Compatibilitat de la visió nocturna amb òptiques: el que heu de saber

Comprendre les generacions de visió nocturna i el rendiment òptic

Resum de les generacions de visió nocturna (Gen 1 a Gen 3 i digital)

La tecnologia de visió nocturna ha evolucionat força al llarg dels anys, cobrint bàsicament tres generacions principals juntament amb noves opcions digitals que ara comencen a aparèixer a tot arreu. La primera generació dels anys seixanta necessitava fonts addicionals de llum IR per funcionar correctament, encara que avui en dia segueixen sent bastant assequibles per a persones que només volen alguna cosa bàsica per a viatges de càmping o caça nocturna. Les coses van millorar en els anys vuitanta amb dispositius de segona generació que incorporaven aquelles sofisticades plaques de microcanalets, que permetien captar més llum lunar disponible i augmentar la visibilitat entre 500 i 800 vegades el que pot veure l'ull nu. L'equipament militar de grau 3 a partir dels anys noranta va portar les prestacions molt més enllà, utilitzant materials especials com l'arseniur de gal·li i pel·lícules ultra fines que ajuden a assolir nivells d'amplificació fins a 30.000 vegades superiors. I des del 2015 estem veient sistemes de visió nocturna digitals que deixen completament de banda la tecnologia tradicional de tubs per utilitzar sensors CMOS combinats amb algoritmes intel·ligents de processament d'imatge. Aquests nous models ofereixen un rendiment millor en diferents condicions de llum i s'han anat fent cada cop més populars entre els amants de l'aire lliure que busquen imatges més nítides sense tota la voluminositat.

Com el tipus de generació afecta la compatibilitat amb els sistemes òptics

L'equipament de generació més recent generalment té un millor rendiment òptic perquè hi ha menys distorsió al voltant dels extrems de les lentilles. Quan s'utilitza amb miralls telescòpics, els dispositius de tercera generació mantenen la distorsió per sota del 3%, mentre que els sistemes de primera generació solen mostrar entre un 8 i un 12% de distorsió segons dades del Grup d'Estàndards de Visió Nocturna de l'any passat. Les versions digitals tenen els seus inconvenients, però. Introdueixen una latència d'entre 5 i 15 mil·lisegons que pot interferir realment en el seguiment de blancs quan s'utilitzen òptiques ampliades. Per contra, aquests models digitals permeten superposicions en temps real de reticles mitjançant connexions HDMI. Aquesta característica els fa funcionar molt millor amb els sistemes de punteria avançats actuals malgrat el petit problema de retard.

Relació senyal-r soroll (SNR) i Figura de mèrit (FOM) explicades

La relació senyal-r soroll (SNR) bàsicament ens indica com de clara és una imatge analitzant la quantitat de llum útil en comparació amb el soroll de fons. La tecnologia de tercera generació arriba a uns 25-30 SNR, superant les opcions digitals que normalment es troben entre 18 i 22 SNR. Quan parlem de la figura de mèrit (FOM), aquesta mètrica multiplica l'SNR per la resolució per donar una bona idea del rendiment òptic quan s'integra el sistema. Per exemple, un monoculat de 3a generació amb una resolució de 64 línies per mil·límetre i 28 SNR té una puntuació FOM de 1.792. La majoria de sistemes digitals no poden acostar-se a aquest valor, normalment situant-se entre 600 i 800. Aquests números són importants perquè es tradueixen directament en una millor visibilitat i rendiment en condicions reals.

Estudi de cas: 3a generació vs. digital en la integració d'òptiques nocturnes per a fusell

Una prova de camp del 2023 va comparar una mira PVS-27 de 3a generació (1.850 FOM) amb una Digital Night Hunter XQ2 (800 FOM) en distàncies de detecció a l'alba de 300 m:

El sistema Gen 3 va demostrar una estabilitat òptica i fiabilitat en condicions de fred superiors, mentre que el digital oferia estalvis de cost i reticles programables.

Digital vs. Visió Nocturna Basada en Tub: Compensacions Òptiques i Integració

Diferències Clau entre la Visió Nocturna Digital i la Tradicional Basada en Tub

Actualment, bàsicament hi ha dos tipus de tecnologia de visió nocturna: sensors digitals i aquells intensificadors d'imatge basats en tubs antics que anomenem IIT. Els sistemes digitals funcionen amplificant la llum disponible mitjançant mètodes electrònics, normalment mitjançant sensors CMOS combinats amb pantalles LCD. D'altra banda, els sistemes tradicionals d'IIT segueixen un enfocament completament diferent, convertint els fotons entrants en electrons en allò que s'anomena un fotocàtode, abans d'amplificar-los de manera analògica. Aquesta diferència fonamental és rellevant quan es tracta de com d'compatibles són amb altres equips. Els sistemes digitals solen connectar-se molt més fàcilment amb equipaments òptics moderns, ja que generen senyals de vídeo estàndard. En canvi, fer funcionar correctament les unitats d'IIT sovint exigeix ajustar cuidadosament l'ocular per evitar problemes com cantonades fosques a les vores o imatges borroses. De fet, proves de camp realitzades per persones que monitoritzen activitats de fauna han mostrat que els models digitals poden connectar-se amb òptiques de tercers aproximadament un 30 per cent més sovint que els seus homòlegs de tub, principalment perquè ofereixen opcions d'escala d'imatge ajustables que simplement no són possibles amb la tecnologia antiga.

