Night Vision Goggles (NVG)
Durante la historia de la guerra, las operaciones en la noche siempre se han degradado considerablemente, si no totalmente evitado. Normalmente, los soldados que luchan por la noche han tenido que recurrir a la iluminación artificial, por ejemplo, en un primer momento el fuego y luego con las fuentes de luz, como reflectores. El uso de fuentes de luz en el campo de batalla tuvo el resultado negativo de regalar posiciones tácticas e información acerca de las maniobras. El advenimiento de las nuevas tecnologías inicialmente en la década de 1950 y continuando en la actualidad ha cambiado esta situación. Los ingenieros y científicos de Comunicaciones-Electrónica del Ejército de Estados Unidos Comando (CECOM) la visión nocturna y la Dirección Electrónica Sensores (NVESD) han descubierto formas de captar la radiación electromagnética disponible fuera de la porción del espectro visible para el ojo humano y han desarrollado equipos para permitir que el soldado estadounidense para luchar así por la noche como durante el día y de "Own the Night".
Dispositivos de visión nocturna (NVDs) proporcionan combatientes de la noche con la capacidad de ver, maniobra y disparar por la noche o durante períodos de visibilidad reducida. El Ejército utiliza dos tipos diferentes de NVDs - intensificadores de imagen y térmicas. Dispositivos de imagen-Intensificar están basados en la amplificación de la luz y tienen que tener un poco de luz disponible. Estos dispositivos pueden amplificar la luz disponible de 2.000 a 5.000 veces. A veces llamados "sensores" - - infrarrojos (FLIR) detectores térmica a futuro trabajo mediante la detección de la diferencia de temperatura entre un objeto y su entorno. FLIR Systems están instalados en algunos vehículos de combate y helicópteros.
NVGs son dispositivos electro-ópticos que intensifican (o amplifican) luz existente en lugar de depender de una fuente de luz propia. Imagen intensificadores de captura de luz ambiental y la amplifican miles de veces por medios electrónicos para mostrar el campo de batalla a un soldado a través de una pantalla de fósforo, tales como gafas de visión nocturna. Esta luz ambiente proviene de las estrellas, la luna o el brillo del cielo de fuentes artificiales distantes, como las ciudades. Los dispositivos son sensibles a un amplio espectro de luz, de la visible hasta el infrarrojo (invisible). Los usuarios no se ven a través de gafas de visión nocturna, nos fijamos en la imagen electrónica del amplificado en una pantalla de fósforo.
La luz entra en la NVG a través de una lente de objetivo y golpea una foto cátodo alimentado por una carga de alta energía de la fuente de alimentación. La carga de energía se acelera a través de un vacío dentro del intensificador y golpea a una pantalla de fósforo (como una pantalla de televisión), donde se centra la imagen. El ocular aumenta la imagen.
Una pantalla de fósforo NVG es a propósito de color verde debido a que el ojo humano puede distinguir más tonos de verde que otros colores fosforescentes. Al igual que las cámaras, gafas de visión nocturna tienen diversas ampliaciones de imagen. La distancia a la que una figura de tamaño humano se puede reconocer claramente en condiciones normales (luna y luz de la estrella, sin bruma o niebla) depende de la potencia de ampliación de la lente objetivo y la fuerza del intensificador de imagen. El rango de visión máximo es de 100 pies a 400 pies.
Un soldado puede llevar a cabo sus misiones de combate y sin ninguna fuente de iluminación activas que utilizan sólo los intensificadores de imagen. Las principales ventajas de los intensificadores de imagen como los dispositivos de visión nocturna son su pequeño tamaño, peso ligero, los requisitos de baja potencia y bajo costo. Estos atributos han permitido gafas intensificadores de imagen para aplicaciones de soldados individuales de diadema y dio lugar a cientos de miles de gafas de visión nocturna a ser adquiridos por el Ejército de Estados Unidos. Investigación y desarrollo continúa en la actualidad en los intensificadores de imagen en las áreas de respuesta espectral de longitud de onda más larga, una mayor sensibilidad, más grandes campos de visión y una mayor resolución.
La visión a través NVDs puede ser mucho como mirar por un túnel. Su campo normal de visión es de casi 190 grados - sino que se corta a 40 grados con NVDs. Ese lado - o "periférica" - visión que usted está acostumbrado a, y desde el que se ve a menudo peligros, es simplemente no existe. Para ajustar para que usted debe dar vuelta constantemente la cabeza para buscar los peligros a cada lado de ustedes que no se puede ver en su estrecho campo de visión. (Véase el artículo de este número titulado, barrido apropiado críticos para las operaciones NVG).
