Sebagian besar dari kita mungkin pernah melihat, di film atau di TV, orang-orang Pasukan Khusus tampak seperti gabungan manusia dan mesin dengan perangkat night vision canggih yang menutupi wajah mereka, memungkinkan mereka untuk melihat dalam gelap. Sebelumnya, gadget ini diperuntukkan bagi badan khusus dan militer. Saat ini, dengan kemajuan teknologi dan biaya produksi yang lebih rendah, perangkat ini telah muncul di pasar konsumen. Bahkan jika Anda bukan tipe orang yang suka menyerbu gedung di malam hari, mereka mungkin terbukti membantu dan sangat meningkatkan hobi atau aktivitas luar ruangan Anda. Misalnya, Anda dapat menggunakan perangkat night vision untuk:

• Pengamatan satwa liar

• Memancing dan berperahu

• malam hari Perburuan malam dan paintball

• Berkemah, pramuka, dan menjelajahi gua

• Pencarian dan penyelamatan

• Deteksi objek tersembunyi

• Melakukan perbaikan malam hari

• Menemukan siapa yang mengunjungi halaman belakang Anda di malam hari

• Mengerjai  teman dan keluarga

Ketika datang ke night vision, kebanyakan dari kita secara alami dan benar berasumsi bahwa produk ini memungkinkan kita untuk melihat di malam hari. Namun, ada berbagai jenis teknologi night vision yang memiliki kegunaan dan kemampuan berbeda. Di bawah istilah umum "night vision", para ahli biasanya membedakan antara tiga jenis utama: night vision yang lebih intensif, perangkat night vision digital, dan pencitra termal. Meskipun banyak perbedaan, mereka semua memiliki arsitektur yang sama: tabung optik yang disesuaikan untuk pencitraan cahaya inframerah dan sensor inframerah terintegrasi yang mengubah cahaya inframerah tak terlihat menjadi cahaya tampak, yang dapat dilihat dan dianalisis oleh mata manusia. 

Night Vision Image Intensifiers

"Cahaya inframerah yang dihasilkan oleh bintang-bintang dipantulkan dari Bulan dan membentuk iluminasi inframerah sekitar yang digunakan oleh perangkat night vision di malam hari."   Kita akrab dengan gambar yang dihasilkan oleh tabung intensifier yang telah kita lihat di film, berita, atau publikasi ilmiah populer: itu adalah optik yang menghasilkan gambar hijau dan hitam. Tabung penguat menggunakan radiasi inframerah ambien yang dipantulkan, tidak terlihat oleh mata manusia, untuk menghasilkan gambar pemandangan. Sama seperti cahaya tampak, radiasi infra merah ini dipancarkan oleh Matahari dan bintang-bintang, dan menerangi segalanya—termasuk Bumi dan Bulan. Cahaya inframerah yang dihasilkan oleh bintang-bintang dipantulkan dari Bulan dan membentuk iluminasi inframerah sekitar yang digunakan oleh perangkat night vision di malam hari. Perangkat night vision tabung-intensifier mengubah cahaya inframerah yang dipantulkan dari objek dan mengubahnya menjadi gambar yang terlihat. Di jantung perangkat ini adalah tabung intensifier, yang dibangun dari tabung yang memiliki fotokatoda di satu ujung, anoda internal di tengah, dan layar fosfor di ujung lainnya. Tegangan tinggi diterapkan antara fotokatoda dan anoda untuk menciptakan medan elektrostatik yang kuat. Ketika cahaya inframerah mengenai fotokatoda, elektron dipancarkan dan dipercepat oleh medan listrik menuju layar fosfor, yang menghasilkan gambar yang terlihat. Sejak awal perangkat ini, prinsip dasar operasi mereka pada dasarnya tetap sama; namun, resolusi, kejernihan, dan kecerahan gambar telah meningkat secara signifikan selama bertahun-tahun.

Terminologi

Sebelum kita masuk ke diskusi teknis, adalah bijaksana untuk membiasakan diri dengan beberapa terminologi night vision yang umum.

