TEORIA DE FUNCIONAMENTO DOS EQUIPAMENTOS DE VISÃO NOTURNA

INTRODUÇÃO

Se você já conheceu o milagre desta tecnologia ótica, você há de concordar que esta é uma aventura excitante. E se você está entre aquelas pessoas que querem somente descobrir este mundo da visão noturna, seja bem vindo.

A tecnologia da visão noturna permite que você veja objetos claramente à noite a muitos metros de distância na falta de qualquer luz, artificial ou natural. Pessoas, prédios, veículos e detalhes da paisagem visualizados através de um sistema moderno de visão noturna aparecem quase como se iluminados enquanto os mesmos objetos visualizados a olho nu apareceriam somente como sombras indistintas (ou não seriam visível). Para entender como qualquer visor noturno funciona, compare-o com uma câmera de vídeo especial que tenha uma sensibilidade à luz extremamente alta. Todos os sistemas de visor noturno possuem uma visão melhorada eletronicamente.

CARACACTERÍSTICAS TÉCNICAS

Quando você usa um visor noturno, você não está somente visualizando a cena diante você, mas você está visualizando uma imagem de vídeo daquela cena. O coração de qualquer sistema de visão noturna é um tubo intensificador de imagem. Os intensificadores são taxados como primeira, segunda ou terceira geração. Os tubos intensificadores de imagem consistem basicamente de um fotocátodo que converte as imagens da luz em imagens de elétron (estas, alternadamente, podem ser amplificadas); e uma chapa de micro canal (na segunda e terceira gerações), que converte o fluxo de elétrons de volta para uma imagem da luz.

Os tubos intensificadores de imagem da PRIMEIRA GERAÇÃO, ou GEN I como são conhecidos, usam eletrodos de formato de grade simples para acelerar os elétrons através do tubo. Os tubos da SEGUNDA e TERCEIRA GERAÇÃO (GEN II e GEN III respectivamente) usam chapas de micro canal complexas que não aceleram somente os elétrons tirados dos fotocátodo, mas aumentam seus números.

Esta carga aumentada então faz que os fósforos fiquem mais incandescentes em resposta à luz refletida. Como um resultado, pode-se ver mais luz na ponta da visualização de um tubo de segunda ou terceira geração para um dado nível de luz. Os tubos de segunda e terceira geração também excedem geralmente os tubos de primeira geração na sua habilidade para visualização de detalhes, eliminar distorções de imagem e têm uma vida útil mais longa.

 Os sistemas de visão noturna variam amplamente na performance. As especificações de performance mais comuns citadas é ganho de luz ou amplificação de luz. O ganho de luz é a primeira especificação, mas ela pode ser corrompida. Muitas fábricas somente listam o ganho de luz para o tubo intensificador de imagem propriamente dito desde que ele seja sempre muito maior do que para o sistema como um todo. A sensibilidade é a segunda especificação e se refere ao princípio de luz que o tubo operará.

É importante ter em mente que nenhum sistema de visão noturna operará em condições de total escuridão e abaixo de um certo ponto que o tubo não gera mais nenhuma mudança. Este princípio se difere de uma geração do sistema para outra. É também importante lembrar que a sensibilidade do mesmo sistema variará de acordo com a quantidade de luz disponível.

Outra especificação principal é a resolução. A resolução de um sistema é uma indicação de total de detalhes que você verá através dele. A resolução não é diretamente relacionada ao ganho de luz, mas é igualmente importante à performance de um sistema de visão noturna.

Você deve ser cuidadoso com o ajuste para um sistema de baixa resolução porque ele possui uma alta taxa de ganho de luz. Não adianta nada se a imagem que você está visualizando está clara, mas ao mesmo tempo, distorcida. Os produtos de visão noturna estão disponíveis numa ampla variedade de formas incluindo, binóculos, monóculos, óculos, telescópios e mira noturna. Alguns modelos são adaptáveis às câmera fotográficas e de vídeo.

FATOR LUX (ILUMINAÇÃO)

Outro importante aspecto a ser levando em consideração ao se abordar o tema dos equipamentos de visão noturna, diz respeito à sua capacidade de realizar filmagens em ambientes mal iluminados. Esta medida é dada em lux.

UM fator lux = a iluminação gerada por UMA vela.

Logo, quanto menor for o fator lux de algum equipamento ótico, melhor será a qualidade da imagem no escuro. Geralmente as boas micro câmeras possuem uma capacidade de filmar em até 2 ou 3 lux. Algumas câmeras especiais possuem fator lux de até 0,5 ou 0,3 lux. Mas um equipamento de visão noturna profissional deve possuir um fator lux de pelo menos 0,0001 lux.

TERMINOLOGIA DO VISOR NOTURNO

Controle de Brilho Automático (ABC):

Característica eletrônica que reduz automaticamente a voltagem para a chapa de micro canal para manter o brilho do intensificador da imagem dentro de um limite ótimo e proteger o tubo. Como resultado disso, a imagem ficaria mais clara e então, depois de uma demora momentânea, repentinamente escureceria para um nível constante durante as condições de mudança rápida de luz baixa para luz alta.

Pontos Pretos:

Estes são manchas cosméticas no intensificador da imagem que não afetam a performance ou a confiabilidade de um dispositivo de visão noturna e alguns números de tamanho variado são inerentes nos processos de fabricação. Elas também podem ficar sujas ou empoeiradas entre as lentes que devem ser removidas para serem limpas cuidadosamente se o sistema foi desenvolvido com ótica intercambiável.

Brilho – Proteção da Fonte (BSP):

Função eletrônica que reduz a voltagem para o fotocátodo quando o dispositivo de visão noturna é exposto à fontes de luz brilhantes como lâmpadas ou faróis. O BSP protege o tubo de imagem de danos e melhora sua vida; entretanto, ele também tem a desvantagem de baixa resolução quando está funcionando.

