視覚は現実を知覚するための最も重要な方法です。視覚的には、私たちは外界に関する情報の大部分を手に入れています。私たちの目は驚くほど複雑で完璧なメカニズムであり、本質的に私たちに提示されています。しかし、残念ながら、それらの可能性は多少限られています。
人は電磁放射の全スペクトルの非常に狭い光学範囲（それはスペクトルの可視部分とも呼ばれる）だけを知覚することができ、さらに、眼は十分な照明の条件下でのみ「絵」を知覚することができる。たとえば、それが0.01ルクスのレベルを下回ると、オブジェクトの色を区別することができなくなり、近くにある大きなオブジェクトしか見えなくなります。
これは二重の侮辱です。私たちのビジョンのこの特徴のために、私たちは暗闇の中ではほとんど盲目になるからです。猫、フクロウ、オオカミ、コウモリなど、人間は常に動物界の他の代表者たちを嫉妬してきました。
特に軍における人間の視覚のこの制限を好まなかった。しかし、物理学の成果のおかげで、夜間視界装置が登場し、昼間とほぼ同じくらい明瞭に見えるようになった前世紀の半ばになって初めて状況は劇的に変化しました。
現在、暗視装置は軍の兵器庫にあるだけでなく、救助者、ハンター、セキュリティユニット、特別なサービスによって喜んで使用されています。そして、サーマルイメージャーについて話をすると、それらの用途のリストはもっと広いです。
今日、双眼鏡、単眼鏡（単眼鏡）、照準器または通常の眼鏡の形態で製造された多種多様な種類および種類の暗視装置（ＮＶＤ）が大量にある。しかし、暗視装置の装置について話をする前に、そのような装置の働きの基礎となる物理的原理について少しお話しする必要があります。
どのように動作しますか
暗視装置および熱画像装置の動作は、内部および外部の光電効果の物理的現象に基づいている。
外部光電効果（または光電子放出）の本質は、固体が光の影響下で電子を放出することであり、これはNVDによって捕獲される。暗視装置の基本は、イメージインテンシファイア、弱い反射光を捉え、増幅して電気信号に変える電子光学変換器です。これは人が暗視装置のレンズに見るものです。暗視装置は絶対的な暗闇の中で「見る」ことができないことを理解されたい。確かに、能動的な暗視装置もあり、それらはそれ自身の赤外線源を使って物を照らす。
どんな暗視装置も3つの主要なコンポーネントから成り立っています：光学的、電子的そしてもう一つの光学的。光はレンズによって受け取られ、レンズはそれをイメージインテンシファイアに集束させ、そこで光子が電子信号に変わります。最大増幅信号は発光スクリーンに伝達され、ここでもまたそれは人間の目になじみのある画像となる。上記の設計は一般的にあらゆる世代の暗視装置に特徴的であり、まさに最新の暗視装置（第２および第３世代）はより進歩した信号増幅システムを有する。
一方、サーマルイメージャーは、温度が絶対零度とは異なる任意の物体や物体から自分自身の放射線を捉えます。イメージャの主要部分は、いわゆるボロメータ、つまり赤外線を捕捉する複雑な光検出器です。そのようなセンサは、−５０から＋ ５００℃の温度範囲に対応する波長に敏感である。
実際、サーマルイメージャーはかなりシンプルなデザインをしています。そのような各装置は、レンズ、熱画像形成マトリックスおよび信号処理ユニット、ならびに完成した画像が表示されるスクリーンからなる。サーマルイメージャーには、冷却マトリックスと非冷却マトリックスの2種類があります。最初のものは最も敏感で、高価で巨大です。それらのマトリックスは、通常この用途のために液体窒素である−２１０から−１７０℃の温度に冷却される。より多くの場合、それらは大型の軍用機器（例えば、あらゆるタンク暗視装置）に使用されています。
冷却されていないマトリックスを有するサーマルイメージャははるかに安価であり、それらはサイズが小さいが、それらの感度ははるかに低い。しかし、今日市販されているサーマルイメージャー（最大97％）のほとんどはこのカテゴリーに属します。
サーマルイメージャーの主な特長の1つは、その高いコストを左右するものですが、そのレンズです。事実は、ほとんどの光学装置に使用されている普通のガラスは赤外線に対して完全に不透明であるということです。それ故、ゲルマニウムのような希少物質はサーマルイメージャのレンズに使用され、その市場価格は１ｋｇあたり約２０００ドルである。サーマルイメージャー用の平均ゲルマニウムレンズは約7000ドルで、良いものの価格は最大2万ドルに達することがあります。今日、ロシア国内外で、彼らは積極的にドイツの代替品を探しています。これは理論的にはサーマルイメージャーのコストを40-50％削減することができます。
NVDの歴史と分類
