miniatura|Dispositiu de visió nocturna al casc d'un pilot miniatura|Vista a través d'un intensificador de poca llum miniatura|Dispositiu de visió nocturna connectat al casc d'un soldat de l'exèrcit dels EUA Un dispositiu de visió nocturna és un dispositiu tècnic que permet o millora la percepció visual en la foscor o el crepuscle .
Els dispositius de visió nocturna són utilitzats per naturalistes, caçadors, militars, policies, serveis de seguretat i fins i tot particulars. Els dispositius de visió nocturna també són adequats per observar la radiació dels làsers que operen en el rang d'infrarojos .
Descripció Hi ha diversos mètodes que permeten o milloren la visió en condicions de foscor o molt poca llum:
Amplificant la llum feble existent, vegeu també intensificador d'imatge. Mitjançant la conversió de la radiació infraroja propera (invisible a l'ull) en llum visible (tub convertidor d'imatges, sensor d'imatge semiconductor). Aquest mètode sempre requereix il·luminació amb focus d'infrarojos. Fent visible la radiació tèrmica (radiació infraroja en el rang MIR) dels objectes mateixos quan la seva temperatura difereix de la de l'entorn. La longitud d'ona d'aquesta radiació infraroja és de 5 a 15 µm i es pot capturar amb càmeres termogràfiques . Aquest mètode és especialment adequat per observar criatures de sang calenta, vehicles aparcats recentment i refugis. Els sistemes de càmeres amb sensors CCD d'alta sensibilitat i grans lents d'entrada poden funcionar a nivells de llum molt baixos i, per tant, es poden utilitzar com a dispositius de visió nocturna. Aquests dispositius tenen l'avantatge sobre tots els altres mètodes de poder produir també imatges en color.
Història El 1929, el físic hongarès Kálmán Tihanyi va inventar una càmera de televisió electrònica sensible a l'infraroig per a la defensa antiaèria al Regne Unit. La tecnologia de visió nocturna anterior a la fi de la Segona Guerra Mundial es va descriure posteriorment com a Generació 0.
Els dispositius de visió nocturna es van introduir a l'Exèrcit alemany ja el 1939 i es van utilitzar a la Segona Guerra Mundial. AEG va començar a desenvolupar els seus primers dispositius el 1935. A mitjans de 1943, l'exèrcit alemany va començar a provar dispositius de visió nocturna per infrarojos i telèmetres telescòpics muntats en tancs Panther. Es van construir dos dispositius. El Sperber FG 1250 ("Esparver"), amb un abast de fins a , tenia un reflector infraroig de i un convertidor d'imatges operat pel comandant del tanc.
Des de finals de 1944 fins al març de 1945, l'exèrcit alemany va dur a terme proves amb èxit dels conjunts FG 1250 muntats en Panther Ausf. Tancs G (i altres variants). Durant la guerra, aproximadament 50 (o 63) Panthers estaven equipats amb el FG 1250 i van combatre tant al Oriental com al Oest. El sistema portàtil "Vampir" per a infanteria es va utilitzar amb fusells d'assalt StG 44.
El desenvolupament paral·lel es va produir als EUA. Els dispositius de visió nocturna per infrarojos M1 i M3, també coneguts com a "franctiradors" o "snooperscope", van tenir un servei limitat amb l'exèrcit dels Estats Units durant la Segona Guerra Mundial i durant la Guerra de Corea, per ajudar els franctiradors. Aquests eren dispositius actius, que utilitzaven una font de llum infraroja per il·luminar objectius. Els seus tubs intensificadors d'imatge utilitzaven un ànode i un fotocàtode S-1, fets principalment de plata, cesi i oxigen, i la inversió electroestàtica amb acceleració d'electrons produïa guany.
Un dispositiu soviètic experimental anomenat PAU-2 va ser provat sobre el terreny el 1942.
