Visione notturna - Micro OLED

Caratteristiche generali dell'ottica per visione notturna

I primi dispositivi per la visione notturna furono sviluppati nel 1935. I primi dispositivi furono utilizzati dai tedeschi nella seconda guerra mondiale, ma erano molto grandi e necessitavano di una fonte aggiuntiva di luce infrarossa. Questi dispositivi venivano chiamati visione notturna di generazione 0.

Da allora lo sviluppo ha portato a nuove generazioni, che funzionavano anche senza una fonte IR aggiuntiva. 

• I primi dispositivi analogici per la visione notturna passivi, in grado di funzionare con la luce ambientale, furono chiamati dispositivi per la visione notturna Gen. 1. Oggi i dispositivi per la visione notturna Gen. 1 sono ancora disponibili, ma con tubi intensificatori d'immagine migliorati per una qualità dell'immagine e un'amplificazione della luce ancora migliori.

• Successivamente furono sviluppati i dispositivi per la visione notturna Gen. 2. Questi rappresentarono il più grande passo avanti nella storia della visione notturna tra due generazioni. Presentano un tubo intensificatore d'immagine migliorato con una piastra a microcanali integrata per migliorare ulteriormente l'amplificazione della luce, e sono i primi dispositivi per la visione notturna in grado di funzionare nel buio totale senza una fonte di luce artificiale come un illuminatore IR.

• Anche i dispositivi per la visione notturna Gen. 2 sono stati ulteriormente migliorati, e sono stati sviluppati i tubi intensificatori d'immagine Gen. 2+. I dispositivi con un tale tubo intensificatore d'immagine sono i dispositivi di alta qualità più comuni in Europa, poiché offrono un'immagine e una risoluzione estremamente buone.

• I dispositivi per la visione notturna Gen. 3 sono i dispositivi per la visione notturna più avanzati e più migliorati attualmente sul mercato e sono utilizzati da professionisti come forze speciali, polizia, militari e così via. Questi dispositivi presentano una piastra a microcanali come i dispositivi Gen. 2, ma il fotocatodo è realizzato in arseniuro di gallio.

• L'ultimo sviluppo nella visione notturna sono i dispositivi digitali per la visione notturna. Questi non hanno un tubo intensificatore d'immagine integrato, ma un sensore e altra elettronica. 

Ottica per visione notturna GSCI PVS-14C

Caratteristiche comuni dell'ottica per visione notturna

Le ottiche per visione notturna si dividono in dispositivi analogici e digitali. Funzionano secondo un principio completamente diverso, ma entrambi sono progettati per consentire all'utente di vedere al buio.

I dispositivi per la visione notturna analogici sono dispositivi optoelettronici che producono un'immagine molto simile a quella che si vede con gli occhi, solo con colori diversi. I dispositivi per la visione notturna amplificano la piccola quantità di luce nel buio con l'aiuto di un tubo intensificatore d'immagine, così da visualizzare un'immagine più luminosa per l'osservazione notturna. Questi dispositivi per la visione notturna operano nello spettro visibile e anche in quello vicino all'infrarosso, mentre i dispositivi per imaging termico operano solo nello spettro infrarosso.

I dispositivi per la visione notturna analogici sono classificati per generazioni, che identificano anche quanto il tubo intensificatore d'immagine amplifica la luce dell'ambiente. Esistono 4 generazioni di visione notturna, e 3 di queste generazioni sono ancora disponibili sul mercato.

La differenza rispetto ai dispositivi digitali per la visione notturna è che l'immagine viene vista direttamente attraverso l'ottica senza uno schermo. Ciò significa che l'ottica non ha alcuna frequenza di aggiornamento, quindi l'immagine viene visualizzata in tempo reale senza alcun ritardo.

I dispositivi digitali per la visione notturna funzionano in modo diverso. Hanno un sensore dietro la lente obiettivo, che cattura l'immagine. Questo sensore elabora e converte l'immagine osservata in un segnale elettrico, che alla fine viene mostrato sul schermo nell'oculare. Poiché l'immagine viene convertita, tutti i dispositivi digitali per la visione notturna hanno una frequenza di aggiornamento.

I dispositivi digitali e analogici per la visione notturna sono disponibili in molte forme e dimensioni diverse, ciascuna progettata per uno scopo differente:

• Binocoli per visione notturna

• Monocoli per visione notturna (cannocchiali)

• Occhiali per visione notturna

• Dispositivi clip-on per visione notturna

Ottiche analogiche per visione notturna

I dispositivi analogici per la visione notturna sono classificati per generazioni, e quelle disponibili sul mercato sono:

• Ottiche per visione notturna Generazione 1

• Ottiche per visione notturna Generazione 1+

• Ottiche per visione notturna Generazione 2

• Ottiche per visione notturna Generazione 2+

• Ottiche per visione notturna Generazione 3
  

Il colore dell'immagine è normalmente nero e verde, ma dalla ²ª generazione in poi sono disponibili anche tubi intensificatori d'immagine migliori con fosforo bianco, che mostrano un'immagine in bianco e nero. Questi IIT sono normalmente più costosi, ma offrono un contrasto migliore e un migliore riconoscimento del bersaglio. I tubi intensificatori d'immagine verdi sono per la maggior parte degli utenti più confortevoli per gli occhi. 

