Was ist Nachtsicht?

• Kegel - um Farben zu unterscheiden

• Sticks - um die Helligkeit einzustellen

Wenn das Lichtniveau sinkt, reagieren nur die Stäbchen - 1000-mal empfindlicher als die Zapfen und die Zahl von 92 bis 100 Millionen für einen Menschen (im Vergleich zu der Katze, die etwa 150 Millionen davon hat und Nyctalope ist). Dies erklärt, warum Ihre Vision in den "Schwarz-Weiß" -Modus wechselt. Ebenso erscheinen die Objekte "verschwommen", da die Übertragung von Photorezeptoren auf den Sehnerv mit den Stäben weniger effizient ist. Grundsätzlich erweitert die Pupille die Stäbe und "aktiviert" sie, um die Fähigkeit zur natürlichen "Nachtsicht" zu aktivieren und Restlicht einzulassen. Aber mit einer Grenze, die keine effektive Nachtsicht erlaubt.

• DAS INFRAROT-WELLENBEREICH ERWEITERT SICH VON 0,7 AUF 100 μm
• VISIBLE WAVE RANGE reicht von 0,38 bis 0,7 μm
• AUF GAMMA, X, ULTRAVIOLET und RADIO RAYS, kein Interesse hier

Was uns für die in Nachtsicht und Wärme verwendete Technologie interessiert, ist der Infrarotwellenbereich, der (vom CIE-System) in 4 Spektralbänder unterteilt ist:

• Nahes Infrarot: von 7μm zu 1,6μm
• Das durchschnittliche Infrarot: von 1,6 & mgr; m zu 4 & mgr; m
• Thermisches Infrarot: von 4 & mgr; m zu 15 & mgr; m
• Fernes Infrarot: von 15 & mgr; m zu 100 & mgr; m

Dank dieser unterschiedlichen Wellenbereiche funktionieren Ihre Fernbedienung, Ihre LED-Lampe, Raketenführung, Wärmebildkameras, Laser… und eine ganze Reihe anderer Anwendungen!

 Das elektromagnetische Spektrum

Was ist Restlicht?

Unverzichtbar für den Betrieb Ihrer Brille (ohne Restlicht - und damit ohne Photonen, keine Nachtsicht möglich), die von Sonne, Mond, Sternen und allen in städtischen Gebieten vorkommenden Lichtquellen (öffentliche Beleuchtung) ausgestrahlt wird , Fahrzeugscheinwerfer, Leuchtschilder), die über einen weiten Bereich einen leuchtenden Lichthof bilden - Restlicht ist die Menge von Photonen, die den Raum durchstreifen, in dem Sie sich befinden (mit Lichtgeschwindigkeit von anderswo), Tag und Nacht. Durch Verstärken dieses Lichts (nachts offensichtlich für Nachtsicht) mit einer Fotokathode und einem phosphoreszierenden Bildschirm wird ein Bild wiederhergestellt (von mehr oder weniger guter Qualität, abhängig von der " Erzeugung “der Röhre, die die Fotokathode enthält).

Nun, das physikalische Prinzip Wenn "Nachtsicht" -Technologie installiert ist, können wir erklären, wie es funktioniert!

Wie funktioniert ein Nachtsichtteleskop?

Wie oben gezeigt, besteht das Grundprinzip (für eine passive Operationsbrille) darin, das Restlicht so weit wie möglich zu verstärken, um ein Bild mit der besten Auflösung und der bestmöglichen Helligkeit zu rendern. Ich werde mich nur schnell (und im Kapitel „Infrarotbrenner) mit der aktiven Nutzung von Infrarot befassen, wobei diese Technologie möglicherweise eine Gefahr für den taktischen Einsatz darstellt.

1. Eine Linse (an der Vorderseite des Teleskops) fängt das Restlicht und einen Teil des Spektrums des nahen Infrarots ein und leitet sie zur Elektronenröhre (einem Photomultiplier).

2. Beim Durchgang durch den Photomultiplier trifft Licht (Photonen) auf eine Photokathode und erzeugt so durch photoelektrischen Effekt Elektronen.

