В чем отличия тепловизора от прибора ночного видения

ТЕПЛОВИЗОР ИЛИ ПРИБОР НОЧНОГО ВИДЕНИЯ — ЧТО ЛУЧШЕ?

Зрение является для человека важнейшим способом восприятия окружающего мира, ведь большую часть информации о происходящем вокруг люди получают именно визуально. Природа наделила нас для этого сложнейшим и совершенным органом – это наши глаза. Однако, их возможности тоже не безграничны. Человеческий глаз воспринимает далеко не весь диапазон спектра оптического излучения, а только узкую его часть, так называемый видимый участок спектра. Чем ниже освещенность, тем хуже качество изображения. Сначала мы перестаем различать детали объекта, потом начинаем упускать цвет и точную форму, и так вплоть до возможности разглядеть только смутные очертания весьма крупных объектов. Именно поэтому человек становится практически слепым с наступлением темноты.

В связи с этим и придумали в 30-х годах 20-го века первые приборы ночного видения на основе ЭОП, а в дальнейшем и тепловизоры. Важно понимать, что тепловизоры и приборы ночного видения — это два разных типа устройств. Каждое создано для решения своего, определенного круга задач. Они отличаются по принципу действия, техническим характеристикам и цене. Попробуем разобраться подробнее.

ПРИБОРЫ НОЧНОГО ВИДЕНИЯ (ПНВ)

Человеческий глаз формирует в мозгу изображение окружающей обстановки за счет света, который, отражаясь от предметов этой самой обстановки, попадает на сетчатку. Сетчатка – это своего рода фотооптический элемент, а глаз – объектив. В условиях же недостаточного освещения становится невозможно хорошо разглядеть окружающие предметы, поскольку на сетчатку просто не попадает нужное количество отраженного света, и наш мозг не может сформировать ясную картину.

В условиях открытого неба, даже ночью, все равно присутствует фоновое инфракрасное излучение, вызванное рассеянием в атмосфере излучения звёзд, Луны и других небесных тел. Это плохо различимые глазом предметы в диапазоне от фиолетового до темно красного, с длиной волны 380-780 нм. Принцип действия ПНВ и заключается в приеме такого излучения, с последующим многократным его усилением и преобразованием в видимое изображение.

В чем отличия тепловизора от прибора ночного видения

Прибор ночного видения включает в себя три части: две оптических (объектив и экран) и электронно-оптический преобразователь (ЭОП) между ними. Принцип действия прост: свет, а точнее – фоновое излучение, попадает на объектив, затем попадает в блок ЭОП, где усиливается и преобразуется в электронный сигнал, передающийся затем на экран, где превращается в привычное изображение. Данная конструкция без существенных изменений применяется в ПНВ любого поколения (на сегодняшний день таких поколений три), разница лишь в возможностях и мощности блока электронно-оптического преобразователя. При этом, следует понимать, что любой такой прибор для работы требует хоть какой-то, но источник света, поэтому в абсолютной темноте он работать не будет. Исключение составляют ПНВ активного типа, оснащенные встроенным источником инфракрасного освещения для подсветки окружающих объектов. При этом диапазон длины волны расширяется до 1400 нм.

В чем отличия тепловизора от прибора ночного видения

Современная разновидность ПНВ — цифровые, сродни обычной видеокамере. В них есть полупроводниковая матрица, но чувствительнее обычной в тысячи раз. Сигнал от нее преобразуется в изображение на экране.

ПНВ нормально работают при слабом освещении, а в темноте требуется дополнительная ИК-подсветка. Все что не пропускает видимый свет, является помехой: снег, дождь, дым, туман, ветки кустарника и высокая трава.

ТЕПЛОВИЗОРЫ

Принцип действия тепловизоров практически идентичен ПНВ, только вместо светочувствительного приемника на них устанавливаются сложные фотоприемные устройства, улавливающие инфракрасные волны, соответствующие определенному температурному диапазону. В остальном, конструкция та же — объектив, тепловизионная матрица с электронным блоком, предназначенным для обработки сигнала (вместо ЭОП, как у приборов ночного видения), и дисплей для вывода обработанного изображения. Однако, конструктивно тепловизоры подразделяются на два вида – с системой охлаждения матрицы, и без таковой.

В приборах первого типа чувствительность матрицы повышается во много раз за счет ее охлаждения до экстремально низких температур – менее двухсот градусов! Но такие приборы достаточно массивны, поскольку необходима емкость с хладагентом (обычно это жидкий азот), поэтому используются, как правило, на военной технике. Прицельный комплекс любого современного боевого танка, например.

Тепловизоры второго типа значительно меньше по размеру и намного дешевле, но и чувствительность их гораздо ниже. Большинство имеющихся в свободной продаже тепловизионных приборов для охоты или строительства относится именно к этой категории. 10-15 лет назад применение тепловизоров было доступно только военным. Сегодня эти устройства используют во многих областях производственной деятельности, так как это позволяет решить многие технические вопросы.

