Was ist Nachtsicht?

—Sichuan Binock Optoelectronic Technology Co., Ltd.—

EinNachtsichtgerät (NVD) oderNachtsichtbrille (NVG) ist ein optisches Instrument, das die Sichtbarkeit in schwachen oder völlig dunklen Umgebungen ermöglicht. Durch Verstärkung schwacher Lichtquellen (wie Mondlicht oder Sternenlicht) oder die Nutzung von Infrarottechnologie, sie verwandelt unsichtbare Szenen in Bilder, die für das menschliche Auge wahrnehmbar sind. Nachtsichtgeräte werden in militärischen Einsätzen weit verbreitet eingesetzt, Gesetzesvollzug, Tierbeobachtung, Nächtliche Navigation, sowie Such- und Rettungsmissionen.

Wie funktioniert Nachtsicht?

Die Kerntechnologien von Nachtsichtgeräten lassen sich in drei Hauptkategorien einteilen: Bildverstärkung (Über Generationen 1 An 4), Wärmebildgebung, undDigitales Nachtsehen. Nachfolgend eine ausführliche Erklärung des Arbeitsprinzips jedes Typs:

Dieses Diagramm veranschaulicht das Arbeitsprinzip einer klassischen Generation 3 (Gen 3) Bildverstärkungs-Nachtsichtgerät, er beschreibt, wie Lichtsignale verstärkt und durch die internen Komponenten des Geräts in ein sichtbares, verbessertes Bild umgewandelt werden. Nachfolgend eine Zusammenfassung des im Diagramm gezeigten Weges:

1. Vorhandenes Umgebungslicht
   • Das Nachtsichtgerät erfasst zunächst das schwache verfügbare Licht in der Umgebung (wie Sternenlicht oder Mondlicht). Dieses Licht dringt in das anfängliche optische System des Geräts ein.
2. Photokathode
   • Einfallende Photonen (Lichtpartikel) Schlag die Photokathode an, Elektronen erzeugen. Dieser Prozess wandelt das Lichtsignal in ein elektrisches Signal um (Photonengenerierte Elektronen).
3. Mikrokanalplatte (MCP)
   • Die von Photonen erzeugten Elektronen werden zur Mikrokanalplatte geleitet (MCP), ein Hochspannungs-Elektronenmultiplikator. Das MCP verstärkt ein einzelnes Elektron in eine große Anzahl von Elektronen (Multiplizierte Elektronen) durch mehrere Kollisionen innerhalb seiner Kanäle, wodurch das Signal deutlich verstärkt wird.
4. Phosphorschirm
   • Die multiplizierten Elektronen treffen auf den Phosphorschirm, wodurch das Phosphormaterial sichtbares Licht emittiert wird (typisch grün). Dies erzeugt das endgültige verbesserte Bild (Intensiviertes Bild).
5. Intensiviertes Bild
   • Das vom Phosphorbildschirm ausgesendete grüne Licht wird dem Benutzer über ein Okular oder Display präsentiert, wodurch ein helles Nachtsichtbild entsteht, das schwaches Umgebungslicht deutlich sichtbar macht.

Der Gesamtweg ist: Umgebungslicht → Photokathode (Licht zu Elektronen) → Mikrokanalplatte (Elektronenmultiplikation) → Phosphorschirm (Elektronen zu Licht) → verstärktes Bild. Dieses Diagramm zeigt deutlich, wie Nachtsichtgeräte Elektronenmultiplikationstechnologie nutzen, um sichtbare Bilder in dunklen Umgebungen zu erzeugen.

1. Bildverstärkungstechnologie

Bildverstärkungs-Nachtsichtgeräte funktionieren, indem sie schwaches Umgebungslicht sammeln und verstärken (wie Sternenlicht oder Mondlicht), wodurch sie für wenig Lichtverhältnisse geeignet sind. Die zentrale Komponente ist eine Bildverstärkerröhre, und der Prozess funktioniert wie folgt:

• Photonensammlung: Die Linse erfasst Photonen aus der Umgebung (einschließlich sichtbarem Licht und etwas nahezu infrarotem Licht).
• Photoelektrische Umwandlung: Photonen treffen auf eine Photokathode, indem sie sie in Elektronen umwandeln. Das Photokathodenmaterial variiert je nach Generation (Zum Beispiel.., S-20 für Gen 1, Galliumarsenid für Gen 3).
• Elektronenverstärkung: Elektronen treten in eine Mikrokanalplatte ein (MCP, anwesend in Gen 2 und höher), wobei sie von einem elektrischen Feld beschleunigt werden und mit den Kanalwänden kollidieren, Auslösung der Freisetzung zusätzlicher Elektronen zur Signalverstärkung.
• Bilderzeugung: Die verstärkten Elektronen treffen auf einen Phosphorschirm, wodurch ihre Energie in grüne oder graustufige Lichtpunkte umgewandelt werden, wodurch ein sichtbares Bild entsteht. Grün wird häufig verwendet, weil das menschliche Auge am empfindlichsten darauf reagiert, und Phosphorsiebe verwenden typischerweise P22- oder P43-Materialien.
• Generation 1 (Gen 1)
  Der grundlegendste Typ der Bildverstärkung, wobei nur eine Photokathode verwendet wird und eine einfache Elektronenverstärkung ohne MCP verwendet wird. Er bietet etwa 1000-fache Verstärkung, mit möglicher Kantenverzerrung, und benötigt einen Infrarotbeleuchter bei sehr dunklen Bedingungen. Die effektive Reichweite ist typischerweise 50-100 Meter.
• Generation 2 (Gen 2)
  Führt einen MCP ein, Signifikante Steigerung der Elektronenverstärkung (Etwa 20.000x), was zu klareren Bildern mit einer Auflösung von 40-50 lp/mm (Linienpaare pro Millimeter). Er funktioniert bei geringem Licht besser, benötigt aber trotzdem etwas Umgebungslicht.
• Generation 3 (Gen 3)
  Verwendet ein Galliumarsenid (Gaas) Photokathode, empfindlicher gegenüber Infrarotlicht, kombiniert mit einem verbesserten MCP, erreicht eine bis zu 50.000-fache Verstärkung und eine Auflösung von 64 lp/mm oder höher. Bietet eine längere Lebensdauer (über 10,000 Stunden) und glänzt bei extrem wenig Licht.
• Generation 4 (Gen 4)
  Verwendet geschaltete, filmlose Technologie durch Entfernung des Ionenbarrierenfilms des MCP, Reduzierung der Elektronenstreuung für weniger Rauschen und einen größeren Dynamikumfang. Die Auflösung reicht über 70 lp/mm, Anpassung sowohl an helle als auch an sehr dunkle Bedingungen, Allerdings ist es auf zivilen Märkten aufgrund der hohen Kosten selten.

2. Wärmebildtechnologie

Wärmebild-Nachtsichtgeräte verlassen sich nicht auf Umgebungslicht, sondern erkennen Infrarotstrahlung (Wellenlängen von 8-14 Mikron) von Objekten emittiert. Alle Objekte, sogar kalte, Erzeugen Wärme basierend auf Temperaturunterschieden. Das Arbeitsprinzip ist wie folgt:

• Wärmestrahlungsdetektion: Hinter der Linse befindet sich ein Mikrobolometer-Array (typischerweise aus Vanadiumoxid oder amorphem Silizium gefertigt), das Infrarotstrahlung erkennt und in elektrische Signale umwandelt.
• Signalverarbeitung: Die Signale werden verstärkt und digitalisiert, um eine thermische Karte zu erstellen. Temperaturunterschiede werden in Graustufen oder Pseudofarbe dargestellt (Zum Beispiel.., weißglühend, Schwarz-heiß, oder Regenbogenmodi).
• Bildanzeige: Das Ergebnis wird auf einem Bildschirm angezeigt, wobei wärmere Objekte typischerweise weiß oder rot erscheinen und kühlere schwarz oder blau.
• Funktionen: Wärmebildgeber haben eine niedrigere Auflösung (häufig 320×240 oder 640×480 Pixel) Aber arbeite in völliger Dunkelheit, Rauch, oder Nebel, mit Nachweisreichweiten von mehreren hundert Metern bis zu mehreren Kilometern (je nach Objektiv- und Sensorqualität).

3 . Digitale Nachtsichttechnologie

Digitale Nachtsichtgeräte verwenden moderne elektronische Sensoren, um Licht einzufangen und digitale Bilder zu erzeugen, ähnlich wie die Technologie in Digitalkameras oder Smartphones. Das Arbeitsprinzip ist wie folgt:

• Lichterfassung: Die Linse sammelt sichtbares und nahinfrarotes Licht (700-1000 Nm), Projiziert es auf einen Sensor (Zum Beispiel.., CCD oder CMOS). Diese Sensoren sind empfindlich gegenüber Infrarot, Erfassen von Wellenlängen, die für das menschliche Auge unsichtbar sind.
• Signalumstellung: Der Sensor wandelt Photonen in elektrische Signale um, Erzeugung von Rohdaten. CMOS-Sensoren sind aufgrund des geringeren Energieverbrauchs und der geringeren Kosten häufiger verbreitet, mit Auflösungen von 480p bis 1080p.
• Digitale Verarbeitung: Ein integrierter digitaler Signalprozessor (DSP) verstärkt das Signal, reduziert Lärm, und optimiert das Bild (Zum Beispiel.., Kontrast anpassen oder Kanten schärfen). Benutzer können Anzeigemodi wie Schwarzweiß auswählen, grün, oder Farbe.
• Infrarotunterstützung: Bei Lichtfreiheiten, ein integrierter Infrarotbeleuchter (typischerweise 850 nm oder 940 nm LED) strahlt Infrarotlicht aus, das an den Sensor zurückreflektiert wird, um ein Bild zu bilden. Die Wellenlänge von 940 nm ist tarnintenser, aber etwas schwächer.
• Bildausgabe: Das bearbeitete Bild wird auf einem LCD- oder OLED-Bildschirm angezeigt, Unterstützung für Echtzeit-Vorschau und Aufnahme als Video oder Fotos.