Ottica per visione notturna

Pro e contro delle ottiche analogiche per visione notturna

I dispositivi analogici per la visione notturna di Generazione 2 e 3 hanno un contrasto e un'amplificazione della luce molto buoni. L'immagine appare reale, e non come se si stesse guardando uno schermo. I dispositivi di Generazione 3 raramente necessitano di un illuminatore IR aggiuntivo. I dispositivi di Generazione 2 normalmente non ne hanno bisogno, tranne che nel buio completo, o se è necessario vedere grandi dettagli a distanze maggiori.

I dispositivi analogici per la visione notturna sono anche meno sensibili ai riflessi, come gocce d'acqua o altro. Con una visione notturna digitale, i riflessi possono essere molto luminosi e i dettagli circostanti non sono visibili. Questo può essere molto evidente durante la pioggia, o subito dopo la pioggia.

Per osservazioni prolungate nel tempo, i dispositivi analogici sono anche molto più comodi da usare perché l'immagine non è così luminosa come quando si guarda un piccolo schermo in un'ottica per visione notturna digitale. Anche il consumo della batteria è estremamente basso, poiché una piccola batteria, come una CR 123 o CR2, può durare fino a 50 ore. 

Il più grande svantaggio dei dispositivi analogici per la visione notturna è il prezzo. I dispositivi per la visione notturna di Generazione 1 sono molto convenienti, ma rispetto a una visione notturna digitale, la qualità dell'immagine non è altrettanto buona. I dispositivi analogici per la visione notturna di Generazione 2 e 3 sono molto migliori dei dispositivi digitali, ma anche molto più costosi. Questo è anche il motivo principale per cui i dispositivi digitali per la visione notturna stanno guadagnando grande popolarità.

Un altro piccolo svantaggio di questi dispositivi è che non hanno alcune funzioni speciali come scattare foto o registrare video, e sono molto sensibili alle fonti di luce intensa. Se l'ottica è accesa in una giornata di sole, il tubo intensificatore d'immagine può facilmente danneggiarsi.

Ottica digitale per visione notturna

I dispositivi digitali per la visione notturna sono l'ultimo sviluppo per le osservazioni notturne. Funzionano in modo completamente diverso rispetto ai tradizionali dispositivi analogici per la visione notturna. Con un'ottica digitale per visione notturna, l'immagine entra nell'ottica tramite un sensore che si trova proprio dietro la lente obiettivo. Questo sensore elabora e converte l'immagine osservata in un segnale elettrico, che alla fine viene mostrato sul schermo nell'oculare. Poiché l'immagine viene convertita, tutti i dispositivi digitali per la visione notturna hanno una frequenza di aggiornamento.

La frequenza di aggiornamento ci dice quante immagini vediamo in un secondo. I buoni dispositivi digitali per la visione notturna hanno una frequenza di aggiornamento di 50 o persino 60 fotogrammi al secondo, così l'utente vede un'immagine piacevole e fluida. Quando la frequenza di aggiornamento è troppo bassa, si possono vedere fotogrammi che cambiano rapidamente, che influenzano l'esperienza di visione. Anche il display che l'utente osserva ha un ruolo importante. Se la risoluzione del display è buona, anche l'immagine visualizzata è migliore e non si riesce a vedere ogni singolo pixel. 

Pro e contro delle ottiche digitali per visione notturna

I dispositivi digitali per la visione notturna hanno anche il vantaggio di essere molto più economici dei dispositivi per la visione notturna Gen. 2 o persino Gen. 3. Con la combinazione di un illuminatore IR di alta qualità, l'ottica digitale per visione notturna può essere molto utile anche a distanze maggiori. Nella maggior parte dei casi, offrono prestazioni persino migliori dei dispositivi per la visione notturna di generazione 1.

Rispetto a un'ottica per visione notturna Gen. 1, quelle digitali hanno il vantaggio che si possono usare illuminatori IR con lunghezze d'onda lunghe, completamente invisibili per tutti gli animali. Ad esempio, i dispositivi per la visione notturna Gen. 1 vedono la luce IR fino a 760nm-780nm, mentre i dispositivi digitali fino a 980nm. Molti animali possono rilevare la luce fino a 850nm.

Con la visione notturna digitale, l'utente non è costretto a usare solo l'ingrandimento fisso, come con i tradizionali dispositivi analogici per la visione notturna. L'ingrandimento può essere modificato digitalmente, così l'utente ottiene un migliore riconoscimento dei dettagli. Con ingrandimenti maggiori, tuttavia, i pixel iniziano a diventare sensibilmente più grandi, il che spesso porta a dettagli peggiori.