В чем отличия тепловизора от прибора ночного видения

Основное, и самое главное, отличие – это то, что для тепловизора не нужна минимальная освещенность. Он работает в полной темноте. Из-за это еще следует, что его можно использовать также днем, в то время как ПНВ только ночью.

ПРИМЕНЕНИЕ ПНВ И ТЕПЛОВИЗОРОВ

Приборы ночного видения применяются для наблюдения и распознавания объектов и целей только ночью. Их используют в вооруженных силах, спасатели, службы безопасности, пограничники, при охране режимных объектов и открытых периметров. И на охоте применяются для наблюдения за поведением животных, выслеживанием зверя — ночью.

В чем отличия тепловизора от прибора ночного видения

В чем отличия тепловизора от прибора ночного видения

Тепловизор не зависит от внешнего освещения. Он реагирует на собственное излучение объектов, может работать в полной темноте, сумерках или при дневном свете. Снег, туман, задымление, трава и кустарник практически не мешают наблюдению. Прибор позволяет различить технику и людей в камуфляже, а животных — на фоне листвы или снега, независимо от природной маскировки. Поэтому тепловизоры в последнее время так популярны у охотников и военных.

В чем отличия тепловизора от прибора ночного видения

В любом случае, большая влажность, сильный или моросящий дождь мешают работе тепловизионного прибора — струи воды экранируют излучение объектов.

Типы приборов ночного видения

  • Монокуляры — ПНВ с одним ЭОП, для наблюдение одним глазом, внешне напоминает зрительную трубу. Благодаря цене и компактности, самые популярные приборы у охотников после прицелов.
  • Бинокли — прибор с одиночным или парными электронно-оптическими преобразователями и окулярами для двух глаз, как у обычных дневных биноклей. Используются для наблюдения на дальних расстояниях.
  • Очки — монокуляр или бинокуляр, имеющий объектив с увеличением 1x и маску-оголовье. В основном используются для наблюдения в помещении на близких расстояниях.
  • Прицелы ночного видения — ударостойкий монокуляр с прицельной сеткой для установки на стрелковое оружие.
  • Ночные насадки для дневных оптических прицелов, которые устанавливаются на объектив с помощью специального адаптера.

Типы тепловизоров для охоты

Тепловизоры, за исключением специальных моделей, имеют один сенсор. Это связано с высокой стоимостью микроболометров и особенностями применения. На гражданском рынке доступны четыре варианта:

  • Монокуляры — компактные «гляделки», предназначенные для наблюдения за животными, людьми или транспортной техникой. Самые популярные тепловизионные устройства среди охотников.
  • Прицелы — для нарезного и гладкоствольного оружия. Самые дорогие тепловизионные приборы для охоты.
  • Предобъективные насадки — для установки на дневные оптические прицелы.
  • Бинокли — системы с одним объективом и двумя окулярами. Для наблюдения на больших дистанциях.

Ночной прицел или тепловизор — что выбрать для охоты?

Для большинства ночных охот достаточно обеспечить видимость не более 150 метров, с которой справится недорогой цифровой ночной прицел или даже с ЭОП 1-го поколения.

В тепловизор обозначены лишь контуры зверя. Для опытного охотника этого будет достаточно. Чем дороже тепловизионный прицел, тем детальнее и контрастней будет изображение. А самым целесообразным мы считаем – комбинирование хорошего ночного прицела и недорого тепловизионного монокуляра.

Приборы ночного видения, в зависимости от модели, стоят от 7 до 300 тысяч рублей. Непосредственно для выстрела достаточно недорогих прицелов Yukon, так как дистанция ограничена возможностью оружия и правилами охоты. Обычно она не превышает 200 метров. А вот для выслеживания и наблюдения за животными лучше использовать тепловизионный монокуляр, например Pulsar Axion или Helion.

В чем разница между тепловидением и ночным видением?

Начнем с небольшой предыстории. Наши глаза видят отраженный свет, камеры дневного света, приборы ночного видения и человеческий глаз работают по одному и тому же принципу: видимый свет попадает на что-то и отражается от него, после чего глаз/детектор или датчик принимают его и превращает в изображение. Независимо от того, глазное яблоко это или камера, эти детекторы должны получать достаточно света, иначе они не смогут сформировать изображение. Очевидно, что ночью солнечный свет не отражается от чего-либо, поэтому датчики ограничены светом звезд, лунным светом и искусственным освещением. Если его недостаточно, датчик не сможет сформировать четкое изображение.