3. Die Elektronen werden auf einen durch Elektroden polarisierten Wafer von Mikrokanälen projiziert, den MCP (der als Photovervielfacher-Wafer angesehen wird). Errichtet, um die Kollision zu erleichtern (jeder Mikrokanal ist in einem mehr oder weniger wichtigen Winkel ausgerichtet - von 5 bis 8 °) und um "Rauschen" zu reduzieren. Wenn die anfänglichen Elektronen in die Mikrokanäle eintreten, treffen sie auf ihre Wände und verursachen die Emission anderer Elektronen, die durch Verstärkungseffekt wiederum auf die Wände der Mikrokanäle treffen und so d erzeugen 'andere Elektronen.

4. Die Elektronen (jetzt mehrere tausend) werden durch einen phosphoreszierenden Schirm geleitet. Dank der gewonnenen kinetischen Energie sind die Elektronen (welche die Struktur der ursprünglichen Photonen beibehalten haben - was die Wiederherstellung des Bildes ermöglichen wird) regt die Phosphoratome an ... wodurch Photonen freigesetzt werden. Dieses durch eine Linse zurückgegebene Licht bildet das endgültige Bild, das Sie aufgrund der Eigenschaften des Leuchtstoffs „in Grün“ visualisieren. Das Objektiv sollte Fokus (und möglicherweise Vergrößerung) für die bestmögliche Qualität ermöglichen.

1. Es sollte beachtet werden, dass das Sehen "in Grün" auf die Wahl eines bestimmten Phosphors durch den Hersteller zurückzuführen ist - da das menschliche Auge empfindlicher auf Grün reagiert, war dies die Lösung für einen (mehr oder weniger) optimalen Kontrast bei a. kontrollierte Kosten.

Die schematische Funktionsweise eines Nachtsichtteleskops (mindestens 2-Generation)

Warum gibt es mehrere „Qualitäten“ von Nachtsichtbrillen?

Wie bei jeder menschlichen Erfindung werden wir ständig versuchen, die Kapazität einer Technologie zu verbessern. Über Physik, Biologie oder Chemie, über die vom Benutzer gemeldete Erfahrung und einfach durch eine Fähigkeit zur Stückherstellung, die sich mit dem Aufkommen verwandter Technologien verbessert.

Im Fall der Nachtsicht war die Verbesserung hauptsächlich möglich:

• Verbesserung der Photokathode und ihrer Empfindlichkeit (über die 2- und 3-Röhrengenerationen)
  • Die Photokathoden S1, S20, S25 und Galliumarsenid Photokathoden (GaAs) werden zur Verbesserung der Empfindlichkeit im Spektralbereich von sichtbarem und nahem Infrarot verwendet.

• Einsetzen der Mikrokanalplatte (ab Generation 2)
  • Dies wird es ermöglichen, eine viel größere Menge an Elektronen zu erzeugen (im Vergleich zur 1-Generation) und somit eine Verbesserung der Verstärkung und der Qualität der Bildwiedergabe.
  • Auf einer 3-Erzeugungsröhre ist ein Ionenfilterfilm angebracht (um die Kathode vor der Einwirkung einer unerwünschten Lichtquelle zu schützen). Dies reduziert die Anzahl der erzeugten Elektronen und erhöht den sichtbaren Halo auf den Lichtpunkten. Im Gegensatz dazu verbessert der Film die Lebensdauer der Röhre erheblich
  • Bei einer 3-Röhrengeneration OMNI-V - VII wurde zum Nachteil der Lebensdauer ein feinerer Ionenfilter integriert, der das SNR und die Lichtempfindlichkeit verbessert

• Die Funktion "AUTOGATED" (ab Generation 3)
  • Diese Funktion verwaltet auf extrem schnelle Weise (in der Größenordnung von einer Millisekunde) die Zufuhr der Röhre. Sobald die Röhre einer "aggressiven" Lichtquelle ausgesetzt ist, wird die Stromversorgung sofort unterbrochen, wodurch die Röhre und ihre Lebensdauer erhalten bleiben.

