Oči člověka nejsou dostatečně přizpůsobeny pro pozorování objektů za snížené viditelnosti. Abychom byli schopni vidět i v nepříznivých podmínkách jako je tma, déšť nebo mlha, musíme použít vhodné technické prostředky, například termovizi nebo přístroje na noční vidění. Zatímco termovize detekují tepelné záření, noční vidění funguje na principu zesilování tzv. zbytkového světla z okolního prostředí. Toto světlo zpravidla pochází z měsíce, hvězd, nedalekých měst nebo dopravních komunikací.
Základní princip přístrojů pro noční vidění
Přístroje pro noční vidění pracují se zbytkovým světlem v okolním prostředí (světlo hvězd, měsíce). Toto světlo, tedy svazek fotonů, prochází do trubice fotonásobiče, kde se fotony mění na elektrony. Elektrony jsou poté elektro-chemickým procesem znásobeny a usměrněny k fosforové obrazovce měnící zmnožené elektrony ve viditelné světlo, které následně vidíte v hledáčku. Výsledný obraz je jasným nazelenale zářícím zobrazením scény, kterou pozorujete.
Základní součásti přístroje pro noční vidění zahrnují:
- Přední čočka
- Zdroj fotonů
- Trubice fotonásobiče
- Destička s mikrokanálky (MCP)
- Zdroj elektronů
- Zdroj vysokého napětí
- Fosforová obrazovka
Generace technologií nočního vidění
Přístroj pro noční vidění může být vybaven technologií první, druhé, třetí nebo čtvrté generace. Toto označení definuje, jaký typ trubice násobiče zbytkového světla je použit v konkrétním přístroji.
První generace (Gen 1)
Momentálně nejpopulárnějším typem přístrojů pro noční vidění na světě jsou jednotky Gen 1. Tato generace využívá výše popsaných základních principů, zesiluje dostupné zbytkové světlo na několik tisícinásobků a umožňuje vám tak jasné vidění ve tmě. Tyto přístroje poskytují jasný a ostrý obraz za relativně nízkou cenu, což je skvělé, ať už pozorujete zvěř, plavíte se na moři, nebo zajišťujete ostrahu svého majetku či pozemku.
Při pozorování jednotkou první generace můžete zaznamenat následující jevy:
- Obraz, který vidíte, může být u okrajů mírně rozostřený. Tento jev se označuje jako geometrická distorze.
- Když jednotku první generace vypnete, může nějakou dobu vydávat slabou zelenou záři.
Tyto charakteristiky jsou zcela normální pro generaci první technologie.
Druhá generace (Gen 2)
Je to hlavně z toho důvodu, že cena jednotek druhé generace je podstatně vyšší než u jednotek první generace. Hlavním rozdílem mezi první a druhou generací je přidání destičky s mikrokanálky, zpravidla označované zkratkou MCP. MCP funguje jako zesilovač elektronů a je umístěna přímo za fotokatodou. MCP se skládá z milionů krátkých paralelních skleněných trubiček. Když těmito trubičkami prochází elektrony, jsou dále několikatisícinásobně zmnoženy. Tento speciální proces umožňuje jednotkám druhé generace zesílit zbytkové světlo mnohonásobně více než přístroje první generace a díky tomu poskytuje jasnější a ostřejší obraz.
Třetí generace (Gen 3)
Přidáním citlivé chemické látky - arzenidu galia - do fotokatody vzniká v jednotkách třetí generace jasnější a ostřejší obraz než v přístrojích druhé generace. Tyto jednotky mají navíc přidánu iontovou bariéru, která výrazně prodlužuje životnost trubice. Třetí generace noktovizorů poskytuje uživateli dobrý až vynikající obraz za velmi špatných světelných podmínek.
Čtvrtá generace (Gen 4)
Čtvrtá generace noktovizorů představuje největší technologický průlom v zesilování obrazu za posledních deset let. Odstraněním iontové bariéry a „synchronizací“ se u systémů 4. generace dosahuje podstatného zlepšení detekce cíle, zaměření a rozlišení, a to zvláště v extrémně špatných světelných podmínkách.
Díky technologii bez použití iontové bariéry a automatické synchronizace napájení se u přístrojů 4. generace dosahuje:
- Až 100 % zlepšení světelné odezvy
- Špičkového výkonu při extrémně nízké hladině zbytkového světla
- Nejméně trojnásobně lepšího rozlišení
Technologie čtvrté generace zlepšuje noční provozní účinnost nočního vidění pro vojenské účely a dalších typů noktovizorů. MCP bez iontové bariéry poskytuje vyšší poměr signálu k šumu než generace 3, přičemž výsledkem je lepší kvalita obrazu (nižší scintilace - „jiskření“) v podmínkách špatného osvětlení. Synchronizované napájení dále zlepšuje rozlišení obrazu ve špatných světelných podmínkách a současné snížení halového efektu minimalizuje interferenci s jasnými světelnými zdroji.
