Termovizijski daljnogledi

Vstop termovizijskih daljnogledov  na splošni trg je bil odločilni trenutek za optično industrijo. Prvič doslej lovci in opazovalci prosto živečih živali niso bili več omejeni pri svoji dejavnosti zaradi svetlobe okolja in redkosti okoljskih ovir.

Te naprave so še posebej trpežne, saj so zasnovane za grobo rokovanje na v divjini in v ekstremnih vremenskih razmerah. Zunanje površine ohišja so prevlečene z debelo gumo. Zahvaljujoč notranjemu čiščenju s suhim dušikom ali plinom argona so termo daljnogledi izjemno neprepustni za notranje megljenje leče in poškodbe zaradi vode.

V vseh drugih fizičnih vidikih so ti termovizijski daljnogledi načrtno podobni in posnemajo uporabo klasičnih dnevnih daljnogledov. Ker so bili ljudje ustvarjeni za uporabo obeh oči, so taki daljnogledi primernejša možnost od strelnih daljnogledov. Omogočajo hitrejši prehod z opazovanja na streljanje, saj se obe zenici enako razširita in skrčita.

V primerjavi z napravami za nočno gledanje termovizijske naprave nudijo izjemno dolga območja zaznavanja. Njihove zmožnosti povečuje vključitev vgrajenih laserskih daljinomerov. Slaba stran termovizijskega daljnogleda je dodana teža in večja velikost.

Senzor (detektor toplote) je ključen del vsake termovizijske optike. V mnogih pogledih je vse, kar morate vedeti o kakovosti termičnega daljnogleda, povzeto v specifikacijah senzorja. Standardna ločljivost senzorja je 640 x 480 slikovnih pik, medtem ko je velikost posamezne slikovne pike približno 17 ali 12 mikronov.

Termično slikanje vam omogoča, da vidite zunaj omejitev običajne optike. Primerni so predvsem za lovce, ljubitelje prosto živečih živali, varnostni sektor, prve posredovalce pri iskalnih ali reševalnih akcijah in za vojaško uporabo. Upoštevajte, da toplotna optika prikazuje samo tople dele živali, zato niso najboljša izbira za lovce na trofeje.

Lov

Vključitev katere koli termovizijske optike v tradicionalni lov je popolnoma nov mejnik. Prvič doslej lahko lovec vidi natančno število živali v lovišču, sledi njihovemu gibanju in vedenjskim vzorcem. Termovizijske naprave omogočajo neprekinjeno opazovanje divjadi v gozdu in zaraščenih terenih, kjer običajna optika odpove, saj je preveč fizičnih ovir, ki zastirajo jasen pogled. A to s termovizijskim slikanjem ni več težava.

Optične naprave za termično slikanje se lahko uporabljajo tudi čez dan. To je še posebej koristno pri raziskovanju obsežne okolice z namenom iskanja divjadi na tem območju. Veliko lažje je na primer opaziti samotno lisico na velikem polju pri opazovanju površine s termovizijsko napravo kot se zanašati samo na lasten vid.

Očitna slabost termovizijskega slikanja je ta, da prikazuje samo tople dele živali, medtem ko je druge dele (npr. rogove in kopita) veliko težje videti, saj ne oddajajo telesne toplote. A ne za dolgo. Z napredkom v tehnologiji senzorjev postaja termovizijska optika vedno bolj zanesljiva, tudi kar zadeva lov na trofeje.

Mnogi lovci ugotavljajo, da so pri njih termovizijske naprave še posebej pomembne v tistih napetih trenutkih takoj po strelu. Omogočajo jim, da sledijo begu divjadi kot odzivu na strel in posnamejo hitro gibanje. Če strel ni bil takoj usoden, termovizijsko slikanje olajša iskanje sicer smrtno ranjene živali, ki še vedno teče. Ker se običajni dnevni daljnogledi uporabljajo že desetletja, sodobni lovci še naprej dajejo prednost daljnogledom pred monokularji tudi v termovizijskem slikanju.

Senzorji

Čeprav je vsa termovizijska optika še vedno razmeroma nov dodatek na civilnem trgu, je bila deležna že številnih nadgradenj. Ta hiter razvoj je najbolj očiten pri zmožnostih senzorjev (detektorjev toplote). Največji tekmeci v tej tržni niši uvajajo nove termovizijske senzorje na vsaki 2 leti ali celo hitreje od tega.

