Принцип работы прибора ночного видения: раскрываем секреты

Снимаем инфракрасный индикатор

Откручиваем все найденные винты сзади фотоаппарата. Это просто выполнить отверткой. Сделать это нужно внимательно, не навредив затвору и клипсу, также, не отключив шлейфы.

Демонтируем ЖК-дисплей, аккуратно отсоединяем от держателя, который затем также удаляем. Освобождаем передающие шлейфы ЖК-дисплея. Плата контроля передачи должна высвободить фронтальную крышку, которую можно отсоединить теперь.

Получив выход на конденсатор для зарядки вспышки, нужно также ему отключить питание, допустим, резистором или тестером.

Отпаяв питание, демонтируем плату контроля фотоаппаратом, оставляя только оптику и матрицу. Именно она нас и интересует.

Откручиваем матрицу с сенсором, удерживающим изображение. В данном фотоаппарате фильтром является небольшое стеклышко, обрамленное в полимер. Его снимаем бережно пинцетом, не нарушив сенсор.

Монтируем все узлы в обратной последовательности, проверяем функционирование фотоаппарата.

https://youtube.com/watch?v=A_6x7OrPfcU

https://youtube.com/watch?v=SrktB2ydCHo

https://youtube.com/watch?v=Dhb5C-c0ru0

Сборка прибора ночного видения

Сначала сделаем оговорку: рассматриваемый ниже алгоритм не является детальным «пошаговым, обязательным к исполнению». Это скорее основные принципы, которыми следует руководствоваться, при разработке своего устройства. В качестве объектива и одновременно средства для ночного видения, мы можем использовать практически любой тип бытовой веб-камеры, доступной на рынке.

При выборе веб-камеры следует руководствоваться тем, что чем выше её разрешение, тем более четким будет изображение в ваших виртуальных очках.

Однако это не говорит о том, что веб-камеры низкого разрешения «не имеют права на жизнь» в качестве прибора ночного видения. Их вполне можно использовать в качестве выносной камеры, которая будет снимать видео или осуществлять фотографирование в ночном режиме. Однако использование её в качестве головного средства зрения, будет сопряжена с трудностями, так как изображение будет весьма нечетким.

Модификация камеры

Мы приведем усредненную характеристику разборки – так как у разных камер процедура может отличаться, одна суть остается той же:

Сначала откручивается объектив;
Удаляем инфракрасный фильтр, поддев отверткой. Как его узнать: он отчетливо отдает красным цветом.
Привинчиваем объектив обратно

В видео ниже подробно показан процесс модификации камеры. Кроме того, наглядно показано различие между камерой с ИК-фильтром и без него:

Присоединение камеры к смартфону

Для того чтобы смартфон увидел камеру — необходимо использовать OTG-кабель.

Внешний вид OTG-кабеля Что такое USB OTG: Поддержка технологии On-The-Go появилась в USB в 2006 году и позволила связывать два устройства без дополнительного USB-хоста. При USB-соединении одно из устройств выступает в роли хоста, а другое – как периферия. При этом в различных условиях одно и то же устройство может быть либо хостом, либо периферией.

С USB OTG устройства стали обладать двойным назначением и возможностью определять, кем им быть. Если речь идет о смартфонах, то это возможность подключения внешних устройств без посредничества.

У современных смартфонов (не у всех еще) такая функция может быть встроена, тогда ты можешь без проблем подключать флеш-накопители, фотоаппараты, клавиатуру, принтер и так далее. Фактически ты можешь подключить любое устройство, не требующее установки дополнительных драйверов.

Если смартфон не поддерживает OTG, то можно воспользоваться переходником. С одной стороны – Micro USB / USB-C, с другой – USB-A (обычный порт).

Изготовление подсветки для прибора ночного видения

Как мы писали выше, прибор ночного видения того типа, который мы собираем, — потребует обязательной инфракрасной подсветки для своей работы. То есть, необходимо будет подсвечивать ту область, в которую смотрит камера. Для подсветки, нам потребуется инфракрасный фонарь. Достаточно большое количество данных устройств можно приобрести на AliExpress.

