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带你了解真正的夜视仪

带你了解真正的夜视仪
 
想必凡是玩过吃鸡游戏的朋友都知道夜视仪装备的威力,夜视仪可以在全黑的环境下观看到目标,并且轻而易举的在对手毫不知情的情况下干掉他们。有幸捡到夜视仪,这局基本上你可以胜出了,正所谓“夜视神器在手,把把吃鸡我有”。


后来在B站上看了很多夜视仪装备的效果视频,那可真的是震撼到了我,这场景可不是游戏,那是真真切切发生的,尤其是在一些国家的边界地区。虽然自己没有这方面的真实体验,但是这类夜视仪设备确实深深的吸引了我。
 
 
试问全球夜视仪技术哪家强?
众所周知的伊拉克战争,北约军队正是利用夜视仪装备,大部分在夜间突袭敌军及攻占基地,大大提高了部队作战效率。其他国家,包括中国及俄罗斯也是看到了北美实战中的夜视科技优势,也比以往加大了夜视技术的研发力度,不仅是国家机构及隶属于国家机构的集团企业,很多私人企业公司等机构也在投入了很大财力物力来进行研发生产。这使得夜视仪装备得到了空前的飞速增长。但是根据目前的国际形式来说,北美和法国夜视技术稍微领先,中国和俄罗斯也不甘示弱,正迎头赶上,将来肯定会超越。

夜视仪在国外
大家都知道国外个人拥有枪支合法化,夜间狩猎更增添了他们更多不同的乐趣。凌晨时分,山地里寒风凛冽,在伸手不见五指的漆黑环境下,打开夜视仪后,眼前的一切变得清晰可见,彷佛进入到了另一个世界,就好像外星人第一次来到地球后巡视陌生的环境一样,新奇、明亮、陌生又熟悉。尤其是当你打开夜视仪后开始射击目标时带来的那种刺激的感觉,这是在其他的国家是无法体验到的。


夜视仪在国内
早在10年前,夜视仪的装备还被认定为军品产品,即使是1代级别的夜视仪产品。不过近两年可以随便在网上可以购买到质量还是不错的夜视仪产品,包括2代+夜视仪和热成像仪。国内的夜视仪的企业如雨后春笋一般突然间就冒出来了很多。这也繁荣了国内夜视仪产品,使得用户受到了很大实惠。下图为广大用户夜间体验夜视仪效果。


聊完了目前国内外夜视仪的现状之后,我们好好介绍一下夜视仪产品。首先我们先来看一下夜视仪到底是如何成像的?我们看一下这张演示图片。

一、关于夜视仪的重要参数
 
像管等级/IIT Specs/Generation
目前主流的就两类,一种是2代+,一种是3代。英文显示是2+和3,或者Gen2+和Gen3。当然还有4代级别的像管。1代的像管夜视仪正在逐步退出市场。
 
(插入视频资料:微光夜视仪增强器介绍)

(插入图片:1代—4代夜视效果对比)
 
分辨率/Resolution
分辨率基本是判断同一级别夜视仪中质量好坏的一个参数标准,这里有一个前提是同一个级别。同一个级别指的是同属于2代+或者3代的夜视仪中比较。即使是3代的夜视仪也有分辨率低的产品,每一个级别的中夜视仪分辨率有几个级别。那么2代+和3代夜视仪主要差别是阴极管类型不同,2代+的一般使用的是S25的,3代的采用的是砷化镓(英文是GaAs)的。表现夜视仪分辨率的参数单位是lp/mm,意为线对/mm,此参数越高夜视仪分辨率越高。
 
信噪比/SNR
信噪比由增像管和夜视仪内部光路共同决定,信噪比越高,夜视仪成像的外界防干扰能力越,内部光路干扰也越小,所以成像的噪点和畸变都越小,成像也越清晰。也可以这样解释,3代的信噪比的数值比2代+的高。
 
灵敏度/sensitivity
灵敏度也是描述夜视仪亮度最为重要的指标,灵敏度越高,夜视仪对低照度光的放大率越高。或者简单地说,灵敏度越高,夜视仪提升亮度越强,所以在微光下,图像的亮度和对比度也越高。所以灵敏度反应了夜视仪的夜视能力。
 
FOM值
FOM值,计算方法为为清晰度*信噪比,用于评估夜视仪的综合性能。对于这个参数,1000是可以接受的最低标准,1600是可以良好使用的,2100+是相当棒的。 
 
倍率/Magnification
放大倍率,用一个数值来表示物体实际大小和其被放大尺寸之间的关系。通过放大倍率为 7 倍的望远镜观察 700米处的物体时就像在 100米处用肉眼看到的物体大小一样。夜视仪看到目标时的放大倍率,一般倍率有1X、3X、5X、6X、7X等。目前绝大部分单兵夜视仪都是1倍的而且是头戴式的居多,因为更利于观看到的图像真实可靠。试想如果头戴着一个5倍倍率的夜视仪,是根本无法判断目标与自己真实的距离的。高倍的夜视仪一般都是手持使用。


