Noktowizja, czyli widzieć w nocy. Jak działa noktowizor?

Noktowizor to urządzenie pozwalające widzieć w przy szczątkowym oświetleniu. Sprawdza się zarówno podczas przemieszczania w terenie, jak i do monitoringu zamkniętych pomieszczeń. Poprzez wzmocnienie szczątkowego światła pozwala na uzyskanie wyraźnego odwzorowania obserwowanego obszaru. Charakterystyczny, zielony lub błękitny, ziarnisty obraz jest doskonale znany zarówno myśliwym, miłośnikom przyrody, jak i żołnierzom

1. Kiedy wynaleziono noktowizor?
2. Pierwsze zastosowania noktowizji w praktyce
3. Narodziny współczesnych noktowizorów
4. Czym jest i na jakiej zasadzie działa noktowizor?
5. Cywilne zastosowanie noktowizji

Obraz w noktowizji / Zdjęcie: Gwardia Narodowa USA

Kiedy wynaleziono noktowizor?

Początki badań, które doprowadziły do rozwinięcia noktowizji, datuje się na przełom XIX i XX wieku, gdy w ramach prac nad emisją termoelektronową John Ambrose Fleming wynalazł diodę próżniową. Był to jeden z kamieni węgielnych, które dały podstawy rozwoju elektrooptyki.

Naukowe podstawy , a w konsekwencji rozwój pierwszych technologii umożliwiających widzenie w ciemności , wywodzą się z pionierskich badań nad wynalazkiem, który zrewolucjonizował przekaz informacyjny w XX w. czyli telewizją. W drugiej dekadzie ubiegłego wieku swoje badania prowadził przedsiębiorczy Szkot, John Logie Baird, uznawany również za jednego z pionierów telewizji. Uznaje się, że Baird opracował zasadę elektrooptycznego przekształcania obrazu.

Wynalazek został udoskonalony w 1933 przez Vladimira Zworykina, amerykańskiego elektronika rosyjskiego pochodzenia. W toku prac nad lampą kineskopową, umożliwiającą tworzenie obrazu za pomocą impulsów elektrycznych stworzył podwaliny pod opracowanie pierwszych, użytkowych noktowizorów. Do rozwoju nowej technologii niewątpliwie przyczyniły się również prace Hansa Busha, który badał wpływ pola elektromagnetycznego na soczewki..

Pierwsze zastosowania noktowizji w praktyce

Do praktycznego wdrożenia wczesnej technologii noktowizyjnej przyczyniło się dwóch niderlandzkich naukowców. Jan Hendrik de Boer oraz Gilles Holst w latach 1928 -1934 opracowali funkcjonujący przetwornik elektrooptyczny, który następnie został wdrożony przez brytyjskiego producenta na potrzeby wojska.

Badania nad praktycznym wdrożeniem transmisji obrazu zaowocowały rozwojem wielu technologii, w tym radaru i właśnie noktowizji. Kolejnym kamieniem milowym było wprowadzenie pierwszych prymitywnych noktowizorów do użytku podczas drugiej wojny światowej. Armia niemiecka po nieudanych próbach z celownikiem do dział P.A.K 36 opracowała funkcjonujące noktowizory z reflektorami podczerwieni na potrzeby czołgów Pantera oraz jako ukoronowanie „wojennej” miniaturyzacji celowniki ZG 1229 Vampir. Była to konstrukcja składająca się z celownika z dołączonym oświetlaczem podczerwieni. Całość ważyła jedynie około 2,25 kg (co było znacznym postępem w budowie funkcjonalnych noktowizorów), więc mogła być montowana na niemieckich karabinkach szturmowych StG. 44. Pewnym minusem była konieczność przenoszenia źródła zasilania – plecakowa bateria ważyła ponad 13 kg.

Wojsko było pierwszym użytkownikiem przenośnych noktowizorów / Zdjęcie: US Air Force

Również Rosjanie prowadzili próby wdrożenia noktowizorów strzeleckich podczas drugiej wojny światowej. Jednak opracowany w 1944 celownik „Iskra” był prymitywny i wymagał dwuosobowej obsługi (celowniczego i podświetlającego reflektorem podczerwieni).