Для его питания потребуется:

Контроллер заряда/разряда для батарей 18650;
Преобразователь напряжения (который повысит 5V — с контроллера заряда/разряда – до 12 V для питания ИК фонаря)
Литий-ионный элемент питания форм-фактора 18650. Например, высокотоковый

Соединить элементы нужно согласно схеме ниже:

Программа для смартфона Чтобы смартфон «увидел» камеру – неоходимо скачать и установить любую программу, для камер. Например, USB Camera (для Android).

Устройство для крепления смартфона

Для крепления смартфона, в целях ношения его на голове, следует взять один из множества видов шлемов виртуальной реальности, подобрав под размер вашего смартфона.

Следующим шагом следует тем или иным способом закрепить на выбранном шлеме — указанные выше элементы питания подсветки, саму подсветку, а также камеру (в этом деле очень хорошо может помочь 3D печать, для создания компактного крепежа, максимально совместимого с конкретным шлемом). Вот и всё! Ваш личный прибор ночного видения – готов!

В видео ниже – показан пример сборки похожего устройства. Однако рекомендуется использовать рассмотренный выше контроллер заряда/разряда (не такой, как в видео) – так как он сочетает в одном компактном корпусе – как крепеж элемента 18650, так и средства его контроля заряда/разряда.

Пример похожего устройства:

Сфера применения подобных устройств достаточно широка — от ночной фотосъемки в полной темноте, до контроля сна спящего ребенка (если дополнить систему – любыми программными средствами анализа изображения).

Как выбрать устройства для ночной охоты?

Охота в темное время суток относится к специфическим видам добычи. Все потому, что зрение человека не приспособлено к таким условиям. Поэтому он использует разные приборы, компенсирующие недостатки зрительной функции:

специальный ночной оптический прицел или другие подобные устройства;
оружие, на которое можно установить прицелы ИК или НВ;
подствольный фонарь для охоты вместо ночной оптики, освещающий лучом местность на 100-150 м (считается не менее эффективным, чем ПНВ).

И для охотничьих тепловизоров, и для прицелов НВ важен ряд характеристик.

Следует помнить, что ночной бинокль для охоты, инфракрасный прицел и их аналоги подвергаются воздействию атмосферных осадков и даже ударным нагрузкам при выстреле. Поэтому предпочтение отдают приборам, наиболее защищенным от влаги, пыли, импульсных нагрузок, температурных перепадов. Хорошо, если в тепловизионном бинокле или ночном прицеле для охоты предусмотрена возможность подключения внешних источников питания. Заряда должно хватить на всю ночь без опасения, что устройство внезапно прекратит работу.

Обращают внимание на цифровой зум (увеличитель), если собираются приобрести соответствующую технику. В устройствах имеет значение оптическая составляющая, которая отвечает за кратность увеличения, фокусировку и поле зрения

В некоторых ночных и тепловизионных прицелах для охоты внедрена функция для записи всего процесса. Может быть множество дополнительных возможностей – Wi-Fi модуль, компас, навигатор, лазерный целеуказатель. Однако, чем шире функциональность, тем выше стоимость прибора.

КАМЕРА НОЧНОГО ВИДЕОНАБЛЮДЕНИЯ С ДАТЧИКОМ ДВИЖЕНИЯ

В случае необходимости совместного использования в камере видеонаблюдения ИК подсветки и датчика движения возникают несколько вопросов связанных с тем, что оба эти прибора работают в одном инфракрасном диапазоне.

Не будет ли мешать излучение ИК-прожектора датчику движения, установленному на камере в случае как аппаратного, так и программного исполнения.

Если ИК-прожектор имеет высокую интенсивность излучения, влияющую на детектор движения, его рекомендуется устанавливать позади камеры или под углом к устройству. В этом случае излучение не будет воздействовать непосредственно на чувствительный сенсор детектора или на светочувствительную матрицу, вызывая засветку.