El 1938, el L'Almirallat Britànic va assumir la responsabilitat de la investigació militar britànica en infrarojos. Primer van treballar amb Philips fins a la caiguda dels Països Baixos, després amb la filial britànica de Philips, Radio Transmission Equipment Ltd., i finalment amb EMI, que a principis de 1941 va proporcionar tubs convertidors d'imatges compactes i lleugers. El juliol de 1942 els britànics havien produït un aparell binocular anomenat 'Design E'. Aquest era voluminós i necessitava una font d'alimentació externa que generés 7.000 volts, però es va utilitzar de manera limitada amb vehicles amfibis de la 79a Divisió Blindada durant el creuament del Rin de 1945. Entre maig i juny de 1943, la 43a Divisió d'Infanteria (Wessex) va provar conjunts de visió nocturna portàtils, i els britànics van experimentar més tard amb el muntatge dels dispositius a les submetralladores Mark III i Mark II(S) Sten. Tanmateix, al gener de 1945 els britànics només havien fabricat set conjunts de receptors d'infrarojos. Tot i que alguns van ser enviats a l'Índia i Austràlia per a proves abans de finals de 1945, durant la Guerra de Corea i l'Emergència Malàisia els britànics utilitzaven equips de visió nocturna subministrats pels Estats Units.
Convertidor d'imatge i amplificador de llum residual
El nucli dels dispositius convencionals de visió nocturna per a l'infraroig proper és un tub convertidor d'imatges o un amplificador de llum residual, en què la radiació (fins a aproximadament 1,8 µm de longitud d'ona) allibera electrons que, accelerats per un alt voltatge en el buit, colpegen una pantalla fluorescent al costat oposat, on creen una imatge majoritàriament verdosa a través de la fluorescència . L'òptica de vidre projecta l'entorn sobre el fotocàtode i permet la visualització de les petites pantalles de manera similar als binoculars o al visor d'una càmera de vídeo.
Si no hi ha prou llum visible o radiació infraroja per aconseguir aquest efecte d'amplificació, una làmpada d'infrarojos pot il·luminar l'entorn d'una manera invisible per a l'ull humà.
Aquests dispositius, que funcionen mitjançant el principi del convertidor d'imatges en l'infraroig proper o amplificant la llum residual en el rang visible, són utilitzats per caçadors i militars, per exemple. No es poden utilitzar durant el dia i es poden danyar per la llum solar directa.
Dispositius d'imatge tèrmica Els dispositius de visió nocturna basats en el principi de les càmeres termogràfiques són sensibles a la radiació tèrmica dels propis objectes. Utilitzen matrius piroelèctriques o bolòmetres (matrius del pla focal). Aquests dispositius són considerablement més cars i s'utilitzen, per exemple, en la recerca de persones desaparegudes o per part de l'exèrcit. Els dispositius tenen lents fetes de germani monocristal·lí i també es poden utilitzar durant el dia.
El convertidor d'imatges i els dispositius de poca llum es divideixen en "generacions" (vegeu també amplificador de poca llum).
Els dispositius de la Generació 0 (convertidors d'infrarojos basats en el principi de focus proper) es coneixen des de l'any 1940 aproximadament i ja es van utilitzar en vehicles militars durant la Segona Guerra Mundial . Un exemple conservat es troba a la Col·lecció de Tecnologia Militar de Koblenz, muntat en un vehicle Panzerkampfwagen V Panther .
Un tub conversor d'imatges és l' AEG- Telefunken 6914, que també s'utilitza en el dispositiu Fero51 utilitzat per les Forces Armades Alemanya .
1ª Generació miniatura|Rifle de franctirador M110 amb mira telescòpica i dispositiu de visió nocturna La Generació 1 (vida útil màxima de 1000 a 2000 hores) utilitza tubs convertidors d'imatges basats en el principi de l'inversor: un sistema d'òptica electrònica permet una amplificació més alta (de 1000 a 8000 vegades) i també una reducció d'imatge. Els dispositius de la Generació 1 solen complementar-se amb il·luminació infraroja. Alguns dispositius de l'empresa bielorussa Dipol són gairebé tan bons com els de la Generació 2. Fa dècades, l'exèrcit utilitzava una tècnica en què es connectaven diversos tubs en sèrie, cosa que produïa millors resultats. Tanmateix, aquests dispositius molt voluminosos s'utilitzaven gairebé exclusivament en vehicles (per exemple, en helicòpters). B. tancs).