• Die Auflösung (definiert durch die Messung in Linienpaaren pro mm)
  • Zusammenfassend - und sehr prägnant - verbessert es die Visualisierung der Feinheiten der Details

• Verbesserung des SNR (Signalrauschen Radio)
  • Dies ist das Verhältnis zwischen der Spannung des Signals (dem elektrischen Signal Ihrer Röhre) und der des von ihr erzeugten Rauschens. Grundsätzlich der „Schnee“ (Szintillation), der im Bild erscheint. Der Unterschied zwischen einem Treffer der 1. und 3. Generation liegt auf der Hand.

Die verschiedenen Generationen der Röhre

Die Bildwiedergabe der verschiedenen Röhrengenerationen (der Begriff "4-Generation" wird zu häufig verwendet und entspricht der standardisierten 3-Generation Omni-VII)

Die 0-Generation

In 1929 stellt der ungarische Physiker Kálmán Tihanyi das Prinzip der Nachtsicht (zugunsten der britischen Armee) auf. Von 1935 entwickelt eine deutsche Firma (AEG), die heute noch existiert, parallel zu den USA Nachtsichttechnologie. Während des zweiten Weltkriegs werden diese beiden Länder die Nachtsichtfähigkeiten im Kampf, auf gepanzerten Fahrzeugen sowie auf Kleinwaffen nutzen. Die USA werden das Konzept weiterentwickeln und während des Koreakrieges weiter nutzen. Die verwendete Technologie ist aktiv - sie projiziert einen breiten Infrarotstrahl

Die 1-Generation (und 1 +)

Noch heute die weltweit am häufigsten verwendete! Es wurde in den 60er Jahren entwickelt und während des Vietnamkrieges von den USA genutzt. Es nutzt die erste "passive" Verstärkungslichtröhre mit einer S20-Fotokathode (für eine Verstärkungsfaktor von ungefähr x1000). Das Bild ist klar und bietet einen guten Kontrast in der Bildmitte mit Verzerrungen an den Rändern und einem SNR, das das gerenderte Bild stört - „Schnee“. Die derzeit von den Herstellern angebotenen Röhren der Generation 1 stammen größtenteils aus Lagerbeständen in der ehemaligen Sowjetunion - was eher positiv ist. Das Lebensdauer dieser Röhre wird um 4000 Stunden (plus oder minus) der aktiven Nutzung sein et es wird nur möglich sein, mit einem hohen Restlichtanteil zu arbeiten (sichtbarer Mond), außer wenn ein IR-Brenner in Verbindung mit dem Teleskop verwendet wird.

Die sogenannte Generation 1-Röhre ist nichts anderes als eine Generation 1-Röhre, die verbessert wurde, um eine bessere Bildqualität (Armasight Core oder Pulsar Edge) bei optimierter Auflösung zu bieten.

• Definition: 35 bis 60 Linienpaare pro mm
• Durchschnittliche Lebensdauer: ca. 4000 Stunden
• Fotokathode: S20
• Intensivierung: ca. 1000x - erfordert ein hohes Restlichtniveau
• Durchschnittspreis: 150 bis 700 Euro - je nach Teleskoptyp (Monokular, Fernglas, Zielfernrohr, mit oder ohne Vergrößerung usw.)

Die 2-Generation (und 2 +)

Diese zweite Generation führt den MCP (den Mikrokanalwafer) und eine S25-Fotokathode für einen Intensivierungsgewinn von bis zu 20000x ein, eine signifikante Verbesserung des SNR, der Auflösung (mindestens 45 Linienpaare pro mm) und Helligkeitsempfindlichkeit - Das Hinzufügen eines IR-Brenners ist nicht mehr erforderlich, und das Restlicht muss für eine Bildwiedergabe, die der 1. Generation überlegen ist, viel niedriger sein. Der Leuchtstoffschirm kann verwenden ( laut Hersteller) ein Leuchtstoff, der den Kontrast der grünen „Farbe“ verbessert und damit einen besseren Detaillierungsgrad erzielt.

