¿Qué es la visión nocturna?

—Sichuan Binock Optoelectronic Technology Co., Ltd.—

UnDispositivo de visión nocturna (NVD) oGafas de visión nocturna (NVG) es un instrumento óptico que permite la visibilidad en ambientes de poca luz o completamente oscuros. Amplificando fuentes de luz tenues (como la luz de la luna o la luz de las estrellas) o utilizando tecnología infrarroja, transforma escenas invisibles en imágenes perceptibles para el ojo humano. Los dispositivos de visión nocturna se utilizan ampliamente en operaciones militares, Aplicación de la ley, Observación de fauna, Navegación nocturna, y misiones de búsqueda y rescate.

¿Cómo funciona la visión nocturna?

Las tecnologías principales de los dispositivos de visión nocturna se dividen en tres categorías principales: Intensificación de imagen (cubriendo Generaciones 1 Para 4), Imagen Térmica, yVisión Nocturna Digital. A continuación se presenta una explicación detallada del principio de funcionamiento de cada tipo:

Este diagrama ilustra el principio de funcionamiento de una generación clásica 3 (Gen 3) Dispositivo de visión nocturna de intensificación de imagen, detallando cómo las señales de luz se amplifican y convierten en una imagen visible mejorada a través de los componentes internos del dispositivo. A continuación se muestra un resumen del camino mostrado en el diagrama:

1. Luz ambiental existente
   • El dispositivo de visión nocturna capta primero la tenue luz disponible en el entorno (como la luz de las estrellas o la luz de la luna). Esta luz entra en el sistema óptico inicial del dispositivo.
2. Photocathode
   • Fotones entrantes (Partículas ligeras) Golpear el fotocátodo, Generadores de electrones. Este proceso convierte la señal luminosa en una señal eléctrica (Electrones generados por fotones).
3. Microchannel Plate (MCP)
   • Los electrones generados por fotones se dirigen a la placa de microcanal (MCP), un multiplicador de electrones de alta tensión. El MCP amplifica un solo electrón en un gran número de electrones (Electrones multiplicados) por múltiples colisiones dentro de sus canales, aumentando significativamente la señal.
4. Pantalla de fósforo
   • Los electrones multiplicados impactan en la pantalla de fósforo, excitando el material de fósforo para emitir luz visible (típicamente verde). Esto crea la imagen final mejorada (Imagen intensificada).
5. Imagen intensificada
   • La luz verde emitida por la pantalla de fósforo se presenta al usuario a través de un ocular o pantalla, produciendo una imagen de visión nocturna brillante que hace que la luz ambiental tenue sea claramente visible.

El camino general es: luz ambiental → fotocátodo (Luz a electrones) → microchannel plate (Multiplicación de electrones) → pantalla de fósforo (Electrones a luz) → imagen intensificada. Este diagrama demuestra claramente cómo los dispositivos de visión nocturna utilizan tecnología de multiplicación de electrones para generar imágenes visibles en entornos oscuros.

1. Tecnología de intensificación de imagen

Los dispositivos de visión nocturna de intensificación de imagen funcionan recogiendo y amplificando la luz ambiental débil (como la luz de las estrellas o la luz de la luna), lo que las hace adecuadas para condiciones de poca luz. El componente central es un tubo intensificador de imagen, y el proceso funciona de la siguiente manera:

• Colección de fotones: La lente captura fotones del entorno (incluyendo luz visible y algo de luz infrarroja cercana).
• Conversión fotoeléctrica: Los fotones impactan un fotocátodo, Convirtiéndolos en electrones. El material del fotocátodo varía según la generación (P ej.., S-20 para Gen 1, Arseniuro de galio para Gen 3).
• Amplificación electrónica: Los electrones entran en una placa de microcanal (MCP, presente en Gen 2 y más alto), donde son acelerados por un campo eléctrico y colisionan con las paredes del canal, lo que desencadena la liberación de electrones adicionales para amplificar la señal.
• Generación de imágenes: Los electrones amplificados impactan en una pantalla de fósforo, convirtiendo su energía en puntos de luz verdes o en escala de grises, Formando una imagen visible. El verde se usa comúnmente porque el ojo humano es más sensible a él, y las cribas de fósforo suelen usar materiales P22 o P43.
• Generación 1 (Gen 1)
  El tipo de intensificación de imagen más básico, usando solo un fotocátodo y amplificación electrónica simple sin MCP. Ofrece unas 1000 veces de amplificación, con posible distorsión de bordes, y requiere un iluminador infrarrojo en condiciones muy oscuras. El alcance efectivo suele ser 50-100 Metros.
• Generación 2 (Gen 2)
  Introduce un MCP, aumentando significativamente la amplificación electrónica (alrededor de 20.000 veces), lo que resulta en imágenes más nítidas con una resolución de 40-50 LP/mm (Pares de líneas por milímetro). Rinde mejor con poca luz, pero aún necesita algo de luz ambiental.
• Generación 3 (Gen 3)
  Utiliza un arseniuro de galio (Gaas) Photocathode, más sensible a la luz infrarroja, combinado con un MCP mejorado, alcanzando hasta 50.000x de amplificación y una resolución de 64 LP/mm o superior. Ofrece una vida útil más larga (acerca de 10,000 horas) y destaca en condiciones de luz extremadamente baja.
• Generación 4 (Gen 4)
  Emplea tecnología sin película con puertas eliminando la película barrera iónica del MCP, reducir la dispersión de electrones para reducir el ruido y un rango dinámico más amplio. La resolución puede alcanzar más de 70 LP/mm, adaptándose tanto a condiciones brillantes como muy oscuras, aunque es raro en los mercados civiles debido a su alto coste.

2. Tecnología de Imagen Térmica

Los dispositivos de visión nocturna con imagen térmica no dependen de la luz ambiental, sino que detectan la radiación térmica infrarroja (Longitudes de onda de 8-14 Micras) emitidos por objetos. Todos los objetos, incluso los fríos, emiten calor según las diferencias de temperatura. El principio de funcionamiento es el siguiente:

• Detección de radiación térmica: Detrás de la lente hay un conjunto de microbolómetros (típicamente fabricados con óxido de vanadio o silicio amorfo), que detecta la radiación infrarroja y la convierte en señales eléctricas.
• Procesamiento de señales: Las señales se amplifican y digitalizan para crear un mapa térmico. Las diferencias de temperatura se representan en escala de grises o pseudocolor (P ej.., Blanco-intenso, Negro-caliente, o modos arcoíris).
• Visualización de imágenes: El resultado se muestra en una pantalla, los objetos más cálidos suelen aparecer blancos o rojos y los fríos negros o azules.
• Funciones: Las cámaras térmicas tienen una resolución más baja (Normalmente 320×240 o 640×480 píxeles) Pero trabajar en total oscuridad, humo, o niebla, con datos de detección que van desde cientos de metros hasta varios kilómetros (Dependiendo de la calidad del objetivo y del sensor).

3 . Tecnología de Visión Nocturna Digital

Los dispositivos de visión nocturna digital utilizan sensores electrónicos modernos para capturar la luz y producir imágenes digitales, similar a la tecnología de las cámaras digitales o smartphones. El principio de funcionamiento es el siguiente:

• Captura de luz: La lente recoge luz visible y infrarroja cercana (700-1000 Nm), proyectándolo sobre un sensor (P ej.., CCD o CMOS). Estos sensores son sensibles al infrarrojo, capturando longitudes de onda invisibles al ojo humano.
• Conversión de señales: El sensor convierte fotones en señales eléctricas, Formación de datos digitales en bruto. Los sensores CMOS son más comunes debido a su menor consumo energético y coste, con resoluciones que van desde 480p hasta 1080p.
• Procesamiento digital: Un procesador digital de señales integrado (DSP) amplifica la señal, reduce el ruido, y optimiza la imagen (P ej.., Ajuste de contraste o afilado de bordes). Los usuarios pueden seleccionar modos de visualización como blanco y negro, verde, o color.
• Asistencia infrarroja: En condiciones sin luz, un iluminador infrarrojo integrado (típicamente LED de 850nm o 940nm) emite luz infrarroja, que se refleja de vuelta al sensor para formar una imagen. La longitud de onda de 940nm es más sigilosa pero ligeramente más tenue.
• Salida de imagen: La imagen procesada se muestra en una pantalla LCD u OLED, Soporte para previsualización en tiempo real y grabación en vídeo o fotos.