En su mejor momento, gafas de visión nocturna no puede proporcionar el mismo nivel de nitidez a lo que se ve como lo que usted está acostumbrado a durante el día. Mientras que la visión normal es 20/20, gafas de visión nocturna puede, como mucho, sólo proporcionan 20/25 a 20/40, e incluso esto sólo es posible durante la iluminación óptima y cuando se tiene un objetivo de alto contraste o escena. Como tampoco la iluminación o el contraste disminuye, la agudeza visual del NVG gotas, que le da una imagen aún más "difusa".
Normalmente se utilizan los dos ojos (visión binocular) para recoger las señales para ayudar a calcular la distancia y la profundidad de una abyecta. Sin embargo, con NVDs que son esencialmente usando un ojo (monocular) la visión, lo que puede plantear problemas reales. Por ejemplo, cuando usted está usando NVDs y ver dos objetos de diferentes tamaños que están lado a lado, el objeto más grande parece estar más cerca. Al ver objetos superpuestos a través de un NVD, el que está delante "parece" estar más cerca - tal vez mucho más de lo que es verdad. Además, algunos de los objetos vistos a través de gafas de visión nocturna pueden parecer más lejos de lo que realmente son. La razón de ello es que tendemos a asociar la pérdida de detalle nitidez con la distancia. Por otro lado, una fuente de luz que no es parte de un elemento de terreno - por ejemplo, una luz encima de una torre - puede mirar más de cerca de lo que realmente es. Es importante estar al tanto de estos problemas potenciales y que los usuarios NVG tienden a sobreestimar la distancia y subestiman la profundidad (la altura de un objeto es).
Su ojo necesita tiempo para adaptarse desde el primer día para la visión nocturna. Es por eso que apenas se puede ver cuando entras en una oscura sala de cine durante el día - sus ojos necesitan tiempo para adaptarse a la oscuridad. Así es con gafas de visión nocturna. Básicamente estás recibiendo una mala opinión del día, así que cuando se quita sus gafas de visión nocturna, sus ojos necesitan tiempo para adaptarse a la oscuridad. La cantidad de tiempo que necesita depende de cuánto tiempo usted ha estado usando las gafas de visión nocturna. La mayoría de las personas a alcanzar alrededor de un 75 por ciento-adaptación a la oscuridad dentro de los 30 segundos de la eliminación de las gafas. Esto es especialmente importante a tener en cuenta si está usando sus gafas de visión nocturna como binoculares - básicamente les levantar a sus ojos y luego bajarlos.
Estrategas militares de la historia han visto las ventajas de ser capaz de maniobrar con eficacia amparo de la oscuridad. Históricamente, los grandes ejércitos de maniobra en la noche realizarse este tipo de riesgos que rara vez se intentó. Durante la Segunda Guerra Mundial, los Estados Unidos, Gran Bretaña y Alemania trabajaron para desarrollar tecnología de visión nocturna rudimentaria. Por ejemplo, una mira telescópica infrarroja útil que utiliza cátodos en el infrarrojo cercano, junto a fósforos visibles para proporcionar un convertidor de imágenes en el infrarrojo cercano se envió. Sin embargo, este dispositivo tenía varias desventajas. La mira telescópica infrarroja requiere un reflector activo IR que era tan grande que tuvo que ser montado en un camión de plataforma. Este reflector IR activo podría ser detectado por cualquier soldados enemigos equipados con equipos similares. El alcance del rifle montado también requiere baterías engorrosos y proporcionó rango limitado.
La mira telescópica infrarroja mostró que la tecnología de visión nocturna estaba en el horizonte. Los líderes militares vieron inmediatamente muchos usos para esta tecnología más allá de francotiradores contra el enemigo amparo de la oscuridad. Un ejército equipado con gafas de visión nocturna, cascos y visores que sería capaz de operar las 24 horas del día. El Cuerpo de Ingenieros del Ejército, por ejemplo, sería capaz de construir puentes y caminos de reparación en la noche que proporcionan una medida de seguridad contra el ataque aéreo. El próximo reto en tecnología de visión nocturna sería el desarrollo de los sistemas pasivos que no requieren reflectores infrarrojos que podrían regalar la posición de un soldado al enemigo.
