Обзор лучших приборов ночного видения в 2021 году

Немного физики для лучшего понимания

Атомы находятся в постоянном движении. Они постоянно вибрируют, двигаются и вращаются. Твердые частицы всегда находятся в движении! Атомы могут принимать различные возбужденные состояния, проще говоря, они обладают разной активностью. Если атом получает слишком много энергии, то он покидает так называемый энергетический уровень основного состояния и переходит на возбужденный уровень. Уровень возбужденности зависит от количества энергии, примененной к атому. Выступать в качестве энергии может температура, свет или электричество.

Читать также TNVC Gen 3 OMNI VIII — революционный ПНВ

Атом состоит из ядра (содержащий протоны и нейтроны) и электронного облака. Электроны движутся в этом облаке, как ядра во многих различных орбитах. Хотя некоторые ученые считают эти орбиты всего навсего различными энергетическими уровнями атома. Таким образом получается, что при воздействии на атом, некоторые его электроны из более низкой орбиты переходят на более высокий энергетический уровень, отдаляясь от ядра.

Как только электрон переходит на более высокий энергетический уровень, он пытается вновь вернуться к своему основному состоянию. В результате такого процесса электрон выпускает свою энергию в качестве фотона – частицы света. Возбужденные электроны обладают большей энергией, чем расслабленный электрон. Освобожденный фотон имеют свою определенную длину волны (цвет), которая зависит от состояния энергии электрона, когда происходит освобождение фотона.

Все живое на Земле использует энергию, как и некоторые неодушевленные объекты, такие как двигатели и ракеты. В результате употребления энергии вырабатывается тепло. Тепло, в свою очередь, заставляет атомы в объекте излучать фотоны в тепловом инфракрасном спектре. Чем горячее объект, тем короче длина волны инфракрасного фотона. Некоторые горячие объекты способны даже излучать фотоны в видимом спектре, от красного, оранжевого, желтого, синего и до белого цветов.

Подбираем хорошие линзы

Выбор линз — это серьезный момент. От него зависит безопасность вождения и четкость зрения водителя в ночное время. Большинство линз обладают поляризационным напылением. Оно необходимо, чтобы отражать блики от горизонтальных поверхностей. Например, отраженного света от снега и льда, мокрого асфальта.

Также линзы для ночных очков обладают фильтром, который не дает проходить фиолетово-синей части спектра. Благодаря этому происходит лучшая концентрация взгляда на объектах. Линзы для ночных очков чаще всего встречаются желтого, оранжевого или красного цвета.

Все линзы для очков различаются по типу используемого для изготовления материала. Это может быть пластик или стекло.

Линзы могут быть обычными или тонкими. Лучше всего отдавать предпочтение пластику, он легче и безопаснее.

При выборе линз следует придерживаться ряда правил.

1. Выбрать цветовую гамму. Цветовой ряд может меняться от желтого до светло-коричневого. Такие линзы считаются более удобными и безопасными. В линзах желтого цветового ряда меньшая утомляемость глаз, а конечная картинка получается четче. При выборе следует отдавать предпочтение теплым оттенкам, так как они в меньшей степени нарушают естественные цвета.
2. В тех случаях, когда ночные очки предполагается использовать при свете дня, следует подбирать правильную степень защиты от ультрафиолетовых лучей. Фактор защиты следует брать UV380 — UV400.
3. Качественные очки по современным нормам должны быть светопроницаемым. Показатель должен находиться на отметке не менее 75%.
4. Проверенные производители. Не стоит приобретать продукцию неизвестных марок. Лучше взять тех производителей, которые хорошо зарекомендовали себя на рынке.