Infračervené (IR) přísvit
Všechny noktovizory, využívající světla noční oblohy, potřebují ke správnému fungování nějaké světlo, které mohou následně zesílit. To znamená, že pokud se pohybujete v absolutní tmě, nevidíte nic ani s noktovizorem. Z toho důvodu máme ve všech našich jednotkách zabudovaný zdroj infračerveného světla. Ten funguje tak, že vyšle paprsek infračerveného světla, které je lidskému oku téměř neviditelné, ale váš noktovizor ho vidí. Díky tomu můžete svůj přístroj používat i v absolutní temnotě.
Infračervený přísvit funguje jako baterka a vzdálenost, na kterou s jeho pomocí můžete vidět, je tudíž omezená. Použitím nejsilnější přísvitové lampy na trhu, které jsou zároveň šetrné pro okolí, Vám umožní zvýšit dosah viditelnosti zhruba o 100 metrů.
Faktory ovlivňující dosah viditelnosti
Vzdálenost, na kterou můžete s pomocí noktovizoru dohlédnout, ovlivňuje celá řada faktorů. Především - co chcete pozorovat? Snažíte se zahlédnout další loď na vodě nebo hledáte králíka uprostřed temného lesa? Čím větší je daný objekt, tím snazší je ho zpozorovat. Potřebujete vidět také nějaké detaily nebo vám jde jen o to, zjistit, zda ve vašem zorném poli něco je? Je totiž možné, že se vám podaří zahlédnout pouze nějaký pohyb, ale nebudete schopni stoprocentně určit, o co nebo koho se jedná. Toto je faktor, který označujeme jako rozsah rozpoznání.
Dalším faktorem jsou světelné podmínky. Čím více zbytkového světla máte k dispozici (světlo hvězd, měsíce, infračervené světlo), tím lépe a dále budete schopni dohlédnout. Svítí-li měsíc a hvězdy, dohlédnete pochopitelně dál než tehdy, když je zataženo.
Obvykle lze říci, že je možné rozlišit samici od samce, nebo psa od srnce zhruba na vzdálenost 75 až 100 metrů. Nicméně pokud pozorujete na otevřeném prostranství a nad hlavou vám září měsíc v úplňku, jste schopni spatřit třeba chatu nebo dům až na vzdálenost 500 metrů.
Noční vidění ve vozidlech
Provoz je ve večerních hodinách zpravidla výrazně řidší, než je tomu ve dne. Navzdory tomu je číslo nehodovosti večer a v noci stále poměrně vysoké. I přesto, že přední světlomety vozidel - obzvlášť u novějších typů - závoj tmy prosvítí spolehlivě a v případě dálkových světel umožní řidiči vidět i do úctyhodné vzdálenosti, stále jsou podmínky výrazně horší než ve dne a předpoklad, že řidič něco na temné vozovce přehlédne je výrazně vyšší. Vůz si lze vybavit pomůckou, která Vám v noci umožní předvídat, co se ve tmě ukrývá - jedná se o noční vidění.
Noční vidění pro automobily se dělí na dva základní systémy: aktivní a pasivní.
Pasivní systémy nočního vidění
Pasivní systémy nočního vidění spoléhají hlavně na termokameru. Ta zachycuje infračervené záření z objektů, které vyzařují teplo. Data z kamery jsou zpracována systémem a následně černobíle vyobrazena řidiči prostřednictvím centrálního displeje. Hlavní předností pasivních systémů je vzdálenost, na kterou „dohlédnou“. Jejich dosah může být až přes jeden kilometr. Zároveň ale spoléhají na tepelnou diverzitu vozovky a jejího okolí - obvykle vozovka vyzařuje více tepla než její okolí, řidič tak na displeji může jasně vidět, v jakých místech a vzdálenostech od vozovky se například nachází srna, která představuje potenciální nebezpečí. Nejsou-li teplotní rozdíly vozovky a okolí dostatečně rozdílné, nemusí mít řidič zcela jasnou představu o tom, kde se srna zrovna nachází (avšak srnu samotnou systém zachytí).
Aktivní systémy nočního vidění
Aktivní systémy fungují odlišně než systémy pasivního nočního vidění. Mají totiž zdroj vlastního infračerveného záření - vysílají tak vlastní infračervené světlo (buď konstantně nebo periodicky), které dolétne na větší vzdálenost než světlo z běžných světlometů. Oproti pasivním systémům systémy aktivního nočního vidění fungují na menší vzdálenosti a nefungují tak dobře při špatném počasí (déšť, vánice).
