Прилади нічного бачення 3-го покоління: моделі та основні характеристики

Продовжуємо серію дописів про прилади нічного бачення. У цій статті розповідаємо про найпопулярніші моделі американського ринку й наводимо їхні характеристики.

Якщо ви хочете більш детально ознайомитися з принципом роботи ПНБ, класифікацію ЕОП за поколінням і їхніми характеристики, а також дізнатися про ПНБ європейського виробництва, читайте попередню статтю “Прилад нічного бачення: як працює та чим відрізняються покоління Gen.I – Gen.III”. 

 

 

Вступ

Прилади нічного бачення (ПНБ) дозволяють користувачам бачити в умовах недостатнього або відсутнього освітлення. Дві основні технології, що використовуються в цих приладах — це підсилення зображення і тепловізійне зображення. Посилення зображення працює у видимій і ближній інфрачервоній частинах електромагнітного спектру. Тепловізійне зображення працює в середньохвильовій і довгохвильовій частинах спектра. Більшість приладів для підсилення зображення мають вбудований інфрачервоний (ІЧ) освітлювач, який активується вручну, оскільки для роботи приладів потрібна невелика кількість світла. Деякі прилади нічного бачення використовують як підсилення зображення, так і тепловізійне зображення, що допомагає подолати обмеження окремих технологій.

Щоб надати користувачам інформацію про прилади нічного бачення, Програма оцінки та валідації систем для рятувальників (SAVER) провела дослідження ринку комерційно доступних приладів нічного бачення. Інформація зі звіту по результатам цього дослідження й покладено в основу даної статті.

До огляду ввійшли ПНБ, що використовують ЕОП 3-го покоління й можуть кріпитися на голові або шоломі, щоб залишати руки користувача вільними для виконання завдань.

 

Огляд приладів нічного бачення

ПНБ працюють одним з двох способів:

• посилення зображення — воно працює за рахунок збору крихітної кількості світла, котре непомітне людським оком і потребує посилення, щоб його можна було легко розгледіти; такі прилади відомі як "пристрої I²".

• тепловізійне зображення — працює в тій частині електромагнітного спектру, де енергія випромінюється об'єктами у вигляді тепла, а не відбивається у вигляді світла. 

 

Будь-яка технологія може існувати окремо або бути об'єднана в інтегрований пристрій.

Датчики I² працюють у видимому та ближньому інфрачервоному електромагнітному спектрі, тоді як тепловізійні датчики працюють у середньохвильовому та довгохвильовому інфрачервоному спектрах.

 

Сучасні технології в роботі ПНБ

Огляд усіх існуючих поколінь докладно розглянуто в попередній статті. Однак наразі найчастіше використовують прилади з електронно-оптичними перетворювачами 3-го покоління (Gen.3).

I² датчики працюють шляхом збору доступного світла за допомогою лінзи об’єктива, яка вловлює видиме світло відбите від об'єкта, а також світло з ближньої інфрачервоної частини спектра і фокусує його на фотокатоді. Потім фотокатод перетворює зібране світло в електрони, і ця електрична енергія множиться в тисячі разів за допомогою мікроканальної пластини (MCP). Електрична енергія потрапляє на екран з люмінофорним покриттям, який перетворює її в яскраве зображення, котре людина бачить через лінзу окуляра.

У хмарну, безмісячну ніч або в дуже темному приміщенні, де мало або зовсім відсутнє зовнішнє освітлення, видиме зображення не може бути отримане датчиками I². Тому багато пристроїв I² мають вбудований інфрачервоний світлодіодний (LED) освітлювач, що активується вручну, — він забезпечує освітлення на невеликій відстані (приблизно 3 метри). Додаткові освітлювачі, такі як ІЧ-ліхтарі, можуть використовуватися, коли потрібне освітлення з більшим радіусом дії.

В сучасних приладах усе частіше білий люмінофор замінює звичний зелений. Білий люмінофор забезпечує чіткіше зображення з більшою контрасністю і поліпшеним сприйняттям глибини, а його чорно-біле зображення ближче до того, до чого звик людський мозок, що, можливо, призводить до меншої втоми очей під час тривалого використання.

