Scheda riassuntiva Visori Notturni (1,2,3,4 Gen)
che cos'e' la visione notturna
l'occhio umano e' un sensore eccezionale dotato di una sensibilita' incredibile. riesce ad adattarsi velocemente alla luce solare e durante la notte e' in grado di individuare dettagli a breve distanza anche con la sola presenza del chiarore stellare.
tuttavia l'occhio umano presenta anche dei limiti, che la tecnologia della visione notturna ha studiato accuratamente riuscendo a conseguire con gli anni progressi sempre piu' sorprendenti.
per "visione notturna" s'intende quella tecnologia che consente di distinguere chiaramente oggetti posti a diversi metri di distanza, sfruttando qualsiasi fonte luminosa disponibile, luce lunare inclusa, permettendo di vedere quelle che altrimenti a occhio nudo, apparirebbero solo come sagome non identificabili.
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generazione 1ª
gli strumenti della 1ª generazione utilizzano un intensificatore d'immagine che consiste in un tubo vuoto ad uno o tre livelli (detti anche a cascata), il quale amplifica immagini poco chiare accelerando gli elettroni. gli strumenti della 1ª generazione utilizzano solitamente un fotocatodo s-20 (fotosensibilita' 180-200 µa/lm) a inversione elettrostatica ed accelerazione ad elettroni per ottenere il guadagno.
a causa di una piu' elevata fotosensibilita', l'intensificatore d'immagine della 1ª generazione e' stato il primo ad essere veramente passivo. problemi che riguardano gli strumenti della 1ª generazione sono la distorsione geometrica, vale a dire l'inclinazione di linee parallele, la durata del tubo e una riga di luce quando si muove lo strumento. offre un'amplificazione pari a circa 15.000x / 20.000x.
generazione 2ª
utilizza solitamente un fotocatodo s-25 (rosso esteso) con fotosensibilita' 240 + µa/lm e disco a microcanali per ottenere il guadagno. l'inversione puo' essere sia elettrostatica sia a fibra ottica. i tubi della 2ª generazione forniscono una performance soddisfacente a bassi livelli di luce e manifestano minime distorsioni. per eliminarle, la soluzione migliore consiste nell'impiegare intensificatori con piatto a microcanali (mcp) con inversione di fibra ottica. se si verifica una distorsione a s, questa e' solitamente lieve e difficile da individuare ad occhio nudo. dato che la sensibilita' massima degli strumenti di 2ª generazione si trova nella banda visibile verde, con risposta relativamente bassa nella zona vicina agli infrarossi, la capacita' di questi apparecchi di offrire una buona visibilita' dipende dalla quantita' di luce lunare o stellare. offre un'amplificazione pari a circa 25.000x / 30.000x.
generazione 2ª plus
alcune aziende producono anche tubi della generazione chiamata 2ª plus. si tratta sostanzialmente di un miglioramento apportato ai tubi di 2ª generazione. il disco utilizza microcanali piu' sottili e il rivestimento in fosforo e' stato migliorato; caratteristiche queste che aumentano il costo ma che accrescono allo stesso tempo la performance dello strumento in condizioni di scarsa illuminazione.
generazione 3ª
gli strumenti della 3ª generazione sono stati fabbricati per la prima volta agli inizi degli anni '80 e sono i piu' sofisticati dal punto di vista tecnologico. la differenza fondamentale dei visori della 3ª generazione consiste nel fatto che il fotocatodo multialcalino utilizzato nelle generazioni precedenti e' stato sostituito da un fotocatodo in arsenuro di gallio ed un disco a microcanali che consente di accrescere la risoluzione e la fotosensibilita'. il disco a microcanali e' rivestito da una pellicola-barriera di ioni che ne prolunga la durata. un tubo di 3ª generazione produce piu' di 800 µa/lm nella regione dello spettro che si estende da 450 a 950 nanometri (vicino agli infrarossi) fornendo una performance da molto buona ad eccellente a bassi livelli di luce. recenti tubi di 3ª generazione costruiti su specifiche militari non hanno presentato distorsioni percepibili. i tubi di 3ª generazione sono i piu' adatti in situazioni quali notti senza luna o stelle; in ogni modo tutti i casi in cui si trova una sensibilita' luminosa piu' elevata verso gli infrarossi, pur includendo ancora luce visibile inferiore ai 450 nanometri. offre un'amplificazione di circa 35.000 - 40.000x.
generazione 3ª plus
si tratta di una 3ª generazione migliorata, facendo riferimento in particolar modo a un notevole sviluppo del fotocatodo e della piastra a microcanali ottenuto nel 1990, con un generale aumento del guadagno e della risoluzione.
generazione 4ª
utilizza tubi intensificatori senza film per gli ioni (filmless) e rappresenta il maggior passo avanti nel campo degli intensificatori di immagine degli ultimi 10 anni. la rimozione del film consente un’immagine di una nitidezza eccezionale a scapito di una durata minore della vita del tubo intensificatore. inoltre dispone di una funzione denominata auto gated che riduce la possibilità di abbagliamenti da parte di luce diretta/indiretta improvvisa. grazie al significativo aumento del contrasto e delle prestazioni in tutte le condizioni luminose, la quarta generazione rappresenta il top disponibile sul mercato.