暗視装置の分類は、光電陰極の感度、光の増幅度、および結果として生じる画像の中心での解像度に基づいています。原則として、3世代のNVDがあります。さらに、追加の赤外線源を備えた夜間暗視装置は、別世代と呼ばれることが多い。製造元のWebサイトでは、1 +や2+など、いわゆる中間世代の暗視装置に関する情報を見つけることができます。ただし、このようなグラデーションは、実際の違いを反映したものではなく、より多くのマーケティング目標を追求します。
NVDの設計の改善とこれらのデバイスの新世代の出現は、次々と順次行われました。したがって、暗視装置の分類はそれらの開発の歴史と共に考慮することがより便利である。
1914年8月23日、ベルギーのオステンド市の近くで、ドイツ人はヒートファインダーの助けを借りて装甲巡洋艦と駆逐艦からなるイギリス艦隊を見つけました。そして、それを見つけるのは簡単ではありません - しかし、これらの装置で砲兵射撃を修正し、敵の船が重要な港に近づくのを防ぎます。その瞬間から暗視装置の歴史が始まったと考えられています。
1934年にこの分野で本当のブレークスルーがありました。オランダ人のホルストは世界初の電子光学変換器（EOC）を作成しました。 2年後、ロシア人駐在員Zvorykinは静電気信号集束を用いたイメージインテンシファイアを開発しました。これは後にアメリカのRadio Corporation of Americaの最初の商用暗視装置の「心臓部」となりました。
NVDの急速な発展の時代は第二次世界大戦でした。彼らの開発と応用におけるリーダーはヒトラーのドイツでした。暗視サイトの最初のプロトタイプは1936年にドイツの会社Allgemeine Electricitats-Gesellschaft（AEG）によって作成されました、それはPak 35/36 L / 45対戦車砲への設置を意図していました。
1944年までに、ドイツのPak 40対戦車砲は暗視装置を使って最大700mの距離で射撃することができた。ほぼ同時に、Wehrmachtの戦車部隊はSperber FG 1250暗視装置を受け取りました。それを使用して、最後のドイツ軍の大攻撃がハンガリーのLake Balaton付近のEastern Frontで行われました。
上記の暗視装置はすべて、いわゆるゼロ世代に属する。このような装置は非常に敏感であったので、それらの通常の動作のためには追加の赤外光源が必要とされた。例えば、強力な赤外線ロケータUhu（ "Filin"）を備えた装甲兵員運搬船を伴って、Sperber FG 1250を装備した5つのドイツ軍戦車。さらに、ゼロ世代ＰＮＶは、光の明るいフラッシュに敏感なイメージインテンシファイアを有していた。戦争の終わりに、ソビエト軍はしばしば攻撃に通常のサーチライトを使用した理由です。彼らは単にドイツのPNVを盲目にした。
ドイツ人は、より広い視野範囲（最大4 km）を提供する夜間視界装置を作ろうと試みましたが、IR照明器のかなりの大きさのために、見捨てられました。 1944年に、ヴァンパイアPNVの実験用バッチ（300個）が部隊に送られ、ドイツのストームジェバーアサルトライフルへの搭載を意図していた。それ自体に加えて、それは赤外線イルミネーターと充電式バッテリーから成りました。装置の総重量は30kgを超え、範囲は - 100メートルで、操作時間はわずか20分でした。これらのかなり控えめな数字にもかかわらず、ドイツ人は積極的に戦争の最終段階の夜の戦いで「吸血鬼」を使いました。
ゼロ世代のNVDを作成する試みはソビエト連邦で行われました。戦前になっても、Dudka複合施設はBTファミリーの戦車用に開発されたもので、後にT-34にも同様のシステムが登場しました。 PPSh-41短機関銃用に開発された国内暗視装置Ts-3を思い出すこともできます。突撃部隊を装備するための同様の武器が計画された。しかし、NVDは赤軍では広く使用されていませんでした。その当時、暗視装置はまだ異国情緒溢れるものであり、第二次世界大戦中のソビエト連邦は間違いなくそれに達していませんでした。
第二次世界大戦の経験は、暗視装置が優れた見通しを持っていることを示しました。この技術は陸上だけでなく空中や海上でも戦闘活動のやり方を大きく変えることができることが明らかになりました。ただし、これを実現するには、ゼロ世代のNVDで多数の固有の欠陥を取り除かなければなりませんでした。その主な原因は、感度が低いことでした。それはNVDの範囲を制限しただけでなく、装置と一緒にかさばるそして非常にエネルギー集約的なIRイルミネーターを使うことを余儀なくさせました。概して、最初の暗視装置の設計は非常に複雑で、十分な信頼性に違いはありませんでした。