Preden se spustimo v podrobnosti, je najprej treba našteti glavne dejavnike, ki opredeljujejo kakovost toplotnega senzorja in s tem kakovost slike, prikazane skozi optiko.

Glavni dejavniki kakovosti senzorja so:

• ločljivost senzorja
• velikost slikovnih pik
• NETD (temperaturna razlika glede na hrup)
• kalibracijski načini
• premer leče

Ločljivost senzorja

Začnimo z ločljivostjo senzorja. V zadnjih petih letih smo bili priča revoluciji, kar zadeva izboljšano ločljivost termovizijskih naprav.

Danes je najpogostejša ločljivost senzorjev na civilnem trgu 388 x 284 slikovnih pik. Naprednejši modeli že ponujajo grafiko v formatu 640 x 320. Naprave z večjimi ločljivostmi toplotnih senzorjev so redkost. Pravzaprav obstaja nekaj termovizijskih naprav z najbolj impresivno ločljivostjo zaslona 1260 x 800 slikovnih pik, ki so tudi najdražje možnosti za civilno uporabo.

Velikost slikovnih pik

Tudi velikost slikovnih pik se zmanjšuje. Šele pred desetletjem je bila najpogostejša velikost 25 mikronov, vendar se je stari standard od takrat praktično prepolovil, saj je trenutna norma v industriji 12 do 17 μm.  Termovizijski daljnogledi Pulsar Accolade uporabljajo slikovne pike v velikosti 17 mikronov, vendar je bilo predstavljeno že veliko novejših naprav s slikovnimi pikami v velikosti 12 mikronov. Manjše kot so slikovne pike, boljša in podrobnejša je slika.

Vendar to ni edino izboljšanje, ki prihaja s zmanjševanjem velikosti. Velikost slikovnih pik posredno vpliva tudi na velikost senzorja in s tem na skupno velikost končne enote. Samo poglejte praktične, žepne termične daljnoglede, kot sta Pulsar Axion in Flir Breach. To je še ena značilnost, ki bo v prihodnosti še boljša.

Temperaturna razlika glede na hrup

Faktor NETD ni dovolj omenjen pri razpravah o razlikah med trenutnimi izbirami termovizijske opreme na civilnem trgu. Kratica pomeni Noise Equivalent Temperature Difference in uporabniku pove, kakšna je lahko najmanjša temperaturna razlika med dvema predmetoma, da toplotni senzor zazna razliko. Ta dejavnik ima neposreden vpliv na število podrobnosti, prikazanih na dejanski sliki.

Ko govorimo o prvih termovizijskih daljnogledih na trgu, je večina imela faktor NETD nad 60 mK. Najboljše možnosti na trgu trenutno ponujajo faktorje NETD približno 40 mK. Upoštevajte, da je razlika v kakovosti slike med senzorji s faktorji NETD 60 mK in 40 mK gromozanska, tudi če imata obe napravi popolnoma enako velikost in število slikovnih pik! Nekateri senzorji najnovejše termovizijske optike imajo faktor NETD pod 35 mk.

Kalibracijski načini

V naravi se cilji pojavljajo na različnih območjih in okolje ima različne temperature. Sčasoma in z uporabo kakovost slik, prikazanih na zaslonu, pade. Senzor mora biti kalibriran vsakih nekaj minut ali sekund. Ko se to zgodi, zaporedje sličic na zaslonu za delček sekunde zamrzne. Rezultat kalibracije je izboljšana in natančnejša kakovost slike.

Obstajajo trije načini kalibracije:

• ročni
• avtomatski
• polavtomatski

V avtomatskem načinu programski algoritem preverja sliko v smislu padca kakovosti. To se zgodi v rednih intervalih in je najprimernejša možnost za večino uporabnikov.

Pri večini naprav se zaslonka zapre v času kalibracije. Ob zapiranju in odpiranju zaslonke se zasliši poseben zvok.