Тепловизионные камеры

Тепловизоры — это совсем другая технология. Хотя мы называем их «камерами», на самом деле это датчики. Камеры FLIR делают снимки из тепла, а не из видимого света. Тепло (так называемая инфракрасная, или тепловая энергия) и свет — обе части электромагнитного спектра, но камера, способная обнаружить видимый свет, не увидит тепловую энергию, и наоборот. Однако тепловизоры обнаруживают не только тепло; они определяют крошечные различия в температуре — с точностью до 0,01°C — и отображают их в виде оттенков серого или разных цветов. Расскажем об этом немного подробнее. Все, с чем мы сталкиваемся в повседневной жизни, излучает тепловую энергию, даже лед.

Чем горячее что-то, тем больше тепловой энергии оно излучает. Эта излучаемая тепловая энергия называется «тепловым признаком». Когда два объекта рядом друг с другом имеют даже едва заметные различия в тепловых характеристиках, они хорошо видны в камере FLIR независимо от условий освещения. Тепловая энергия исходит из различных источников, в зависимости от того, что вы наблюдаете в данный момент. Некоторые вещи — например, теплокровные животные (включая людей), двигатели и машины — создают своё тепло биологическим или механическим путём.

Другие объекты — земля, камни, вода, растительность — поглощают солнечное тепло днем и излучают его ночью. Поскольку различные материалы поглощают и излучают тепловую энергию с разной скоростью, площадь, которая кажется нам однородной по температуре, на самом деле представляет собой мозаику тонко различающихся температур. Именно поэтому бревно, пролежавшее в воде несколько дней подряд, будет иметь температуру, отличную от температуры воды, и таким образом будет видимым для тепловизора. Тепловизоры FLIR обнаруживают эти температурные различия и преобразуют их в детальное изображение.

Приборы ночного видения

Зеленоватая картинка знакомая нам по фильмам и телепередачам, создается с помощью приборов ночного видения (ПНВ) или других устройств, использующих ту же технологию. Приборы ночного видения улавливают небольшое количество видимого света, сильно увеличивают его и выводят на дисплей. Камеры, изготовленные по технологии ПНВ, имеют те же ограничения, что и человеческий глаз: если видимого света недостаточно, они не могут видеть хорошо. Качество изображения, получаемого с помощью отраженного света, ограничивается количеством и силой отраженного света. ПНВ и другие камеры для съемки в условиях низкой освещенности не очень полезны в сумерках, когда света слишком много для их эффективной работы, но недостаточно для того, чтобы видеть невооруженным глазом. В свою очередь, на тепловизоры не влияет видимый свет, поэтому они могут давать четкие изображения, даже если вы смотрите на заходящее солнце.

Более того, вы можете направить на тепловизор прожектор, и все равно получите отличное изображение. Камеры с ИК-подсветкой Камеры генерируют свой собственный отраженный свет, проецируя луч энергии ближнего инфракрасного диапазона, который может быть виден камере, когда он отражается от объекта. Это работает до определенного момента, но такие камеры все еще основываются на принципе отраженного света для получения изображения, поэтому они имеют те же ограничения, что и любая другая камера ночного видения, зависящая от энергии отраженного света — малый радиус действия и плохая контрастность.

Контраст

Все эти камеры видимого света — камеры дневного света, ПНВ и камеры с ик подсветкой — работают по принципу обнаружения отраженной световой энергии. Но количество отраженного света, которое они получают, — не единственный фактор, определяющий, сможете ли вы видеть с помощью этих камер: контрастность изображения тоже имеет значение. Если вы смотрите на что-то контрастное по сравнению с окружающей средой, у вас будет больше шансов увидеть это с помощью камеры видимого света. Если же контрастность изображения низкая, вы не сможете его хорошо разглядеть, независимо от того, насколько ярко светит солнце. Белый объект, видимый на темном фоне, обладает большим контрастом. Однако более темный объект на темном фоне этим камерам будет трудно различить. Это характеризуется плохим контрастом. Ночью, когда отсутствие видимого света естественным образом снижает контрастность изображения, производительность камер видимого света страдает еще больше.

Тепловизоры лишены всех этих недостатков.

Во-первых, они не имеют ничего общего с отраженной световой энергией: они видят тепло. Все, что вы видите в обычной повседневной жизни, имеет тепловую подпись. Вот почему у вас гораздо больше шансов увидеть что-то ночью с помощью тепловизора, чем с помощью камеры видимого света, даже камеры ночного видения. На самом деле, многие объекты, которые вы можете обнаружить, например, люди, генерируют свой собственный контраст, потому что они выделяют тепло.

Тепловизоры могут видеть их хорошо, потому что они не просто создают изображения из тепла; они создают изображения из мельчайших различий в тепле между объектами. Приборы ночного видения имеют те же недостатки, что и телевизионные камеры дневного и слабого света: им нужно достаточно света и достаточно контраста для создания пригодных для использования изображений. Тепловизоры, напротив, хорошо видят и днем, и ночью, создавая при этом свой собственный контраст. Без сомнения, тепловизионные камеры — лучший вариант круглосуточной съёмки.

Источник