• Sensitivitas: menentukan jumlah minimum cahaya inframerah yang dapat dideteksi

• Gain: rasio keluaran yang terlihat dengan jumlah masukan inframerah; ukuran penguatan sinyal

• Kebisingan: sinyal keluaran pada layar fosfor yang tidak terkait dengan gambar inframerah yang sebenarnya; noise mendistorsi dan mengaburkan gambar

• Fotokatoda: layar/elektroda bermuatan negatif yang dilapisi dengan bahan fotosensitif; menyerap cahaya inframerah untuk menghasilkan elektron 

• MCP: pelat saluran mikro; digunakan dalam amplifikasi fotoelektron 

• Anoda: elektroda bermuatan positif; mempercepat elektron menuju layar fosfor Layar

• fosfor: ini menyerap elektron yang dihasilkan oleh fotokatoda dan menghasilkan gambar cahaya tampak, yang sesuai dengan gambar inframerah asli 

• ITAR: "International Traffic in Arms Regulations "Peraturan yang mengatur ekspor dan penjualan tertentu yang dikendalikan teknologi di luar Amerika Serikat

• Perangkat aktif: perangkat night vision yang menggunakan iluminator inframerah (IR) untuk memancarkan cahaya tambahan atau tambahan pada target untuk pencitraan

• Perangkat pasif: perangkat night vision yang menggunakan penerangan inframerah alami untuk pencitraan

The Generation Gap

Generasi 0

Generasi 0 adalah teknologi penguat gambar tertua, sejak penggunaan militer pertamanya selama Perang Dunia II, oleh tentara Jerman. Konsep pengoperasiannya terinspirasi oleh tabung pengonversi gambar RCA Corporation, yang dikembangkan pada pertengahan 1930-an untuk digunakan di televisi. Fotokatoda generasi 0, yang disebut katoda S-1 (AgOCs), memiliki efisiensi yang sangat rendah, penguatan yang rendah, jangkauan yang pendek, dan menghasilkan gambar yang sangat redup pada layar fosfor. Agar berguna, tabung generasi 0 membutuhkan lampu inframerah eksternal yang kuat untuk menerangi pemandangan. ?Sejak itu, jenis night vision ini berevolusi dari generasi 0 ke generasi 3, menghasilkan peningkatan sensitivitas, resolusi, kejernihan gambar, kecerahan, dan warna gambar, tetapi konsep utama pengoperasiannya tetap sama: konversi inframerah sekitar yang dipantulkan cahaya menjadi cahaya tampak. Teknologi generasi 0 dianggap sudah usang dan tidak diproduksi lagi saat ini.

?Generasi1

Untuk meningkatkan sensitivitas, penguatan, kecerahan gambar, dan untuk mengurangi ketergantungan pada lampu inframerah besar, desain fotokatoda multi-alkali generasi pertama yang baru (menggunakan natrium-kalium-antimoni-cesium “Na-K-Sb-Cs” formula, yang biasa disebut sebagai S-20), menghubungkan tiga tabung intensifier secara seri, diperkenalkan pada awal 1960-an. Ini terbukti berhasil dalam meningkatkan sensitivitas, penguatan, dan kecerahan gambar secara signifikan, tetapi membuat perangkat night vision lebih besar dan lebih berat. Kelemahan lain adalah bahwa mereka menghasilkan gambar dengan pusat yang jelas dan terang tetapi tepi yang lebih gelap dan terdistorsi. Selain itu, tabung generasi pertama menampilkan gambar yang mekar, pencucian gambar sesaat karena layar fosfor yang terlalu terang. Saat ini, perangkat night vision Generasi 1 memiliki desain dasar yang sama tetapi, berkat peningkatan dalam proses manufaktur, menghasilkan gambar dengan resolusi hingga 35 lp/mm. Teknologi ini tersedia untuk konsumen dan biasanya tidak tunduk pada pembatasan ekspor ITAR.