Narodziny współczesnych noktowizorów

Okres Zimnej Wojny sprzyjał rozwojowi technologii zbrojeniowych. Pokłosiem porządku geopolitycznego, który powstał po 1945 r. była rywalizacja Wschodu z Zachodem. Gdy rywalizacja pomiędzy Związkiem Radzieckim a USA nabrała rumieńców, obydwa mocarstwa zaczęły intensywnie rozwijać i unowocześniać swoje wojska. Zgodnie z ówczesną doktryną trzecią wojnę światową miały toczyć wojska pancerne i zmechanizowane. Zwłaszcza ZSRR rozwijało kolejne generacje czołgów, które miały być szpicą ataku na zgniły Zachód.

Wraz z rozwojem techniki pancernej rozwijała się noktowizja. Jako że masa samych urządzeń i źródeł zasilania w przypadku pojazdów gąsienicowych nie była aż tak istotna , naturalną koleją rzeczy noktowizory trafiły na czołgi. W latach 1960 i 1970 powstały kolejne generacje celowników i podświetlaczy, które umożliwiały wykrycie wroga w nocy, dając przewagę w przyszłych starciach.

Postępująca miniaturyzacja pozwoliła na przełomie XX i XXI wieku na udoskonalenie noktowizorów osobistych. Zminiaturyzowane urządzenia o masie poniżej 2000 g (wraz z wydajnym źródłem zasilania) mogły być montowane na głowach żołnierzy i pilotów , znacznie zwiększając świadomość sytuacyjną w nocy, przy zachowaniu swobody przemieszczania się.

Czym jest i na jakiej zasadzie działa noktowizor?

Noktowizor to przyrząd służący do obserwacji w nocy lub przy ograniczonym oświetleniu. Aby uzyskać obraz, wystarczy światło gwiazd, księżyca lub szczątkowe, sztuczne źródło światła. Współczesne noktowizory, również te dostępne na rynku cywilnym, generują obraz o wysokiej rozdzielczości przy zachowaniu niewielkich gabarytów i masy całego urządzenia.

Zasada działania wzmacniacza obrazu / Grafika: Wikipedia

Obiektyw w noktowizorze pasywnym odbiera światło szczątkowe i następnie kieruje je do fotokatody, która wzbudza elektrony, a te poprzez tubę wzmacniająca trafiają do konwertera obrazu (luminoforu). Wzmocnienie obrazu odbywa się poprzez zwiększenie ilości elektronów wygenerowanych na fotokatodzie oraz ich przyśpieszenie. Dzięki temu luminofor może wygenerować znacznie precyzyjniejszy obraz.

W sytuacji, gdy panuje całkowita ciemność, konieczne jest doświetlenie obrazu podczerwienią (tak jak to miało miejsce w pierwszych noktowizorach wojskowych). Reflektory podczerwieni stosowane są w noktowizorach aktywnych jako swoiste wzmacniacze światła.

Charakterystyczny zielony, często ziarnisty obraz z noktowizora stał się początkowo znany z relacji mediów dotyczących współczesnych konfliktów zbrojnych, filmów kina akcji oraz gier komputerowym . Jednak w ciągu minionych dekad noktowizja rozwinęła się i trafiła do powszechnego użytku i dziś każdy może przekonać się naocznie jak działa w praktyce.

Oświetlenie instrumentów pokładowych musi być dostosowane do pracy z noktowizorem / Zdjęcie: Gwardia Narodowa USA

Obecnie większość nowoczesnych kamer monitoringu ma wbudowane wzmacniacze obrazu, których rozdzielczość i jakość odwzorowania detali w skąpym oświetleniu potrafi zaskoczyć dokładnością. Co warte podkreślenia, nawet dziś, nie wszystkie noktowizory zapewniają te same parametry podczas nocnej obserwacji. To jak dokładnie będzie wyświetlane odwzorowanie otoczenia zależy od generacji stosowanego urządzenia.

Generacje noktowizorów

Najprymitywniejsze są noktowizory generacji pierwszej (GEN 1). Stosunkowo prosty wzmacniacz obrazu pozwala na 5000-krotne wzmocnienie światła. Tego typu urządzenia nie pozwalają na nocną obserwację w wysokiej rozdzielczości. Obraz będzie rozmyty i pozbawiony szczegółów.