Nekatere termovizijske naprave imajo funkcijo, imenovano tiha kalibracija ali kalibracija brez zaslonke, kjer se zaslonka pri ponovnem umerjanju ne zapre. Naprave brez zaslonke so na voljo v ročnem in avtomatskem načinu. Pri ročnem načinu umerjanja uporabnik pritisne gumb, ko kakovost slike pade. To je bolj vrhunska rešitev, ki ima višjo ceno.

Premer leče

Ne glede na vso to najsodobnejšo tehnologijo je pri delovanju senzorjev še vedno veliko odvisno od preprostega vprašanja: kakšen je premer leče? Večja kot je fizična leča, bolj ohranjene in vidne so podrobnosti na končni sliki.

V kombinaciji z velikostjo senzorja tudi premer leče določa vidno polje. Večja kot je leča, ožje je vidno polje. Na primer, Helion XP38 in XP50 sta zgrajena okoli istega senzorja, vendar znatno večji premer slednjega zmanjša vidno polje za kar 45 metrov. Velja tudi obratno; dve termovizijski napravi z enakim premerom leče, vendar različnimi velikostmi senzorjev, zagotavljata povsem različna vidna polja.

Pri termičnem slikanju je najpogosteje uporabljen material za leče germanijevo steklo. Čeprav je strukturno podobno siliciju ali aluminiju, je germanijevo steklo neverjetno odporen material, ki ponuja dobro infrardečo prepustnost in majhno optično disperzijo. Skoraj kot diamant čvrsta površina germanijeve leče, prekrita z lakom z več premazi, lahko zdrži grobo uporabo v najzahtevnejših okoljih.

Hitrost osveževanja zaslona

Hitrost osveževanja zaslona predstavlja število sličic, ki se na zaslonu prikažejo v vsaki sekundi. Meri se jo v Hertzih. Višja kot je hitrost osveževanja, bolj gladko bo upodabljanje in manj zamegljena bo slika. Upoštevajte, da če je hitrost osveževanja zaslona 30 Hz ali več, bodo človeški možgani to dojemali kot premikanje in ne več zaporedje statičnih okvirjev.

Najstarejše naprave, ki so jih prodajali na splošnem trgu, so imele hitrost osveževanja 9 Hz. Številne so še vedno na voljo za nakup po precej nižji ceni kot novejši, tehnološko izboljšani modeli. Toda naprave s hitrostjo osveževanja 9 Hz niso priporočljive za opazovanje premikajočih se predmetov na dolge razdalje. Že tako je dovolj težko slediti bežečim živalim, ne da bi vas pri tem ovirala zastarela programska oprema.

Termovizijska optika - VISOKA frekvenca slike v primerjavi z NIZKO frekvenco slike

Pravzaprav je vse pod 30 Hz videti nenaravno in vrzeli so jasno opazne. Vrhunske naprave s 50 Hz so veliko bolj priljubljene, ker zagotavljajo sliko v realnem času brez zakasnitve. Njihovo neprekinjeno nemoteno delovanje je zares vredno dodatnega stroška.

Laserski daljinomer

Druga novost je vključitev laserskih daljinomerov v termovizijske naprave. Razlog za to je, da je dostop do razdalje lahko zelo težek pri uporabi termovizijske naprave.

Uporabniki bodo ugotovili, da je vtis slike in globine povsem drugačen pri opazovanju istega predmeta s prostim očesom kot pri gledanju skozi termovizijski daljnogled. Pri uporabi slednjega bo lovec namreč dobil vtis, da so živali dlje stran, kot so v resnici.

Prostor za napake pri zaokroževanju teh razdalj je še posebej težaven, če upoštevate, da lahko termovizijske naprave zaznajo tople objekte, ki so oddaljeni 2 kilometra. Razume se, da se lovec za popoln strel ne more zanašati samo na občutek globine. Prav zato je termovizijska optika z vgrajenimi laserskimi daljnogledi več kot dobrodošel dodatek.

Termovizijska optika - alternativno merjenje razdalje

Večina naprav že ponuja alternativni način dostopa do razdalj. To pomeni, da lahko uporabnik izbira med 3 različni načini opazovanja živali (npr. zajec, merjasec in jelen). Za njihovo višino obstajata dve črti.

Ko uporabnik opazuje žival s pomočjo menija, je ena črta postavljena vodoravno na tla, druga pa označuje najvišjo točko živali. Naprava nato ponudi približek dejanske razdalje, ampak to je zelo nezanesljiva metoda, ker so posamezni primerki iste živali različnih velikosti in je že tako ali tako težko pravilno nastaviti te črte.

