Ночные съемки

Исследователи паранормального часто используют приборы ночного видения для наблюдения и съемки НЛО, призраков, йети и т.п. С другой стороны, мистические существа и объекты сами периодически попадают в объективы камер видеонаблюдения, работающих в ночном режиме. В этой статье мы попробуем разобраться, что могут помочь увидеть эти приборы и насколько они эффективны при подобном использовании.

Приборы ночного видения – это класс оптико-электронных приборов, обеспечивающих оператора изображением местности (объекта и т.п.) в условиях недостаточной освещённости. По вариантам исполнения приборы ночного видения разделяются на встроенные (например, в камеры наружного наблюдения), отдельные (для визуального наблюдения без ведения записи), а также выполненные в виде приставок к фото и/или видеокамерам.

Дневной режим видеокамеры позволяет передать максимум информации (цветная картинка, четкие контуры и т.п.), но не подходит для условий низкой освещённости. При переходе в ночной режим в матрице камеры обычно отключается цветность, что позволяет повысить чувствительность устройства до 50%. Следует помнить, что ни один прибор ночного видения не может функционировать в абсолютной темноте, поэтому в этих устройствах часто используется специальная инфракрасная подсветка.

Существует несколько принципиальных подходов к построению приборов ночного видения:

• Усиление очень слабого видимого света. Идея реализуется в электронно-оптических преобразователях (ЭОП) и, в некоторой степени, в современных видеокамерах для систем охраны с т.н. ночным режимом.
• Наблюдение в ближнем инфракрасном диапазоне (длина волны 0,7..1,5 мкм). Как правило, чувствительность в ИК-диапазоне – это побочный эффект для ЭОП и ПЗС-матриц. Однако в ближнем ИК нет естественных источников излучения, кроме солнца, а в полной темноте такие приборы ничего не увидят. Поэтому в их конструкции часто используются специальные источники подсветки, невидимые невооруженным глазом, но легко различимые даже на камеру телефона (например, инфракрасные прожекторы на базе светодиодов).
• Наблюдение в среднем (тепловом) инфракрасном диапазоне (длина волны 7..15 мкм). В этом диапазоне излучают тела, нагретые до температур нашего мира: от минус 50 градусов Цельсия и выше. Такие приборы называются тепловизорами. Они показывают картинку разницы температур и не требуют дополнительной подсветки.
• Наблюдение в ультрафиолетовом спектре. Отсутствие естественных источников ультрафиолета (кроме солнца) и практически полное отсутствие невидимых невооруженным глазом искусственных источников ультрафиолетовой подсветки сдерживает распространение приборов ночного видения, основанных на этом принципе.

7-746.png

Схема прибора ночного видения

Прибор состоит из одного или двух объективов, окуляров и электронно-оптического преобразователя, расположенного между ними. Именно электронно-оптический преобразователь позволяет видеть в темноте.

Электронно-оптический преобразователь (ЭОП) – это вакуумный фотоэлектронный прибор, усиливающий свет видимого и ближнего ИК-диапазонов. Он имеет высокую чувствительность и способен давать изображение при очень низкой освещенности.

Пассивные (без подсветки) устройства ночного видения являются исторически первыми подобными приборами и широко используются и в настоящее время. Поскольку они имеют чувствительность только в ближнем инфракрасном диапазоне, то для их работы, как и для функционирования видеокамер с полупроводниковыми матрицами, требуется наличие освещения (например, свет ночного неба или инфракрасных прожекторов). Коэффициент усиления света ЭОП составляет от нескольких тысяч до нескольких десятков тысяч раз.

Выделяют несколько поколений электронно-оптических преобразователей:

• ЭОП поколения 1 имеют стеклянную вакуумную колбу с чувствительностью фотокатода 120 – 250 мА/лм. Усиление света составляет примерно120 – 900 раз, разрешение в центре 25 – 35 штр/мм.
• ЭОП поколения 1+ имеют уже метало-керамический преобразователь с чувствительностью фотокатода 200 – 300 мА/лм. Усиление света доведено до 1200 и более раз, разрешение по всему изображению доходит до 35 – 45 штр/мм.
• ЭОП поколения 2 имеют метало-керамический преобразователь с чувствительностью фотокатода 240 – 400 (как правило, не менее 350) мА/лм. Усиление света составляет 20000 – 40000 раз, разрешение 32 – 56 (в среднем около 50) штр/мм.
• ЭОП поколения 2+ имеют метало-керамический преобразователь с чувствительностью фотокатода 240 – 400 (как правило, не менее 350) мА/лм. Усиление света составляет 25000 – 50000 раз, разрешение 38 – 70 штр/мм.
• ЭОП поколения 3 построены на основе полупроводникового материала – арсенида галия. Чувствительность фотокатода достигает 900 – 1600 мА/лм. Усиление света достигает 60000 – 100000 раз, разрешение доведено до 50 – 78 штр/мм.

