Noktowizor nie widzi w absolutnej ciemności. Wzmacnia światło szczątkowe, na przykład pochodzące od księżyca lub gwiazd, a w razie jego braku korzysta z iluminatora podczerwieni. To optoelektroniczny „tłumacz”, który zamienia fotony na elektrony, wzmacnia sygnał i ponownie przekształca go w obraz widoczny dla oka.
Jak działa noktowizor analogowy?
W analogowym noktowizorze obraz powstaje we wzmacniaczu obrazu, nazywanym też tubą. Obiektyw zbiera światło odbite od obserwowanego obiektu, a kolejne elementy urządzenia zwiększają jego intensywność. Proces można prześledzić w kilku etapach:
- Zebranie światła – obiektyw skupia dostępne fotony, czyli cząstki światła widzialnego lub bliskiej podczerwieni.
- Konwersja na elektrony – fotokatoda zamienia fotony na elektrony. Można porównać ją do tłumacza, który przekłada obraz świetlny na język elektroniki.
- Wzmocnienie sygnału – elektrony trafiają do układu wzmacniającego. W urządzeniach wykorzystujących płytkę mikrokanalikową (MCP) każdy elektron może wywołać lawinę kolejnych elektronów w mikroskopijnym kanale.
- Odtworzenie obrazu – wzmocniony strumień elektronów uderza w ekran fosforowy. Luminofor zamienia ich energię z powrotem na światło, tworząc widoczny obraz.
- Obserwacja przez okular – okular powiększa obraz z ekranu i kieruje go do oka użytkownika.
W całkowitej ciemności proces nie może się rozpocząć, ponieważ do fotokatody nie dociera żaden sygnał. Wtedy potrzebny jest iluminator IR, czyli źródło promieniowania podczerwonego niewidocznego dla ludzkiego oka, ale rejestrowanego przez noktowizor.
Noktowizor analogowy a cyfrowy
Obie technologie wykorzystują dostępne światło, lecz przetwarzają je w inny sposób. Analogowy model korzysta z tuby wzmacniającej, natomiast cyfrowy przypomina kamerę wyposażoną w czułą matrycę CMOS lub CCD. Matryca zamienia światło na sygnał elektroniczny, który procesor wzmacnia i przekazuje na ekran, zwykle LCD albo OLED.
| Cecha | Noktowizor analogowy | Noktowizor cyfrowy |
|---|---|---|
| Czułość | Wysoka, szczególnie w zaawansowanych tubach wzmacniających | Zależy od matrycy, procesora i oprogramowania |
| Odporność na światło | Wrażliwy na silne źródła światła, dlatego nie powinien pracować w dzień | Zwykle może pracować także przy świetle dziennym |
| Jakość obrazu | Płynny obraz z małym opóźnieniem i naturalnym odwzorowaniem szczegółów | Obraz zależny od matrycy, wyświetlacza i przetwarzania cyfrowego |
| Funkcje | Zwykle ograniczone do obserwacji | Nagrywanie, zdjęcia, zoom cyfrowy, Wi-Fi lub zmiana palety obrazu |
| Cena | Zaawansowane tuby mogą być kosztowne | Często łatwiej znaleźć modele w niższej cenie |
W analogowych urządzeniach spotyka się oznaczenia generacji. Modele Gen 2 i wyższe wykorzystują zwykle MCP, która zwiększa liczbę elektronów i poprawia obraz w słabym świetle. W specyfikacjach można znaleźć także parametr FOM, obliczany jako iloczyn rozdzielczości w lp/mm i stosunku sygnału do szumu. Nie opisuje on jednak samodzielnie wszystkich cech urządzenia.
Dlaczego obraz noktowizora jest zielony?
Zielony obraz stał się charakterystyczny dla analogowych noktowizorów, ponieważ ludzkie oko dobrze rozróżnia odcienie tego koloru. Ułatwia to dostrzeganie szczegółów przy długiej obserwacji. Współczesne urządzenia mogą jednak wyświetlać obraz w odcieniach szarości, bieli i czerni albo korzystać z innych ustawień kolorystycznych.
Iluminator IR działa jak niewidzialna latarka. Dostarcza urządzeniu światła, gdy księżyc, gwiazdy lub zewnętrzne źródła nie zapewniają wystarczającego sygnału. Nie oznacza to jednak, że noktowizor samodzielnie „widzi” w czerni. Bez światła szczątkowego albo podczerwieni nie powstanie obraz.
Noktowizja a termowizja – na czym polega różnica?
Noktowizor wzmacnia światło odbite od obiektów, dlatego zazwyczaj pokazuje ich kształt i szczegóły w sposób zbliżony do naturalnego widzenia. Termowizor rejestruje natomiast promieniowanie cieplne emitowane przez obiekty i przedstawia różnice temperatur.
Najważniejsze różnice między tymi technologiami są następujące:
- Noktowizja potrzebuje światła szczątkowego albo iluminatora IR.
- Termowizja może działać bez światła, ponieważ wykrywa ciepło, a nie obraz odbity.
- Noktowizor zwykle lepiej pokazuje fakturę, kształt i drobne szczegóły obiektu.
- Termowizor ułatwia szybkie wykrywanie ludzi, zwierząt i innych źródeł ciepła.
Jakie ograniczenia ma noktowizor?
Skuteczność noktowizji zależy od ilości światła, jakości optyki, czułości przetwornika oraz warunków atmosferycznych. Mgła, dym, intensywny deszcz i gęsta roślinność rozpraszają lub blokują światło, dlatego mogą wyraźnie pogorszyć obraz. Urządzenie nie widzi także przez ściany ani inne nieprzepuszczalne przeszkody.
Analogowego noktowizora nie należy kierować na słońce, reflektor ani inne bardzo jasne źródło. Silne światło może uszkodzić tubę wzmacniającą. Modele cyfrowe są pod tym względem bardziej odporne, ale ich działanie w dzień i w nocy nadal zależy od parametrów matrycy oraz oprogramowania.
Wybór technologii wynika więc z celu obserwacji. Gdy liczą się szczegóły przy choćby niewielkim oświetleniu, sprawdzi się noktowizor. Gdy najważniejsze jest wykrycie obiektu w całkowitej ciemności, mgle lub dymie, większe możliwości daje termowizor.
