Приборы для видения в темноте
Основные потребители приборов для видения в темноте — армия, военно-морской флот и военная авиация. Так, в условиях военных действий танк, в отличие от гражданского грузовика, не может при движении ночью воспользоваться фарами, так как обнаружит себя. Водитель танка должен видеть в темноте. Но и в гражданской жизнедеятельности возникают порой такие же требования. Наблюдения в темноте требует, например, изучение ночной жизни животных. Полярной ночью самолету, ведущему ледовую разведку, затруднительно освещать большие площади, расположенного под ним пространства.
Оценивая возможности той или иной аппаратуры, необходимо знать, какова же освещенность местности ночью, насколько она меньше дневной? Соответственно, насколько надо повысить чувствительность имеющихся приборов. Эти данные известны. Освещенность днем в ясную погоду 103-10 люкс.
Чтобы прибор ночного видения работал, надо на участок местности или объект, который мы хотим увидеть, направить объектив. Объектив собирает свет, идущий от «натуры» (излучаемый или отражаемый), и направляет его на приемник, например, фотокатод или фотопроводник. Однако свет «натурой» испускается во все стороны, а объектив сможет собрать лучи, идущие в некотором ограниченном углу. Да и в самом объективе часть света будет поглощаться. Поэтому на приемнике будет создаваться освещенность, много меньшая, чем освещенность «натуры» — насколько меньшая зависит от используемого объектива.
Выбор объективов зависит от того, как далеко находится «натура», и от ряда других обстоятельств. В качестве первой оценки можно принять, что освещенность на входе приемника (т. е. на фотокатоде, фотопроводящей или пириконной мишени) раз в 100 меньше, чем на «натуре». Значит, чтобы видеть в самую темную ночь, надо, чтобы прибор ночного видения работал при освещенности на его входе в люкс.
Поставленному условию удовлетворяли первые образцы аппаратуры ночного видения — камеры на суперортиконах, сочлененных с электронно-оптическими преобразователями (ЭОПами). Они появились уже в конце 50-х годов. Такие камеры принципиально мало отличались от обычных камер черно-белого телевидения. Они, естественно, больше по размеру, так как суперортиконы с ЭОПами много больше других передающих телевизионных трубок.
Кроме того, в камерах, рассчитанных на максимум чувствительности, время кадра может быть больше. Это означает, что у них больше время накопления света. Значит, эффективней усредняются количества фотонов в слабых световых потоках. А сам кадр разлагается, не на 500-600 строк, как в обычном «дневном» телевидении, а на меньшое число строк. Тогда каждая строка получается шире, световой поток, соответствующий расширенной строке, больше, нестабильность его меньше. Но, конечно, при этом некоторые мелкие детали в изображении окажутся неразличимыми, исчезнут.
Камера на суперортиконах с двумя ЭОПами не можем иметь разрешение выше 450 линий, так как наличие двух ЭОПов снижает разрешение камеры.
Такая камера в безлунную ночь дает хорошее изображение при ясном звездном небе и удовлетворительное при облачном. При 100-строчном разложении кадра может быть получено изображение при освещенности на фотокатоде в 5.10'7 люкса, т. е. камера позволяет видеть в любую темную ночь. Но камера была громоздкой (длина только самого суперортикона с двумя ЭОПами примерно 70 сантиметров), тяжелой, потребляла много энергии, работа ее нарушалась при ударах и вибрациях, возникающих во время перемещения. Очень сложной была настройка камеры. Стабильность была недостаточной для длительной работы.
Камеры на изоконах оказались еще более критичными в работе и использовались мало. Их применение было целесообразно при необходимости сверхвысокой чувствительности, неподвижной установке и наличии квалифицированного персонала. Такие условия созданы, например, в астрономических обсерваториях.