 

Функції захисту від яскравого світла

ПНБ ранніх поколінь не можна було вмикати при денному освітленні — від цього руйнувався ЕОП без можливості подальшого ремонту. Однак прилади Gen.3 мають низку функцій, які запобігають поломкам у разі випадкового ввімкнення при яскравому світлі. 

1. Автоматичне регулювання яскравості (automatic brightness control). Контролює напругу на мікроканальній пластині, регулюючи її коефіцієнт підсилення відповідно до кількості зовнішнього світла, що потрапляє в ЕОП. "Посилення" — це кількість разів, у яку ПНБ посилює вхідне світло. Зазвичай його вимірюють як коефіцієнт підсилення трубки (fL/fc) і коефіцієнт підсилення системи (fL/fL).

2. Захист від яскравого джерела світла (bright source protection). Ця функція також відома як "відсікання яскравого світла". Вимикає напругу на фотокатоді, коли пристрій потрапляє під яскраве світло, запобігаючи руйнуванню ЕОП. Функція використовується для створення нормального зображення в умовах яскравого світла, що зустрічається в міських районах, де вуличні ліхтарі та фари автомобілів збільшують навколишнє освітлення.

3. Автогасіння (autogating). Регулює потужність живлення для створення швидкозмінної напруги на фотокатоді. Ці коливання запобігають вибілюванню зображення через вицвітання та ореоли, що робить пристрої більш ефективними в міських умовах. Вицвітання — це тимчасова втрата контрасту на зображенні, що нагадує область, яка була замазана. Ореоли виникають, коли в полі зору з'являється яскраве джерело світла, що призводить до появи кілець навколо нього.

 

Типи приладів нічного бачення

1. Монокуляри. Монокулярні пристрої мають один окуляр і один об'єктив. Такі пристрої мають низьку глибину сприйняття, що є компромісом за те, що одне око може пристосовуватися до мінливих умов навколишнього освітлення для забезпечення кращої ситуаційної обізнаності.

2. Бінокуляри. Мають два окуляри і два об’єктиви, що покращує комфорт і сприйняття глибини.

3. Біокуляри. Біокулярні системи мають два окуляри та один об’єктив. Ці пристрої підвищують комфорт перегляду, але сприйняття глибини майже не покращується.

4. Інтегровані пристрої. Накладають тепловізійне зображення на зображення I². Інтегрований пристрій може бути окремим або створюватися за допомогою накладки. У системі накладання мініатюрний тепловізійний пристрій прикріплюється до I² ПНБ, а тепловізійне зображення проектується на об'єктив ПНБ без необхідності модифікації існуючого обладнання.

Монокуляр	Бінокуляр	Біокуляр

Рис. 1 — Типи приладів нічного бачення

 

Характеристики деяких моделей ПНБ

У таблиці 1 наведено загальні характеристики та специфікації популярних моделей ПНБ від різних виробників. Інформація про продукцію, представлена в цьому розділі, була отримана безпосередньо від виробників, постачальників та з їхніх веб-сайтів. Наведена інформація не була перевірена програмою SAVER.

Далі за таблицею надано розширені описи окремих моделей приладів нічного бачення.

 