Przełomem okazało się zastosowanie płytki mikrokanalikowej (MCP), czyli komponentu służącego do zwiększenia ilości elektronów, które trafią do konwertera odpowiedzialnego za generowanie obrazu. Dzięki temu noktowizory generacji drugiej (GEN 2) oraz kolejnych umożliwiają wzmocnienie światła nawet 50000 razy. Dzięki temu obraz jest znacznie jaśniejszy i bardziej szczegółowy.

Rozwinięciem modeli generacji drugiej, a przy okazji najlepszą technologią dostępną na rynku cywilnym są urządzenia generacji 2+ (GEN 2+) oferują one obraz o bardzo wysokiej rozdzielczości, zbliżony do tego, co wyświetlają noktowizory wojskowe.

Wojskowi zarezerwowali sobie dostęp do najbardziej zaawansowanych przyrządów obserwacyjnych. Są to noktowizory generacji trzeciej (GEN 3), które zapewniają obraz o najwyższym współczynniku wzmocnienia światła oraz najlepszej rozdzielczości. Urządzenia tego typu mogą być montowane zarówno w pojazdach bojowych, jak i na specjalnych montażach nahełmowych.

Poczwórne, panoramiczne gogle noktowizyjne / Zdjęcie: L3 Harris

Wizerunek komandosów wojsk specjalnych lub pilotów śmigłowców korzystających ze specjalnych monokularów lub gogli noktowizyjnych jest powszechnie znany. Takie urządzenie pozwala na prowadzenie pojazdów w praktycznie całkowitej ciemności (po odpowiednym dostosowaniu oświetlenia) lub strzelania z broni osobistej, najlepiej po zastosowaniu celownika laserowego wskazującego cel w noktowizji. Obecnie rozwijana jest generacja czwarta (GEN 4).

Kolor obrazu noktowizora

Media przyzwyczaiły nas, że obraz w noktowizji jest monochromatyczny i ma charakterystyczną zieloną barwę. Jest to związane z budową luminoforu. Początkowo przetworniki były pokryte zielonym fosforem, który odpowiadał za tworzenie zielonego obrazu. Obecnie to rozwiązanie jest wypierane przez komponenty pokryte białym fosforem. Pozwala to na wygenerowanie obrazu o barwie zbliżonej do biało-niebieskiej. Wiąże się to z fizyką ludzkiego oka, które potrafi rozpoznać wiele odcieni w tym zakresie tonalnym co przekłada się na więcej detali, które można wyświetlić.

Noktowizory cyfrowe

Tego typu urządzenia działają na nieco innej zasadzie. Zamiast fotokatody i luminoforu została zastosowana matryca fotograficzna o bardzo wysokiej czułości. Podobnie jak w kamerach video obraz z matrycy jest wyświetlany na wbudowanym ekranie. Tego typu rozwiązanie nie jest tak dokładne jak klasyczne noktowizory, jednak przy odpowiednim wzmocnieniu światła (np. za pomocą oświetlacza podczerwieni) pozwala na uzyskanie przyzwoitej jakości obrazu. Dodatkowo tego typu kamery umożliwiają nagrywanie filmów.

Pewne funkcje noktowizora cyfrowego mogą mieć niektóre telefony komórkowe. Dzięki zastosowaniu dużych i czułych matryc CCD ich aparaty poradzą sobie podczas rejestrowania obrazu w warunkach ograniczonego oświetlenia. Jednak powszechnie dostępne aplikacje NV należy raczej traktować jako „specyficzny filtr” który pozwoli osiągnąć zamierzony „efekt artystyczny” niż jako oprogramowanie zmieniające smartfon w noktowizję z prawdziwego zdarzenia.

Cywilne zastosowanie noktowizji

Noktowizory coraz częściej stosowane są poza wojskiem. Doskonale sprawdzają się podczas obserwacji przyrody, w myślistwie, monitoringu oraz jako ułatwienie dla kierowców. Wraz z rozwojem technologii i miniaturyzacją rozwiązań w sprzedaży dostępnych jest coraz więcej urządzeń pozwalających widzieć w nocy.