В случае если используется дополнительный аппаратный датчик движения, не будет ли его излучение вызывать срабатывание программного датчика движения в самой камере.

Как правило, ИК излучение детектора движения слишком слабо, чтобы восприниматься матрицей видеокамеры, которая является основным чувствительным элементом программной детекции движения.

Если необходимо установить дополнительный ИК-прожектор на камеру, имеющую собственную интегрированную ИК-подсветку и аппаратный детектор движения, не случится ли зацикливания при их срабатывании.

К примеру, вечером, после наступления сумерек, автоматически включается ИК-прожектор. Детектор движения реагирует и активизирует камеру с собственной ИК-подсветкой. Становиться «светлее» и ИК прожектор выключается, после чего выключается и детектор движения. И так по циклу.

Такое зацикливание невозможно, так как фоточувствительный сенсор, активирующий ИК-прожектор настраивается на видимый спектр диапазона излучения и на него не сможет оказать ключевое влияние только ИК излучение.

Тепловизор для охоты – лучший вариант?

Тепловизор – аппарат для обнаружения цели за счет контрастов температуры. Чем теплее объект, тем ближе его изображение к оттенкам красного. Предметы с низкими температурами отображаются в холодной гамме. Контраст позволяет увидеть животное даже в непроглядной тьме.

Тепловизионные прицелы для охоты эффективны только в случае, когда температура тела цели (зверя) значительно выше, чем у окружающей среды. В противном случае, изображение не контрастно и не информативно.

При выборе аппаратуры обращают внимание на следующие характеристики:

Размер объектива. Данный параметр определяет светосилу охотничьего тепловизора, кратность, угол зрения. Но если прибор планируется использовать для близких целей, то сильное увеличение неудобно: затрудняется поиск из-за небольшого угла обзора.

Разрешение матрицы, выражаемое в количестве пикселей. Чем больше это число, тем лучше детализация, выразительнее изображение.

Частота кадров. Современные модели тепловизоров для охоты имеют частоту 30-50 герц. При низких значениях и высокой скорости перемещения животного прибор отображает его с задержкой

Это менее важно для наблюдательной ночной оптики, чем для охотничьей.

Относительно недавно тепловизоры были громоздкими и тяжелыми, поэтому их мало кто из охотников использовал. Теперь же это весьма компактные устройства. Так, тепловизионный прицел, бинокль, монокуляр – не фантастика, а реальность. Выпускаются даже приставки для смартфонов и планшетов, выводящие изображение на их монитор.

Это интересно: ИК-аппаратура появилась еще в 30-е годы прошлого века. Первые модели датчиков представлялись электронно-вакуумными. Современные системы, благодаря которому появился и популярный среди охотников тепловизор Пульсар, были разработаны лишь тридцать лет спустя.

Поколения ПНВ

Рассмотрим несколько модификаций:

Поколение 1, 1+. Наиболее простые и доступные прицелы. Используются новичками в охоте. Они чувствительны к световым колебаниям, в результате итоговая картинка получается нечеткой, требуют дополнительного использования осветителей. Прицелы ночного видения крепятся к оружию и применяются для наблюдения и точного прицела в процессе охоты. По принципу действия — это монокуляры ночные для охоты. С их помощью реально рассмотреть силуэт животного в ночное время и прицелиться с максимальной точностью за счет наличия прицельной сетки. Основным параметром при выборе ПНВ является электронно-оптический преобразователь, который существуют трех поколений.Поколение 1+ отличается более высокой устойчивостью к световым просветам, изображение в итоге четче и ярче.
Поколение 2, 2+. Модификации 2-го и 2+ поколения мощнее 1-го. Они обладают лучшей дальностью действия и не требуют высокого уровня освещенности. Они способны различать силуэт и в темную ночь. 2-е поколение ПНВ отлично подходит для охоты на ровной поверхности.
Поколение 3. Данный прицел отличается наличием фотокатода. Он способен распознавать объект в полной темноте без дополнительного света. Картинка отличается высоким уровнем качества. ПНВ 3-го поколения наиболее дорогостоящие.