Таблиця 1 — Технічні характеристики популярних моделей ПНБ

Виробник	Модель ПНБ	Габаритні розміри, см/дюйми	Вага, г/фунти	Поле зору FOV, градуси	Фокусна відстань, см	Роздільна здатність, пар ліній/мм (lp/мм)	Діоптрійна корекція окуляра, діоптрії	Тип батареї	Час роботи від батареї, год
Монокуляри
AGM Global	PVS-14	11.4 х 6.4 х 6.9 / 4.5 x 2.5 x 2.7	322 / 0.71	40	25...∞	64	-6...+4	АА	<50
ATN	PVS-14	11.4 х 5.1 х 6.4 / 4.5 x 2.0 x 2.5	354 / 0.78	40	25...∞	64–72	-6...+2	AA	50
ATN	NVM14-3	11.9 х 4.8 х 6.8 / 4.7 x 1.9 x 2.7	318 / 0.7	40	25...∞	51–72	-6...+2	CR123A	50–60
Carson Industries	AN/PVS-14	11.4 х 5.1 х 5.7 / 4.5 x 2.0 x 2.25	363 / 0.8	40	25...∞	64	-6...+2	AA	40
Elbit	AN/PVS-14	11.4 х 5.8 х 6.1 / 4.5 x 2.3 x 2.4	355 / 0.783	40	25...∞	64–81	-6...+4	AA	60
L3Harris	AN/PVS-14	11.4 х 6.4 х 6.1 / 4.5 x 2.5 x 2.4	349 / 0.77	40	25...∞	64	-6...+2	AA	48
PRG Defense	PVS-14	11.2 х 6.1 х 6.1 / 4.4 x 2.4 x 2.4	318 / 0.7	40	25...∞	Н/Д	-6...+4	AA	50
Бінокуляри
ACTinBlack	DTNVS	7.8 х 10.3 х 10.8 / 3.07 x 4.05 x 4.25	від 415 / 0.915	40	25...∞	64	-6...+2	CR123A	25
ATN	PS31	11.9 х 17.8 х 8.9 / 4.7 x 7.0 x 3.5	576 / 1.27	50	25...∞	64	-5...+5	CR123A	55–60
Carson Industries	BNVD	11.4 х 9.7 х 8.9 / 4.5 x 3.8 x 3.5	449 / 0.99	40	25...∞	64	-6...+2	lithium AA	20
Elbit	AN/AVS-9	8.4 х 13 х 10.4 / 3.3 x 5.1 x 4.1	549 / 1.21	40	41...∞	64–81	-6...+2	4x AA	30
L3Harris	AN/AVS-9 M949	11.7 х 13 х 8.9 / 4.6 x 5.1 x 3.5	590 / 1.3	40	41...∞	72	-6...+2	NiCd AA	16
Night Vision Devices	BNVD-Single Gain	10.9 х 10.7 х 8.4 / 4.3 x 4.2 x 3.3	558 / 1.23	40	25...∞	Залежить від ЕОП	-6...+2	alkaline / lithium AA	40 / 20
PRG Defense	NVG-51	11.2 х 11.7 х 7.4 / 4.4 x 4.6 x 2.9	612 / 1.35	51	25...∞	72	-6...+2	CR123A / AA	20–25

 

 

AGM Global Vision PVS-14

AGM Global Vision пропонує кілька варіацій монокуляру PVS-14. Прилади використовують технологію I² і призначені для наземного використання.

 

Особливості моделі

1. Поле зору 40° і діапазон фокусування від 25 см до нескінченності.

2. Стандартне збільшення зображення 1х, але додатково можна придбати лінзи зі збільшенням 3х і 5х.

3. Роздільна здатність 64 пар ліній на мм.

4. Діапазон регулювання діоптрій від -6 до +4.

5. Вбудований ІЧ-освітлювач, функції автоматичного вимкнення та відсікання яскравого світла.

6. Працює від однієї батареї типу АА, яка має приблизний час автономної роботи 50 годин і оснащений світлодіодними індикаторами низького заряду батареї та надмірного освітлення.

7. Габаритні розміри складають 11.4 х 6.4 х 6.9 см, вага — 322 г з акумулятором.

8. Діапазон робочих температур -51…49°С, а зберігання можливе в діапазоні -51…85°С.

9. Пристрій AGM Global Vision PVS-14 відповідає стандарту MIL-STD-810G.

 

ATN Corporation PVS14-3

Монокуляр ATN Corporation PVS14-3 використовує технологію I² і призначена для наземного використання. Пристрій доступний із зеленим або білим люмінофором.

 

Особливості моделі

1. Поле зору 40° і діапазон фокусування від 25 см до нескінченності.