Arten von Nachtsichtgeräten

Basierend auf Technologieerzeugung und Anwendung, Nachtsichtgeräte werden wie folgt kategorisiert:

• Generation 1 (Gen 1): Grundlegende Bildverstärkung, Niedrige Kosten, benötigt IR-Unterstützung.
• Generation 2 (Gen 2): Mit MCP, Klarere Bilder.
• Generation 3 (Gen 3): Galliumarsenid, Militärische Stufe.
• Generation 4 (Gen 4): Filmlose Technik, Spitzenleistung.
• Digitales Nachtsehen: Digitale Sensoren, Multifunktional und erschwinglich.
• Wärmebildgebung: Wärmedetektion, Werke in völliger Dunkelheit.

Funktionen und Vorteile der digitalen Nachtsicht

Digitale Nachtsicht hat in den letzten Jahren aufgrund ihrer einzigartigen Vorteile an Aufmerksamkeit gewonnen:

• Vielseitigkeit: Viele Geräte unterstützen Bild- und Videoaufnahmen, mit Optionen für die Wi-Fi-Übertragung zu Handys oder Computern und integrierten Speicherkartensteckplätzen. Zum Beispiel, dasBINOCK NVG30 bietet 2K an (2560×1440) Videoaufnahme und Echtzeit-Wi-Fi-Streaming, mit einem 40-Hz-Modus ohne Verzögerung; dasBINOCK NVG50 fügt eine app-basierte Fernbedienung für verbesserte Aufnahme und Weitergabe hinzu.
• Haltbarkeit: Basierend auf elektronischen Sensoren, Sie sind weniger empfindlich gegenüber hellem Licht und tagsüber und nachts nutzbar. BeideNVG30undNVG50 IPX7-Abdichtung, wodurch sie unter rauen Außenbedingungen widerstandsfähig werden.
• Kostenwirksamkeit: Niedrigere Produktionskosten im Vergleich zu Gen 2 oder Gen 3 Geräte machen sie erschwinglicher. DasNVG30 Liefert einen hohen Mehrwert unter $500, während dieNVG50, Vom Stapel gelassen im Jahr 2024, bietet ein leichteres Design (192g) für noch bessere Kosteneffizienz.
• Anzeigequalität: Elektronische Bildschirme ermöglichen Helligkeits- und Auflösungsanpassungen, mit mehreren Farbmodi (Zum Beispiel.., Schwarz-Weiß, grün, Weißer Phosphor). DasNVG30 bietet ein Sichtfeld von 40° (FOV) und ein OLED-Display für nahezu natürliche Betrachtung; dasNVG50 Upgrades auf ein 45°-Sichtfeld und einen 1440p-Bildschirm für einen breiteren Bildschirm, schärfere Bilder.
• Technische Vorteile: Die digitale Signalverarbeitung ermöglicht die Integration mit modernen Funktionen wie GPS, Zeitstempel, und Auto-Helligkeit. DasNVG30 beinhaltet eine intelligente IR-Intensitätseinstellung für unterschiedliche Lichtverhältnisse; dasNVG50fügt einen aufklappbaren Bildschirm und eine Fadenkreuzhilfe hinzu, Kompatibel mit Zielfernrohren, Verbesserung der Nachtsichtleistung um etwa 30%.
• Portabilität und Kompatibilität: DasNVG30 unterstützt Helmmontage und Fernglas-Setups, mit einem 940-nm-Tarnkappen-IR-Illuminator und einer Reichweite von 600 Metern; dasNVG50, bei 87x65x20mm, ist kompakt, Unterstützt interne oder externe Batterien, und ist mit Picatinny-Schienen für den taktischen Einsatz ausgestattet.

Anwendungen von Nachtsichtgeräten

Militär und Strafverfolgung: Nachtbetrieb, Überwachung; Digitale Typen zur Aufnahme.

Zivile Nutzung: Jagd, Camping; Digitale Modelle für die Fotografie.

Unterhaltung und Technologie: Nächtliche Erkundung, Kreative Bildverarbeitung.

VORTEILE UND NACHTEILE

Vorteile:

• Erweitert die Sicht im Dunkeln.
• Vielfältige Technologien, Sehr anpassungsfähig.
• Digitale Modelle bieten reichhaltige Funktionen zu geringeren Kosten.

Benachteiligungen:

• High-End-Modelle sind teuer.
• Bildverstärkung benötigt etwas Licht.
• Digitale Typen können bei der Langstreckenleistung hinterherhinken.

SCHLUSSFOLGERUNG

Nachtsichtgeräte haben die Grenzen des natürlichen Lichts überschritten, sich entwickelnd ausBildverstärkung AnWärmebildbildung undDigitaltechnik. Geräte wie dieBINOCK NVG30 undNVG50, Mit ihren fortschrittlichen Funktionen und der Erschwinglichkeit, bringen digitale Nachtsicht in den Alltag. Da sich die Leistung verbessert und die Kosten sinken, Nachtsichttechnologie steht kurz davor, noch verbreiteter zu werden.