I binocoli digitali per visione notturna hanno un grande vantaggio rispetto ai dispositivi analogici: si possono scattare foto e persino registrare video. Questi possono essere facilmente inviati a uno smartphone o persino a un computer. Molti produttori offrono anche una app per smartphone, che può essere utilizzata per regolare le impostazioni, scaricare foto e video, ecc. Con un dispositivo analogico per la visione notturna, nulla di tutto questo è possibile.

I dispositivi digitali per la visione notturna possono essere utilizzati anche durante il giorno, poiché la luce intensa non può danneggiare il sensore. Questo non accade con un'ottica analogica per visione notturna, perché esporre l'ottica in una giornata di sole può danneggiare il tubo intensificatore d'immagine.

Poiché i dispositivi digitali per la visione notturna hanno un piccolo schermo e l'immagine appare più luminosa, l'utente può rimanere abbagliato per alcuni secondi dopo l'uso. Questo è percepibile solo nel buio totale, perché gli occhi non possono adattarsi così rapidamente dall'immagine luminosa all'ambiente scuro.

Quando si osserva un bersaglio riflettente con l'illuminatore infrarosso acceso, l'immagine attorno a quel punto è per lo più bianca, quindi è molto difficile, o addirittura impossibile, vedere qualsiasi dettaglio. Questo può accadere quando piove, o subito dopo la pioggia quando l'acqua è ancora sulle piante.

Il consumo della batteria è molto più alto rispetto a un'ottica analogica per visione notturna, quindi le batterie sono più grandi e pesanti. Se si prevede di usare l'ottica per molte ore di seguito, è necessaria una batteria aggiuntiva.

Illuminatori IR e dispositivi/ottiche per visione notturna

L'occhio umano può vedere la luce in lunghezze d'onda da 380 a 740 nanometri. Questo spettro di lunghezze d'onda è chiamato anche luce visibile. Le lunghezze d'onda che vanno oltre lo spettro visibile sono più lunghe e vengono chiamate lunghezze d'onda infrarosse o luce infrarossa.

Caratteristiche generali

Un illuminatore IR è una torcia che emette luce nello spettro infrarosso, invisibile all'occhio umano ma visibile per i dispositivi per la visione notturna. Gli illuminatori IR sono disponibili in diverse lunghezze d'onda. La lunghezza d'onda ci indica, in combinazione con il tipo di visione notturna, per quale uso sono progettati.

Per esempio;

• La maggior parte dei dispositivi analogici per la visione notturna sul mercato con un IIT Gen. 1 può vedere lunghezze d'onda fino a 760-780nm.

• La maggior parte dei dispositivi per la visione notturna Gen. 2 può rilevare la luce di lunghezze d'onda fino a 850nm. Alcuni IIT speciali di Photonis, come Photonis ECHO o XR-5, possono rilevare la luce persino fino a 900nm.

• I dispositivi per la visione notturna Gen. 3 possono rilevare lunghezze d'onda fino a 900nm, e i migliori IIT Gen. 3, come Photonis 4G, 4G+ e XR5, possono rilevare lunghezze d'onda persino fino a 1000nm.

• I dispositivi digitali per la visione notturna possono rilevare lunghezze d'onda fino a 950nm – 980nm.

Illuminatori IR

Per i dispositivi analogici per la visione notturna funzionano perfettamente solo specifici illuminatori a infrarossi. Per questo motivo, quando si acquista un illuminatore IR, bisogna fare attenzione a qual è la lunghezza d'onda massima che la propria ottica per visione notturna può rilevare. Se la luce emessa dall'illuminatore IR è oltre lo spettro, essa è invisibile per tale ottica.

Consigliamo quanto segue:

• Per i dispositivi per la visione notturna Gen. 1 un illuminatore IR con una lunghezza d'onda compresa tra 750nm e 780nm,

• Per i dispositivi Gen. 2 un illuminatore con una lunghezza d'onda di 850nm, oppure fino a 900nm se nell'ottica è integrato un IIT di alta qualità

• Per i dispositivi Gen. 3 un illuminatore IR nella maggior parte dei casi non è necessario, ma un illuminatore con una lunghezza d'onda di 850nm - 900nm funzionerebbe perfettamente con tutti i tubi intensificatori d'immagine

Illuminatori IR per ottiche digitali per visione notturna

I dispositivi digitali per la visione notturna non sono molto esigenti quando si tratta del giusto illuminatore a infrarossi. Possono rilevare tutte le lunghezze d'onda fino a 950nm-980nm, a seconda del produttore. Questo rende molto più facile decidere quale illuminatore IR acquistare, e sul mercato ci sono molti illuminatori disponibili a un prezzo basso.

È anche importante sapere che, a differenza degli esseri umani, alcuni animali rilevano lunghezze d'onda della luce più lunghe. Ciò significa che gli illuminatori IR con una lunghezza d'onda di 760nm-780nm possono essere, per loro, ben visibili. Per questo motivo, consigliamo di usare illuminatori IR oltre 850nm in combinazione con un'ottica digitale per visione notturna.

Una breve presentazione della visione notturna è disponibile qui.

Presentazione Slideshare dei dispositivi per visione notturna