Устанавливаем подсветку

На радиаторах охлаждения располагаем светодиоды и подходящие контакты. Подключаем контролер напряжения к питанию, и налаживаем его параметры.

Светодиоды обрабатываем теплопроводящей эмульсией, а затем припаиваем к соответствующим контактам.

https://youtube.com/watch?v=LP-aVd4MEYg

Кнопку устанавливаем на верхней части, при помощи ножа проделывая под нее проем. Фиксировать лучше на горячий клей. Светодиоды располагаем на передней панели аппарата для подсвечивания объектива. Соединяя их последовательно, выводы подсоединяем к понижающему модулю.

От контролирующей платы контакты, отвечающие за питания, выводим через кнопку к микроконтролеру напряжения.

Принцип действия и элементы для самодельного прибора ночного видения

Основой данного ПНВ есть фотоаппарат, именуемый «мыльницей». Электроника не терпит серьезных изменений, так как ЖК экран дает возможность отображать изображение в даваемое устройством. Настроив шумовосприятие объектива и увеличив восприимчивость к ИК-диапазону, получаем возможности камеры, улавливать предметы в близком инфракрасном диапазоне. Также похожее устройство применимо и в качестве тепловизора, различая температуру предметов.

Материалы:

фотоаппарат;
ИК — светодиоды;
радиаторы для охлаждения диодов;
контролер напряжения;
кнопка;
батарейка АА на 1,5 В две штуки;
проводники, изолятор.

https://youtube.com/watch?v=qTcLgbnkrng

Инструменты:

паяльник;
отвертка с набором головок;
канцелярский нож;
пистолет для подачи горячего клея;
пинцет.

Самодельные ПНВ

Некоторые удивятся, но в действительности автомобильный прибор для повышения безопасности реально собрать своими руками. Чтобы обеспечить ночное видение для своего автомобиля, потребуется определённый набор комплектующих. Найти их не сложно, потому многие энтузиасты с удовольствием берутся за это дело. Хочется предупредить заранее, что без опыта работы с электрикой и автомобильной электроникой за такое дело браться не стоит. При желании можно обратиться за помощью к специалистам, которые сами соберут и установят на вашу машину достойную систему ночного видения. Но если вы твёрдо решили собрать устройство своими руками, потребуется собрать определённые комплектующие, из которых прибор ночного видения и будет состоять.

Монитор. Именно на него будет выводиться вся информация. Некоторые используют мониторы старых видеокамер. Либо же можно приобрести полноценный новый дисплей. Всё зависит от того, какого размера экран вы хотите получить, и насколько ваш бюджет позволяет делать подобные покупки.
Видеоискатель. Также берётся из старой видеокамеры. Это оптимальный вариант. Причём не обязательно разбирать новую камеру. Если зайти на обычный радиорынок, который есть практически в любом городе, можно по низкой цене купить уже разобранный видеоискатель, либо же купить нерабочую камеру, где искатель остался цел. Запчасти от видеокамер найти не сложно.
Камера ночного видения. С этим несколько сложнее, поскольку вам потребуется обязательно рабочая и хорошо функционирующая ночная камера. В отделениях магазинов бытовой техники подобное устройство вы вряд ли найдёте. Они продаются тем, где предлагают различные системы наблюдения для домов, офисов, предприятий и пр. Именно здесь и нужно искать камеру, оснащённую режимом ночного видения. Они сравнительно недорогие, потому сильно по бюджету такая покупка не ударит.
Инфракрасные излучатели. В общей сложности для автомобиля требуется 6 таких устройств. Их поиски стоит начинать с магазинов радиотехники. Какой будет диапазон подсветки у излучателей, решайте уже сами. Чем он больше, тем в итоге дороге обойдётся набор новых инфракрасных излучателей.