Termovizija v primerjavi z nočno optiko

Termovizijske naprave v nasprotju z napravami za nočno gledanje, ki se zanašajo na infrardeče osvetljevalce, temeljijo na detektorjih toplote. V zadnjem času je bilo kar precej govora o fuzijskih napravah, ki združujejo oba koncepta v eni napravi. Morda je tudi to nekaj, na kar velja biti pozoren v prihodnosti.

Termični daljnogledi ponujajo resnično dolga območja zaznavanja. Če jih primerjate z običajno optiko za nočno gledanje, kjer je težko videti kar koli, kar je oddaljeno več kot 300 metrov, so termovizijske naprave vsekakor prava izbira. S slednjimi lahko uporabnik opazi topel predmet ali žival, oddaljeno 2 kilometra.

Termovizijska optika - pogled onkraj okoljskih ovir

Poleg tega lahko lovci in opazovalci divjih živali zaznavajo živali v gozdu ali ko so skrite za gostim grmičevjem. Fizične ovire niso težava za senzorje za zaznavanje toplote, ki napajajo termovizijske naprave. Primerjajte to z optiko za nočno gledanje, ki se zanaša na infrardeče osvetljevalce. Infrardeči žarek svetlobe se odbija z vseh površin na svoji poti in onemogoča odkrivanje česar koli dlje od zelenja, ki označuje gozdno mejo. IR-osvetljevalci odpovejo tudi pri drugih okoljskih ovirah, kot so gosta megla, dim in dež. Svetlobni žarki se preprosto odbijajo od drobnih kapljic v zraku. Še več, svetloba, ki jo oddajajo IR-osvetljevalci, je na valovni dolžini, ki je zaznavna za živali. Ker za termovizijske naprave laser ni potreben, imajo tudi v tem pogledu nedvomno prednost pred optiko za nočno gledanje.

Pomembno pa je tudi poudariti, da se s prednostjo dometa izgubi nekaj prepoznave. Z drugimi besedami, kjer običajna optika za nočno gledanje prikazuje celoten objekt brez omejitev, termovizijske naprave lahko zaznajo samo toploto (na primer samo tople dele živali). To pomeni, da je lov na trofeje s termovizijskimi napravami skoraj nemogoč, saj deli živali, kot so rogovi, niso topli in posledično ne bodo prikazani na zaslonu. To je vsekakor nekaj, kar je treba upoštevati pri iskanju ustrezne optike za vaše področje uporabe.

Termovizijska optika - ni primerna za lov na trofeje

Termovizijski daljnogledi so še posebej uporabni pri lovu, ki ni na trofeje, nadzornih opravilih, v vojaškem in varnostnem sektorju na splošno in pri reševalnih misijah. Večina uporabnikov je seveda lovcev, ki potrebujejo daljnoglede, na katere se lahko zanesejo v slabih svetlobnih okoliščinah. Toda še enkrat upoštevajte, da termični daljnogledi sami po sebi niso optimalni za lovce na trofeje. Predlagamo, da razmislijo o analognih napravah za nočno gledanje v kombinaciji z dodatkom za termovizijsko slikanje in si zagotovijo najboljše iz obeh svetov.

Kamera

Kot večina termovizijske optike tudi daljnogledi uporabniku omogočajo fotografiranje ali celo snemanje akcije. Zlasti sodobni lovci in ljubitelji divjih živali prisegajo na naprave z avdio-video podporo, ki samostojno potovanje v divjino spremenijo v skupno izkušnjo. Ne samo to, novejše termovizijske kamere so opremljene tudi z notranjim pomnilnikom ali celo omogočajo vstavljanje kartice SD ali pa ponujajo drugačen način shranjevanja foto in video materiala.

Očitna slaba stran termovizijske optike je ločljivost slike. Še vedno zaostaja za analognimi napravami za nočno gledanje. Najbolj standardna hitrost osveževanja zaslona pri termovizijskih kamerah je 30 Hz, medtem ko imajo analogne naprave za nočno gledanje frekvenco 50 Hz. Tako impresivno hitrost sličic dosegajo le najbolj vrhunske termovizijske naprave.