Опишем принцип работы прибора ночного видения с ЭОП в условиях низкого освещения, когда чувствительности человеческого глаза не хватает, чтобы подробно рассмотреть окружающие предметы.

Отраженный от объекта свет попадает на входную линзу оптической системы устройства – объектив. Объектив собирает падающий на него свет и фокусирует изображение объекта на поверхности основного элемента прибора ночного видения (электронно-оптического преобразователя), называемого фотокатодом. Задача ЭОП – усилить в несколько сотен или тысяч раз световой поток, который поступил на него через объектив, и передать изображение объекта на люминесцентный экран. Изображение на этом экране и рассматривает наблюдатель через вторую часть оптической системы – окуляр.

Существуют также цифровые приборы ночного видения, в основе которых применяются не электронно-оптические преобразователи, а ПЗС-матрицы (ПЗС – приборы с зарядовой связью). Такие приборы имеют отличные характеристики по усилению света (до 60000 раз), гораздо дешевле в производстве, чем устройства на основе ЭОП, не боятся засветок и могут быть использованы в дневное время суток без каких-либо ограничений. Современные полупроводниковые видеокамеры способны дать изображение при освещенности сцены до 0,0005 люкса.

Чувствительность приборов ночного видения в ближнем инфракрасном (ИК) диапазоне позволяет организовывать невидимую человеческим глазом подсветку сцены (например, инфракрасными светодиодами). Во избежание ошибок цветопередачи обычные бытовые видеокамеры снабжаются специальным фильтром, отсекающим ИК изображение. Камеры для охранных систем, как правило, не имеют такого фильтра, однако в темноте отсутствуют естественные источники излучения в ближнем ИК-диапазоне, поэтому без подсветки такие камеры ничего не покажут.

ИК-осветитель служит дополнительным источником света и используется, когда естественной освещенности окружающего пространства недостаточно. В качестве источника света в ИК-осветителях используются ИК-светодиоды, реже – более дорогостоящие лазерные диоды ИК диапазона. Необходимо отметить, что лазерное излучение представляет опасность для зрения, поэтому использование лазерных диодов в ИК-осветителях запрещено законодательством некоторых стран. Режим работы прибора ночного видения с включенным ИК-осветителем называется активным.

Дальность действия ИК осветителя зависит его мощности:

• Миниатюрные осветители (мощностью не более 5 мВт) позволяют ориентироваться на расстоянии 20 – 30 метров, например, в помещении или на небольшом дворе.
• Осветитель мощностью 10 мВт даст дистанцию наблюдения 50 – 70 метров, 20 мВт – уже 120 – 150 метров.
• Мощные светодиодные ИК-осветители (100 – 200 мВт), которые иногда называют ИК-фонарями, также как лазерные ИК-осветители чаще используются в качестве второй, дополнительной подсветки. Они обычно имеют съемную конструкцию и механизм фокусировки, позволяющий собрать свет в более узкий пучок и увеличить дистанцию наблюдения до 300 – 500 метров.

Работающий ИК-осветитель со стороны обычно выглядит как огонек зажженной сигареты, но существуют и такие осветители, которые не видны человеческим глазом.

Что же мы можем увидеть с помощью приборов ночного видения? Всё то же, что мы можем увидеть при свете: любые объекты материального мира, отражающие свет. Такие приборы могут быть эффективными при выслеживании в темное время суток какого-то животного (йети, чупакабры и т.п.), при ночной съемке людей (например, с их помощью можно увидеть крадущегося во тьме шутника) или летящего без подсветки НЛО.

Таким образом, использование приборов ночного видения может обеспечить исследователей паранормальных явлений дополнительной визуальной информацией, которая может помочь опознать феномен, а то и определить причину его появления.