A través de la década de 1950, de la visión nocturna se enfocó en mejorar en el tubo de imagen en cascada, un desarrollo de los alemanes durante la Segunda Guerra Mundial. Los científicos de la Radio Corporation of America (RCA) fueron contratados para investigar y desarrollar un tubo de imagen en cascada de dos etapas en el infrarrojo cercano. Usando una nueva fotocátodo multi-álcali (desarrollado en RCA), el nuevo tubo de imagen en cascada realizado más allá de las expectativas de todos. Este nuevo sistema, conocido como el intensificador de imágenes (I2), reunió a la luz ambiente de la luna y las estrellas en el cielo nocturno y se intensificó esta luz. Visión nocturna ajustar rápidamente sus planes de mejora a este sistema. Había ciertos desafíos concomitantes con esta nueva tecnología: la ganancia fue limitada y la imagen de salida fue al revés. Una tercera etapa electrostática añadió al tubo resultó en más ganancia y re-invierte la imagen, pero el tubo creció a 17 pulgadas de largo y 3,5 pulgadas de diámetro para mantener una adecuada resolución borde. Esto hizo que el sistema demasiado grande para aplicaciones militares. Sin embargo, estos acontecimientos fueron un gran paso adelante en el desarrollo de sistemas de visión nocturna pasiva, portátiles.
Por los mediados de los años 1960, los científicos e ingenieros de visión nocturna enviaron la primera generación de dispositivos de visión nocturna pasiva para las tropas estadounidenses, incluyendo un Alcance Starlight pequeña que servía de vista rifle montado o como un visor de mano. Al darse cuenta de estos sistemas fueron lejos de perfeccionarse, personal de investigación de visión nocturna llegaron a referirse al desarrollo de este equipo ya en el Programa de intensificador de imagen de primera generación. Los científicos e ingenieros iría a mejorar esta tecnología para ofrecer una segunda y tercera generación de equipos de visión nocturna.
La primera generación Pequeño Starlight Alcance pronto fue puesta en práctica en el campo. Con el aumento de la participación de Estados Unidos en Vietnam, los soldados estadounidenses reconocieron rápidamente que se enfrentaban a un enemigo que se basó en el manto de la oscuridad para llevar a cabo sus maniobras y operaciones ofensivas. En 1964, el Ejército de Estados Unidos emitió equipo de visión nocturna a las tropas en Vietnam. La guerra de Vietnam demostró ser una etapa importante en el desarrollo de sistemas de visión nocturna.
La imagen térmica, basado en el espectro infrarrojo lejano, forma una imagen de los objetos mediante la detección de las diferencias entre el calor irradiado por un objeto particular o diana y su entorno. Hasta la década de 1970, los primeros prototipos que utilizan esta tecnología eran muy caros.
Mientras que la visión nocturna centró gran parte de sus esfuerzos de I + D en el desarrollo de equipos de visión nocturna práctico basado en la tecnología de infrarrojo cercano, los científicos de visión nocturna también se esforzaban por un avance tecnológico que llevaría la manera de infrarrojo lejano equipos de visión nocturna factible. Los avances tecnológicos que conduzcan visión nocturna en el desarrollo de sistemas de imágenes térmicas en la década de 1970 fue la llegada de cámaras de barrido lineal, que consiste en conjuntos de detectores de elementos múltiples. Los múltiples conjuntos de elementos proporcionan un alto rendimiento, imager encuadre en tiempo real que podría ser aplicado a prácticamente usos militares. Esta tecnología podría conducir a sistemas de orientación y navegación conocidos como Forward Looking Infrared (FLIR) sistemas. FLIR Systems proporcionan la ventaja de "ver" no sólo por la noche, pero también a través de muchos humos, nieblas, y otras condiciones que oscurecen.
La capacidad FLIR de los sistemas de imagen se hizo mucho en la demanda de todas las plataformas de sistemas de armas, generando una proliferación de diseños y prototipos para las diversas plataformas de armas. Como resultado, un grupo de expertos de NVL desarrollado un diseño para un visor universal para infrarrojo lejano en 1973 que llevó a la familia de módulos comunes que se enviaron a miles a través de muchas plataformas diferentes. Los sistemas FLIR basado módulos comunes se dieron cuenta de un importante ahorro de costes en los diseños anteriores.
La principal prueba de estos esfuerzos tecnológicos llegó a finales de 1990 / principios de 1991, cuando las fuerzas armadas iraquíes invadieron Kuwait. Los Estados Unidos de América y sus aliados se movilizó inmediatamente para obligar a las fuerzas de Saddam Hussein de Kuwait en la Operación Tormenta del Desierto. Sistemas de visión nocturna probarían vital para operar en el ambiente del desierto. Sistemas de visión nocturna que utilizando I2 y tecnologías FLIR fueron utilizados por las tropas de tierra y de los principales sistemas de armas como tanques, helicópteros, sistemas de misiles y vehículos de combate de infantería. Sistemas de focalización que utilizan la tecnología FLIR eran particularmente importantes para los principales sistemas de armas debido a su capacidad de "ver" a través de un denso humo, el polvo, la niebla y bruma a grandes distancias. Como en Vietnam, la Operación Tormenta del Desierto mostró científicos e ingenieros que se podrían realizar mejoras, por ejemplo fusión sensor que integra capacidades de I 2 y FLIR visión nocturna.