Druga pomanjkljivost termovizijskih daljnogledov je precejšnja izguba energije. Njihove pogonske enote izgorijo veliko hitreje kot pri njihovih kolegih za nočno gledanje. Tudi specializirane baterije lahko zdržijo le nekaj ur. To pomeni, da so pri lovih in daljših izletih v naravo nujne rezervne baterije.

Je pa tudi res, da analogne naprave za nočno gledanje zahtevajo posebno previdnost. Če jih uporabnik izpostavi močnemu viru svetlobe, bo poškodoval fotokatodo. Toda pri termovizijskih napravah so ti pomisleki odveč. Termovizijske optične naprave podnevi delujejo enako dobro kot ponoči. Ta dvojna uporabnost jim daje dodatno vsestranskost v primerjavi z analogno optiko za nočno gledanje.

Termovizijski daljnogled v primerjavi s termovizijskim monokularjem

Termovizijski daljnogledi so običajni termovizijski pripomočki, tako kot monokularji ali strelni daljnogledi in sistemi za namestitev. Edina sprememba je v fizični obliki, saj osebi omogočajo uporabo obeh oči. To pomeni, da termovizijski daljnogled uporablja dva zaslona ali samo en zaslon v kombinaciji s sistemom prizem. A dejanske razlike v ločljivosti ali uporabljenih tehnologijah ni.

Ljudje naj bi za gledanje uporabljali obe očesi. Termovizijski daljnogled torej omogoča najbolj naravno doživetje gledanja. Toda ali to pomeni tudi, da je binokularna oblika absolutno najboljša izbira za vse?

Obstaja veliko nasprotujočih si mnenj glede tega, katera oblika naprave je najboljša. En dejavnik v korist daljnogleda je ta, da vse termovizijske naprave uporabljajo svetle zaslone. Uporabniki naprav, ki za opazovanje potrebujejo samo eno oko, se soočajo z očitnimi težavami. Samo ena od njihovih zenic se pri pogledu na svetel zaslon razširi, druga pa zaradi naravnega okolja s šibko svetlobo ostane skrčena in za uporabnika je lahko ta umetni kontrast nekoliko neprijeten ali ga celo zmede. Daljnogledi rešijo to težavo, saj uporabnik uporablja obe očesi in s tem ni razlike v premerih zenic.

Kljub temu nekateri lovci trdijo, da monokularji omogočajo hitrejši prehod z opazovanja na streljanje. To je zato, ker eno oko uporabljajo za termični monokular, drugo pa za gledanje v strelni daljnogled na puški. V tem primeru jim ni treba počakati niti trenutka, preden se obe očesi prilagodita svetlobi okolice. To ne velja za vse. Obstajajo ljudje z močno preferenco levega ali desnega očesa, ki se odločijo za uporabo iste strani za gledanje slike in skozi strelni daljnogled. V tem primeru je kontrast med svetlim zaslonom in pogledom skozi temni daljnogled precej dramatičen.

Na koncu je izbira med termičnimi daljnogledi in monokularji preprosto stvar uporabnikove osebne želje.

Termovizijska optika - fizikalne lastnosti

Zanimivo je tudi, da nekateri termovizijski daljnogledi namerno posnemajo uporabo klasičnega mehaničnega daljnogleda in ravnanje z njim. V središču uporabljajo fokusno kolo in obroče za izravnavo dioptrije okoli obeh okularjev, ki se ne razlikujejo od tistih na dnevnem daljnogledu. Nekateri celo dovolijo uporabniku, da prilagodi medzenično razdaljo. So pa veliko bolj robustni in izdelani tako, da zdržijo težke razmere. Pomanjkljivost daljnogleda je v dodatni teži in večji velikosti. Monokularji so veliko bolj priročni in lažji za nošenje.

Očitna razlika je tudi v ceni. Termovizijski daljnogledi so tudi dražji od drugih tovrstnih naprav. Običajno stanejo približno 600 ali 1000 evrov več kot monokularna naprava primerljivih zmogljivosti. Razlog za višjo ceno je dodatek drugega zaslona in drugega okularja ter večje ohišje iz magnezija. Seveda vse to dodatno udobje več stane.