Dioptria:

Unidade de medida usada para definir a correção do olho ou o poder refrativo de uma lente. Geralmente os ajustes para uma ocular ótica adaptam as diferenças na ocular individual. Geralmente varia de +5 a –5.

Contraste do Olho:

A distância de seus olhos devem ser do último elemento de uma ocular para alcançar a imagem ideal.

Ganho:

Também chamado de brilho ou ganho de luminescência. Este é o número de vezes que um visor noturno amplifica a luz interna. É geralmente medido como ganho do tubo e ganho do sistema. Esta figura é geralmente vista em valores de dezenas de milhares. Se o ganho do tubo é muito alto, o tubo será "mais barulhento" e a taxa de sinal de ruído deve abaixar. Por outro lado, o ganho do sistema é geralmente visto em milhares. Em qualquer sistema de visão noturna, o ganho do tubo é reduzido pelas lentes do sistema e é afetado pela qualidade da ótica ou de qualquer filtro; entretanto, o ganho do sistema é a medida mais importante para o usuário.

Fotocátodo:

Comprimentos de onda de entrada do intensificador que absorve a energia da luz e alternadamente libera energia na forma de uma imagem de elétron. O tipo de material usado é uma característica distinta de diferentes gerações de intensificadores de imagem.

Chapa de Micro Canal (MCP):

Um disco de vidro revestido de metal que multiplica os elétrons produzidos pelo fotocátodo. Um MCP é encontrado somente nos sistemas Gen II e Gen III. Estes dispositivos possuem geralmente, em qualquer parte, de 2 a 6 milhões de furos (ou canais). Os MCPs eliminam as características de distorção dos sistemas Gen 0 e Gen I. O número de furos no MCP é um fator principal para se determinar a resolução.

GERAÇÕES DOS VISORES NOTURNOS

As gerações dos equipamentos de visão noturna adiante apresentas obedecem a ordem de seu desenvolvimento. Isto quer dizer que primeiro foram lançados os equipamentos de primeira geração, seguidos pelos de segunda geração, até se chegar aos de terceira geração. Relatos dão conta de que equipamentos de quarta geração já estariam disponíveis para os círculos mais internos de consumo (i.e. os exércitos dos países produtores deste tipo de tecnologia).

Cada geração de equipamentos subdivide-se na sua própria geração, e um nível tecnológico superior dentro desta mesma geração. Assim temos os equipamentos de visão noturna de 1ª Geração e 1ª Geração Plus, 2ª Geração e 2ª Geração Plus, 3ª Geração e 3ª Geração Plus. Os detalhes de cada geração são apresentados adiantes:

Geração 0:

Usa tipicamente um fotocátodo S-1 com resposta de pico na região azul-verde (com fotosensibilidade de 60 mA/Im), inversão eletrostática e aceleração de elétron para atingir o ganho. Consequentemente, os tubos Gen 0 são caracterizados pela presença de distorção geométrica e pela necessidade de iluminação infravermelha ativa.

Geração I:

Usa tipicamente um fotocátodo S-20 (com fotosensibilidade de 180-200 mA/Im), inversão eletrostática e aceleração de elétron para atingir o ganho. Consequentemente, o Gen I foi o primeiro intensificador de imagem passivo. O Gen I é caracterizado pela distorção geométrica, performance fraca a níveis de luz baixa e florescência. Um problema muito comum nos equipamentos de 1ª geração (mas freqüentemente superado a partir da 1ª geração plus, e inexistente a partir da 2ª geração) é o problema da luz intensa (como o foco de uma lanterna, por exemplo) que, quando apontado para o visor noturno, pode causar cegueira temporária ao operador (além de queima no equipamento), tendo em vista que equipamentos de 1ª geração não possuem um atenuador para luz intensa.

Geração II:

Geralmente um fotocátodo (com fotosensibilidade de 240+ mA/im) S-25 (vermelho estendido) e uma chapa de micro canal para atingir o ganho. Pode ser encontrada com inversão eletrostática ou de fibra ótica. Os tubos Gen II garantem uma performance satisfatória a níveis de luz baixa e exibem baixa distorção. A partir desta geração podemos encontrar algumas características bastante desejáveis como resistência e prova d’água, além de resistência a choques e quedas.

Geração III:

Usa arsenieto de gálio para chapa de fotocátodo e de micro canal para o ganho. A chapa de micro canal é também revestida com um filme de barreira de ion para aumentar a vida de tubo. Produz mais de 800 mA/im na região de 450 a 950 manômetros (perto de infravermelho) do espectro. O Gen III garante uma performance de nível baixo de luz de muito boa a excelente, longa vida do tubo. Muito resistentes a quedas e choques, geralmente são completamente lacrados e assim, a prova d’água.

FONTES DE LUZ INFRA VERMELHA

O emprego de alguma fonte de luz infra vermelha pode ser muito útil para melhorar a visualização através de equipamentos de visão noturna em ambientes com pouco luminosidade, onde o seu equipamento eventualmente venha a apresentar uma baixa performance.

As fontes de luz infra vermelha podem ser utilizadas como qualquer lanterna que ajuda a iluminar um ambiente escuro, com a diferença que o foco desta fonte de luz (e sua conseqüente iluminação) só pode ser visualizada a partir de equipamentos de visão noturna, e nunca a olho nu.

Fontes de luzes de infra vermelho são oferecidas nos mais diferentes formatos, como lanternas, holofotes, luzes estroboscópicas para diferenciação entre amigos e inimigos, e etc.

     HOLOFOTE DE INFRA VERMELHO                  LUZ ESTROBOSCÓPICA DE INFRA VERMELHO