La industria de la visión nocturna ha evolucionado a través de tres etapas, r "Generaciones" del desarrollo. Tecnología de la generación I es obsoleta en el mercado estadounidense. Ofrecemos productos a base de Generación II, II +, III y III +. Cada generación ofrece más sensibilidad y puede funcionar eficazmente con menos luz.
Operando la esperanza de vida de los tubos intensificadores de imágenes de la Generación I fue alrededor de 2000 horas. Tubos Generación II tienen una esperanza de vida de 2500 horas a 4000 horas. Las mejoras continuas han aumentado la esperanza de vida útil de los tubos de la Generación III a 10.000 horas. Esto hace que la reposición tubo para el sistema prácticamente innecesario. Esta es una consideración importante cuando el tubo intensificador normalmente representa el 50% del coste global del sistema de visión nocturna.
La mayoría de los fondos naturales reflejan la luz infrarroja más fácilmente que la luz visible. Cuando se maximizan las diferencias de reflectancia entre objetos discernibles, la visualización de contraste aumenta, haciendo que los peligros potenciales del terreno y objetivos mucho más distinguible. Alta respuesta de infrarrojos de Gen III complementa este fenómeno, creando una imagen más nítida, más informativo.
Generación I
Amplificación: 1,000xLa década de 1960 fue testigo del comienzo de la visión nocturna pasiva. Las mejoras tecnológicas incluyen vacío fibra óptica apretado fusionados para la buena resolución de centro y una mejor ganancia, fotocátodos multi-alcalinos y de entrada y salida de las ventanas de fibra óptica. Dispositivos GEN I carecían de la sensibilidad y la amplificación de la luz necesaria para ver debajo de su plena luz de la luna, y con frecuencia se organizaron o en cascada para mejorar la ganancia. Como resultado, los sistemas GEN I fueron de imágenes de luz baja grande y engorroso, menos fiable, y relativamente pobre. También se caracterizan por rayas y distorsión.
Generación II
Amplificación: 20.000XEl desarrollo de la Placa de microcanal (MCP) dio lugar al nacimiento de dispositivos Generación II en la década de 1960 y principios de 1970. Electrón gana más altos ahora eran posibles a través del envase más pequeño, y mejoras en el rendimiento hacen posible la observación a un cuarto de la luna. El primer enfoque por proximidad placa microcanal (MCP) tubo intensificador de imagen era un 18mm utilizado en el original AN / PVS-5 NVG. Generación II + proporciona un rendimiento mejorado sobre estándar Gen II proporcionando una mayor ganancia en niveles altos y bajos. Generación II + de equipo que proporcione la mejor imagen en condiciones de luz de la luna completa y está recomendado para entornos urbanos.
Generación III
Amplificación: 30000 - 50,000XEl estado de la técnica actual, el intensificador de Generación III multiplica la luz de encendido reunión del receptor de los ojos o de vídeo de hasta 30.000 veces. Exigir más de 460 etapas de fabricación, el intensificador GEN III se caracteriza típicamente por un arseniuro de galio (GaAs) fotocátodo, que se cultiva utilizando un proceso orgánico epitaxia en fase vapor (MOVPE) metal. La sensibilidad de fotones de la phtocathode GaAs se extiende en la región del infrarrojo cercano, donde cielo nocturno iluminancia y relaciones de contraste son más altos. Sellado para una ventana de entrada que minimiza el deslumbramiento de velo, el fotocátodo genera una corriente de electrones que es la proximidad enfoca sobre una pantalla de fósforo, en donde la energía de los electrones se convierte en luz verde que puede entonces ser transmitida al ojo o sensor a través de una ventana de salida.
El GEN III arseniuro de galio (GaAs) fotocátodo es singularmente sensible más allá de 800 nanómetros, considerados como la región del infrarrojo cercano crítico donde los niveles de iluminación del cielo nocturno son mayores. Este desplazamiento espectral respuesta a los resultados de la región rojos en la mejora de la relación señal-ruido sobre los predecesores de GEN III, ofreciendo una mejora de tres veces en la agudeza y la detección de distancias visuales.
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