视场角(视野)/FOV(Field of View )
视场角又称视场,以光学仪器的镜头为顶点,以被测目标的物像可通过镜头的最大范围的两条边缘构成的夹角,称为视场角。视场角的大小决定了光学仪器的视野范围,视场角越大,视野就越大,光学倍率就越小。单目单筒的夜视仪1倍的情况下视场角是40°左右,双目双筒的1倍的也是40°左右。目前正在研发的四目夜视仪的视场角可以达到80°-120°。
 
出瞳直径/Exit pupil diameter
出瞳直径是指光线经过目镜汇聚后,在目镜后形成的亮斑的直径。对于肉眼使用的光学器材,光线必须经过瞳孔后进入视网膜成像,人类的瞳孔在白天大约为3毫米,夜晚最大可达7毫米左右。在用光学器材观察的时候,目镜汇聚光线形成的亮斑将投射到瞳孔上,因此,越大的出瞳直径,给人感觉成像的亮度也越大。但大于瞳孔直径的出瞳直径是没有意义的。


出瞳距离/Exit-pupil distance/Eye Relief
自光学系统最后一面顶点到出瞳平面与光轴交点的距离,在光学仪器中,人眼的瞳孔必须与出瞳重合才能看到整个视场,为了避免眼睫毛与系统最后一面相碰而妨碍观察,出瞳距离不能小于一定的数值。实验室仪器或一般的普通仪器,要求最少的出瞳距离约为6mm;军用光学仪器中,考虑到加眼罩和带防毒面具,出瞳距离较长,一般为20mm左右。
 
屈光度/Diopter   屈光度调节/Diopter Adjustment
屈光度,或称焦度,英语用“Dioptre”表示,是量度透镜屈光能力的单位。屈光度调节是解决眼睛视力差异的。
一般情况下有-6至 +2,-5至+3等。
 
红外灯/IR Indicator  
现在很多的2代+夜视仪和3代夜视仪本身都配有红外灯,功效就是为了增强夜间近距离的观看效果。一般都是功率较小,而且红外指示灯(Infrared Illuminator)是内置的,主要是为了增强夜间使用时的隐蔽性。目前红外波长一般有两种常见的,一种是850nm(纳米),一种是940nm的。两种红外的不同之处在于940的隐蔽性更强,没有红爆现象或者是现象不明显,不过效果没有850的距离和亮度高。
 
低电量指示灯/Low Battery Indicator
顾名思义就是电池电量不足的时候的指示灯,一般呈现红色指示,在目镜中显示。这样设计的目的也是为了增强使用时的隐蔽性。另外遮光眼罩,就是目镜处的软橡胶皮套,这样眼罩也是为了遮住使用时眼睛观看的地方的光线,增强隐蔽性使用的。
 
电源/Power Supply
夜视仪通常情况下使用较多的就是3V的CR123A型号的锂电池,这种电池待机久而且保障夜视仪性能稳定。但是也有使用1.5V的AA碱性电池(5号电池)的。当然也有两种电池类型都可以支持的,例如有一款双目单筒的微光夜视仪就是使用两种类型的电池。

电池寿命(待机时长)/Battery Life
我们这里夜视仪的待机参数写的是40-80小时,是一个范围区间,分开启红外辅助灯或者不开,待机时长不同。其他的品牌有写50小时的,也有写60小时的。这个参数大家写的都比较模糊。并不能作为夜视仪是否符合客户参数要求的决定参数。其实也可以忽略的。
 
工作温度/Operating Temperature (°C)    储存温度/Storage Temperature (°C)
如果客户那边对于这两个参数,尤其是工作温度的参数没有明显的要求的话,这两个参数大致了解一下即可,不是硬性的夜视仪的参数指标。
 
聚焦范围(焦距)/Focus Range(Range of Focus)
夜视仪通常都是1倍的,聚焦范围是从0.25米至无穷远,绝大部分的微光夜视仪的聚焦范围都是这个参数。但是也有的品牌方或者厂家的聚焦范围会依据参照物大小的不同而设置相应的聚焦最大数值,例如观看兔子的距离最远是150米,观看人的距离是350米,车的距离是500米等等。参照物通常情况下就是兔子、人、车、船之类的。这个参数也很灵活的,即使是标注的距离和要求的相差有点大也没有关系。
 
透镜系统/Lens System
这个参数通常由光圈值和镜头口径两部分组成。例如,F1.2,25mm。F1.2是光圈值,25mm是镜头口径。
什么是光圈值呢?光圈计算值为焦距/通光直径(也就是镜头口径) 简称为F值(也叫焦比)。F值越大,光圈越小。反之,F值越小,光圈越大。与传统相机一样,光圈越大(F值越小),通光率越好,成像越清晰明亮。
 