Die sogenannte "2+" Generation Röhre (wirklich) optimiert die Auflösung (mit durchschnittlich 60 Linienpaaren pro mm), Das SNR erreicht im Vergleich zu einer 10-Generation Tube bis zu 2-Punkte und Sensitivität gibt 400-800 uA / lm (Empfindlichkeit für 500-600 uA / lm für 2 Erzeugung und Fotokatode S25). 2 + Generation Tube mit hochwertigen Komponenten ist wesentlich näher an 3 Generation Tubes.

• Definition: 45 bis 73 Linienpaare pro mm
• Durchschnittliche Lebensdauer: ca. 10000 Stunden
• Fotokathode: S25
• Intensivierung: ca. 20000x - erfordert ein geringes Restlichtniveau
• Durchschnittspreis: 900 bis 2500 Euro - je nach Teleskoptyp (Monokular, Fernglas, Zielfernrohr, mit oder ohne Vergrößerung usw.)
• FOM (Figure Of Merite): von 810 bis 2044 (theoretisch - in Wirklichkeit eher maximal 1800)

Generation 3 (und 3 standardisiert Omni-VII)

Die Integration der Fotokathode aus Galliumarsenid (verbessert die Empfindlichkeit gegenüber dem Ferninfrarotbereich, ist jedoch "zerbrechlicher" als die Fotokathoden vom Typ S25) und eines beschichteten MCP der "zweiten Generation" Ein Filterfilm (der die Kathode vor Ionen schützt) - dies reduziert die Anzahl der erzeugten Elektronen und erhöht den um die Lichtpunkte sichtbaren Lichthof - ermöglicht eine Verlängerung der Lebensdauer der Röhre (bis zu 20000 h) und ein Verstärkung von Restlicht von 30 zu 50000x. Die Reinheit des Bildes und das Rendern von Details ist etwa dreimal besser als bei einer Röhre der 3. Generation, aber Ihr Auge reagiert nicht auf diese Optimierung (oder in reduzierter Weise). Andererseits ermöglicht die außergewöhnliche Empfindlichkeit gegenüber der Leuchtkraft, dass Sie die Brille unter sehr verschlechterten Restlichtbedingungen verwenden können. Die Funktion „AUTO GATED“ schützt die Röhre vor versehentlicher aggressiver und plötzlicher Beleuchtung, während das Rendering des Bildes erhalten bleibt. Dies ist für einen Kampfbetreiber unerlässlich, der ohne AUTO GATED geblendet werden könnte. durch plötzliche Starts, Explosionen, Brände ...

3 Generation Tube standardisiert von US Omni Military Standard (Level VII) verbessert in erster Linie MCP mit einem dünneren Filterfilm als bei einer herkömmlichen 3-Generation (unter Beibehaltung der Elemente einer Röhre der 3i-Generation). Diese Änderung - die die Röhrenlebensdauer auf etwa 15000 Stunden reduziert - wird die Bildschärfe und das Rendering, die Auflösung und das Kontrastniveau drastisch erhöhen. Gewöhnlich für militärische Zwecke reserviert, mit einem Verstärkungsgewinn von 80 zu 120000x (theoretisch - aber es ist immer noch beeindruckend).

Es ist zu beachten, dass einige Hersteller P43-Leuchtstoffröhren anbieten, die eine „Schwarzweiß-“ oder sogar „Bläulich“ -Renderung bieten, um die Kontraste und Details im Bild besser sehen zu können.

Es sei darauf hingewiesen, dass der Filterfilm des MCP abhängig von der US-amerikanischen Standardisierungsstufe omni (von Stufe II bis VII) ein mehr oder weniger klares und detailliertes Bild ergibt. Einige Röhren der 3-Generation werden ohne Film angeboten (filmlos). Die Wiedergabe des Bildes wird erheblich verbessert, die Lebensdauer der Röhre wird jedoch offensichtlich verkürzt. 

