ナイトビジョンのしくみ

暗視という言葉を見て最初に思い浮かぶのは、あなたが見たスパイやアクション映画です。暗視ゴーグルを使って、月のない夜に暗い建物で誰かを見つけます。そして、あなたは「それらのものは本当に機能するのか？あなたは実際に暗闇の中で見ることができるのか？」と疑問に思ったかもしれません。

答えは間違いなくイエスです。適切な暗視装置を使用すると、月のない曇りの夜に200ヤード（183 m）以上離れた場所に立っている人を見ることができます。暗視は、使用するテクノロジーに応じて、2つの非常に異なる方法で機能します。

この記事では、2つの主要な暗視技術について学習します。また、さまざまなタイプの暗視装置とアプリケーションについても説明します。しかし、最初に、赤外光について話しましょう。

コンテンツ

1. 赤外線
2. 熱画像
3. 画像エンハンスメント
4. 世代
5. 暗視装置とアプリケーション

暗視を理解するためには、光について何かを理解することが重要です。光波のエネルギー量はその波長に関連しています。波長が短いほどエネルギーが高くなります。可視光の中で、紫が最もエネルギーが高く、赤が最もエネルギーが少ない。可視光スペクトルのすぐ隣には赤外線スペクトルがあります。

 

赤外線は次の3つのカテゴリに分類できます。

熱IRと他の2つの主な違いは、熱IRは物体から反射されるのではなく、物体から放出されることです。赤外線は、原子レベルで起こっていることのために、物体から放出されます。

原子

原子は常に動いています。それらは継続的に振動し、動き、回転します。私たちが座っている椅子を構成する原子でさえ動き回っています。固体は実際に動いています！原子はさまざまな励起状態にある可能性があります。言い換えれば、それらは異なるエネルギーを持つことができます。原子に多くのエネルギーを加えると、いわゆる基底状態のエネルギー準位を離れて、励起されたレベルに移動する可能性があります。励起のレベルは、熱、光、または電気を介して原子に適用されるエネルギーの量によって異なります。

原子は、原子核（陽子と中性子を含む）と電子雲で構成されています。この雲の中の電子は、多くの異なる軌道で原子核を周回していると考えてください。原子のより現代的な見方は、電子の離散軌道を描写していませんが、これらの軌道を原子の異なるエネルギー準位と考えることは有用です。言い換えれば、原子に熱を加えると、低エネルギー軌道の電子の一部が高エネルギー軌道に遷移し、原子核から遠くに移動すると予想される場合があります。

電子がより高いエネルギーの軌道に移動すると、最終的には基底状態に戻りたいと考えます。すると、そのエネルギーを光子、つまり光の粒子として放出します。あなたは原子が常に光子としてエネルギーを放出しているのを見ます。たとえば、トースターの発熱体が真っ赤に変わると、赤い色は熱によって励起された原子によって引き起こされ、赤い光子を放出します。励起された電子は、緩和された電子よりも多くのエネルギーを持っており、電子がこの励起レベルに到達するためにある程度のエネルギーを吸収したのと同じように、このエネルギーを放出して基底状態に戻すことができます。この放出されたエネルギーは、光子（光エネルギー）の形をしています。放出された光子は、光子が放出されたときの電子のエネルギーの状態に依存する非常に特定の波長（色）を持っています。

生きているものはすべてエネルギーを使用し、エンジンやロケットなどの多くの無生物も同様です。エネルギー消費は熱を発生させます。次に、熱により、オブジェクト内の原子が熱赤外スペクトルの光子を放出します。物体が高温になるほど、放出される赤外線フォトンの波長は短くなります。非常に高温の物体は、可視スペクトルの光子を放出し始め、赤く光り、次にオレンジ、黄色、青、そして最終的には白に移動します。必ずお読みくださいどのように電球仕事、どのようにレーザー仕事とどのようにライトワークス光と光子放射に関するより詳細な情報については。

暗視では、熱画像はこの赤外線放射を利用します。次のセクションでは、これがどのように行われるかを見ていきます。

熱画像の仕組みは次のとおりです。

熱画像装置の種類

ほとんどの熱画像装置は、1秒間に30回の速度でスキャンします。華氏-4度（摂氏-20度）から3,600 F（2,000 C）の範囲の温度を感知でき、通常は約0.4 F（0.2 C）の温度変化を検出できます。

熱画像装置には2つの一般的なタイプがあります。

熱画像は人を検出したり、ほぼ絶対的な暗闇で作業したりするのに最適ですが、ほとんどの暗視装置は画像強調技術を使用しています。

画像強調技術は、暗視について話すときにほとんどの人が考えるものです。実際、画像強調システムは通常、暗視装置（NVD）と呼ばれます。NVDは、イメージインテンシファイアチューブと呼ばれる特別なチューブを使用して、赤外線と可視光を収集および増幅します。

画像エンハンスメントの仕組みは次のとおりです。

NVDは40年以上前から存在しています。それらは世代別に分類されています。NVDテクノロジーが大幅に変更されるたびに、新しい世代が確立されます。

いわゆる「バーゲン」暗視スコープの多くは、ジェネレーション0またはジェネレーション1テクノロジーを使用しており、専門家が使用するデバイスの感度を期待する場合は、がっかりする可能性があります。第2世代、第3世代、および第4世代のNVDは通常、購入するのに費用がかかりますが、適切に手入れされていれば長持ちします。また、NVDは、収集する周囲光がほとんどない非常に暗い領域でIRイルミネーターを使用することでメリットが得られます。

注意すべきクールな点は、すべてのイメージインテンシファイア管が軍によって定められた要件を満たしているかどうかを確認するために厳格なテストを受けていることです。そうするチューブはMILSPECとして分類されます。単一のカテゴリでも軍事要件を満たしていないチューブは、COMSPECとして分類されます。

暗視装置は、大きく3つのカテゴリに分類できます。

アプリケーション

暗視の一般的なアプリケーションは次のとおりです。

暗視の本来の目的は、夜間に敵のターゲットを見つけることでした。それは、その目的のためだけでなく、ナビゲーション、監視、およびターゲティングのために軍によってまだ広く使用されています。警察とセキュリティは、特に監視のために、熱画像技術と画像強調技術の両方を使用することがよくあります。ハンターや自然愛好家は、NVDを使用して夜に森の中を移動します。

探偵と私立探偵は、暗視を使用して、追跡するように割り当てられた人々を監視します。多くの企業は、周囲を監視するために暗視装置を備えた恒久的に取り付けられたカメラを持っています。

熱画像の本当に驚くべき能力は、ある領域が乱されているかどうかを明らかにすることです。肉眼で明らかな兆候がなくても、何かを埋めるために地面が掘られていることを示すことができます。法執行機関はこれを使用して、金銭、麻薬、遺体など、犯罪者によって隠されているアイテムを発見しました。また、壁などの領域の最近の変化は、いくつかのケースで重要な手がかりを提供している熱画像を使用して見ることができます。

多くの人々は、暗闇が落ちた後に見つけることができるユニークな世界を発見し始めています。キャンプや狩猟をたくさんしている場合は、暗視装置が役立つ可能性があります。ニーズに合ったタイプを必ず入手してください。

暗視および関連トピックの詳細については、次のページのリンクを確認してください。

特別な感謝

この記事の作成にご協力いただいたITTIndustries、BE Meyers＆Co。、およびInfrared、Inc。に特に感謝します。

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