Noktowizory

Noktowizory to wzmacniacze światła zastanego, które używane są do obserwacji przyrody i do nadzoru nocnego. Stosowane są tu różne technologie.

Noktowizory to wzmacniacze światła zastanego, dzięki którym możliwe są obserwacje obiektów w nocy prawie tak jak w dzień. Wcześniej były używane głównie do celów militarnych, ale od dłuższego czasu są popularne wśród użytkowników cywilnych do obserwacji przyrody i do monitoringu. Kiedyś były one trudno dostępne, natomiast w dzisiejszych czasach znacząco się to zmieniło. Obecnie można już nabyć w niskiej cenie dobry sprzęt do celów osobistych.

W noktowizorach stosowane są różne technologie. Z jednej strony, istnieją urządzenia z lampą wzmacniającą obraz: wzmacniacz światła szczątkowego. Występują one w trzech stopniach zaawansowania, znanych lepiej jako generacje, i różnią się przede wszystkim siłą wzmocnienia. Z drugiej strony, od kilku lat dostępne są również noktowizory cyfrowe i kamery termowizyjne.

Wszystkie noktowizory ze wzmacniaczem obrazu mają w przedniej części układ optyczny, który zbiera światło i kieruje je do przetwornika obrazu. Tu znajduje się fotokatoda, na którą padają dochodzące fotony (czyli cząsteczki światła) i wykorzystuje je do generowania energii w postaci elektronów.

Elektrony te uzyskują ogromne przyspieszenie i są wystrzeliwane na ekran pokryty luminoforem. Uwalnia to energię w postaci światła, tj. fotonów, co daje znacznie wzmocnione w porównaniu do pierwotnego. Pod żadnym pozorem nie należy używać noktowizorów w świetle dziennym, ponieważ może to spowodować poważne uszkodzenie urządzenia.

1. generacja to najprostsza i zarazem najtańsza wersja noktowizorów. Urządzenia te działają tak, jako opisano powyżej i wzmacniają słabe światło zastane. Dodatkowo wyposażone są w oświetlacz podczerwieni, z którego można korzystać tylko wtedy, gdy jest absolutnie ciemno. W tym przypadku emitowane jest światło podczerwone, które jest niewidoczne dla naszych oczu, czułych najbardziej w zakresie długości fal 550 nanometrów.

W przeciwieństwie do oczu, noktowizor może rejestrować zakres długości fal światła podczerwonego. Można zatem obserwować nawet w zupełnej ciemności. Jednak wadą jest fakt, że z tego wyposażenia nie można korzystać na bardzo duże odległości. Urządzenia 1. generacji charakteryzują się około 1000-krotnym wzmocnieniem światła.

Dlaczego widzimy światło zielone?

Obraz wydaje się zielony, ponieważ niebieska część światła przesunięta jest ku widmu zielonemu, a czerwona ku podczerwieni. Jeśli spojrzysz przez noktowizor, zauważysz szum objawiający się drobnoziarnistą strukturą. Po użyciu, wrażenie zielonego obrazu będzie się powoli zmniejszało, aż obraz ponownie stanie sie całkowicie czarny. Urządzenia 1. generacji mają z reguły trwałość użytkową 2000 godzin.

2. generacja działa na takiej samej zasadzie co generacja 1. Różnica polega na tym, że światło wzmocnione jest nawet 20000 razy. Oznacza to, że dzięki tej generacji można prowadzić obserwacje na znacznie większą odległość. Osiągnięto to dzięki płytce mikrokanalikowej umieszczonej za fotokatodą, składającej się z licznych rurek szklanych. Wytworzone elektrony są ponownie ekstremalnie wzmacniane. Oprócz znacznie jaśniejszego obrazu, jest on również ostrzejszy.

W przypadku 1. generacji, można zauważyć nieostrość brzegową, która jest niemal niezauważalna w urządzeniach 2. generacji. 2. generacja jest również wyposażona w oświetlacz podczerwieni.

Większość noktowizorów oferuje powiększenie 2- lub 2,5-krotne. Istnieją jednak specjalne wersje, które powiększają do 10 razy.

Niemal wszystkie urządzenia są bardzo kompaktowe i wyposażone są w jeden okular (monokular), ale istnieją także noktowizory - przede wszystkim 2. generacji - które wyposażone są w dwa okulary (binokular). Można je zamocować na głowie, co pozwala korzystać z urządzenia bez użycia rąk. Z reguły, urządzenia 2. generacji zapewniają trwalość użytkową 4000 godzin.

Niektóre urządzenia działają obecnie ze wzmacniaczami obrazu, które dają obraz czarno-biały, zamiast zielono-białego. W związku z tym obraz jest bardziej kontrastowy i przyjemniejszy w odbiorze, szczególnie podczas dłuższych obserwacji.

Noktowizory trzeciej generacji dają znaczne jaśniejszy i jeszcze ostrzejszy obraz niż urządzenia 2. generacji. Osiągnięto to dzięki dodatkowemu zastosowaniu fotokatod z domieszką chemicznyą arsenków galu. Szumy są zminimalizowane, a żywotność urządzeń jest dłuższa niż w przypadku niższych generacji.

Noktowizory trzeciej generacji nie są dostępne w sprzedaży w Niemczech. Wynika to głównie z regulacji patentowych i faktu, że rząd USA zabronił dystrybucji tych urządzeń.

Istnieją już jednak bardzo dobre urządzenia generacji 2 1/2, tzw. 2. generacji super plus, które spełniają standardy jakości trzeciej generacji. Ostrość obrazu, jasność i szumy są porównywalne.

W przeciwieństwie do noktowizorów ze wzmacniaczami obrazu, noktowizory cyfrowe wykorzystują sensor CMOS lub CCD, o bardzo wysokiej czułości. Jednak wzmocnienie światła zastanego jest takie samo.

