ナイトビジョンとは何か

—四川ビノック光電子技術株式会社, Ltd.—

あるナイトビジョン装置 (NVD) 又はナイトビジョンゴーグル (NVG) は、暗所や完全に暗い環境でも視認を可能にする光学機器です. 微かな光源を増幅することで (例えばムーンライトやスターライト) または赤外線技術の活用, 目に見えないシーンを人間の目に認識できる画像に変換します. ナイトビジョン装置は軍事作戦で広く使用されています, 法執行機関, 野生生物観察, 夜間航行, および捜索救助任務.

ナイトビジョンはどのように機能するのでしょうか?

ナイトビジョンデバイスの中核技術は大きく3つのカテゴリーに分けられます: 画像強化 (世代をカバーする 1 宛先 4), サーマルイメージング, そしてデジタルナイトビジョン. 以下に各タイプの動作原理の詳細な説明を示します:

この図は、古典的な世代の動作原理を示しています 3 (世代 3) 画像増幅ナイトビジョン装置, 光信号がどのように増幅され、装置内部の部品を通じて可視化された強調画像に変換されるかを詳細に説明しています. 以下は図に示された経路の概要です:

1. 既存の環境光
   • ナイトビジョン装置はまず、環境中のかすかな光を捉えます (例えば、星明かりや月明かりなどです). この光はデバイスの初期光学系に入ります.
2. フォトカソード
   • 入射光子 (光粒子) フォトキャソードを打つ, 電子生成. この過程で光信号が電気信号に変換されます (光子生成電子).
3. マイクロチャネルプレート (MCP)
   • 光子生成電子はマイクロチャネルプレートに導かれます (MCP), 高電圧電子増幅器. MCPは単一の電子を多数の電子に増幅します (増殖電子) その水路内での複数の衝突によって, 信号を大幅に増幅させる.
4. 蛍光体スクリーン
   • 増殖した電子が蛍光体スクリーンに衝突します, 蛍光体を励起させて可視光を放出させます (通常は緑色です). これにより最終的な強調画像が作成されます (強調画像).
5. 強調画像
   • 蛍光体スクリーンから発せられる緑色の光は接眼レンズやディスプレイを通じてユーザーに提示されます, 明るいナイトビジョン画像を作り出し、かすかな環境光をはっきりと見せる.

全体の経路は次の通りです。: 光陰極→環境光 (光から電子への変換) →マイクロチャネルプレート (電子増殖) →リン光体スクリーン (電子から光への変換) →強調された画像. この図は、暗闇環境で電子増幅技術を用いて可視画像を生成する暗視装置の方法を明確に示しています.

1. 画像増強技術

画像増強ナイトビジョン装置は、弱い周囲光を収集・増幅することで動作します (例えば、星明かりや月明かりなどです), 低照度条件下に適しています. 中央コンポーネントはイメージインテンシファイアチューブです, そのプロセスは次のように進みます:

• フォトンコレクション: このレンズは環境から光子を捕捉します (可視光や一部の近赤外線光も含まれます).
• 光電変換: 光子が光陰極に衝突します, それらを電子に変換する. 光陰極材料は世代によって変化します (例えば。。, S-20 for Gen 1, ガリウムヒ素(Gen) 3).
• 電子増幅: 電子はマイクロチャネルプレートに入ります (MCP, 一般に存在 2 以上), ここで電場によって加速され、チャネル壁に衝突します, 信号増幅のために追加の電子の放出を誘発します.
• 画像生成: 増幅された電子は蛍光体スクリーンに衝突します, エネルギーを緑色やグレースケールの光点に変換する, 可視像の形成. 緑色は人間の目が最も敏感であるためよく使われます, そして蛍光体スクリーンは通常、P22またはP43材料を使用します.
• 世 1 (世代 1)
  最も基本的な画像増強タイプ, MCPを使わず、光陰極と単純な電子増幅のみを用いる. 約1000倍の増幅が可能です, エッジ歪みの可能性あり, 非常に暗い条件下では赤外線照明装置が必要です. 有効射程は通常 50-100 メートル.
• 世 2 (世代 2)
  MCPの導入, 電子増幅を大幅に増幅させる (約20,000倍), その結果、解像度が次のより鮮明な画像が得られます。 40-50 LP/MM (1 mmあたりのラインペア数). 暗所での性能は良好ですが、多少の環境光が必要です.
• 世 3 (世代 3)
  ガリウムヒ素を使用しています (GaAs(ガスガス)を) 光陰極, 赤外線に対してより感度が高い, 改良されたMCPと組み合わせて, 最大50,000倍の増幅と 64 LP/MM以上. 寿命が延びる (に関しては 10,000 時間) そして極めて暗い光度でも優れています.
• 世 4 (世代 4)
  MCPのイオンバリアフィルムを除去することでゲートフィルムレス技術を採用しています, 電子散乱を低減しノイズを抑え、ダイナミックレンジを広げること. 解像度は を超えて広がることがあります 70 LP/MM, 明るい環境から非常に暗い環境まで適応しています, ただし、民間市場ではコストが高いため稀です.

2. サーマルイメージング技術

サーマルイメージングナイトビジョン装置は周囲光に依存せず、赤外線熱放射を検出します (波長 8-14 ミクロン) 物体から放出される. すべてのオブジェクト, 冷たいものでさえも, 温度差に基づいて熱を放出します. 動作原理は以下の通りです:

• 熱放射検出: レンズの背後にはマイクロボロメーターアレイがあります (通常は酸化バナジウムまたは非晶質シリコンで作られています), 赤外線を感知し、それを電気信号に変換します.
• 信号処理: 信号は増幅・デジタル化されて熱マップが作成されます. 温度差はグレースケールまたは擬似カラーで表されます (例えば。。, 白熱した, ブラックホット, またはレインボーモード).
• 画像表示: 結果は画面に表示されます, 暖かい物体は通常白や赤、冷たい物体は黒や青に見えます.
• 顔立ち: サーマルイメージャーは解像度が低いです (一般的には320×240または640×480ピクセルです) しかし、完全な暗闇の中で作業してください, 煙, あるいは霧, 検出範囲は数百メートルから数キロメートルまであります (レンズやセンサーの品質によります).