• Definition: 57 bis 73 Linienpaare pro mm
• Durchschnittliche Lebensdauer: 20000 bis 15000 Stunden
• Fotokathode: Galliumarsenid
• Intensivierung: 30 bis 120000x (sehr theoretisch) - erfordert einen sehr niedrigen Restlichtpegel
• Durchschnittspreis: von 2300 bis 6000 Euro - abhängig von der Art des Zielfernrohrs (Monokular, Fernglas, Zielfernrohr mit oder ohne Vergrößerung usw.) und den verwendeten Komponenten
• FOM (Figure Of Merite): von 1400 bis über 2000

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Der Spezialfall der digitalen Nachtsicht

Eine Technologie, die mit der in Ihrer Kamera, Ihren digitalen Überwachungskameras, Ihrer Webcam oder Ihrer Digitalkamera verwendeten identisch ist: Ein CCD oder CMOS, das so modifiziert wurde, dass es nicht für das sichtbare Spektrum, sondern für das Infrarotspektrum empfindlich ist und in ein digitales Signal umgewandelt wird . Das digitale Signal wird verstärkt und dann auf den LCD-Bildschirm übertragen, auf dem Sie das Bild anzeigen. Das Fehlen eines Phosphorbildschirms entfernt das Schwarz- und Grün-Rendering, um ein Schwarz-Weiß-Bild zu rendern.

Wie eine Röntgenröhre der 1-Generation kann eine digitale Nachtsichtbrille nur Restlicht ohne die Integration eines PCM verstärken. In der Tat benötigen Sie entweder ein wesentliches Restlicht (Vollmond ...) oder (wie eine Überwachungskamera zum Beispiel) IR-Dioden oder einen IR-Brenner. Es ist wichtig zu beachten, dass jede Infrarotemission nachweisbar ist. Es ist dumm, wegen solcher Fehler ein Scharfschütze zu sein.

Die Verstärkung ist identisch (oder sogar größer) mit einer Röhre der Generation „1+“ (dh 1000x) mit einer besseren Bildwiedergabe - insbesondere durch das Fehlen von Verzerrungen an den Rändern dieser Röhre.

Der entscheidende Vorteil ist, dass die mit den Röhren verbundenen Einschränkungen offensichtlich verschwinden. Sie können das Teleskop gefahrlos benutzen, weder für Ihre Augen noch für das Gerät. Es wird auch viel einfacher sein, alle Vorteile einer Digitalkamera zu nutzen (Aufnahme von Bildern oder Videos, Integration eines Entfernungsmessers, eines Barometers ...).

Diese Art von Produkt eignet sich perfekt für den Freizeitgebrauch oder zur Sicherung von Bereichen mit „geringer“ Wachsamkeit und im Kampf mit geringer Intensität. ES VERMEIDET KAMPF MIT PROFESSIONELLEN UND AUSGESTATTETEN SOLDATEN.

WAS SIE ERINNERN SOLLTEN, UM IHRE NACHTSICHTBRILLE ZU WÄHLEN:

• Einfache Logik: Die getätigten Investitionen müssen sich auf die kommenden Missionen beziehen

• Jede Röhre hat eine Haltbarkeitsdauer - so muss eine professionelle Nutzung eine Geräteerneuerungsschwelle beinhalten
  

• Wann immer es möglich ist, versuchen Sie, ein Teleskop zu wählen, das vielseitig ist (handverwendbar, das auf einem Helm UND auf einer Waffe zum Beispiel montiert wird) - außer für sehr spezifische Anwendungen (Scharfschütze ...)

• Bestimmen Sie die Gesamtqualität eines Teleskops dank seiner FOM (Figure Of Merite) - siehe untenstehendes Glossar, um die Formel zu verstehen

GLOSSAR "NOCTURNAL VISION"

• Automatische Helligkeitsregelung (ABC):

Automatische Helligkeitsregelung (ermöglicht die Modulation der am MCP übertragenen Spannung in Abhängigkeit von der Intensität der Resthelligkeit).