Tipos de dispositivos de visión nocturna

Basado en la generación y aplicación tecnológica, Los dispositivos de visión nocturna se clasifican de la siguiente manera:

• Generación 1 (Gen 1): Intensificación básica de imagen, Bajo coste, requiere asistencia de IR.
• Generación 2 (Gen 2): Con MCP, Imágenes más claras.
• Generación 3 (Gen 3): Arseniuro de galio, Grado militar.
• Generación 4 (Gen 4): Tecnología sin película, Rendimiento máximo.
• Visión Nocturna Digital: Sensores digitales, Multifuncional y asequible.
• Imagen Térmica: Detección de calor, Obras en total oscuridad.

Características y ventajas de la visión nocturna digital

La visión nocturna digital ha ganado atención en los últimos años debido a sus ventajas únicas:

• Versatilidad: Muchos dispositivos soportan grabación de imágenes y vídeo, con opciones para transmisión Wi-Fi a teléfonos o ordenadores y ranuras integradas para tarjetas de memoria. Por ejemplo, elBINOCK NVG30 ofrece 2K (2560×1440) grabación de vídeo y streaming Wi-Fi en tiempo real, con un modo de movimiento sin retardo de 40Hz; elBINOCK NVG50 Añade control remoto basado en app para mejorar la grabación y el compartir.
• Durabilidad: Basado en sensores electrónicos, Son menos sensibles a la luz intensa y se pueden usar tanto de día como de noche. AmbosNVG30yNVG50 Impermeabilización IPX7, Lo que los hace resistentes en condiciones exteriores duras.
• Coste-efectividad: Menores costes de producción en comparación con Gen 2 o Gen 3 Los dispositivos los hacen más asequibles. ElNVG30 ofrece un alto valor bajo $500, mientras que elNVG50, lanzado en 2024, ofrece un diseño más ligero (192g) para una eficiencia de costes aún mayor.
• Calidad de pantalla: Las pantallas electrónicas permiten ajustes de brillo y resolución, con múltiples modos de color (P ej.., Blanco y negro, verde, Fósforo blanco). ElNVG30 Cuenta con un campo de visión de 40° (FOV) y una pantalla OLED para una visualización casi natural; elNVG50 mejoras a un FOV de 45° y pantalla de 1440p para mayor amplitud, Imágenes más nítidas.
• Ventajas técnicas: El procesamiento digital de señales permite la integración con funciones modernas como el GPS, Marcas de tiempo, y autobrillo. ElNVG30 incluye un ajuste inteligente de intensidad IR para diferentes condiciones de luz; elNVG50Añade una pantalla abatible y asistencia en la retícula, compatibles con miras de fusil, Mejorando el rendimiento de visión nocturna en aproximadamente 30%.
• Portabilidad y compatibilidad: ElNVG30 Soporta montaje de cascos y sistemas de prismáticos, con un iluminador infrarrido furtivo de 940 nm y un alcance de 600 metros; elNVG50, a 87x65x20mm, es compacto, soporta baterías internas o externas, y adapta raíles Picatinny para uso táctico.

Aplicaciones de los dispositivos de visión nocturna

Fuerzas Armadas y Fuerzas del Orden: Operaciones nocturnas, vigilancia; Tipos digitales para grabación.

Uso civil: Caza, acampada; modelos digitales para fotografía.

Entretenimiento y tecnología: Exploración nocturna, Imaginación creativa.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Ventajas:

• Extiende la visibilidad en la oscuridad.
• Tecnologías diversas, altamente adaptable.
• Los modelos digitales ofrecen características completas a costes más bajos.

Desventajas:

• Los modelos de gama alta son caros.
• La intensificación de imagen necesita algo de luz.
• Los tipos digitales pueden ir rezagados en el rendimiento a larga distancia.

CONCLUSIÓN

Los dispositivos de visión nocturna han trascendido los límites de la luz natural, evolucionando desdeIntensificación de imagen ParaImagen térmica ytecnología digital. Dispositivos como elBINOCK NVG30 yNVG50, con sus funciones avanzadas y su asequibilidad, están trayendo la visión nocturna digital a la vida cotidiana. A medida que el rendimiento mejora y los costes disminuyen, La tecnología de visión nocturna está a punto de generalizarse aún más.