3 . デジタル・ナイトビジョン技術

デジタル暗視装置は最新の電子センサーを使って光を捉え、デジタル画像を作成します, デジタルカメラやスマートフォンの技術に似ています. 動作原理は以下の通りです:

• 光の捕獲: レンズは可視光と近赤外線の光を収集します (700-1000 海里), センサーに投影する (例えば。。, CCDまたはCMOS). これらのセンサーは赤外線に感度があります, 人間の目には見えない波長を捉える.
• 信号変換: センサーは光子を電気信号に変換します, 生のデジタルデータの形成. CMOSセンサーは消費電力とコストが低いため、より一般的です, 解像度は480pから1080pまで幅があります.
• デジタル処理: 内蔵デジタル信号プロセッサ (DSP) 信号を増幅します, ノイズを減らします, そして画像を最適化します (例えば。。, コントラストの調整やエッジのシャープ化). ユーザーは白黒などの表示モードを選択できます, 緑, または色.
• 赤外線支援: 光のない条件下で, 統合赤外線照明装置 (通常は850nmまたは940nmのLEDです) 赤外線を発します, それがセンサーに反射して画像を形成します. 940nmの波長はよりステルスですが、やや暗いです.
• 画像出力: 処理された画像はLCDまたはOLEDの画面に表示されます, リアルタイムプレビューおよびビデオまたは写真としての録画をサポートします.

ナイトビジョン機器の種類

技術の生成と応用に基づく, ナイトビジョン機器は以下のように分類されます:

• 世 1 (世代 1): 基本的な画像強調, 低コスト, 国際線支援が必要.
• 世 2 (世代 2): MCPと共に, より鮮明な画像.
• 世 3 (世代 3): ガリウム砒素, 軍用グレード.
• 世 4 (世代 4): フィルムレス技術, トップパフォーマンス.
• デジタルナイトビジョン: デジタルセンサー, 多機能で手頃な価格.
• サーマルイメージング: 熱検知, 完全な闇の中での作品.

デジタルナイトビジョンの特徴と利点

デジタルナイトビジョンは、その独自の利点から近年注目を集めています:

• 万芸: 多くのデバイスが画像およびビデオ記録に対応しています, Wi-Fiで電話やコンピューターへの送信オプションや内蔵メモリーカードスロットを備えています. 例えば, ザBINOCK NVG30 2Kのオファー (2560×1440年) ビデオ録画とリアルタイムWi-Fiストリーミング, 40Hzの遅延のないモーションモードを備えています; ザBINOCK NVG50 録画と共有を強化するアプリベースのリモコン機能を追加.
• 耐久性: 電子センサーをベースにしています, 明るい光に対して感度が低く、昼夜問わず使えます. 両方ともNVG30そしてNVG50 IPX7防水仕様を備えています, 過酷な屋外環境でも耐久性を発揮します.
• 費用対効果: Genと比べて生産コストが低い 2 またはGen 3 デバイスはそれらをより手頃にします. ザNVG30 以下の価値を高く提供 $500, 一方でNVG50, ローンチ 2024, より軽量なデザインを提供します (192g) さらにコスト効率が向上するためです.
• 表示品質: 電子画面は明るさや解像度の調整を可能にします, 複数のカラーモードを持つ (例えば。。, 白黒, 緑, 白色リン光体). ザNVG30 40度の視野を誇っています (視野角) そしてほぼ自然な視聴を可能にするOLEDディスプレイ; ザNVG50 45°のFOVと1440pの画面にアップグレードして広げる, より鮮明なビジュアル.
• 技術的利点: デジタル信号処理はGPSなどの最新機能との統合を可能にします, タイムスタンプ, および自動明度. ザNVG30 さまざまな光条件に対応したスマートIR強度調整機能を備えています; ザNVG50フリップアップスクリーンとレティクルアシストを追加, ライフルスコープ対応, 夜間視力向上 30%.
• 携帯性と互換性: ザNVG30 ヘルメット装着および双眼鏡セットアップのサポート, 940nmのステルス赤外線照射装置と600メートルの射程を備えています; ザNVG50, 87×65×20mm, はコンパクトです, 内蔵または外付けバッテリーに対応しています, 戦術用にピカティニーレールを装着します.

ナイトビジョン装置の応用

軍と法執行機関: 夜間作戦, 監視; 録音用のデジタルタイプ.

民間利用: 狩猟, キャンピング; 写真用デジタルモデル.

エンターテインメントとテクノロジー: 夜間探検, クリエイティブイメージング.

利点と欠点

利点:

• 暗闇での視界を広げる.
• 多様な技術, 非常に適応力が高い.
• デジタルモデルは低コストで豊富な機能を提供します.

欠点:

• 高級モデルは高価です.
• 画像の強調には光が必要です.
• デジタルタイプは長距離性能に劣る場合があります.

結論

ナイトビジョン機器は自然光の限界を超えています, 進化画像強調 宛先熱画像 そしてデジタル技術. 例えばBINOCK NVG30 そしてNVG50, 高度な機能と手頃な価格で, デジタルナイトビジョンを日常生活に取り入れています. 性能が向上し、コストが下がるにつれて, ナイトビジョン技術はさらに普及する見込みです.