Cos'è la visione notturna

—Sichuan Binock Optoelectronic Technology Co., Ltd.—

UnDispositivo per la visione notturna (NVD) oOcchiali per la Visione Notturna (NVG) è uno strumento ottico che consente la visibilità in ambienti a scarsa luce o completamente buio. Amplificando sorgenti luminose deboli (come la luce della luna o la luce delle stelle) oppure utilizzando tecnologia a infrarossi, trasforma scene invisibili in immagini percepibili all'occhio umano. I dispositivi per la visione notturna sono ampiamente utilizzati nelle operazioni militari, Applicazione della legge, Osservazione della fauna selvatica, Navigazione notturna, e missioni di ricerca e soccorso.

Come funziona la visione notturna?

Le tecnologie fondamentali dei dispositivi di visione notturna si dividono in tre categorie principali: Intensificazione dell'immagine (Copre Generations 1 A 4), Termografia, eVisione notturna digitale. Di seguito è riportata una spiegazione dettagliata del principio di funzionamento di ciascun tipo:

Questo diagramma illustra il principio di funzionamento di una generazione classica 3 (Informazioni 3) Dispositivo di visione notturna per intensificazione dell'immagine, che dettaglia come i segnali luminosi vengono amplificati e convertiti in un'immagine visibile potenziata tramite i componenti interni del dispositivo. Di seguito è riportato un riassunto del percorso mostrato nel diagramma:

1. Luce ambientale esistente
   • Il dispositivo per la visione notturna cattura per prima la debole luce disponibile nell'ambiente (come la luce delle stelle o la luce della luna). Questa luce entra nel sistema ottico iniziale del dispositivo.
2. Fotocatodo
   • Fotoni in arrivo (Particelle leggere) Colpisci il fotocatodo, Generatore di elettroni. Questo processo converte il segnale luminoso in un segnale elettrico (Elettroni generati da fotoni).
3. Piastra a microcanale (MCP)
   • Gli elettroni generati dai fotoni vengono diretti verso la piastra del microcanale (MCP), un moltiplicatore di elettroni ad alta tensione. L'MCP amplifica un singolo elettrone in un gran numero di elettroni (Elettroni moltiplicati) da molteplici collisioni all'interno dei suoi canali, potenziare significativamente il segnale.
4. Schermo a fosforo
   • Gli elettroni moltiplicati colpiscono lo schermo fosforico, stimolando il materiale fosforico per emettere luce visibile (tipicamente verde). Questo crea l'immagine finale migliorata (Immagine intensificata).
5. Immagine intensificata
   • La luce verde emessa dallo schermo a fosforo viene presentata all'utente tramite un oculare o un display, Produce un'immagine luminosa di visione notturna che rende chiaramente visibile una luce ambientale debole.

Il percorso complessivo è: luce ambientale → fotocatodo (Da luce a elettroni) → piastra microcanale (Moltiplicazione degli elettroni) → schermo a fosforo (Elettroni alla luce) → immagine intensificata. Questo diagramma dimostra chiaramente come i dispositivi di visione notturna utilizzino la tecnologia di moltiplicazione elettronica per generare immagini visibili in ambienti bui.

1. Tecnologia di intensificazione dell'immagine

I dispositivi di visione notturna a intensificazione dell'immagine funzionano raccogliendo e amplificando la debole luce ambientale (come la luce delle stelle o la luce della luna), rendendoli adatti a condizioni di scarsa illuminazione. Il componente centrale è un tubo intensificatore di immagine, e il processo funziona come segue:

• Collezione di fotoni: La lente cattura i fotoni dell'ambiente (inclusa la luce visibile e un po' di luce nel vicino infrarosso).
• Conversione fotoelettrica: I fotoni colpiscono un fotocatodo, Convertirli in elettroni. Il materiale fotocatodo varia a seconda della generazione (e.g., S-20 per Gen 1, Arseniuro di gallio per Gen 3).
• Amplificazione elettronica: Gli elettroni entrano in una piastra a microcanali (MCP, presente in Gen 2 e più alto), dove vengono accelerati da un campo elettrico e collidono con le pareti del canale, innescando il rilascio di elettroni aggiuntivi per l'amplificazione del segnale.
• Generazione di immagini: Gli elettroni amplificati colpiscono uno schermo fosforico, convertendo la loro energia in punti di luce verdi o in scala di grigi, Formando un'immagine visibile. Il verde è comunemente usato perché l'occhio umano è più sensibile ad esso, e le schermate a fosforo utilizzano tipicamente materiali P22 o P43.
• Generazione 1 (Informazioni 1)
  Il tipo di intensificazione dell'immagine più basilare, usando solo un fotocatodo e semplice amplificazione elettronica senza MCP. Offre un'amplificazione di circa 1000 volte, con possibile distorsione dei bordi, e richiede un illuminatore a infrarossi in condizioni molto buie. La portata effettiva è tipicamente 50-100 Metri.
• Generazione 2 (Informazioni 2)
  Introduce un MCP, Potenziare significativamente l'amplificazione elettronica (circa 20.000 volte), risultando in immagini più nitide con una risoluzione di 40-50 LP/mm (Coppie di linee per millimetro). Funziona meglio con poca luce ma ha comunque bisogno di un po' di luce ambientale.
• Generazione 3 (Informazioni 3)
  Utilizza un arseniuro di gallio (Gaas) fotocatodo, più sensibile alla luce infrarossa, abbinata a un MCP migliorato, raggiungendo un'amplificazione fino a 50.000x e una risoluzione di 64 LP/mm o superiore. Offre una durata di vita più lunga (circa 10,000 orario) e eccelle in condizioni di luce estremamente scarsa.
• Generazione 4 (Informazioni 4)
  Impiega la tecnologia senza film a porta rimuovendo la pellicola barriera ionica dell'MCP, riducendo la diffusione degli elettroni per un rumore inferiore e una gamma dinamica più ampia. La risoluzione può arrivare oltre 70 LP/mm, adattandosi sia a condizioni luminose che molto buie, anche se è raro nei mercati civili a causa dell'elevato costo.

2. Tecnologia di Imaging Termico

I dispositivi di visione notturna a imaging termico non si basano sulla luce ambientale ma rilevano la radiazione di calore infrarossa (lunghezze d'onda di 8-14 Micron) Emessa dagli oggetti. Tutti gli oggetti, Anche quelli freddi, emettono calore in base alle differenze di temperatura. Il principio di funzionamento è il seguente:

• Rilevamento della radiazione termica: Dietro l'obiettivo si trova un array di microbolometri (tipicamente realizzati in ossido di vanadio o silicio amorfo), che rileva la radiazione infrarossa e la converte in segnali elettrici.
• Elaborazione del segnale: I segnali vengono amplificati e digitalizzati per creare una mappa termica. Le differenze di temperatura sono rappresentate in scala di grigi o pseudocolori (e.g., rovente, Nero rovente, o modalità arcobaleno).
• Visualizzazione dell'immagine: Il risultato viene mostrato su uno schermo, con gli oggetti più caldi tipicamente bianchi o rossi e quelli più freddi neri o blu.
• Tratti somatici: Le termocamere hanno una risoluzione inferiore (Comunemente 320×240 o 640×480 pixel) ma lavorare nell'oscurità totale, fumo, o nebbia, con rilevazioni che vanno da centinaia di metri a diversi chilometri (a seconda della qualità dell'obiettivo e del sensore).

3 . Tecnologia di visione notturna digitale

I dispositivi di visione notturna digitale utilizzano sensori elettronici moderni per catturare la luce e produrre immagini digitali, simile alla tecnologia delle fotocamere digitali o degli smartphone. Il principio di funzionamento è il seguente:

• Cattura della luce: La lente raccoglie luce visibile e infrarossa (700-1000 Nm), proiettandolo su un sensore (e.g., CCD o CMOS). Questi sensori sono sensibili all'infrarosso, cattura lunghezze d'onda invisibili all'occhio umano.
• Conversione del segnale: Il sensore converte i fotoni in segnali elettrici, Formazione di dati digitali grezzi. I sensori CMOS sono più comuni grazie al minor consumo energetico e al costo, con risoluzioni che vanno da 480p a 1080p.
• Elaborazione digitale: Un processore digitale di segnale integrato (DSP) amplifica il segnale, riduce il rumore, e ottimizza l'immagine (e.g., Regolazione del contrasto o affilamento dei bordi). Gli utenti possono selezionare modalità di visualizzazione come il bianco e nero, verde, o colore.
• Assistenza a infrarossi: In condizioni senza luce, un illuminatore infrarosso integrato (tipicamente LED da 850nm o 940nm) emette luce infrarossa, che si riflette indietro verso il sensore per formare un'immagine. La lunghezza d'onda di 940nm è più furtiva ma leggermente più fioca.
• Output immagine: L'immagine elaborata viene visualizzata su uno schermo LCD o OLED, Supporta l'anteprima in tempo reale e la registrazione come video o foto.