При приобретении оков для вождения в темное время с поляризационным напылением рекомендуется проверить их самостоятельно, чтобы оценить качество линз:

1. Если очки установить в горизонтальном положении около монитора, затем развернуть так, чтобы они приняли вертикальное положение, стекла становятся темными.
2. Для второго опыта используется две пары очков. Первую пару следует одеть, вторую развернуть в руках на 90 градусов. Стекла, как и в первом случае, должны потемнеть. Это подтверждает наличие поляризационного слоя.
3. Если в очках для ночного вождения взглянуть на витрины, где есть отражение предметов, то они должны стать полностью прозрачными. Все отражения отсекаются.

Что такое ПНВ и его предназначение

Устройства нового поколения значительно меньше не только по весу, но и по размерам. Снаряжение остается специфическим и узкоспециализированным. Его увидишь далеко не в каждом доме, если только это не место обитания охотника, спасателя и сотрудника МЧС, работника частной охранной организации или натуралиста.

Для них электроника является неотъемлемым девайсом ежедневной работы. Спасатели применяют прибор с тепловизором для поиска людей из-под завалов, солдаты контролируют местность в условиях плохой видимости. Прибор ночного видения или ПНВ подходит для автомобиля, если приходится ездить в темное время суток, но хочется избежать опасных столкновений.

Классификация приборов

Прежде чем отправиться в магазин или заказать устройство с Aliexpress, стоит разобраться в том, какие бывают приборы. Самые популярные модели:

1. Монокуляр. Напоминает усовершенствованную подзорную трубу. Компактный, потому удобен при транспортировке. Обычно, качество соответствует цене.
2. Бинокль. Оснащен стереозрением, которое увеличивает угол обзора, многократным зумом, используется в условиях малой освещенности. Бывает 2-х видов: военный и гражданский.
3. Очки. Устройство крепится на голову, оснащено одним преобразователем и одним объективом, но одна и также картинка выводится перед глазами за счет распараллеливания сигнала.
4. Прицел. Конструкцией напоминает монокуляр, но обладает функцией предельной сетки, системой оценки дальности и хвостиком для крепления на оружие.

Конкретный тип прибора выбирается исходя из нужд покупателя, но важно провести сравнение моделей, а потом решить — какой лучше купить. Характеристики и описание – вот что становится путеводными звездами в ассортименте ПНВ

Критерии выбора устройства

При сравнении изделий следует обратить внимание на следующие параметры:

1. Сигнал/шум. От них зависит, насколько качественным будет изображение при плохой видимости. Лучше покупать модели с соотношением меньше 20.
2. Разрешение. Параметр также влияет на качество картинки. Самое лучше разрешение 30-70 lp/mm. Новые модели выдают хорошую детализированную картинку.
3. Увеличение. Параметр указывается в наименовании прибора. Например, если указано 4x, это означает, что увидеть объект с расстояния 40 метров можно как с 10 м. В ПНВ это величина зависит в основном от объектива. Чем параметр больше, тем дороже будет техника, а угол обзора – меньше.
4. Поле зрения. Чем оно выше, тем больше пространства удастся промониторить. Это особенно полезно для охотников, так как широкий угол обзора позволит точнее продумать свои действия и быстро сориентироваться.
5. Размер объектива. Чем он больше, тем ярче выдаваемая картинка. Важная характеристика – светосила. Чем меньше фокусное расстояние объектива к его диаметру, тем менее темной картинка получится.
6. Фокусировка. Обозначает расстояние, с которого наблюдатель четко видит объект. Для людей с плохим зрением стоит приобрести прибор с диоптрийной коррекцией окуляра. Автоматическая фокусировка – идеальный вариант.
7. Габариты. Популярность моделей во многом зависит от этого параметра. Кто захочет таскать много килограммовую вещь? Небольшой размер и вес имеют значение при выборе прицела.

Задумываясь о том, как выбрать ПНВ, стоит подумать о дополнительных функциях. Например, наличие ИК-подсветки, которая увеличивает мощность прибора или возможность записывать видеоматериал и передавать его. Качество изготовления также не стоит сбрасывать со счетов. Корпус должен быть сделан из ударопрочного водонепроницаемого материала. Может потребоваться прибор с функцией тепловизора или Wi-Fi.