2ª Generació La segona generació (vida útil aproximada de 10.000 a 15.000 hores) també utilitza una placa de microcanals (MCP) entre el fotocàtode i la pantalla. Les plaques de microcanals representen un multiplicador d'electrons secundari per a cada píxel i permeten una amplificació amb poca llum fins a 20.000 vegades.
3ª Generació La Generació 3 (vida útil aproximada de 15.000 hores) és una millora addicional respecte a aquests dispositius de plaques de microcanals. També utilitza el sensible arsenur de gal·li (GaAs), aconseguint una amplificació de la llum de fins a 50.000 vegades.
4ª Generació El 2009, la Generació 4 estava reservada només per a ús militar i no estava disponible comercialment. Entre altres coses, Els processadors de senyal digital s'utilitzen per al processament d'imatges i l'optimització de les dades d'imatge generades per ebCCD especials.
Tipus i aplicacions miniatura|Un bitllet de 50 euros fotografiat amb una càmera d'infrarojos. La part frontal és a dalt, la posterior és a baix. Sota la llum d'infrarojos, només es veu la part dreta de la part frontal i el 50 "transparent" de la part posterior. Al revers, només es veu el número de sèrie i el 50, juntament amb la tira de seguretat a banda i banda. Al mercat civil hi ha dispositius de primera, segona i tercera generació disponibles. Es tracta gairebé exclusivament de dispositius portàtils amb un disseny monocular o binocular, similar als binoculars . Alguns també presenten un sistema muntat al cap. La tendència és cap a dispositius cada cop més petits, lleugers i potents (principalment pel que fa a la durada de la bateria). Com que la radiació infraroja penetra la boira millor que la llum visible, els dispositius de visió nocturna o les càmeres d'infrarojos es poden utilitzar avantatjosament fins i tot en condicions de mala visibilitat.
Sector policial En els sectors militar i policial, que són un impulsor significatiu del desenvolupament, hi ha una àmplia varietat de models (fabricats segons l'aplicació). Aquests van des de petits exploradors d'un sol ull fins a dispositius fixats al cap o al casc amb corretges, passant per binoculars de visió nocturna més grans. En els avions, aquests formen part integral de l'equip integrat. Moltes càmeres de vídeo i càmeres digitals també es poden utilitzar com a dispositius de visió infraroja, ja que el sensor d'imatge CCD o CMOS d'aquestes càmeres, en principi, també és sensible a la radiació infraroja fins a aproximadament 1,1 µm. Per a aquest propòsit, de vegades hi ha un mode ("foto nocturna") en què el filtre de tall d'infrarojos, que normalment es troba davant del xip, es desactiva. Aquest mode també es pot utilitzar, per exemple, per provar la funcionalitat dels dispositius emissors d'infrarojos (per exemple, càmeres). B. comandaments a distància). La prova normalment es pot dur a terme amb l'habitació il·luminada.
Vigilància d'edificis Per a la vigilància d'edificis, sovint s'utilitzen càmeres de vídeo sensibles a l'infraroig proper i il·luminadors d'infrarojos adequats per permetre l'observació nocturna sense pertorbar l'entorn amb llum. Els dispositius de visió nocturna amb imatges tèrmiques s'utilitzen rarament en la pràctica privada a causa dels seus elevats costos de compra. Els utilitza la policia, per a la vigilància de fronteres i per detectar persones i combois, posicions i refugis sense il·luminació. Sovint s'instal·len a bord d'avions i helicòpters. També es poden utilitzar per detectar camins i carrils utilitzats recentment des de l'aire a la foscor. Un tipus més nou de dispositiu de visió nocturna utilitza radiació d'ones mil·limètriques en lloc d'infrarojos, que poden penetrar parets encara més primes.
Lentilles de visió nocturna