Tipi di dispositivi per la visione notturna

Basato sulla generazione e applicazione della tecnologia, I dispositivi per la visione notturna sono classificati come segue:

• Generazione 1 (Informazioni 1): Intensificazione di base dell'immagine, Basso, necessita di assistenza IR.
• Generazione 2 (Informazioni 2): Con MCP, Immagini più nitide.
• Generazione 3 (Informazioni 3): Arseniuro di gallio, Grado militare.
• Generazione 4 (Informazioni 4): Tecnologia senza film, Prestazioni di alto livello.
• Visione notturna digitale: Sensori digitali, Multifunzionale e a prezzi accessibili.
• Termografia: Rilevamento del calore, Opere in Total Darkness.

Caratteristiche e vantaggi della visione notturna digitale

La visione notturna digitale ha attirato l'attenzione negli ultimi anni grazie ai suoi vantaggi unici:

• Versatilità: Molti dispositivi supportano la registrazione di immagini e video, con opzioni per la trasmissione Wi-Fi su telefoni o computer e slot per schede di memoria integrati. Per esempio, LeBINOCK NVG30 offre 2K (2560×1440) registrazione video e streaming Wi-Fi in tempo reale, con una modalità di movimento senza ritardo a 40Hz; LeBINOCK NVG50 Aggiunge il controllo remoto tramite app per una registrazione e condivisione migliorate.
• Durabilità: Basato su sensori elettronici, Sono meno sensibili alla luce intensa e utilizzabili sia di giorno che di notte. AmbedueNVG30eNVG50 impermeabilizzazione IPX7, rendendoli resistenti in condizioni esterne difficili.
• Rapporto costi-efficacia: Costi di produzione inferiori rispetto a Gen 2 o Gen 3 I dispositivi li rendono più accessibili. LeNVG30 offre un alto valore sotto $500, mentre ilNVG50, lanciato in 2024, offre un design più leggero (192g) per un'efficienza dei costi ancora migliore.
• Qualità del display: Gli schermi elettronici permettono regolazioni di luminosità e risoluzione, con molteplici modalità colore (e.g., Bianco e nero, verde, Fosforo bianco). LeNVG30 vanta un campo visivo di 40° (FOV) e un display OLED per una visione quasi naturale; LeNVG50 aggiornamenti a un FOV di 45° e uno schermo a 1440p per una maggiore larghezza, Immagini più nitidamente nitide.
• Vantaggi tecnici: L'elaborazione digitale del segnale consente l'integrazione con funzionalità moderne come il GPS, Timestamp, e auto-luminosità. LeNVG30 include una regolazione intelligente dell'intensità IR per condizioni di luce variabili; LeNVG50Aggiunge uno schermo ribaltabile e assistenza al reticolo, compatibile con mirini da fucile, Migliorare le prestazioni della visione notturna di circa 30%.
• Portabilità e compatibilità: LeNVG30 Supporta il montaggio del casco e il sistema di binocolo, con un illuminatore IR stealth da 940nm e una gittata di 600 metri; LeNVG50, a 87x65x20mm, è compatto, Supporta batterie interne o esterne, e monta rotaie Picatinny per uso tattico.

Applicazioni dei dispositivi per la visione notturna

Militari e forze dell'ordine: Operazioni notturne, sorveglianza; Tipi digitali per la registrazione.

Uso civile: Caccia, campeggio; modelli digitali per la fotografia.

Intrattenimento e Tecnologia: Esplorazione notturna, Imaging creativo.

VANTAGGI E SVANTAGGI

Vantaggi:

• Estende la visibilità al buio.
• Diverse technologies, altamente adattabile.
• I modelli digitali offrono funzionalità ricche a costi inferiori.

Difetto:

• I modelli di fascia alta sono costosi.
• L'intensificazione dell'immagine necessita di un po' di luce.
• I tipi digitali possono essere in ritardo nelle prestazioni a lungo raggio.

CONCLUSIONE

I dispositivi per la visione notturna hanno superato i limiti della luce naturale, evolvendosi daIntensificazione dell'immagine ATermografia eTecnologia digitale. Dispositivi come ilBINOCK NVG30 eNVG50, con le loro funzionalità avanzate e l'accessibilità economica, stanno portando la visione notturna digitale nella vita quotidiana. Man mano che le prestazioni migliorano e i costi diminuiscono, La tecnologia della visione notturna è destinata a diventare ancora più diffusa.