暗視ゴーグルはどのように機能するのか？暗闇を照らす
暗視技術は、SF から軍事作戦まで、長い間私たちの想像力を魅了してきました。しかし、暗視ゴーグルはどのようにして暗闇でも見えるようにするのでしょうか。この魅力的な技術の背後にある科学を詳しく見てみましょう。
暗視の基礎
暗視の本質は、月、星、遠くの人工光などの光源からの最小限の光を増幅することです。増幅された光は、私たちの目が認識できる可視画像に変換されます。暗視装置で使用される主な技術は 2 つあります。
- 光電子画像強調
- デジタル画像補正
光電子画像強調
従来の暗視ゴーグルは光電子画像強化技術を採用しています。その仕組みは次のとおりです。
- 光の収集: 対物レンズは、物体から反射された暗い可視光と一部の近赤外光を捉えます。
- 光子から電子への変換: 集められた光はイメージ増強管に入ります。光電陰極と呼ばれる最初のコンポーネントは、入射する光子を電子に変換します。
- 電子増幅: これらの電子はマイクロチャネル プレート (MCP) を通過し、電子の数が増加して信号が大幅に増幅されます。
- 画像の作成: 増幅された電子が蛍光スクリーンに当たり、特徴的な緑色に輝く画像が作成されます。
- 表示: 最終画像は接眼レンズを通して表示され、焦点を合わせたり拡大したりすることができます。
デジタル画像補正
より現代的な暗視ゴーグルはデジタル技術を採用しています。
- 光のキャプチャ: 光は対物レンズを通過し、デジタルカメラと同様の CMOS センサーによってキャプチャされます。
- デジタル処理: センサーは光をデジタル信号に変換し、それを電子的に強化および拡大します。
- 表示: 処理された画像は LCD ディスプレイに送信され、表示されます。
- 追加機能: デジタルナイトビジョンでは、多くの場合、ビデオ録画、Wi-Fi 接続、カラー画像の再生が可能になります。
暗視技術の世代
暗視技術は数世代にわたって進化してきました。
- 第 1 世代: 最も初期の技術で、周囲の光の増幅に依存します。視野が狭く、ややぼやけた画像が生成されます。
- 第 2 世代: マイクロチャネル プレート (MCP) を導入し、歪みが少なく、より鮮明で明るい画像を実現しました。
- 第 3 世代: 光電陰極にガリウムヒ素を追加し、光応答と画質が大幅に向上しました。イオンバリアフィルムにより、管の寿命と信頼性が向上しました。
- 第 4 世代: イオンバリアフィルムを削除したため、信号対雑音比がさらに向上し、特に極端に暗い場所でも最も鮮明で明るい画像が得られます。
夜間視力の色
従来の暗視装置は緑色の画像を生成します。その理由は次のとおりです。
- 人間の目は、他のどの色よりも緑の色合いを区別できるため、画像の詳細をより詳細に認識できます。
- 緑色の光は、長時間使用しても目の疲れを軽減します。
しかし、デジタル暗視ではフルカラーまたは白黒の画像を生成できるため、異なる視聴体験が得られます。
高度な機能
現代の暗視ゴーグルには、多くの場合、次のような追加テクノロジーが搭載されています。
- 白色リン光技術: 一部のデバイスでは、緑色の代わりに白色リン光を使用することで、より自然でコントラストの優れた白黒画像が生成されます。
- オートゲート機能: 突然の明るい光によるデバイスの損傷を防ぎ、昼間でも使用できます。
- 赤外線照明装置: 多くのデバイスには、非常に暗い状況でも視認性を高めるための赤外線照明装置が組み込まれています。
アプリケーション
暗視ゴーグルはさまざまな分野で使用されています。
- 軍事および法執行機関: 暗い場所での監視、ナビゲーション、および操作に。
- 野生動物観察: 研究者や愛好家が夜行性の動物を邪魔することなく観察できるようにします。
- 捜索救助: 暗い場所や視界の悪い場所での行方不明者の捜索を支援します。
- セキュリティと監視: 建物や施設の境界セキュリティを強化します。
結論
暗視ゴーグルは物理学と工学の見事な融合であり、文字通り暗闇でも見ることができるようになります。従来の光電子工学技術または最新のデジタル技術のいずれを使用しても、これらのデバイスは最小限の光を増幅して可視画像を生成します。技術が進歩し続けるにつれて、暗視機能はさらに優れたものになり、最も暗い環境での探索、セキュリティ、発見の新たな可能性が開かれると期待されます。
howstuffwork からのブログとビデオの参照: https://electronics.howstuffworks.com/gadgets/high-tech-gadgets/nightvision.htm