• Auto Gating (ATG):

Erlaubt die Steuerung der Spannung an der Photokathode gelieferten (und zu reduzieren oder den Zyklus geschnitten), wenn aggressive Helligkeit (Schießen bei Nacht ausgesetzt, Brand, Blitzschlag, Straßenbeleuchtung, Halogen, erzeugt durch Bereiche urban ...). Dies funktioniert Ihre Vision bewahrt Details in intensiver Lichtatmosphäre und sichert die Photokathode (die dauerhaft ohne diese Funktion beeinträchtigt werden könnte). Nützlich, ja sogar notwendig, für Flugzeugpiloten - vor allem in niedriger Höhe - besondere Kräfte und Interventionen in städtischen Gebieten.

• lp / mm (Linienpaare pro Millimeter):

Einheit zur Messung der Auflösung des Bildverstärkers. Wird normalerweise anhand eines 1951-Auflösungsziels der US Air Force ermittelt. Das Ziel ist eine Reihe von Mustern unterschiedlicher Größe, die sich aus drei horizontalen und drei vertikalen Linien zusammensetzen. Ein Benutzer muss in der Lage sein, alle horizontalen und vertikalen Linien und Zwischenräume zwischen ihnen zu unterscheiden.

• Szintillation:

Zufälliger und glänzender Effekt im gesamten Bildbereich. Szintillation, manchmal als "Videorauschen" bezeichnet, ist ein normales Merkmal von Mikrokanalplattenverstärkern und bei schlechten Lichtverhältnissen stärker ausgeprägt.

• Signal-Rausch-Verhältnis (SNR):

Verhältnis zwischen Signalamplitude und Rauschamplitude. Wenn das Rauschen (siehe Definition von „Flimmern“) so hell und groß ist wie das verstärkte Bild, können Sie das Bild nicht sehen. Das Signal-Rausch-Verhältnis ändert sich mit dem Lichtpegel, da das Rauschen konstant bleibt, das Signal jedoch zunimmt (höhere Lichtpegel). Je höher das SNR, desto besser ist die Leistung des Geräts in einer „dunklen“ Umgebung - mit geringem Restlicht.

• μA / lm (Mikroampere pro Lumen):

Messung des von einer Fotokathode erzeugten elektrischen Stroms (μA), wenn diese einer gemessenen Lichtmenge (Lumen) ausgesetzt wird.

• Auflösung:

Die Fähigkeit eines Bildverstärkers oder Nachtsichtsystems, Details Ihrer Umgebung zu unterscheiden. Die Auflösung der Bildverstärkerröhre wird in Linienpaaren pro Millimeter (lp / mm) gemessen, während die Auflösung des Systems in Zyklen pro Milliradian gemessen wird. Bei jedem Nachtsichtsystem mit einer Vergrößerung von 1 bleibt die Röhrenauflösung konstant, während die Auflösung eines anderen Teleskops durch Ändern des Fokus und der Vergrößerung des Okulars und Hinzufügen von Vergrößerungsfiltern oder beeinflusst werden kann "Relais" -Linsen. Oft ist die Auflösung in demselben Nachtsichtgerät sehr unterschiedlich, wenn sie in der Bildmitte und am Rand des Bildes gemessen wird. Dies ist besonders wichtig für Kameras, die für Fotografie oder Video ausgewählt wurden, bei denen die Auflösung des gesamten Bildes wichtig ist.

• MCP (Mikrokanalplatte):

Der berühmte „Wafer“ von Mikrokanälen, der die von der Fotokathode erzeugten Elektronen multipliziert. Ein MCP ist nur in Gen 2- und Gen 3-Systemen zu finden. MCPs eliminieren die Verzerrungseigenschaften von Gen 0- und Gen 1-Systemen. Die Anzahl der "Löcher" (Mikrokanäle) in einem MCP ist ein Hauptfaktor bei der Bestimmung der Auflösung.

• Figure of Merit (FOM):

Wenn es eine Sache gibt, die Sie aus diesem Blog-Beitrag herausnehmen können, dann ist es diese! Das FOM wird wie folgt bestimmt: Auflösung (Linienpaare pro Millimeter) x Signal-Rausch-Verhältnis. Anhand dieses Kriteriums bestimmen Sie die "Qualität" der Röhre Ihrer Brille.

Bleib wie immer in Sicherheit und sei gesegnet!