环境等级(防尘防水等级)/Environmental Rating
这个参数对应的是IP+阿拉伯数字,例如IP65,IP67,IP68等。第一个数字6指的是防尘级别,第二个数字5指的是防水级别。下面是对于具体数字所代表的性能做进一步的说明。东帝2代及3代夜视仪默认防尘防水级别是IP65,也可以升级至IP68,IP68是最高的防尘防水级别了,可以浸泡在2米水深处一个小时。
 
 
二、关于夜视仪的部件名称
 
镜组
夜视仪的目镜和物镜的统称,目镜指的是像增强管荧光屏一面面向人眼的透镜组,物镜是指光阴极一面面向物体的透镜组。
 
电池盒
单目夜视仪上用于装载电池与电路的零件,某些双目夜视仪(如BS120)用于供电的与本体分离的零件。
 
翻斗车
将夜视仪固定在头盔上的零件。
 
J臂(J arm)
用于将单目夜视仪与翻斗车链接的部件,适用于某些特殊型号。有的型号则不需要这个配件,直接连接翻斗车。
 
外壳
夜视仪除去增强管、镜组和线路板后剩下的部分。
 
光阴极
用于将微弱的光转换为微弱的电流的装置,位于像增强管内,其灵敏度直接影响夜视仪亮度。1代与2代夜视仪采用多碱光阴极,3代夜视仪采用砷化镓(GaAs)光阴极,灵敏度是2夜视仪的一倍以上,拥有更加明亮的画面。需要注意的是只有使用了砷化镓光阴极的夜视仪才能被称作3代夜视仪。砷化镓同时还能被用来制作太阳能电池与数字成像组件(cmos或者ccd)。
 
微通道板(MCP)
用于将微弱的电流放大成千上万倍的器件,位于像增强管内,通常由硅制成,在俄罗斯的技术体系中也有使用玻璃纤维制造的微通道板。可以想象为一个具有很多小孔的长板,电子进入小孔后与孔壁发生碰撞释放出成千上万的电子。
 
离子反馈膜
位于微通道板靠近光阴极面的一层薄膜,作用是增加微通道板寿命。
 
荧光屏
一块涂有荧光剂的玻璃板,位于像增强管内,荧光剂受到电子撞击后会发光,是将放大千万倍的电流转化为可见光的装置,荧光屏拥有不同的颜色,绿色的、白色偏蓝的(所谓的白磷管,但是其实白磷管是偏蓝色的)。需要注意的是荧光屏性能对夜视仪性能是有影响的。白磷的缺点是会降低夜视仪亮度,优点是它不那么容易使得眼镜疲劳。
 
光纤倒像
是一堆熔接在一起后扭转180度的光纤,位于某些型号的像增强管内,作用是将荧光屏成的倒像扭转成正像。
 
 
三、关于夜视仪的性能技术名词
 
自动亮度控制技术(ABC)
通过检测像增强管电流改变光阴极与mcp之间的电压来控制夜视仪的亮度,这能使夜视仪在强光条件下会自动降低亮度以免致盲使用者与损坏夜视仪,不过当亮度降低的时候分辨率会下降且暗部细节会丢失,在大部分情况下已经被门控技术取代。
 
门控技术
通过不停的开关像增强管来控制夜视仪的亮度,相比于ABC ,门控技术能减少强光下的分辨率下降与暗部细节丢失,同时对于闪光的反应更快,通常ABC技术在闪光后需要几百毫秒来恢复亮度而门控技术只需要几十毫秒。缺点是由于不停的开关像增强管导致mcp与光阴极,荧光屏之间的电场不断变化,mcp不断产生运动趋势。抗震性能较差,只有质量特别好的增强管适合用在枪械上以对付枪械的后坐力。
 
方向感应自动开关
当暂时不需要使用设备时,可按下头盔上一个按钮将设备向上提起直到顶端位置然后松手,此时设备自动关闭。当需要继续使用时,按下同一个按钮放下设备到观察位置,此时设备会自动恢复工作状态。
 
四、关于夜视仪的类别
 
(1)按照增像管的级别分类
 
1代夜视仪、2代夜视仪、3代夜视仪。
 
(2)按照外观样式分类
 
1、单目夜视仪
单目夜视仪就是单眼观看的夜视仪,通常这类夜视仪只有一个目镜和一个物镜。优点就是体积小巧,重量轻便;缺点是长时间观看眼睛不太舒服,因为单目夜视仪使用的时候需要闭上一只眼。市场上常见型号有pvs14,nyx14,mum14,nvm14,pvs18,pn21k,G450,G120,MG120,ahq5k等。通过配件可以将两个同型号的单目夜视仪组装成一个双目双筒夜视仪。如下图所示。