Нельзя сказать, что сборка подразумевает проведение каких-то очень сложных мероприятий. Есть имеется хоть небольшой опыт в работе с такими устройствами, на изготовление системы автомобильного ночного видения уйдёт буквально несколько часов. Основной задачей здесь является создание связи между видеокамерой, видеоискателем и инфракрасными излучателями. Для этого потребуется соединить пару наиболее значимых проводов. Это общий провод от видеокамеры и видеовыход, а также видеоискатель с видеовыходом. Выполнив подобное подключение, все приборы в итоге объединятся в общую схему. Заранее подготовив себе схему подключения, каждый прибор устанавливается на своё место, подключается друг к другу и тестируется.

Немаловажно запомнить тот факт, что видеоискатель, как и сама видеокамера, обязательно должны работать от одного напряжения. Поскольку речь идёт о бортовой сети, здесь оптимальным вариантом будет 5 Вольт

Не забудьте про специальный переходник, который предназначен для объединения монитора, размещаемого внутри автомобиля, и самой видеокамеры, выводящей изображение на дисплей. Не обойтись и без специального переключателя, необходимого для работы инфракрасных излучателей, камеры и салонного дисплея. На приобретение этих дополнительных комплектующих много денег тратить не придётся. Это всё равно в разы дешевле, чем покупать премиум автомобиль с заводским прибором ночного видения. Устанавливать ли на свою машину систему для лучшего ночного видения происходящего вокруг или нет, каждый решает сам для себя. Это полезное и эффективное оборудование, способное помочь в экстренных ситуациях и предотвратить дорожно-транспортные происшествия. Но система больше актуальна для тех, кто предпочитает ездить ночью, либо кому приходится передвигаться на машине в основном в ночное время суток.

Будьте предельно внимательными на дорогах, следите за ситуацией вокруг вас, не превышайте скоростной режим и корректируйте работу головной оптики по мере необходимости. Порой именно неправильно установленные или настроенные фары становятся причиной наезда на пешеходов в тёмное время суток, аварий с участием припаркованных машин и пр

Помните и о важности оставаться заметным на ночных дорогах. Для этого всегда включайте аварийные сигналы в случае остановки, не паркуйтесь в неположенных местах с оживлённым движением, а также не забывайте о требованиях относительно использования световозвращающих жилетов

Что такое прибор ночного видения?

Это устройство, работа которого основана на способности преобразовывать неразличимое инфракрасное излучение в видимое для человеческого глаза. Кроме этого, прибор усиливает низкий уровень яркости на наблюдаемом объекте, который создается свечением ночного неба, Луны или звезд. Используют ПНВ пограничные, таможенные, спасательные службы, спецподразделения ФСБ, МВД и так далее. Такие приборы находят применение в производственном технологическом контроле, при добыче полезных ископаемых, для наблюдений за астрономическими объектами и ночного ориентирования на местности.

Когда изобрели прибор ночного видения?

Разработки этих приборов велись еще до начала Второй мировой войны в разных странах. Первый прибор ночного видения появился в нацистской Германии в 1936 г. Это устройство применялось на противотанковых пушках. К окончанию Великой Отечественной войны прототипы подобных приборов, обеспечивающих ночное видение, появились и на вооружении Красной армии. Поначалу эти устройства использовались на танках, затем на флоте, в авиации, в прицелах к стрелковому оружию.

Специалисты классифицируют приборы ночного видения по типу установленного ЭОП:

0 поколение . Такие прототипы night vision использовались в немецкой армии и устанавливались на противотанковых пушках.
1 поколение . Эти приборы появились во время проведения военных действий во Вьетнаме. Они работали с рассеянным светом, усиливая его в 1000 раз. Позже, благодаря началу развития волоконной оптики, устройство было усовершенствовано.
2 поколение . В 80-х годах прошлого века американские ученые разработали улучшенный прибор с усилителем, имеющим микроканальную пластину. Со временем были разработаны ПВН, отличающиеся высокой частотой фотокатода, благодаря чему улучшилось качество изображения на всем экране.
3 поколение . Такой ЭОП имеет принципиальные отличия в фотокатоде, который сейчас изготавливается из арсенида галлия. Приборы ночного видения такого типа являются новой эволюционной ступенью в развитии ПВН.