la quarta generazione incrementa l’efficacia operativa di molti visori ad uso militare; la tecnologia filmless fornisce un maggior rapporto segnale/rumore rispetto alla terza generazione, in questo modo le immagini hanno qualità superiore (minore scintillazione) in condizioni di scarsa illuminazione. inoltre la funzione auto gated aumenta la risoluzione dell’immagine in presenza di forte illuminazione e minimizza le interferenze provenienti da fonti molto luminose. queste migliorie incrementano anche la distanza di avvistamento data dal visore.
attenzione: il governo americano (unico paese a produrre di serie tubi di 3ª, 4ª generazione) autorizza la vendita di questi strumenti solo ad enti militari della nato. scordiamoci pertanto di poterli vedere normalmente commercializzati per il mercato civile.
a loro volta i visori notturni si dividono in varie forme e misure:
binoculari:
simile ad un binoculare per uso diurno, e' usato per vedere oggetti distanti in condizioni di scarsa luminosita'.
monoculari:
questi strumenti portatili si contraddistinguono per la loro versatilita'. e' possibile adattarli a macchine fotografiche, videocamere e telescopi per una visione a lunghe distanze.
occhiali:
sono montati sulla testa lasciando libere le mani. consentono anche di muoversi nel buio giacche' l'ingrandimento equivale a 1:1. particolarmente indicati per il volo.
cannocchiali per armi:
montati su fucili permettono di identificare il bersaglio quando ci si trova in condizioni di scarsa visibilita'.
come opera un visore notturno
all'interno dello spettro elettromagnetico, l'occhio umano e' in grado di rispondere esclusivamente a lunghezze d'onda che vanno dai 400 ai 700 nanometri (nm), perche' oltre ad essere quella la parte d'emissione solare che piu' velocemente penetra l'atmosfera, e' anche quella che l'occhio percepisce sostanzialmente come colore.
il nanometro e' l'unita' di misura di lunghezza pari a 10-9 m. equivalente a 10 ångström ed e' usato soprattutto per esprimere la lunghezza d'onda degli spettri elettromagnetici.
minore e' la quantita' di luce a disposizione, inferiore e' la capacita' dell'occhio di distinguere colori e dettagli. in una notte buia l'occhio perde completamente la percezione dei colori e gli oggetti appaiono cosi' oscuri e indistinti.
oltre a percepire solo una parte dello spettro, l'occhio risponde a certe lunghezze d'onda piu' intensamente rispetto ad altre.
la luce verde e' percepita per esempio in modo diverso rispetto a quella rossa, avendo una luminosita' superiore.
alla presenza di luce diurna la risposta visiva dell'occhio descrive una curva - nota come curva fotopica o curva standard dell'osservatore - che raggiunge un picco a 550 nanometri. quando l'occhio si adatta al buio, la curva slitta verso il blu, ed e' chiamata curva scotopica. il fogliame sarebbe rosso e non verde - o almeno cosi' apparirebbe, se i nostri occhi fossero sensibili ad una gamma piu' ampia di frequenze.
due sono i metodi utili al fine di migliorare la visione notturna..
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ll primo consiste nell'aumentare la quantita' di luce a disposizione dell'occhio, servendosi ad esempio di un telescopio o di una torcia.
la seconda soluzione e' data dalla tecnologia d'immagine, e si realizza creando da una radiazione solitamente impercettibile una figura visibile, con schermo al fosforo, come accade nei sistema d'immagine di visione notturna (nvis).
un nvis appare generalmente come un occhiale, un binocolo o un cannocchiale che permette all'operatore di vedere sulle lunghezze d'onda vicine agli infrarossi (in ogni caso non oltre i 930 nanometri). proprio come l'occhio, ogni tipo di nvis ha una curva di risposta che descrive la sensibilita' a diverse lunghezze d'onda. la risposta o sensibilita' di nvis nei confronti degli infrarossi (ir) rende questo sistema piu' utile per la visione notturna rispetto ad uno strumento che amplifica solo la luce visibile.
di notte c'e' una presenza maggiore di ir che di luce visibile. inoltre molti materiali (fogliame, cemento, pietra, ecc.), riflettono gli infrarossi in modo piu' efficace rispetto alla luce visibile. il fogliame soprattutto riflette molto il rosso e gli infrarossi.
la natura ha fatto in modo di dotarci di una vista sensibile ad una banda di frequenze inferiori predominante durante il giorno e il bisogno di dormire al calare della luce e' forse uno dei motivi alla base della nostra incapacita' di percepire frequenze ad infrarossi.
potrebbe manifestarsi tuttavia l'esigenza di operazioni militari notturne e in qualche caso l'oscurita' puo' rappresentare un vantaggio, soprattutto se il nemico non ha la possibilita' di vedere nella notte.