Firefield generasi pertama IIT night vision bermata genggam dengan iluminator IR

Generasi 2

Teknologi night vision generasi ke-2 lahir sekitar akhir 1960-an dengan diperkenalkannya pelat saluran mikro (MCP) di dalam tabung intensifier. MCP memperkuat jumlah elektron yang mencapai layar fosfor ribuan kali, yang sangat meningkatkan perolehan perangkat. Peningkatan signifikan lainnya pada tabung generasi pertama adalah penyempurnaan fotokatoda S-25. Mereka juga meningkatkan sensitivitas, serta respons spektral perangkat. Peningkatan sensitivitas dan penguatan secara keseluruhan sudah cukup untuk mendapatkan gambar yang cerah dan jernih hanya dengan satu tabung intensifier. Hal ini mengakibatkan sangat mengurangi ukuran dan berat NVD, yang memungkinkan untuk konfigurasi headgear-mounted dan senjata-mount. Karena mereka hanya menampilkan satu tabung intensifier, mereka menunjukkan kejernihan gambar tepi-ke-tepi yang superior dan kurang mekar. Perangkat generasi ke-2 saat ini menghasilkan gambar yang cerah dan jernih dengan resolusi hingga 54 lp/mm. Mereka tersedia di pasar konsumen tetapi, lebih sering daripada tidak, tunduk pada pembatasan ekspor ITAR.

Armasight generasi ke-2 IIT night vision riflescope clip-on

Generasi 3

Pada pertengahan 1970-an, pengenalan fotokatoda gallium arsenide (GaAs/AlGaAs) merupakan kemajuan besar dalam teknologi tabung intensifier yang menandai munculnya perangkat generasi ke-3. Tabung baru memiliki sensitivitas, resolusi, dan rasio signal-to-noise (SNR) yang jauh lebih besar, yang meningkatkan jangkauan deteksi dan kinerja dalam kondisi cahaya rendah. Namun, karena interaksi kimia galium arsenida dengan MCP, tabung ini mudah terdegradasi. Untuk mengatasi masalah ini, MCP diisolasi oleh lapisan tipis oksida logam, penghalang ion, dengan harga kebisingan elektronik yang sedikit lebih tinggi dan SNR yang lebih rendah. Karena noise, detail gambar juga terganggu. Terlepas dari kekurangan ini, kinerja keseluruhan jauh lebih baik daripada perangkat generasi ke-2. Di pasar saat ini, orang dapat mengharapkan perangkat generasi ke-3 dengan resolusi hingga 75 lp/mm dan sensitivitas, kualitas gambar, dan resolusi yang superior. Perangkat ini berada di bawah batasan ITAR dan hanya tersedia untuk militer dan penegak hukum.

Night Optics IIT night vision riflescope generasi ke

-3 Fitur Umum Tersedia dengan Tabung Intensifier Generasi ke-2 dan ke-3

Fosfor Putih

Sebagian besar tabung intensifier menghasilkan gambar hijau karena penglihatan manusia dapat membedakan lebih banyak nuansa hijau daripada warna lainnya. Ini meningkatkan pengenalan objek atau target dalam aplikasi taktis dan pengawasan keamanan. Namun, bagi operator yang lebih menyukai gambar hitam-putih, tersedia juga tabung dengan teknologi Fosfor Putih. Produk generasi ke-2 dan ke-3 tersedia dengan opsi fosfor putih.

. Kontrol Kecerahan Otomatis (ABC)

ABC adalah fitur yang mengontrol tegangan melintasi pelat saluran mikro untuk mengatur penguatannya sesuai dengan jumlah cahaya eksternal yang masuk ke tabung. Ini membantu mempertahankan kecerahan gambar yang konstan, sementara pencahayaan eksternal bervariasi.

Perlindungan Sumber Terang (BSP)

Jika tabung intensifier terkena cahaya siang hari atau kilatan cahaya terang di malam hari saat menyala, dapat menjadi rusak atau terbakar. Untuk mencegah hal ini, beberapa produk night vision menggabungkan Bright Source Protection (BSP), sebuah fitur yang mematikan tegangan fotokatoda saat terkena cahaya terang. BSP mencegah degradasi tabung dan memperpanjang umurnya.

Autogating

Untuk memungkinkan kinerja normal gambar di bawah kondisi cahaya terang dan untuk mengurangi degradasi, catu daya menghasilkan tegangan fotokatoda berosilasi cepat. Dengan fitur ini, cahaya terang tidak membebani tabung. Autogating mempertahankan visibilitas tinggi, resolusi gambar, dan memperpanjang umur tabung lebih dari 15.000 jam tanpa degradasi yang nyata.