2. Стандартне збільшення зображення 1х, але додатково можна придбати лінзи зі збільшенням 3х і 5х.

3. Роздільна здатність 64–72 пар ліній на мм.

4. Діапазон регулювання посилення від 25 до понад 3,000 FL/FL (який можна регулювати за допомогою ручки) і діапазон регулювання діоптрій від -5 до +2.

5. Вбудований ІЧ-освітлювач і функція автоматичного відсікання яскравого світла.

6. Працює від однієї 1,5V батареї типу АА, яка має приблизний термін служби 50 годин, і оснащений індикатором заряду батареї.

7. Габаритні розміри складають 11.4 х 5.1 х 6.4 см, вага — 354 г з акумулятором.

8. Діапазон робочих температур -51…49°С, а зберігання можливе в діапазоні -51…85°С.

9. Має функцію захисту від запотівання і покриття лінз Proshield.

10. Пристрій є водонепроникним і відповідає стандарту MIL-STD-810G.

11. Сумісний з модульним інтегрованим шоломом зв'язку (MICH), кріпленнями PASGT або WILCOX і може бути оснащений додатковою лінзою.

 

L3Harris AN/PVS-14

Монокуляр L3Harris (раніше — ITT Corporation) AN/PVS-14 (M914A) використовує технологію I² і призначений для наземного та морського застосування. Прилад доступний із зеленим або білим люмінофором.

 

Особливості моделі

1. Поле зору 40° і діапазон фокусування від 25 см до нескінченності.

2. Використовує ручне фокусування і має стандартне збільшення зображення 1х.

3. Роздільна здатність 64 пар ліній на мм.

4. Регулювання відстані до очей 25 мм і діапазон регулювання діоптрій від -6 до +2.

5. Вбудований ІЧ-освітлювач і функція автоматичного захисту для запобігання пошкодженню в умовах високого освітлення.

6. Працює від однієї батареї типу АА, термін служби якої становить приблизно 48 годин, і оснащений візуальним індикатором заряду батареї.

7. Габаритні розміри складають 11.4 х 6.4 х 6.1 см, вага — 349 г з акумулятором.

8. Діапазон робочих температур -51…49°С, а зберігання можливе в діапазоні -51…85°С.

9. Пристрій  AN/PVS-14 можна занурювати на 1 метр у воду на 30 хвилин.

10. Сумісний з J-подібним або клиновидним кріпленням або кріпленням BNVS, може бути оснащений додатковою лінзою і має орієнтацію об'єктива, яку можна перевернути вгору або вбік. Регулювання посадки здійснюється за допомогою системи кріплення на шоломі.

 

---

Пропозиції монокулярів від Punisher

Монокуляр нічного бачення L3Harris PVS-14 (Gen.3)	Монокуляр нічного бачення AGM PVS-14 (Gen.2)

---

 

ACTinBlack, Dual Tube Night Vision System (DTNVS)

Бінокулярна система нічного бачення ACTinBlack DTNVS використовує технологію I² і призначена для наземного використання. Цей пристрій доступний з білим або зеленим люмінофором.

 

Особливості моделі

1. Поле зору 40° і діапазон фокусування від 25 см до нескінченності.

2. Стандартне збільшення зображення 1х, але додатково можна придбати лінзу зі збільшенням 3х.

3. Роздільна здатність 64 пар ліній на мм.

4. Артикуляційне міжзіничне регулювання і діапазон регулювання діоптрій від -6 до +2.

5. Вбудований ІЧ-освітлювач з індикаторами увімкнення та низького заряду батареї в полі зору, функція автоматичного вимкнення яскравого світла.

6. Працює від однієї батареї типу CR123A, яка має приблизний час автономної роботи 25 годин при кімнатній температурі.

7. Габаритні розміри складають 7.8 х 10.3 х 10.8 см, вага — від 415 г залежно від оптики й ЕОП.

8. Діапазон робочих температур -30…50°С, а зберігання можливе в діапазоні -50…70°С.

