será mucho más fácil explotar todas las ventajas de una cámara digital (grabación de imágenes o videos, integración de un telémetro, un barómetro ...).

Este tipo de producto será perfecto para uso “de ocio” o para asegurar áreas en niveles de vigilancia “bajos” y en combates de baja intensidad. EVITARÁ EL COMBATE FRENTE A LOS SOLDADOS PROFESIONALES Y EQUIPADOS.

QUÉ RECORDAR PARA ELEGIR SUS GAFAS DE VISIÓN NOCTURNA:

• Lógica simple: la inversión realizada debe estar relacionada con la (s) misión (s) por venir

• Cada tubo tiene una vida útil, por lo que un uso profesional deberá incluir un umbral de renovación del dispositivo
  

• Siempre que sea posible, intente seleccionar un telescopio que sea versátil (que se pueda usar a mano, que se monte en un casco Y en un arma, por ejemplo), excepto para usos muy específicos (francotirador ...)

• Determine la calidad general de un telescopio gracias a su FOM (Figura de Mérito) - consulte el glosario a continuación para comprender la fórmula

GLOSARIO "VISIÓN NOCTURNA"

• Control automático de brillo (ABC):

Control de brillo automático (permite la modulación de la tensión transmitida en el MCP dependiendo de la intensidad del brillo residual).

• Puerta automática (ATG):

Permite el control de la tensión suministrada al fotocátodo (y para reducir o cortar el ciclo) cuando se expone a la luminosidad agresiva (shooting de la noche, el fuego, el rayo, el alumbrado público, halo generado por zonas urbana ...). Esta función preserva su visión de los detalles con luz intensa y asegura el fotocátodo (que podría degradarse permanentemente sin esta función). Útil, incluso esencial, para los pilotos de aviones, especialmente a baja altura, fuerzas especiales e intervenciones en áreas urbanas.

• lp / mm (pares de líneas por milímetro):

Unidad utilizada para medir la resolución del intensificador de imágenes. Típicamente determinado a partir de un objetivo de prueba de potencia de resolución de la Fuerza Aérea 1951 de EE. UU. El objetivo es una serie de patrones de diferentes tamaños compuestos por tres líneas horizontales y tres líneas verticales. Un usuario debe poder distinguir todas las líneas horizontales y verticales y los espacios entre ellas.

• Centelleo:

Efecto aleatorio y brillante en toda el área de la imagen. El centelleo, a veces llamado "ruido de video", es una característica normal de los intensificadores de imagen de placa de microcanales y es más pronunciado en condiciones de poca luz.

• Relación de señal a ruido (SNR):

Relación entre amplitud de señal y amplitud de ruido. Si el ruido (ver definición de "parpadeo") es tan brillante y grande como la imagen intensificada, no podrá ver la imagen. La relación señal / ruido cambia con el nivel de luz porque el ruido permanece constante pero la señal aumenta (niveles de luz más altos). Cuanto mayor sea la SNR, mejor funcionará el dispositivo en un entorno "oscuro", con poca luz residual.

• μA / lm (Microamperios por lumen):

Medición de la corriente eléctrica (μA) producida por un fotocatodo cuando está expuesto a una cantidad medida de luz (lúmenes).

• Resolución:

La capacidad de un intensificador de imágenes o un sistema de visión nocturna para distinguir detalles de su entorno. La resolución del tubo intensificador de imagen se mide en pares de líneas por milímetro (lp / mm) mientras que la resolución del sistema se mide en ciclos por milirradian. Para cualquier sistema de visión nocturna con aumento de 1, la resolución del tubo permanecerá constante, mientras que la resolución de otro telescopio puede verse afectada cambiando el enfoque y el aumento del ocular y agregando filtros de aumento o Lentes "relé". A menudo, la resolución en el mismo dispositivo de visión nocturna es muy diferente cuando se mide en el centro de la imagen y en la periferia de la imagen. Esto es especialmente importante para las cámaras seleccionadas para fotografía o video donde la resolución de toda la imagen es importante.

• MCP (placa de microcanal):

La famosa “oblea” de microcanales que multiplica los electrones producidos por el fotocátodo. Un MCP solo se encuentra en sistemas Gen 2 y Gen 3. Los MCP eliminan las características de distorsión de los sistemas Gen 0 y Gen 1. El número de "agujeros" (microcanales) en un MCP es un factor importante para determinar la resolución.

• Figura de Mérito (FOM):

Si hay algo que se puede sacar de esta publicación de blog, ¡es esto! La FOM se determina de la siguiente manera: resolución (pares de líneas por milímetro) x señal a ruido. Es sobre este criterio que determinará la "calidad" del tubo de su telescopio.

Como siempre, ¡manténgase a salvo y sea bendecido!