Systém nočního vidění

Systém pro noční vidění pracuje na principu zbytkového světla od hvězd a měsíce. Svazek fotonů prochází fotonásobičem, který je přemění na elektrony. Ty se pak elektrochemickým procesem znásobí, usměrní přes fosforovou obrazovku a přemění se na viditelné světlo, které je pak viditelné v hledáčku.

Výsledkem je nazelenalý obraz s obrysem pozorované scény. Přístroje pro noční vidění jsou vybaveny technologií první, druhé, třetí nebo čtvrté generace. Jedná se o označení nasazení typu násobiče zbytkového světla. Noční vidění neposkytuje při pozorování možnosti jako dalekohledy během dne, přesto jsou nezbytné součástí při některých aktivitách.

Infračervené světlo

Pro pochopení systému nočního vidění je důležité vědět, co je to světlo. Jedná se o množství energie ve světelných vlnách. Kratší vlnové délky mají více energie. Hned vedle světelného spektra se nachází infračervené spektrum, které lze rozdělit do tří kategorií:

Blízká - nejblíže k viditelnému světlu (0,76-5 mikrometrů)
Střední - využívá se v různých el. zařízeních, jako jsou např dálkové ovladače (5-30 mikrometrů)
Dlouhá - (30-1000 mikrometrů)

Klíčovým rozdílem je, že dlouhé IR emitované objektem se odráží mimo něj. Vše se děje na atomární úrovni. Jak je všeobecně známo, tak atom se skládá z jádra a elektronového obalu.

Elektrony v tomto obalu krouží kolem jádra v mnoha různých drahách. Při působení tepla se jednotlivé elektrony začnou pohybovat na vyšší úrovně orbitalů dále od jádra. Jakmile se elektron přesune do vyšší energetické dráhy, chce se ihned vrátit do základního stavu. Když tato situace nastane, uvolní svou energii jako foton - částice světla. Světelná energie závisí na stavu elektronu a jeho množství energie při uvolnění. Tento princip se využívá pro noční vidění a termovizi.

Generace nočního vidění

Každá podstatná změna v přístrojích pro noční vidění znamenala zavedení nové generace.

Generace 0 - Jedná se o systém nočního vidění vytvořený pro armádu Spojených států amerických, který byl využíván převážně v druhé světové válce a válce v Koreji. Tento systém využíval infračervené světlo a IR reflektor byl připojen k nočnímu vidění. Přístroj promítal paprsek blízký infračervenému světlu, neviditelný okem, který se odrážel od objektů a putoval zpět do čočky nočního vidění. Využívána byla anoda s katodou pro urychlení elektronů. Problémem však bylo to, že zrychlení pohybu elektronů vedlo k deformaci obrazu a ke snížení životnosti trubice násobiče. Dalším závažným problémem bylo využití tohoto systému právě pro vojenské účely, když nepřátelské jednotky využívali vlastní systémy nočního vidění a mohli vidět infračervený paprsek promítaný ze zařízení této generace.

Generace 1 - Další generace systému nočního vidění se vzdálila od aktivního infračerveného paprsku a využívala princip pasivního infračerveného světla. Generace 1 využívá okolní světlo z měsíce a hvězd a nepotřebuje tedy promítán infračervený paprsek. Nevýhodou je, že nefunguje dobře při zatažené obloze nebo bez měsíčního svitu.

Generace 2 - Noční vidění 2 generace nabízí mnohem lepší rozlišení a výkon, než generace předtím. Využívá násobič elektronů, který pracuje na efektu sekundární elektronové emise. Toto uspořádání umožňuje zvýšení počtu elektronů a jejich energie. Největší výhodou je schopnost vidět i za velmi špatných světelných podmínek, a to i bez měsíčního svitu. Díky nové technologii dochází také k mnohem menšímu zkreslení než u předchozí generace nočního vidění.

Generace 3 - Tato generace je nyní využívána americkou armádou. U nočního vidění 3 generace nejsou žádné zásadní změny proti generaci 2, má však lepší rozlišení a citlivost. Fotokatody je vyrobena z arsenidu a galia a je velmi účinná při konverzi fotonů.

Generace 4 - Noční vidění 4 generace označovaná jako "průchozí" vykazuje mnohé zlepšení a zvýšení úrovně světelných podmínek. Díky odstranění iontů z bariéry MCP se odstraňuje šum z pozadí a zvyšuje se poměr signálu k šumu. Obrázky jsou pak podstatně méně zkreslené a jasnější. Uzavřený systém napájení umožňuje fotokatody rychle zapnout a vypnout napětí, což umožňuje rychlejší reakci na kolísání světelných podmínek v určitém okamžiku. Toto je největší pokrok v historii systémů nočního vidění, umožňuje se přesunout z nízké hladiny osvětlení až přímo na sluneční světlo. Stávalo se, že voják mohl za tmy téměř oslepnout, když právě využíval noční vidění a v blízkosti se rozsvítilo jasné osvětlení. Tyto obavy však už nyní odpadají.

Digitální noční vidění - pracuje jako akumulátor fotonů ve snímači světelného senzoru CMOS. Fotony se shromáždí v senzoru v dostatečném množství k vytvoření obrazu, následně je vyslán signál ze snímače na LCD displej, který pozorovatel vidí v okuláry. Digitální noční vidění pracuje s mírným zpožděním, které je třeba na shromáždění dostatku fotonů. Toto zpoždění v realitě je minimální, je viditelné když pozorujeme pohyblivý objekt, nebo zvěř v rychlém přesunu. Digitální noční vidění, pracuje s vestavěným infračerveným zdrojem světla, obvykle IR 940. Tyto modely se staly za poslední roky velmi oblíbené pro jejich cenovou dostupnost, slušný obraz a možnost jednoduché tvorbu záznamu z pozorování. S digitálním nočním viděním je možné pozorovat i během dne.

Využití nočního vidění

Teorie jak to celé pracuje jsme již popsali dost, pojďme si prohlédnout jednotlivé konstrukční řešení nočních vidění a jejich využití. Noční vidění se dlouhodobě používá v armádě, při ochraně objektů, v myslivosti, pozorování zvěře, při hledání ztracených lidí nebo i při navigace v neznámém terénu. Oblíbeném činností je využití při různých hrách tipu airsoft.