Как выбрать – советы и рекомендации

Какой фирмы лучше ПНВ каждый пользователь решает самостоятельно, но к лучшим производителям относятся:

• Yukon;
• Pulsar;
• BERGINS OPTICS;
• Bresser.

Сколько стоит устройство – актуальный вопрос, ведь за него придётся выложить денежки, заработанные кровью и потом. Недорогие модели (до 15 000 рублей) есть на рынке. К ним относится Panda 40ч60, Helios 10×40, а также некоторые модели фирмы Yukon.

Немаловажным будет обратить внимание при выборе на то, что идёт в комплекте. Если набор придётся пополнять дополнительными предметами, то стоит поискать прибор получше

Стоит подумать, что лучше – монокуляр или бинокль. Первый обходится дешевле, но его можно прикрепить к шлему, установить на штатив. Минус – долго в руках удержать не получится. Бинокль стоит дороже, но он привычнее для глаз и обладает более широким углом обзора, зато область применения ограничена.

Типы систем NVA

Способы реализации системы ночного видения существенно разнятся в зависимости от марки разработчика. Компания Mercedes-Benz внедряет в свои автомобили комплекс NVAP (Night Vision Assist Plus), который предупреждает водителя о наличии не только препятствий на дороге, но даже о мелких ямах и неровностях. Такая эффективная работа немецкой системы обусловлена тем, что она взаимодействует с несколькими высокоточными датчиками.

К особенностям данного комплекса относится то, что он способен распознавать пешеходов на дороге и при необходимости подавать ему сигнал о приближающемся автомобиле, несколько раз «моргая» фарами. Но такая функция работает при условии, если на пути следования нет встречного потока транспорта. Система от Mercedes-Benz демонстрирует максимальную эффективность на скорости свыше 45 км/ч при условии, если расстояние до ближайших объектов менее 80 метров.

Компания BMW устанавливает на свои автомобили фирменный комплекс Dynamic Light Spot. В его состав входит интеллектуальный прибор ночного видения, способный распознавать сердцебиения людей и животных, которые находятся рядом с дорогой (или на ней). Благодаря этому существенно повышается уровень безопасности пешеходов в темное время суток. Данный прибор может распознавать людей и животных на расстоянии до 100 метров. В случае обнаружения пешеходов бортовая электроника автомобилей BMW подает световой сигнал, включая светодиоды в головной оптике. Причем передние фары снабжены огнями, способными поворачиваться под углом в 180 градусов. За счет этого автомобили BMW с системой ночного видения могут подавать сигнал пешеходам, которые только приближаются к дороге.

Компания Audi выпускает свои автомобили с собственным комплексом Night Vision, в основе которого лежит камера-тепловизор, монтируемая в фирменный значок на передней части кузова. Этот прибор распознает объекты на расстоянии до 300 метров. Идущая в комплекте с этой системой электроника может определять траекторию движения пешехода. Если она «понимает», что человек может попасть под колеса автомобиля, то отмечает его силуэт на дисплее красным цветом и подает звуковой сигнал.

Что такое прибор ночного видения?

Это устройство, работа которого основана на способности преобразовывать неразличимое инфракрасное излучение в видимое для человеческого глаза. Кроме этого, прибор усиливает низкий уровень яркости на наблюдаемом объекте, который создается свечением ночного неба, Луны или звезд. Используют ПНВ пограничные, таможенные, спасательные службы, спецподразделения ФСБ, МВД и так далее. Такие приборы находят применение в производственном технологическом контроле, при добыче полезных ископаемых, для наблюдений за астрономическими объектами и ночного ориентирования на местности.

Когда изобрели прибор ночного видения?