Viri napajanja

Termovizijska optika je znana po hitri izgubi energije, zato se proizvajalci trudijo doseči napredek na tem področju. S hitro širitvijo te tržne niše optike je na voljo veliko možnosti. Kljub temu se večina proizvajalcev termovizijske optike odloči za enega izmed 3 najbolj priljubljenih virov energije.

3 najbolj priljubljeni viri energije:

• vgrajene baterije
• za ponovno polnjenje
• generične odstranljive baterije
• za ponovno polnjenje
• brez možnosti ponovnega polnjenja
• specializirane odstranljive baterije
• za ponovno polnjenje

Vgrajene baterije (za ponovno polnjenje)

To je najpogosteje uporabljena rešitev za energijske vire na splošnem trgu.

Prvič, vgrajene baterije so stroškovno najučinkovitejše baterije v smislu izdelave. Proizvajalci pogosto izberejo vgrajene baterije, saj jim te omogočajo več svobode pri oblikovanju nepremočljivega ohišja in doseganja želenega celotnega videza končnega izdelka.

Znano je, da so toplotne kamere in optika za nočno gledanje obsežne naprave, ki dajejo prednosti uporabnosti pred videzom, sploh pa ne moremo o njih govoriti kot o stilsko izpiljenih pripomočkih z racionaliziranim dizajnom klasičnih daljnogledov in strelnih daljnogledov. Tukaj je na voljo veliko prostora za izboljšave in baterije manjših dimenzij so korak v pravo smer.

Vgrajene baterije je mogoče ponovno napolniti, zato so primerne za pogosto uporabo. Ko te baterije izčrpajo svojo življenjsko dobo, mora uporabnik poskrbeti za zamenjavo, če ne je celotna enota neuporabna.

Odstranljive (za ponovno polnjenje ali ne) baterije - generične

Največja prednost uporabe naprave z zunanjo baterijsko rešitvijo je, da jo lahko enostavno zamenjate na terenu, sredi akcije. To je še posebej pomembno pri termovizijskih napravah, ki so znane po hitri izgubi energije. Na ta način lahko termovizijske kamere uporabljate dlje in brez motečega polnjenja čez noč, ki je potrebno pri vgrajenih baterijah.

Prednost uporabe standardnih baterij, kot sta AA+ in CR2032, je v tem, da jih lahko dobite kjerkoli. Generične baterije so na voljo lovcem v nespecializiranih trgovinah. Obstaja tudi izbira med enotami, ki jih je mogoče ponovno napolniti, in enotami, kjer to ni mogoče.

Med razlogi za ponovno preučitev tega vira napajanja je tudi dejstvo, da se običajne splošne baterije praznijo veliko hitreje kot namensko izdelane. Tako vgrajene kot zunanje baterije, ki so bile izdelane ob upoštevanju moči termovizijskih naprav, bodo zdržale veliko dlje. Skrb vzbujajoč je tudi njihov vpliv na okolje. Splošne baterije za enostavno uporabo predstavljajo veliko breme za okolje. Morda so majhne in praktične, vendar so tudi nevarne in jih je težko reciklirati.

Odstranljive (za ponovno polnjenje) baterije - specializirane

Te baterije je mogoče zamenjati, vendar so veliko zmogljivejše kot njihovi generični kolegi. Vedno jih je mogoče ponovno napolniti, kar uporabniku omogoča leta priročne ponovne uporabe. Upoštevajte, da življenjska doba termovizijskega daljnogleda ni odvisna od namensko izdelanih baterij. Vse enote so lahko zamenjane ali servisirane ločeno. Tako lahko s tovrstno rezervno baterijo uporabnik še naprej uporablja svoj daljnogled brez prekinitev.

Za zdaj Pulsar ostaja edini proizvajalec termovizijskih naprav, ki izdeluje specifične baterije za naprave. Če si ogledamo njihov izbrani repertoar, so baterije IPS združljive z vsemi njihovimi modeli serij Helion, Trail in Accolade 1 in Accolade 2.. Baterije APS delujejo na napravah Axion, Digex in Thermion. Obstaja tudi komplet baterij EP3i in druge možnosti za raziskovanje. Dodatna prednost teh baterij je, da so njihove cene zelo ugodne in da servis Pulsar hitro poskrbi za nadomestila pod garancijo.