すぐに、静電集束を用いた電気 - 光 - 電気化学チューブに基づく第一世代の装置は、軍事時代の原始暗視装置に取って代わった。彼らは入力信号を数千倍に増幅することができました。これにより、追加の照明を拒否することが可能になりました。 IRイルミネーターはシステムを不必要に重くしただけでなく、戦場で戦闘機を覆い隠しました。前世紀の60年代に到達した第一世代のNVGの完成のピークであるアメリカ人は、ベトナム戦争中に積極的にそれらを使用しました。
第二世代の暗視装置は革命的なマイクロチャネル技術の出現により登場しました、これは70年代に起こりました。その本質は、今や光学プレートは、直径１０μｍ、長さ１ｍｍ以下の中空のチャンネルチューブで埋められていることである。それらの数は導光板の解像度を決定した。これらのチャネルのそれぞれに入る光の光子は、電子のカスケード全体をノックアウトさせ、それによってデバイスの感度が大幅に向上します。第2世代のNVGでは、ゲインは4万倍に達することがあります。それらの感度は240-400 mA / lm、そして解像度 - 32-56線/ mm。
ソビエト連邦では、暗視ゴーグル「クエーカー」がこの技術に基づいて、そして米国では - AN / PVS-5Bが作られました。
その後、静電レンズが全く存在せず、マイクロチャネルプレートへの電子の直接移動が起こる暗視装置が登場した。このような暗視装置は、通常第2世代以上と呼ばれます。そのような計画に基づいて、国内眼鏡「Eyecup」またはそれらのアメリカのアナログAN / PVS-7が作られました。
暗視装置を改良するための科学者のさらなる努力は、光電陰極を改良することを目的とした。フィリップスのエンジニアは、新しい半導体材料 - ガリウム砒素からそれを作ることを申し出ました。
それが第三世代の暗視装置が登場した方法です。従来の多アルカリ光電陰極と比較して、それらの感度は30％高くなり、それは曇りのない月のない夜でも観察を実行することを可能にした。唯一の問題は、新しい材料が高真空の条件下でしか作ることができないことであり、そしてこの方法は非常に面倒であることがわかった。したがって、そのような光電陰極のコストはその前任者のそれよりも一桁高かった。同時に、第3世代のNVGは入射光を10万倍に増幅することができます。産業規模でガリウム砒素を生産できるのは米国とロシアの2カ国だけであることを付け加えることもできます。
どこかで第4世代のNVGの販売に関する情報を見たのなら、覚えておいてください。おそらく、あなたはだまされています。それはまだ存在していません、それはこのグループを決定するためにどの基準を使用するべきかさえ明確ではありません。もちろん、既存の「夜間照明」を改善するための研究は世界中の何十もの国で行われています。サーマルイメージャにとって、彼らはドイツからの安価なガラスの代替品を探しています。暗視装置の主な問題はガリウム砒素光電陰極のより安価なアナログの検索です。 2000年代の初めに、アメリカ人は新世代のNVGの創設を発表しました、しかし何人かの専門家はそれがむしろ3+世代と呼ばれることができると信じます。
アプリケーションと展望
人が毎年夜間に見ることを可能にする装置は、ますます普及しており、新しい応用分野を見いだしている。現代の「民間」暗視装置は手頃な価格であるため、暗視を必要とするハンター、セキュリティ構造、およびその他の種類の市民はそれらを購入することができます。
最も興味深いのは、今日では3世代の暗視デバイスがすべて市場に出回っているということです。狩猟用の多くの暗視装置は第一世代またはゼロにさえ属し、IR照明を持っています。これは軍用NVGには絶対に受け入れられません。 "市民"にも使用されていると第三世代のデバイス（彼らは地下室でも見ることができます）。それらを作成するために使用される技術は長い間秘密にされていません、ただ装置は非常に高価です。スコープNVDは、異なる世代の要素を使用して作成することもできます。
サーマルイメージャーの使用も、軍の独占的な特権ではなくなりました。暗闇の中での狩猟や観察に加えて、同様の装置が科学研究でますます使用されています。例えば、彼らの助けを借りて、彼らは打ち上げ前に宇宙船をチェックします。イメージャーは完全に破局を招く可能性がある様々な漏れを示しています。不可欠なサーマルイメージャとエネルギーこの装置は、熱が建物から最も活発に逃げている場所を容易に示すことができ、またそれが電力網内の最大負荷の場所を検出することを可能にするであろう。サーマルイメージャと薬が使われています：人体の温度マップによると、あなたもいくつかの診断を行うことができます。毎年、これらの機器は安くなってきているので、その用途の範囲は着実に拡大しています。