W ciągu dnia, względnie o zmierzchu, wiele z tych urządzeń pozwala na odwzorowanie barwne. Dodatkowo, oferują one możliwość podłączenia do zewnętrznego rejestratora danych lub zapisu zdjęć czy filmów na karcie pamięci. Jakość noktowizorów cyfrowych można zwykle porównać do urządzeń 1. generacji.

W przeciwieństwie do noktowizorów 1., 2. lub kolejnych generacji, względnie urządzeń cyfrowych, kamery termowizyjne nie wymagają obecności żadnego światła. Tutaj, światło odbite od obiektów, tak jak w przypadku innych modeli, nie jest wzmacniane, lecz obrazowane jest promieniowanie cieplne. Oznacza to, że tych urządzeń można używać w absolutnej ciemności, we mgle czy podczas opadów.

Oprócz zastosowania w wojsku i agencjach bezpieczeństwa, kamery termowizyjne służą również do sprawdzania izolacji cieplnej budynków. Straż pożarna i policja korzystają z tych produktów podczas poszukiwania zaginionych osób lub tropienia ukrytych zarzewi ognia po pożarach. Z drugiej strony, myśliwi i rolnicy mogą w chłodzie poranka przy pomocy kamer termowizyjnych szukać i ratować młode sarny, przed koszeniem łąk.

Technologia termowizyjna staje się coraz bardziej interesująca dla przemysłu. Wycieki wody, a nawet gazu w instalacjach mogą być szybko i precyzyjnie wykryte. Kamery termowizyjne są także czasem wykorzystywane do sprawdzania silników, na przykład do wykrywania przyczyn przegrzania.

Oczywiście, kamery termowizyjne przydatne są również podczas nocnych polowań, np. z zasiadki na ambonie na polu lub skraju lasu w poszukiwaniu zwierzyny łownej, która mogłaby być przepłoszona. W przypadku krótkiej drogi ucieczki na skraju lasu można ją wytropić, czyli skrócić cierpienie zwierzęcia szybciej niż podczas poszukiwań za dnia.

Obrazowanie różni się od tego w noktowizorach ze wzmacniaczem obrazu. Można tu bowiem wybrać różne odwzorowanie kolorów. Promieniowanie cieplne człowieka lub zwierzęcia może być przedstawione w bieli lub czerni, tak zwanym ustawieniu „White Hot“ lub „Black Hot“. Otoczenie renderowane jest wtedy w słabszej czerni i bieli. Istnieje również opcja wyświetlania różnic temperatur w różnych barwach. Jest to szczególnie przydatne podczas szukania strat ciepła w budynkach, lub ukrytych zarzewi ognia po pożarze.

Dzięki opcji zoomu cyfrowego można powiększyć wycinek obrazu, by dostrzec więcej szczegółów. Jakość odwzorowania obrazu nie osiąga poziomu szczegółowości noktowizora 2. generacji, ale można również ustalać źródła ciepła, których nie można rozpoznać za pomocą noktowizora, jak np. dzika w polu kukurydzy.

Oprócz technologii, urządzenia można różnicować także pod kątem konstrukcji. Zasadniczo rozróżniamy dwa typy konstrukcji: monokularową i binokularową.

Noktowizory binokularowe można z kolei podzielić na dwie grupy. Do jednej należą urządzenia z dwoma obiektywami, które wyposażone są również w dwa tory optyczne, gdzie następuje wzmocnienie światła, do drugiej należą urządzenia binokularowe, z dwoma okularami, ale tylko jednym obiektywem, a zatem tylko z jednym torem optycznym i wzmocnieniem światła. Urządzenia te są tańsze, zapewniają wygodniejsze obserwacje niż monokulary, ale nie dają jednak tak plastycznego obrazu.

Oświetlacz podczerwieni

W przypadku noktowizorów klasycznych i cyfrowych zawsze wymagane jest oświetlenie otoczenia. Jeśli ono zniknie, lub nie jest wystarczające podczas nocy z dużym zachmurzeniem lub w czasie nowiu Księżyca, do poprawy widoczności można skorzystać z oświetlacza IR. Często są one zintegrowane z korpusem urządzenia. Jednak zazwyczaj mają one stosunkowo niską wydajność lub oświetlają jedynie część pola widzenia. Inną wadą zintegrowanych oświetlaczy IR jest efekt oślepienia, gdy światło trafia na przykład na drewnianą ścianę ambony. Można tego uniknąć stosując zewnętrzny oświetlacz IR.

Soczewki nasadkowe

Zwłaszcza użytkownicy sektora związanego z bezpieczeństwem najczęściej wykorzystują urządzenia z powiększeniem niewielkim, lub bez niego. W przeciwnym razie spacery nieoświetlonymi korytarzami zabierałyby bardzo dużo czasu, ponieważ pole widzenia zmniejsza się wraz ze wzrostem powiększenia, a minimalna odległość ostrzenia się wydłuża. Ale jeśli na przykład podczas ochrony większych obiektów zewnętrznych brakuje powiększenia, można zwykle do tych urządzeń podłączyć soczewki nasadkowe. Poszerza to ich spektrum zastosowania.

Adaptery fotograficzne

Tego typu adaptery pozwalają na podłączenie odpowiedniego noktowizora do aparatu lub kamery. Można to zrobić za pomocą uchwytów, na których mocuje się noktowizor i kamerę. Jednak ten sposób odpowiedni jest zazwyczaj jedynie w przypadku aparatów kompaktowych. W przypadku lustrzanek i kamer systemowych zaleca się rozwiązania za pomocą adapterów, które mocowane są na okularze noktowizora i przykręcane za pomocą adaptera do gwintu filtrowego obiektywu.