Устройство прибора ночного видения

Наблюдательный оптико-электронный прибор ночного видения состоит из таких основных частей:

объектив;
приемник излучения;
усилитель;
устройство для отображения изображения.

Многие современные приборы используют в качестве усилителя электронно-оптический преобразователь ЭОП, который состоит из объектива, умножителя напряжения, вакуумной трубки с фокусирующей системой, источника питания. На его экране имеется окуляр, через который оператор может рассмотреть изображение. Кроме этого, роль приемника может выполнять ПЗС-матрица и тогда оператор видит картинку на экране монитора. В некоторых ПВН используются инфракрасные преобразователи, в основе которых лежит тепловизор.

Как работает прибор ночного видения?

Принцип работы прибора ночного видения заключается в следующем:

Свет, попадая в объектив, фокусируется на стенке преобразователя точно так же, как и в любом фотоаппарате.
Преобразователь усиливает полученное изображение, делая его четким и ярким.
Пользователь видит в объективе необходимое изображение.

Преобразователь – это трубка с герметично запаянными концами, из которой откачан воздух. На ее передней стенке нанесен полупроводник, а на задней – люминофор. К передней стенке подключается минус, а к задней – плюс. После подачи напряжения слабо различимое изображение попадает на фотокатод, с которого выбиваются электроны и направляются к аноду. При попадании на люминофор, они вызывают его свечение

Здесь совсем неважно, какой электрон попадает на фотокатод: ультрафиолетовый или инфракрасный. Изображение в любом случае будет черно-зеленым

Разновидности видеорегистраторов

Ассортимент видеорегистраторов на сегодняшний день довольно велик. Чаще всего их разделяют на следующие категории:

Car DVR – специализированное автономное устройство для установки в автомобиле;
NVR – регистратор для работы с видеокамерами IP;
HDVR – гибридное устройство, способное работать с двумя различными видами камер (типа IP и аналоговыми);
PC-based DVR – конструируется на базе обычного ПК;
Standard alone DVR – работа возможна только с аналоговыми видеокамерами.

Наличие возможности ночной съемки обычно обуславливается не конструкцией или особенностями самого регистратора, а камерой.

Что понадобится для изготовления ночных очков своими руками?

Для изготовления очков нам понадобятся несколько компонентов:

Устройство, улавливающее ИК свет. В этой роли может вступать любая камера, у которой есть режим ночной съемки. Понятно, что камера не должна быть слишком дорогой, иначе использование ее в конструкции будет нерентабельно. Для не хватающего звезд с неба ночного прибора подойдет веб-камера, но ее придется немного доработать. Из неё нужно вытащить инфракрасную линзу – фильтр волн ИК-диапазона. Теперь камерой можно пользоваться в ночном режиме, применяя инфракрасную подсветку.
Источник инфракрасных волн. Для этого можно использовать готовый инфракрасный фонарик (наиболее простой, но дорогой вариант). При недостатке бюджета можно взять в качестве ИК подсветки обычный светодиод от телевизионного пульта. Его мощности маловато для построения изображения на больших расстояниях, но для освещения, скажем, лестничной площадки или другого подобного пространства света будет вполне достаточно.
Источник питания. Желательно, чтобы он был достаточно не дефицитным и обеспечивал приличную автономность устройства. Хорошо в этой роли смотрятся батарейки или аккумуляторы стандарта АА, ААА. Для более сложных стационарных устройств можно позаботиться и об устройстве, обеспечивающем питание от бытовой электрической сети.
Вспомогательные элементы — последняя группа вещей, необходимых для создания самодельных очков ночного видения. Они не участвуют непосредственно в создании изображения, но зато защищают схему от пыли и грязи или повышают комфортность использования. Стоит позаботиться о каком-нибудь пенале в качестве корпуса и кронштейне для крепления на очки или шлем-маску от налобного фонарика. Кронштейн можно сделать, например, из деталей детского металлического конструктора.

Принцип работы прибора ночного видения