1、双目单筒夜视仪
双目单筒夜视仪是两个目镜和一个物镜组成。优点就是比起单目单筒夜视仪来说双目观看更舒适,比双目双筒的重量轻一些,价格比双目双筒的便宜;缺点是景深小点。因为其超高的性价比,这类夜视仪在市场上被采用的较多,常见的型号有Lucie,bbg11a,pn14k,ONV2,ONV3,pvs7,ohb1x/4x,BIG25等。采购这类夜视仪的时可以选配两个高倍的镜头实现更远的观看需求。如下图所示。
3、双目双筒夜视仪
双目双筒夜视仪是两个目镜和两个物镜。这类夜视仪的优点是比双目单筒的夜视仪在结构上多了一个增像管,观看效果更佳;缺点是重量有的型号重量略重,而且需要两个物镜分别调焦。不过现在有的双目双筒夜视仪的重量比单目的还轻,另外也有定焦的设计,不用调节物镜,这在使用上更佳方便。市场上常见的型号有ps15,pvs31c,pvs15,avs6/9,pvs31,pvs23,1431,pn9k,pn11k,B120,BS120等。
五、关于夜视仪的常见问题
 
1、夜视仪可以看多远?
这个问题有些类似“望远镜可以看多远”一样。第一看夜视仪是哪种类型的,单目还是双目,倍率是单倍的还是高倍的,另外看观测目标大小。下面的这个图片是单目单筒的夜视仪观测的大概的距离。仅供参考。
大部分的品牌商对于夜视仪的观测距离是不会注明具体的数值的,即使注明也是大概的距离,毕竟大家都不想做“搬起石头砸自己的脚”的蠢事。

2、夜视仪一般多少钱?
1代的夜视仪便宜一些,几百元。2代的夜视仪基本上都是万元左右甚至更高,因为管子的价格下不来。3代的基本上是2-3万,甚至更高。以上的价格仅供参考,如果能找到源头厂家或者比较有良心的个人商家肯定是非常幸运的。
 
3、夜视仪如何选购?
1代的夜视仪不推荐购买。首先产品已经被淘汰了,俄罗斯的管子的厂家对于这类管子的生产已经在缩减呢,这点可以从育空河的品牌的夜视仪上看出来。另外不推荐购买1代夜视仪的原因是关乎你的身体安全。可能会对眼睛有一些风险,当遇到强光的时候可能会致盲。还有1代夜视仪的体积笨重,成像也较模糊,还有鱼眼畸变等现象。诸如上述风险所以不太推荐购买1代夜视仪。
 
再说一下目前市场上的另一种夜视仪,数码夜视仪。这类夜视仪白天及微光彩色成像,夜间或者光线较暗是黑白成像,既然购买夜视仪就是主要夜间使用的。所以购买这类夜视仪的时候必须忍受黑白成像的效果和耗电严重的弊端。下面插入一个数码夜视仪的视频效果。
 
(插入数码夜视仪的视频效果)
 
2代夜视仪毋庸置疑是性价比很高的微光夜视仪,可以将光线放大数万倍,在夜间观测效果远远超过肉眼可见,尤其是2代夜视仪不用开启红外辅助灯来观测,使得2代夜视仪的隐蔽性更强。这里说的2代夜视仪就是目前很多商家销售的2代+夜视仪,是一个意思。关于购买2代夜视仪整机,可供选择的型号并不多,NPZ公司的产品pn21k,pn9k与pn14k都是值得选购的产品,他们继承了俄罗斯一贯的风格拥有金属的机身与相当重的重量,但是其性能只能说是在及格线上。一些美国公司如ATN与奥尔法的产品也都是使用的俄罗斯像增强管,但是大多数情况下性能会稍好一些。这些夜视仪的价格大都在12000-25000元。下面体验一下2代夜视仪的视频效果,真实看到的比拍摄的效果更好,因为手机拍摄毕竟会有些失真。
 
(插入微光夜视仪的视频效果)
 
3代夜视仪由于受到国家法律管控,个人购买是有限制的。市场上很多二手的3代夜视仪不太建议购买。二手的3代夜视仪大部分都是自己组装的。自己组装机器难免会遇到一些风险与麻烦,比如说灰尘,不在无尘车间很难组装一台机器内没有灰尘的机器,而这些灰尘可能会落在增强管与镜组上造成可被观察到的黑点,这的确很烦人。另外如果购买这类3代夜视仪首先你要知道是什么样的像增强管。如果非要体验3代夜视仪的效果可以考虑准3代夜视仪的产品,市场上会有一些品牌有这类夜视仪。
 
关于夜视仪今天就先更新到这里,下一篇我们聊一下目前国内微光夜视仪的增像管的内幕。