O que é visão noturna

—Sichuan Binock Optoelectronic Technology Co., Ltd.—

UmDispositivo de Visão Noturna (NVD) ouÓculos de Visão Noturna (NVG) é um instrumento óptico que permite visibilidade em ambientes de pouca luz ou completamente escuros. Amplificando fontes de luz tênue (como a luz da lua ou a luz das estrelas) ou utilizando tecnologia infravermelha, Ele transforma cenas invisíveis em imagens perceptíveis ao olho humano. Dispositivos de visão noturna são amplamente utilizados em operações militares, Aplicação da lei, Observação da vida selvagem, Navegação noturna, e missões de busca e resgate.

Como funciona a visão noturna?

As tecnologias centrais dos dispositivos de visão noturna se dividem em três categorias principais: Intensificação da Imagem (cobrindo Gerações 1 Para 4), Imagem Térmica, eVisão Digital Noturna. Abaixo está uma explicação detalhada do princípio de funcionamento de cada tipo:

Este diagrama ilustra o princípio de funcionamento de uma Geração clássica 3 (Gen 3) Dispositivo de Visão Noturna de Intensificação de Imagem, detalhando como os sinais de luz são amplificados e convertidos em uma imagem visível aprimorada através dos componentes internos do dispositivo. Abaixo está um resumo do caminho mostrado no diagrama:

1. Luz ambiente existente
   • O dispositivo de visão noturna captura primeiro a luz fraca disponível no ambiente (como luz estelar ou luz da lua). Essa luz entra no sistema óptico inicial do dispositivo.
2. Fotocátodo
   • Fótons recebidos (Partículas de luz) Golpe no fotocátodo, Gerando elétrons. Esse processo converte o sinal luminoso em um sinal elétrico (Elétrons gerados por fótons).
3. Placa de Microcanal (PCM)
   • Os elétrons gerados por fótons são direcionados para a placa do microcanal (PCM), um multiplicador de elétrons de alta tensão. O MCP amplifica um único elétron em um grande número de elétrons (Elétrons multiplicados) por múltiplas colisões dentro de seus canais, aumentando significativamente o sinal.
4. Tela de Fósforo
   • Os elétrons multiplicados atingem a tela de fósforo, excitando o material fósforo para emitir luz visível (tipicamente verde). Isso cria a imagem final aprimorada (Imagem intensificada).
5. Imagem intensificada
   • A luz verde emitida pela tela de fósforo é apresentada ao usuário por meio de um ocular ou display, produzindo uma imagem brilhante de visão noturna que torna a luz ambiente fraca claramente visível.

O caminho geral é: luz ambiente → fotocátodo (Luz para elétrons) → placa de microcanais (Multiplicação de elétrons) → tela de fósforo (Elétrons para luz) → imagem intensificada. Este diagrama demonstra claramente como dispositivos de visão noturna utilizam tecnologia de multiplicação de elétrons para gerar imagens visíveis em ambientes escuros.

1. Tecnologia de Intensificação de Imagem

Dispositivos de visão noturna de intensificação de imagem funcionam coletando e amplificando luz ambiente fraca (como luz estelar ou luz da lua), tornando-os adequados para condições de pouca luz. O componente central é um tubo intensificador de imagem, e o processo funciona da seguinte forma:

• Coleção de Fótons: A lente captura fótons do ambiente (incluindo luz visível e alguma luz no infravermelho próximo).
• Conversão fotoelétrica: Fótons atingem um fotocátodo, convertendo-os em elétrons. O material do fotocátodo varia conforme a geração (Por exemplo,, S-20 para Gen 1, Arseneto de gálio para Gen 3).
• Amplificação de Elétrons: Elétrons entram em uma placa de microcanais (PCM, presente em Gen 2 e mais alto), onde são acelerados por um campo elétrico e colidem com as paredes do canal, desencadeando a liberação de elétrons adicionais para amplificação do sinal.
• Geração de Imagem: Os elétrons amplificados atingem uma tela de fósforo, convertendo sua energia em pontos de luz verdes ou em tons de cinza, formando uma imagem visível. O verde é comumente usado porque o olho humano é mais sensível a ele, e as telas de fósforo normalmente usam materiais P22 ou P43.
• Geração 1 (Gen 1)
  O tipo de intensificação de imagem mais básico, usando apenas um fotocátodo e amplificação simples de elétrons sem MCP. Ele oferece cerca de 1000x amplificação, com possível distorção das bordas, e requer um iluminador infravermelho em condições muito escuras. O alcance efetivo é tipicamente 50-100 Metros.
• Geração 2 (Gen 2)
  Introduz um MCP, aumentando significativamente a amplificação de elétrons (cerca de 20.000x), resultando em imagens mais nítidas com resolução de 40-50 LP/mm (Pares de linhas por milímetro). Ele tem melhor desempenho em pouca luz, mas ainda precisa de um pouco de luz ambiente.
• Geração 3 (Gen 3)
  Usa um arseneto de gálio (Gaas) Fotocátodo, mais sensível à luz infravermelha, combinado com um MCP aprimorado, alcançando até 50.000x de amplificação e uma resolução de 64 LP/mm ou superior. Oferece uma vida útil mais longa (sobre 10,000 Horas) e se destaca em condições de luz extremamente baixa.
• Geração 4 (Gen 4)
  Emprega tecnologia sem filme com porta removendo o filme barreira iônica do MCP, reduzindo o espalhamento de elétrons para menor ruído e uma faixa dinâmica mais ampla. A resolução pode alcançar mais de 70 LP/mm, adaptando-se tanto a condições claras quanto muito escuras, embora seja raro nos mercados civis devido ao alto custo.

2. Tecnologia de Imagem Térmica

Dispositivos de visão noturna com imagem térmica não dependem da luz ambiente, mas detectam radiação de calor infravermelha (comprimentos de onda de 8-14 Mícrons) emitido por objetos. Todos os objetos, Até mesmo frios, emitir calor com base nas diferenças de temperatura. O princípio de funcionamento é o seguinte:

• Detecção de Radiação de Calor: Atrás da lente há um conjunto de microbolômetros (tipicamente feito de óxido de vanádio ou silício amorfo), que detecta radiação infravermelha e a converte em sinais elétricos.
• Processamento de Sinais: Os sinais são amplificados e digitalizados para criar um mapa térmico. As diferenças de temperatura são representadas em tons de cinza ou pseudocor (Por exemplo,, branco-quente, Negro-quente, ou modos arco-íris).
• Exibição de Imagem: O resultado é exibido em uma tela, com objetos mais quentes geralmente aparecendo brancos ou vermelhos e os mais frios pretos ou azuis.
• Características: Imagens térmicas têm resolução menor (comumente 320×240 ou 640×480 pixels) Mas trabalha na escuridão total, fumaça, ou neblina, com detecções que variam de centenas de metros a vários quilômetros (Dependendo da qualidade da lente e do sensor).

3 . Tecnologia de Visão Noturna Digital

Dispositivos digitais de visão noturna utilizam sensores eletrônicos modernos para capturar luz e produzir imagens digitais, semelhante à tecnologia em câmeras digitais ou smartphones. O princípio de funcionamento é o seguinte:

• Captura de Luz: A lente coleta luz visível e infravermelha próxima (700-1000 Nm), projetando em um sensor (Por exemplo,, CCD ou CMOS). Esses sensores são sensíveis ao infravermelho, capturando comprimentos de onda invisíveis ao olho humano.
• Conversão de Sinal: O sensor converte fótons em sinais elétricos, Formação de dados digitais brutos. Sensores CMOS são mais comuns devido ao menor consumo de energia e custo, com resoluções variando de 480p a 1080p.
• Processamento Digital: Um Processador Digital de Sinal Embutido (DSP) amplifica o sinal, Reduz o ruído, e otimiza a imagem (Por exemplo,, Ajuste de contraste ou afiação das bordas). Os usuários podem selecionar modos de exibição como preto e branco, verde, ou cor.
• Assistência Infravermelha: Em condições sem luz, um iluminador infravermelho integrado (tipicamente LED de 850nm ou 940nm) emite luz infravermelha, que reflete de volta para o sensor para formar uma imagem. O comprimento de onda de 940nm é mais furtivo, mas um pouco mais fraco.
• Saída de Imagem: A imagem processada é exibida em uma tela LCD ou OLED, Suporte à prévia e gravação em tempo real como vídeo ou fotos.