Generasi 4

Dalam upaya terus-menerus untuk kinerja yang lebih baik, produsen mencoba mengatasi keterbatasan perangkat generasi ke-3 yang memiliki film penghalang ion, yaitu untuk mengurangi kebisingan elektronik, dengan mencoba mengembangkan teknologi tabung intensifier tanpa film. Mereka berhasil sampai tingkat tertentu, dan teknologi ini secara singkat disebut night vision generasi ke-4, tetapi biaya produksinya terlalu tinggi dibandingkan dengan peningkatan kinerja. Terminologi ini dengan cepat ditarik kembali dan disebut penguat gambar tanpa film generasi ke-3. Klasifikasi perangkat tabung intensifier yang saat ini diakui mengikuti generasi 0, 1, 2, dan 3.

night vision Digital

 Penglihatan malam digital adalah jenis yang paling dikenal di pasar konsumen. Seperti yang tersirat dari namanya, perangkat ini menggunakan sensor CCD atau CMOS , mirip dengan yang ada di kamera digital Anda. Karena sensor CCD dan CMOS memiliki sensitivitas dalam spektrum Inframerah Dekat, hingga 1,1 m, mereka digunakan dalam perangkat Digital Night Vision. Jenis night vision ini menawarkan beberapa keuntungan.

Konus Optik Digital night vision bermata dengan IR Illuminator, USB dan port Video-Out

• Sensor digital mereka tahan terhadap kerusakan dari cahaya terang

• Mereka tidak mudah terbakar dan memiliki masa pakai hampir tak terbatas

• Mereka kurang rapuh dan lebih murah.

Selain semua hal di atas, night vision digital secara inheren lebih mudah diintegrasikan dengan perekaman dan penyimpanan media digital. Dari semua produk night vision yang tersedia di pasaran, ini adalah yang paling murah, paling mudah digunakan, dan paling dapat diandalkan.

Iluminator Inframerah

Karena perangkat night vision tabung digital dan intensifier adalah perangkat pasif dan menggunakan cahaya inframerah ambient alami dari Bulan dan bintang-bintang untuk membuat gambar, mereka tidak akan bekerja secara efektif pada malam berawan atau dalam kegelapan total ruang bawah tanah atau gelap. bangunan. Untuk mendapatkan visibilitas, meningkatkan sensitivitas dan jangkauan dalam kegelapan total, banyak NVD dilengkapi dengan iluminator inframerah built-in atau memiliki titik pemasangan untuk iluminator opsional pilihan Anda. Secara teoritis, sumber cahaya inframerah apa pun dapat berfungsi sebagai iluminator inframerah (IR) untuk perangkat night vision Anda: lampu inframerah, senter LED inframerah, dan laser inframerah. Karena teknologi LED dan laser lebih terjangkau secara luas di pasar konsumen, lampu infra merah kurang umum saat ini. Sebagian besar iluminator night vision khusus yang tersedia secara komersial menggunakan laser yang aman untuk mata atau sumber LED.

Thermal Imaging

Teknologi terakhir dan tercanggih dalam kategori night vision adalah thermal vision atau pencitraan termal. Pencitra termal unik dalam banyak aspek, tetapi yang membedakannya adalah mereka tidak mendeteksi pantulan ambient dekat—dan cahaya inframerah gelombang pendek (SWIR), melainkan mendeteksi panas (cahaya inframerah gelombang panjang, atau LWIR) yang dipancarkan oleh objek. . Setiap objek dengan suhu di atas nol derajat mutlak Kelvin memancarkan cahaya inframerah gelombang panjang (panas). Semakin hangat objeknya, semakin banyak inframerah yang dipancarkannya dan semakin dapat dideteksi dengan pencitraan termal. Untuk melakukan ini, pencitra termal menggunakan detektor yang sangat canggih—bolometer—yang terkadang juga disebut sebagai susunan bidang fokus (FPA). Mereka membaca perbedaan suhu antara objek dan latar belakangnya untuk membuat profil termal pemandangan, yang kemudian ditampilkan pada layar elektronik. Pencitra termal biasanya menggunakan optik germanium, yang buram terhadap cahaya tampak atau inframerah dekat dan tidak akan mendeteksinya. 