Princip fungování systémů nočního řízení
Systémy nočního řízení jsou specifickým asistenčním systémem pro moderní vozidla. Systém nočního vidění instalovaný ve vozidle umožňuje řidiči vyhnout se potenciálním nehodám v noci nebo ve špatných povětrnostních podmínkách. Standardní systémy tohoto typu dokážou detekovat a interpretovat prostředí vozidla. Mohou nejen poskytovat komplexní zpracování signálu, ale také zohledňovat stav/přání řidiče nebo přímo zasahovat do systému řidič-vozidlo. Podporují řidiče, ale nezbavují ho odpovědnosti.
Systémy noční jízdy lze realizovat pomocí tzv. termovizních kamerových systémů, které se skládají z:
- čoček
- detektoru
- vestavěné elektroniky
- displeje
Termovizní kamery realizují vizualizaci infračervených paprsků, což umožňuje včasné rozpoznání živých bytostí a předmětů a lepší posouzení citlivosti povrchu vozovky. Infračervené paprsky vyzařuje každé těleso s teplotou vyšší než 0 Kelvinů (-273,15 °C). Infračervené paprsky jsou detekovány a převedeny na obraz pomocí elektrických impulsů. Tento obrázek se objeví na černobílém displeji zabudovaném v kokpitu. Pomocí systému nočního vidění lze zvýšit bezpečnost silničního provozu za ztížených podmínek viditelnosti.
Rozdíly mezi nočním viděním a termovizí
Noktovizor (infradalekohled) je elektrické zařízení zesilující zbytkové světlo. Používá se zejména pro vojenské účely nebo pro ostrahu důležitých objektů. Noktovizory pracují v infračerveném pásmu blízkém viditelnému světlu. Zachycují proto u obvykle teplých těles bezvýznamné množství jejich tepelného záření, tj. toho záření, které je úměrné teplotě povrchu tělesa, množství zachycené energie tedy není až tak ovlivněno teplotou tělesa. Naopak větší množství tepelného záření, které tedy obvykle, při obvyklých teplotách těles, nejvíce září při vlnových délkách okolo 10000 nm zachycují a využívají termovize. Noktovizor zesiluje záření o vlnových délkách 700 až 1000 nm a převádí ho do viditelné oblasti spektra. Obraz se obvykle zobrazuje na zeleném stínítku.
Digitální vs. analogové noční vidění
Prvním typem jsou přístroje založené na analogovém nočním vidění, které můžete znát i pod názvem noktovizory. Noktovizor se skládá z fotonásobiče, kde se zbytkové světlo složené z fotonů přeměňuje na elektrony. Ty jsou následně elektrochemickým procesem znásobeny a směřují na fosforové stínítko. Uživatel následně v hledáčku vidí monochromatický obraz, který je typický svou zelenou barvou. Analogové vidění je velmi účinné a citlivé na zbytkové světlo, spotřebuje málo energie a má dlouhou životnost.
Digitální noční vidění funguje podobně jako digitální kamera či fotoaparát, jen na rozdíl od nich detekuje infračervené světlo. Tato technologie používá tzv. procesor CCD k převedení zbytkového světla na elektronický signál a ten je následně uložen v podobě vázaného náboje. Digitální obraz se poté promítá na obrazovku zařízení. Oproti analogu má digitál vyšší spotřebu a nepatrně zpožděný obraz, což ale není při civilním využití výraznou překážkou.
Další využití nočního vidění
Dalekohledy s nočním viděním jsou perfektním parťákem pro pozorování zvěře, rybaření nebo kempování, ale zahlédnete je také v myslivecké nebo lovecké výbavě. Nákupem monokuláru nebo binokuláru získáte kvalitní pozorovací noční vidění, které promění pozorování z ruky v jedinečné dobrodružství a umožní vám jej dokonce zaznamenat na fotografii nebo video. Noční vidění na puškohled bude užitečné zpravidla pro již zmíněné myslivce a lovce.
Černé skvrny v obraze
Při pozorování noktovizorem můžete na zobrazovacím panelu zaznamenat černé skvrny. Noktovizor se podobá televizoru a přitahuje prach a nečistoty. Skvrny se zpravidla dají vyčistit. Skvrna však může být přímo v trubici fotonásobiče. To je však normální, většina přístrojů má několik miniaturních skvrnek. Nutné je však vědět, že skvrnky nejsou považovány za vadu u Vašeho přístroje a nijak nesnižují jeho výkon či spolehlivost.