Принцип действия приборов ночного видения

Принцип действия ночного прибора основан на усилении яркости и преобразовании спектрального состава изображения наблюдаемых объектов с помощью малогабаритного ЭОП.

Объектив создает на фотокатоде ЭОП изображение слабоосвещенного (ночным небом, звездами, луной) объекта. Фотокатод — тонкий полупроводниковый слой, нанесенный на внутреннюю поверхность входного окна вакуумного корпуса ЭОП. Фотокатод эмиттирует в вакуум электроны, причем число эмиттированных из каждой точки электронов пропорционально яркости в этой точке изображения, спроецированного объективом.

Несущий таким образом «электронное изображение» поток электронов ускоряется и фокусируется электронно-оптической системой на катодолюминесцентный экран. Ускорение фотоэлектронов происходит под действием напряжения порядка 10 000 вольт, вырабатываемого источником питания. Именно за счет преобразования фотонов в электроны и ускорения последних в ЭОП происходит усиление яркости, т.к. усилить энергию нейтральных фотонов принципиально невозможно. Ускоренные и сфокусированные фотоэлектроны, попадая на люминесцентный экран, вызывают его свечение в видимой глазом области спектра (практически во всех ЭОП — в зеленой).

Так как яркость свечения экрана в каждой точке будет пропорциональна числу попавших в нее фотоэлектронов, на экране создается видимое усиленное и преобразованное изображение наблюдаемого объекта. Это изображение наблюдается с помощью окуляра (или лупы). Поскольку усиление яркости в современных ЭОП достигает нескольких десятков тысяч раз, то, даже несмотря на определенные потери яркости во входном объективе, современные ПНВ позволяют отчетливо наблюдать изображения в условиях ночной освещенности, включая безлунную ночь.

Одновременно с усилением, ПНВ осуществляет и преобразование изображения. Преобразование происходит из-за разницы в спектральных характеристиках чувствительности фотокатода ЭОП и человеческого глаза. Современные фотокатоды имеют продленную (по сравнению с глазом) в ИК-область чувствительности (до 0.9мкм).

В этой области наблюдается существенное различие в коэффициентах отражений света от естественных и искусственных объектов. Поэтому неразличимый глазом в темное время суток на фоне травы или листвы человек в защитной форме будет отчетливо виден в ПНВ в виде темного объекта на светлом фоне.

Рассмотрим более подробно принцип работы прибора ночного видения на основе псевдобинокуляра ПНВ-10Т. Он представляет собой носимый наблюдательный прибор пассивного типа со встроенным ИК источником местной подсветки, обеспечивающий возможность наблюдения объектов и местности в ночное время за счет использования ЭОП. ПНВ-10Т (рис.1) имеет модульную конструкцию, в основу которой положена схема (рис.2) вакуумного ЭОП. В псевдобинокуляр встроен осветитель, представляющий собой самостоятельную сборочную единицу, главными элементами которой являются ИК диод и линза, формирующая энергетический пучок излучения. Питание ЭОП и ИК диода может осуществляться от бортовой сети транспортного средства через ПНН.

Рис. 1.

• 1. корпус ПНВ;
• 2. окуляр;
• 3. оборачивающий объектив;
• 4. зеркало;
• 5. коллиматор (лупа) с призмой;
• 6. корпус ОНВ;
• 7. ИК-подсветка;
• 8. ЭОП;
• 9. корпус объектива;
• 10. объектив;
• 11. крышка объектива.

Рис. 2.

• 1. объектив;
• 2. ЭОП (вакуумный блок изделия ЭПМ-53Г-В);
• 3. коллиматорный объектив (лупа);
• 4. разделительная призма;
• 5. телескопическая система;
• 6. ВИП;
• 7. автономный источник питания;
• 8. УП;
• 9. ПНН;
• 10. кабель;
• 11. переходник;
• 12. насадка (съемная)

Объектив 1 формирует изображение объектов и местности на фотокатоде ЭОП 2. Усиленное по яркости (ЭОП) и преобразованное по спектральному составу (люминофор) это изображение воспроизводится на экране ЭОП и рассматривается наблюдателем через окуляр изделия с помощью лупы коллиматора 3, разделительной призмы 4 и двух телескопических систем 5, которые могут сдвигаться относительно призмы или раздвигаться в зависимости от величины глазной базы наблюдателя. В конструкцию изделия ЭПМ-53Г-В входят вакуумный блок и высоковольтный источник питания (ВИП) 6, который имеет устройство автоматической регулировки яркости (АРЯ) экрана (в зависимости от освещенности на местности) и схему защиты ЭОП от световых перегрузок. Для обеспечения работы ВИП и осветителя используется автономный источник питания 7 или бортовая сеть транспортного средства.

В корпусе ПНВ имеется патрон осушки. Он предназначен для поглощения влаги в случае её попадания во внутреннюю полость псевдобинокуляра. Конструктивно патрон осушки состоит из втулки, в которую насыпают силикагель-индикатор. Ненасыщенный силикагель имеет синеватую окраску. По мере насыщения влагой окраска силикагеля меняется и при полном насыщении имеет бледно-розовый или грязно-белый цвет. Состояние силикагеля можно контролировать через смотровое стекло на боковой части ПНВ.

Оптическая насадка предназначена для наблюдения удаленных объектов на местности и образует вместе с ночными очками малогабаритный наблюдательный прибор с увеличением 2,5х. Конструктивно представляет собой отдельную сборочную единицу: корпус с оптической системой из линз.

Преобразователь напряжения низковольтный (далее ПНН) предназначен для питания изделия от бортовой сети транспортного средства, ПНН является стабилизированным источником питания, который преобразует напряжение бортовой сети транспортного средства 12 В или 27 В (имеется переключатель режима питания) в постоянное напряжение 3 В, необходимое для питания ПНВ. Электрическая схема ПНН представляет собой стабилизатор напряжения, выполненный на базе интегральной микросхемы напряжение на выходе которой регулируется настройке. Электрическая схема крепится винтами к железному (теплоотводному) основанию и размещается в пластмассовом корпусе. ПНН комплектуется кабелем и набором переходников.

ПНВ-10Т поставляется с переходным устройством, предназначенным для работы с изделием при пониженных температурах окружающего воздуха и применяется только при работе от автономного источника питания (батареек). Батарейки размещаются в корпусе устройства, которое крепится в кармане одежды. Тем самым достигается подогрев элементов питания.

ПНВ-10Т комплектуется зарядным устройством, предназначенным для зарядки аккумуляторных батарей от бортовой сети транспортного средства 12 В или 27 В до 1.5 В.

Весь комплект ПНВ-10Т размещается в стальном футляре, на крышке которого указывается наименование изделия и его заводской номер.