Obserwacja przyrody

Zarówno ręczne noktowizory, jak i stacjonarne fotopułapki są wielką pomocą dla wszystkich miłośników przyrody. Pozwalają, pomimo ciemności, na obserwację zwierząt, śledzenie szlaków ich wędrówek oraz dokumentowanie ich aktywności bez ingerencji w środowisko naturalne. Zwłaszcza drapieżniki, których cykl życia opiera się na aktywności w nocy, są bardzo trudne do wytropienia bez pomocy odpowiednich urządzeń.

Cywilny noktowizor cyfrowy

Do śledzenia zwierząt sprawdzi się większość typów noktowizorów. W otwartym terenie (nawet w lesie) zwykle występuje światło szczątkowe, więc noktowizory pasywne mają co wzmocnić. Jeżeli chcemy rejestrować zwyczaje lokalnej fauny za pośrednictwem kamery to wtedy dobrym wyborem może okazać się noktowizor cyfrowy wyposażony w czuły przetwornik CCD. Podczas nocnych wycieczek sprawdzą się również noktowizory aktywne. Dzięki podświetleniu podczerwienią pozwolą na uzyskanie obrazu o dobrych parametrach.

Jaki noktowizor dla myśliwego?

Myśliwi to jedna z grup, które powszechnie korzystają z dobrodziejstw noktowizji. Początkowo w myśl obowiązującego prawa mogli korzystać wyłącznie z urządzeń obserwacyjnych, nieprzytwierdzonych do broni. Jednak nawet taka pomoc była bezcenna. Noktowizor podczas nocnych polowań pomagał rozpoznać cel, aby uniknąć tragicznych w skutkach pomyłek.

Obecnie, zgodnie z rozporządzeniem Ministra Środowiska z dnia 10 września 2019 r, podczas wykonywania polowań „dopuszcza się używanie noktowizyjnych i termowizyjnych celowniczych urządzeń optycznych”. Oznacza to, że myśliwi mogą legalnie korzystać z celowników noktowizyjnych. Jako że przed oddaniem strzału każdy łowca ma bezwzględny obowiązek jednoznacznie zidentyfikować cel, powinien on korzystać z noktowizorów wyższej klasy, generujących jasny obraz o wysokiej rozdzielczości.

Noktowizja w monitoringu

Na koniec warto wspomnieć o systemach monitoringu, które ułatwiają rejestrowanie obrazu w ciemności. Jest to szczególnie wygodne, gdy chcemy uniknąć stałego oświetlania kontrolowanych obiektów. Współczesne kamery mają na tyle czułe matryce, że przy doświetleniu wiązką podczerwieni rejestrują wyraźny obraz obiektów i zdarzeń w odległości do kilkudziesięciu metrów.

Takie rozwiązanie sprawdzi się zarówno w rozbudowanych systemach telewizji przemysłowej (CCTV), jak i w przypadku pojedynczych kamer używanych do monitoringu mieszkań. Rejestratory z funkcją noktowizji cyfrowej pozwolą na skuteczne monitorowanie, nie będąc równocześnie uciążliwe dla sąsiadów .

Współczesne noktowizory to dojrzała technologia pozwalająca na zachowanie świadomości sytuacyjnej w prawie całkowitych ciemnościach. Miniaturyzacja oraz jakość wzmacnianego obrazu pozwala na skuteczne wykorzystanie nawet modeli cywilnych do polowania i obserwacji. Wzmocniony promieniowaniem podczerwonym obraz pozwala na uzyskanie szczegółowego obrazu o wysokiej rozdzielczości w promieniu kilkudziesięciu a nawet kilkuset metrów. Wszystkich zainteresowanych zakupem noktowizji zapraszamy do sklepu combat.pl

---

Noktowizja w pigułce

Istnieje kilka typów i generacji noktowizorów.

Noktowizory wymagają światła szczątkowego aby wzmocnić obraz, mogą jednak być wspomagane podświetlaczami.

Najwyższe parametry mają noktowizory wojskowe, jednak nowoczesne, cywilne urządzenia są już bardzo dobre.

Zgodnie z obowiązującym prawem można prowadzić polowania z wykorzystaniem celownika noktowizyjnego.

---

---

---