9. Пристрій DTNVS відповідає стандарту MIL-STD-810, має ступінь захисту від проникнення рідини IP68, є водонепроникним на глибині до 20 метрів протягом двох годин і має корозійну стійкість до солоної води.

10. Сумісний з сучасними системами кріплення, такими як Wilcox G-24 і Norotos INVG.

 

Night Vision Devices, Inc. BNVD Binocular Night Vision Device – Single Gain

Бінокулярні прилади нічного бачення Night Vision Devices, Inc./BNVD - Single Gain використовують технологію I² і призначені для наземного та морського використання.

 

Особливості моделі

1. Поле зору 40° і діапазон фокусування від 25 см до нескінченності.

2. Стандартне збільшення зображення 1х, але додатково можна придбати лінзу зі збільшенням 3х.

3. Роздільна здатність 64–81 пар ліній на мм.

4. Діапазон регулювання посилення для системи з фіксованим посиленням становить понад 5500 FL/FL, а для системи з регульованим посиленням: від 0 FL/FL до понад 5500 FL/FL.

5. Міжзіничне регулювання в діапазоні 51–76 мм і діапазон регулювання діоптрій від -6 до +2; діапазон ідентифікації цілей варіюється.

6. Вбудований ІЧ-освітлювач  з функціями точкового/розсіяного світла та автоматичним відключенням яскравого світла.

7. Працює від літієвих, лужних та Ni-MH батарей, які мають приблизний термін служби 20+ годин для лужних і 40+ годин для літієвих, і оснащений візуальним індикатором заряду батареї.

8. Габаритні розміри складають 10.9 х 10.7 х 8.4 см, вага — 558 г.

9. Діапазон робочих температур -51…52°С, а зберігання можливе в діапазоні -51…85°С.

10. BNVD-SG відповідає стандарту IP68 (занурення на 20 метрів на дві години) та MIL-STD-810G щодо ударостійкості, оскільки витримує падіння з висоти одного метра у футлярі без пошкоджень.

11. Очікуваний термін служби BNVD-SG становить від 12 000 до 15 000 годин, залежно від умов використання та технічного обслуговування, причому лінз — від 12 000 до 15 000 годин, а ЕОП — до 10 000 годин.

12. Сумісний з кріпленням для шолома Wilcox та кріпленням для шолома Norotos Lo Sto.

 

---

Пропозиції бінокулярів від Punisher
Бінокуляр нічного бачення NVD BNVD-SG з білим фосфором	Прилад нічного бачення L3Harris F4949 AN/AVS-9 ANVIS

---

 

Висновки

Технології нічного бачення забезпечують покращене бачення, чутливість та обізнаність для користувачів, які працюють в умовах недостатнього освітлення або повної відсутності світла.

У різних конфігураціях і варіантах застосування технології нічного бачення можуть бути корисними для військових, правоохоронних органів, пожежних підрозділів і служб екстреної медичної допомоги.

Пристрої можуть покращити зір для збору доказів, спостереження, прикордонного патрулювання, навігації в задимленому середовищі, а також пошуку й порятунку.

Всі ПНБ потребують певного навколишнього освітлення, яке може бути місячним, зоряним або штучним. За відсутності зовнішнього освітлення користувач повинен встановити джерело інфрачервоного світла, яке буде видимим для інших користувачів NVD на об'єкті.

Технічні характеристики, такі як діапазон фокусування, роздільна здатність, ціна, вага і поле зору, залежать від конкретного пристрою та виробника.

Користувачам, які розглядають можливість придбання приладів нічного бачення, рекомендується вивчити загальні можливості та обмеження кожного продукту з огляду на оперативні потреби своєї служби.

Конкретна операція або застосування, включаючи методи розгортання і робоче середовище, повинні бути орієнтиром для вимог до приладу, таких як роздільна здатність, дальність, функціональність в умовах відсутності або слабкого освітлення, поле зору тощо.

 

Джерело: SAVER Night Vision Devices Market Survey Report