a differenza del sistema di 1ª generazione, che per ottenere un guadagno di luminosita' utilizza generalmente un'inversione elettrostatica con accelerazione ad elettroni attraverso uno o piu' fotocatodi con fotosensibilita' da 180-200 µa/lm, nei sistemi della 2ª e 3ª generazione l'obiettivo raccoglie la luce che non puo' essere vista ad occhio nudo e la focalizza sull'intensificatore d'immagine.
come nella 1ª generazione, anche nei tubi di 2ª un sistema di lenti focalizza un'immagine invertita della scena su un fotocatodo. gli elettroni emessi dal fotocatodo sono focalizzati elettrostaticamente sul mcp, localizzato immediatamente davanti allo schermo di fosforo. dopo la loro moltiplicazione all'interno del mcp, gli elettroni sono accelerati lungo la stretta giuntura verso lo schermo dal campo elettrico, producendo in tal modo un'immagine visibile.
l'intensita' luminosa di un visore notturno con mcp puo' risultare fino a 40.000: cio' dipende dal voltaggio di accelerazione lungo il mcp e dalla lunghezza dei canali nel loro diametro. il guadagno non dipende dalla misura assoluta dei canali, cosi' il loro diametro puo' essere scelto in modo tale da dare la risoluzione richiesta. i mcp disponibili attualmente hanno una misura centro a centro di circa 10/15 µm. diminuire questa spaziatura migliorerebbe la risoluzione ma, sfortunatamente creerebbe numerosi altri problemi.
il tubo intensificatore d'immagine a wafer, dotato di mcp doppio con focalizzazione in prossimita' (con una sorta di sezione a croce), fornisce una riduzione della misura ancor piu' rilevante. nel tubo wafer il mcp si localizza immediatamente dietro un fotocatodo piatto, ad una distanza di alcuni decimi di millimetro.
i tubi wafer sono leggeri e compatti e offrono un'elevata portabilita', quindi possono essere usati soprattutto per gli occhialini. purtroppo, sono piu' esposti a possibili danni al fotocatodo, quindi richiedono particolari precauzioni.
i tubi di 3ª generazione si basano sempre sui mcp, ma utilizzano un fotocatodo di affinita' negativa prodotto da elementi come l'arsenuro di gallio. rispetto alle prime due generazioni, questi tubi intensificatori d'immagine sono piu' sensibili e capaci di maggior risoluzione, il che significa che possono operare a livelli piu' ampi.
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al loro interno un fotocatodo assorbe l'energia luminosa convertendola in elettroni che sono poi portati verso uno schermo al fosforo, passando prima attraverso un disco di microcanali che li moltiplica per migliaia di volte.
quando quest'immagine d'elettroni estremamente intensificata colpisce lo schermo al fosforo, fa in modo che lo schermo emetta luce visibile.
dato che il modo e il grado d'intensita' con il quale la luce e' emessa dallo schermo al fosforo corrisponde a quello dell'obiettivo che la raccoglie, la nitida immagine notturna che si vedra' sara' esattamente fedele alla scena che si ha di fronte in quel momento.
i tubi di 3ª generazione sono piu' costosi delle prime due generazioni e sono stati usati per lungo tempo solo per speciali applicazioni, come nei nvg per i piloti d'elicottero.
i nvg usati attualmente fanno uso di tubi di 2ª e di 3ª generazione. dove ci sono problemi di costo, sono preferiti i tubi di ii generazione, mentre sono usati gli altri tubi tecnologicamente piu' avanzati nel caso in cui si richiedano alta risoluzione e un grado superiore di affidabilita'.
per saperne di più
https://en.wikipedia.org/wiki/night_vision
https://en.wikipedia.org/wiki/americ...rk_corporation
https://www.atncorp.com/
https://www.skypoint.it/ddl/allegati/ap-2721.pdf
https://www.visionenotturna.it
video
prima generazione
https://it.youtube.com/watch?v=gysrm...eature=related
https://it.youtube.com/watch?v=1tqpxzjo76q
https://it.youtube.com/watch?v=ge73m_kxntu
seconda generazione
https://it.youtube.com/watch?v=cbgnt...eature=related
https://it.youtube.com/watch?v=4bzz5c5e8vy
terza generazione
https://it.youtube.com/watch?v=3d9vl...eature=related
https://it.youtube.com/watch?v=uooio...eature=related
https://it.youtube.com/watch?v=d66mwt34tzg
https://it.youtube.com/watch?v=ivz6k_yfuno
quarta generazione
https://it.youtube.com/watch?v=ivz6k_yfuno
bibliografia
https://www.skypoint.it/ddl/allegati/ap-2721.pdf
https://www.visionenotturna.it
p.s.: se la cosa vi piace chiedo ai mod se è possibile mettere in rilievo la discussione così che tutti possono informarsi prima di fare domande gia fatte 1000 ;)