Разработки этих приборов велись еще до начала Второй мировой войны в разных странах. Первый прибор ночного видения появился в нацистской Германии в 1936 г. Это устройство применялось на противотанковых пушках. К окончанию Великой Отечественной войны прототипы подобных приборов, обеспечивающих ночное видение, появились и на вооружении Красной армии. Поначалу эти устройства использовались на танках, затем на флоте, в авиации, в прицелах к стрелковому оружию.

Специалисты классифицируют приборы ночного видения по типу установленного ЭОП:

1. 0 поколение . Такие прототипы night vision использовались в немецкой армии и устанавливались на противотанковых пушках.
2. 1 поколение . Эти приборы появились во время проведения военных действий во Вьетнаме. Они работали с рассеянным светом, усиливая его в 1000 раз. Позже, благодаря началу развития волоконной оптики, устройство было усовершенствовано.
3. 2 поколение . В 80-х годах прошлого века американские ученые разработали улучшенный прибор с усилителем, имеющим микроканальную пластину. Со временем были разработаны ПВН, отличающиеся высокой частотой фотокатода, благодаря чему улучшилось качество изображения на всем экране.
4. 3 поколение . Такой ЭОП имеет принципиальные отличия в фотокатоде, который сейчас изготавливается из арсенида галлия. Приборы ночного видения такого типа являются новой эволюционной ступенью в развитии ПВН.

Устройство прибора ночного видения

Наблюдательный оптико-электронный прибор ночного видения состоит из таких основных частей:

• объектив;
• приемник излучения;
• усилитель;
• устройство для отображения изображения.

Многие современные приборы используют в качестве усилителя электронно-оптический преобразователь ЭОП, который состоит из объектива, умножителя напряжения, вакуумной трубки с фокусирующей системой, источника питания. На его экране имеется окуляр, через который оператор может рассмотреть изображение. Кроме этого, роль приемника может выполнять ПЗС-матрица и тогда оператор видит картинку на экране монитора. В некоторых ПВН используются инфракрасные преобразователи, в основе которых лежит тепловизор.

Как работает прибор ночного видения?

Принцип работы прибора ночного видения заключается в следующем:

1. Свет, попадая в объектив, фокусируется на стенке преобразователя точно так же, как и в любом фотоаппарате.
2. Преобразователь усиливает полученное изображение, делая его четким и ярким.
3. Пользователь видит в объективе необходимое изображение.

Преобразователь – это трубка с герметично запаянными концами, из которой откачан воздух. На ее передней стенке нанесен полупроводник, а на задней – люминофор. К передней стенке подключается минус, а к задней – плюс. После подачи напряжения слабо различимое изображение попадает на фотокатод, с которого выбиваются электроны и направляются к аноду. При попадании на люминофор, они вызывают его свечение

Здесь совсем неважно, какой электрон попадает на фотокатод: ультрафиолетовый или инфракрасный. Изображение в любом случае будет черно-зеленым

Принцип работы

В основе этой системы безопасности лежат датчики, которые могут улавливать тепловые и инфракрасные сигналы. Также есть специальная камера, которая снимает изображение. После чего вся информация передается на бортовой компьютер.

После чего бортовой компьютер обрабатывает полученную информацию и проецирует ее на дисплей в виде бесцветного масштабного образа.

Вообще, по принципу действия различаются два вида системы ночного видения.

1. Активные. При своей работе используют дополнительные источники инфракрасного цвета, которые устанавливаются на автомобиль отдельно. На выходе водитель получит высокое разрешение и четкость изображения. Дальность работы таких систем доходит до 250 метров. Активные системы для своих автомобилей используют концерны Тойота и Мерседес.
2. Пассивные. У таких систем нет своего инфракрасного датчика. Однако тепловизор самостоятельно фиксирует инфракрасное излучение от самих объектов. Работает он на расстоянии до 290-320 метров. Контрастность на выходе будет очень высокой, а вот разрешение, напротив, низкое. Такие системы безопасности бывают у БМВ, АУДИ и Хонда.

Какая система лучше?