Tipos de Dispositivos de Visão Noturna

Baseado na geração e aplicação da tecnologia, Os dispositivos de visão noturna são categorizados da seguinte forma:

• Geração 1 (Gen 1): Intensificação básica de imagem, Baixo custo, requer assistência de IR.
• Geração 2 (Gen 2): Com MCP, Imagens mais nítidas.
• Geração 3 (Gen 3): Arseneto de gálio, Grau militar.
• Geração 4 (Gen 4): Tecnologia sem filme, Desempenho de destaque.
• Visão Digital Noturna: Sensores digitais, Multifuncional e acessível.
• Imagem Térmica: Detecção de calor, Obras na escuridão total.

Características e Vantagens da Visão Noturna Digital

A visão noturna digital ganhou atenção nos últimos anos devido às suas vantagens únicas:

• Versatilidade: Muitos dispositivos suportam gravação de imagem e vídeo, com opções para transmissão Wi-Fi para telefones ou computadores e slots para cartão de memória embutidos. Por exemplo, oBINOCK NVG30 oferece 2K (2560×1440) gravação de vídeo e streaming Wi-Fi em tempo real, com um modo de movimento livre de atraso de 40Hz; oBINOCK NVG50 adiciona controle remoto baseado em aplicativo para gravação e compartilhamento aprimorados.
• Durabilidade: Baseado em sensores eletrônicos, Eles são menos sensíveis à luz forte e utilizáveis tanto de dia quanto de noite. AmbosNVG30eNVG50 impermeabilização IPX7, tornando-os resilientes em condições externas adversas.
• Custo-benefício: Custos de produção menores em comparação com Gen 2 ou Gen 3 Os dispositivos os tornam mais acessíveis. ONVG30 entrega alto valor sob $500, enquanto oNVG50, lançado em 2024, oferece um design mais leve (192g) Para uma eficiência de custo ainda melhor.
• Qualidade da Tela: Telas eletrônicas permitem ajustes de brilho e resolução, com múltiplos modos de cor (Por exemplo,, Preto e branco, verde, Fósforo branco). ONVG30 possui um campo de visão de 40° (FOV) e um display OLED para visualização quase natural; oNVG50 melhorias para um campo de visão de 45° e tela 1440p para maior largura, Visuais mais nítidos.
• Vantagens Técnicas: O processamento digital de sinais permite integração com recursos modernos como GPS, Timestamps, e auto-brilho. ONVG30 inclui ajuste inteligente de intensidade IR para diferentes condições de luz; oNVG50adiciona uma tela rebatível e assistência no retículo, compatível com miras de rifle, Aumentando o desempenho da visão noturna em cerca de 30%.
• Portabilidade e Compatibilidade: ONVG30 suporta montagem de capacete e sistemas de binóculos, com um iluminador IR furtivo de 940nm e alcance de 600 metros; oNVG50, em 87x65x20mm, é compacto, suporta baterias internas ou externas, e instala trilhos Picatinny para uso tático.

Aplicações de Dispositivos de Visão Noturna

Militares e Aplicação da Lei: Operações noturnas, vigilância; Tipos digitais para gravação.

Uso Civil: Caça, campismo; Modelos digitais para fotografia.

Entretenimento e Tecnologia: Exploração noturna, Imaginação criativa.

VANTAGENS E DESVANTAGENS

Vantagens:

• Estende a visibilidade na escuridão.
• Tecnologias diversas, altamente adaptável.
• Modelos digitais oferecem recursos ricos a custos menores.

Desvantagens:

• Modelos de alto padrão são caros.
• A intensificação de imagem precisa de um pouco de luz.
• Os tipos digitais podem ficar atrasados no desempenho de longo alcance.

CONCLUSÃO

Dispositivos de visão noturna transcenderam os limites da luz natural, evoluindo deIntensificação de imagem ParaImagem térmica eTecnologia Digital. Dispositivos como oBINOCK NVG30 eNVG50, com seus recursos avançados e acessibilidade, estão trazendo a visão noturna digital para o cotidiano. À medida que o desempenho melhora e os custos diminuem, A tecnologia de visão noturna está prestes a se tornar ainda mais difundida.