Sistem Pencitraan Termal Torrey Pines Logic T10-S

Untuk membuat gambar termal terlihat oleh kami, perangkat ini menggunakan elektronik khusus yang memproses data dari sensor pencitraan dan menyampaikannya ke layar internal atau eksternal. Layar dapat berupa salah satu jenis berikut: LCD (Liquid Crystal Display), OLED (Organic Light Emitting Diode), atau AMOLED (Active-Matrix OLED). Berlawanan dengan tabung intensifier dan night vision digital, mereka dapat beroperasi dalam kegelapan total tanpa iluminator IR atau pada siang hari dan memungkinkan Anda untuk melihat tanda termal yang berasal dari manusia, hewan, jet atau mesin pembakaran, atau kabel panas. Karena pita spektral inframerah yang mereka gunakan memiliki sifat yang sedikit berbeda dari cahaya tampak atau inframerah dekat, mereka juga memungkinkan Anda melihat dengan jelas melalui kabut, asap, dedaunan, dan debu—tetapi tidak melalui jendela atau kaca depan.

Pencitraan termal juga sering digunakan oleh penegak hukum untuk menyelidiki TKP karena memungkinkan pembedaan antara mobil yang baru saja dikendarai dan yang sudah lama diparkir. Pencitraan termal juga memungkinkan deteksi objek yang baru saja disentuh atau dipegang oleh orang dan masih mempertahankan panas tubuh dan yang tidak disentuh. Salah satu kelemahan yang signifikan dari penglihatan termal, dibandingkan dengan night vision, adalah resolusi gambarnya yang lebih rendah, yang membuatnya sulit untuk mengenali wajah. Selama bertahun-tahun, pencitra termal menggunakan sensor bolometer berpendingin yang sangat besar, berat, dan mahal yang tidak praktis untuk penggunaan konsumen. Bahkan dengan diperkenalkannya mikrobolometer non-pendingin, yang jauh lebih kompak, ringan, dan mengkonsumsi lebih sedikit daya, teknologi ini sangat mahal dan hanya dapat diakses oleh militer, penegak hukum, penelitian ilmiah, dan perusahaan yang mampu membelinya. Dalam beberapa tahun terakhir, ketika biaya produksi turun, imager termal tersedia untuk pasar konsumen.

Penglihatan Termal/Malam Hibrida

Untuk menggabungkan keunggulan perangkat night vision dan penglihatan termal, pabrikan sedang mengembangkan sistem pencitraan penglihatan termal/malam hibrida yang menggabungkan teknologi penguat gambar dan pencitraan termal dalam satu perangkat. Dengan teknologi hibrid ini, operator memiliki opsi untuk melihat tanda tangan termal, citra night vision resolusi tinggi, secara terpisah atau dalam kombinasi, pada layar yang sama. Hal ini memungkinkan superposisi gambar night vision resolusi tinggi dengan profil termal dan kemampuan untuk melihat menembus asap tebal, serta kaca. Tren lain sedang berlangsung yang bertujuan untuk melampaui night vision generasi ke-3 yang diketahui dengan secara langsung mengintegrasikan sensor CMOS ke dalam tabung intensifier alih-alih layar fosfor. Pendekatan ini menawarkan output video langsung untuk dilihat dan ditransmisikan ke pusat komando untuk memantau dan mengumpulkan data untuk intelijen. Sebagian besar teknologi ini masih dalam tahap pengembangan awal, dan beberapa hanya tersedia untuk militer dan penegak hukum.

Sementara beberapa perangkat malam terbaru dan pencitra termal tidak terjangkau oleh kebanyakan orang karena harga atau batasan, ada banyak perangkat night vision digital, 1, dan 2 generasi yang keren dan berkualitas baik, serta beberapa perangkat termal. produk pencitraan yang dapat sangat meningkatkan hobi dan aktivitas profesional dan luar ruangan Anda. 

terjemahan bebas dari https://www.bhphotovideo.com/explora/outdoors/buying-guide/night-vision-101-seeing-dark