Наиболее совершенными и информативными, по мнению специалистов являются именно активные системы ночного видения. Разберем их работу на примере одной их технических новинок от концерна Мерседес – системе Night View Assist Plus. ЕЕ уникальность заключается в том, что благодаря совершенным датчикам она проинформирует водителя о ямах и неровностях на дороге и предупредит пешеходов о потенциальной опасности. Чтобы понять, как это работает давайте, разберемся из чего, состоит система:

• инфракрасные активные камеры – они располагаются в фарах головного света;
• видеокамера – находится за лобовым стеклом;
• электронный блок управления;
• дисплей в кабине – на него будет выводиться вся информация.

Итак, работа системы построена следующим образом:

• ик-камеры фиксируют всю окружающую дорожную обстановку – препятствия неровности, пешеходов и встречный транспорт;
• задача видеокамеры, понять в какое время суток едет автомобиль, а также следить и вовремя предупреждать о наличии на трассе помех или других автомобилей, которые движутся по встречной полосе или просто едут впереди;
• электронный блок управления, должен обработать и проанализировать всю полученную информацию, после чего она будет выведена на экран информационного табло.

Последний, кстати, в зависимости от модели автомобиля может быть как отдельным, так и интегрированным в навигационную систему машины.

В самых первых системах ночного видения информация проецировалась прямо на лобовое стекло. Однако во время испытания, выяснилось, что это только мешает водителю.

О пешеходах, которые могут не заметить приближающийся автомобиль, разработчики системы безопасности тоже позаботились. Они будут предупреждены об опасности с помощью коротких световых сигналов. Однако работает это лишь в том, случае если нет встречных машин, чтобы не ослепить их водителей.

Идеальными для работы системы являются следующие условия:

• скорость движения автомобиля более 45 километров в час;
• расстояние пешеходов и помех на трассе не далее, чем 80 метров от автомобиля. (В иных случаях информация может быть незначительно искажена).

Установка системы

Вообще, система ночного видения для премиального автомобиля, является штатной частью системы активной безопасности и переустанавливается еще с завода. Однако на сегодняшний день можно при желании приобрести системы и отдельно и установить ее хоть на Жигули.

Стоимость комплекта от 50 до 100 тысяч рублей. Кроме того, придется заплатить за монтаж и настойку оборудования. Сделать это самостоятельно весьма непросто.

Будущее системы ночного видения автомобиля

Сейчас подобные системы безопасности скорее экзотика, которую можно встретить только на очень дорогих машинах. Однако суда по темпам развития системы, вскоре она может стать и весьма обыденной опцией, которая появится даже на наших Жигулях. В дополнение к автопилоту, естественно.

Пока же инженеры занимаются совершенствованием своего детища. К примеру, недавно, компания БМВ представила интеллектуальную систему безопасности, которая находит пешеходов в опасной близости от проезжей части. Делается это при помощи датчиков сердцебиения. Они умеют находить живое существо в радиусе 100 метров от двигающегося автомобиля. Информация об этом выводится на специальный дисплей, кроме того, система сама освещает идущего по обочине пешехода с помощью специальных диодных фар, которые могут поворачиваться на 180 градусов и освещать объекта находящиеся даже на отдалении от проезжей части.

Вебкамера – основа для видения в инфракрасном свете

Для того, чтобы сделать устройство для ночного видения нужна обычная вебкамера, которую требуется немного доработать, удалив из нее инфракрасную линзу. В результате камера начнет пропускать инфракрасное излучение. Для подсветки используем инфракрасный фонарик. В видео автор ролика упоминает мощность фонарика, но в комментарии он сообщает о своей ошибке, когда он называет его мощность. На самом деле мощность его 3 ватта. Инфракрасный фильтр прозрачный, он стоит на линзе камеры. После сборки вебкамеры без фильтра можно смотреть ночные виды, но только с использованием такого фонаря.

Далее смотрите, как работает эта камера, которая сделана своими руками, с подсветкой с помощью телевизионного пульта. С пультом инфракрасное освещение работает только на близком расстоянии, но например, для лестничной площадки его будет достаточно.

Оптика / ПНВ

Мы сегодня не будем касаться средневекового алхимического метода, чтобы изготовить прибор ночного видения своими руками. Это конечно просто, если дома имеются серная кислота и немного хлорида олова, но нам представляется несколько опасным подобный подход. Поэтому план работы на сегодня такой: обсуждаем кратко принцип действия прибора ночного видения, расскажем из чего его можно собрать, если на месте не сидится, быть может, сделаем краткий экскурс на тему, чего там имеется в магазине из данной области.

Устройство прибора ночного видения включает:

1. Преобразователь инфракрасного излучения в видеосигнал.
2. Подобие окуляра, которое бы могло сигнал отображать в режиме реального времени.
3. Подсветка.

В магазине имеется много устройств, которые позволяют вести съемку в темноте. Прибор ночного видения, очевидно, должен базироваться на одном из них. Черно-белая микрокамера как раз подойдет. Стоит она не очень дешево, но можно использовать ее и для чего-нибудь другого, если прибор ночного видения надоест. Примером таких устройств могут служить JK 007B или JK-926A. Главное, чтобы у устройства был видеовыход, а он имеется у любой камеры, иначе зачем она вообще нужна! Цена покупки не должна сильно превышать магазинную стоимость прибора ночного видения (см. выше), иначе будет душить жадность. Утешьте себя тем, что наше устройство сможет вести регистрацию, а это стоит еще больше денег на прилавке.

Необходимо найти старенький видоискатель. Для этого можно сходить в салон, занимающийся ремонтом бытовой техники, если дома подходящего добра не имеется. У видоискателя должен быть вход для видео по тому же протоколу, по которому ведет передачу камера.

Этот вопрос можно будет не только уточнить у местных профи, но там же и проверить, соединив устройства кабелем. Если все работает, то осталось прикупить подсветку. Светодиоды закажите в интернете или прикупите на ближайшем рынке. Как проверить? У нас же имеется видеокамера для съемки ночью. Зайдите в темноту, подайте питание и посмотрите, светится ли радиоэлемент. Для этого достаточно навести на него видеокамеру.

Дюжину светодиодов зарубежный любитель все делать своими руками рекомендует объединить гирляндами по 6 штук на ветке. Их необходимо снабдить 10-омным шунтом на всю связку, после чего можно подводить питание от обычной батарейки. Перепутать полярность сложно, но на всякий случай воспользуйтесь специальным справочником на светодиоды. Блок подсветки готов. Светодиоды монтируются на любой корпус, это может быть обыкновенный детский пенал или что-нибудь еще в этом же роде.

Собственно, все готово. Необходимо соединить видеокабелем камеру и видоискатель, поместить объектив в одну плоскость со светодиодами. Учитывая размеры устройств, они могут поместиться в один пенал. Видоискатель крепится сбоку. Для устройства регистрации понадобится вмонтировать в корпус соответствующий разъем. Приборы ночного видения из Китая не сравнятся с нашим! Вот как он работает:

1. Камера для ночной съемки фиксирует окружающую обстановку.
2. Светодиоды подсвечивают предметы для лучшей видимости.
3. На видоискатель начинает поступать изображение, видимое глазом.
4. При необходимости через специальный разъем ведется регистрация.

Не удивляйтесь, если не будут видны дальние предметы, до них не достают лучи светодиодов. Имеет и недостатки такой прибор ночного видения: очки отсутствуют, стоимость сновья всех компонентов достаточно велика, необходимо прикупить и разместить в корпусе батарейки. Зато мы объяснили простым языком принцип работы устройства. Наша цель была показать, как сделать прибор ночного видения из подручных средств. Впрочем, в кабинете химии, наверное, завалялась пара реактивов. Попробуйте поговорить с учителем!