Factors de qualitat d'imatge: resolució, contrast i distorsió en òptica

Els sistemes basats en tubs solen assolir uns 64 lp/mm de resolució amb un contrast força bo, tot i que tendeixen a mostrar certa distorsió en els extrems quan l'angle de visió supera uns 40 graus. Les noves opcions digitals han arribat fins a 1280 per 960 píxels actualment, el que és realment similar al que oferien els tubs de tercera generació en aquell moment. Però també hi ha un inconvenient: aquests sistemes digitals introdueixen una certa latència mesurada en mil·lisegons quan algú es desplaça ràpidament per l'escena. Tanmateix, quan estan muntats en plataformes estables, aquest retard pràcticament desapareix. Això obre possibilitats per a sistemes mixtos on els operadors reben la qualitat d'imatge nítida de la tecnologia tradicional combinada amb totes les sofisticades funcions digitals de mesura de distàncies superposades directament a sobre.

Rendiment de l'objectiu: resistència al lluentor i eficiència de transmissió de la llum

Les lents IIT tenen aquests recobriments especials de múltiples capes que ajuden a reduir el lluentisme no desitjat causat per la llum paràsita, cosa que manté tot nice i furtiu. Pel que fa als sensors digitals, compensen algunes limitacions amb obertures molt amplis d'aproximadament f/1,0 a f/1,2, a més d'alguns trucs de programari intel·ligents per reduir els efectes de lluentisme. Aquestes millores els permeten transmetre més del 90% de la llum disponible en comparació amb només uns 65 a 75% en òptiques antigues de tercera generació. Tanmateix, hi ha un inconvenient. La manera com aquests sistemes digitals detecten la llum és realment més ampla al llarg de l'espectre, cobrint longituds d'ona de 500 a 900 nanòmetres en comptes de només de 600 a 900 com la tecnologia IIT tradicional. Això significa que hi ha una probabilitat més elevada de quedar sobrepassat per la llum infraroja en entorns urbans on existeixen tot tipus d'il·luminació artificial.

Tendència: Els sistemes digitals habiliten una major flexibilitat i compatibilitat òptica

Les arquitectures digitals permeten actualitzacions de firmware en temps real per a la calibració òptica, permetent una compatibilitat adaptable amb LPVO, visors tèrmics i punts vermells. Aquesta programabilitat redueix la dependència respecte a munts propietaris, accelerant l'adopció en sistemes d'armes modulars on l'espai del carril i el pes són restriccions de disseny crítiques.

Components clau dels dispositius de visió nocturna que afecten la sinergia òptica

Desglossament dels components de visió nocturna i els seus rols òptics

La majoria dels equips de visió nocturna funcionen gràcies a tres components principals que treballen junts. Primer hi ha l'objectiu que recull qualsevol llum disponible, incloses les longituds d'ona infraroja properes difícils de veure. A continuació ve el fotocàtode, que fa una cosa força interessant: converteix les partícules de llum en electrons reals. Finalment, tenim el tub amplificador d'imatge que pren aquests electrons i els fa extremadament brillants, augmentant-ne la intensitat entre 15.000 i 30.000 vegades sense perdre gaire qualitat de detall. Segons l'últim informe tècnic de 2023, aquests sistemes encara poden produir imatges acceptables fins i tot quan els nivells de llum baixen per sota d'un lux. És això el que permet veure clarament en situacions molt fosques.

Impacte de la mida de l'objectiu en l'angle de visió i la guany d'imatge

Les lents objectives més grans de més de 40 mm capturen més llum, cosa que realment augmenta el camp de visió al voltant del 18 al 22 per cent en comparació amb les més petites de 25 mm. Però hi ha un inconvenient: les lents més grans suposen afegir entre 4 i 9 unces per cada 10 mm addicionals de diàmetre, el que dificulta la seva integració en configuracions òptiques estàndard per a fusells. Una investigació de l'any passat va analitzar el rendiment en condicions de poca llum i va suggerir que les lents de 32 mm troben el punt mig ideal. Ofereixen als tiradors uns 38 graus de camp de visió sense fer superar al conjunt els 2,5 lliures, fet que té molta importància quan s'ha de portar l'equip durant tot el dia al camp.

Paper dels recobriments de lent i de l'alineació focal per mantenir la claredat

Els recobriments antireflectors multicapa limiten la pèrdua de llum a ± 1,5% per superfície, crucial per preservar el contrast en condicions sense lluna. L'alineació focal de precisió garanteix un error de paralaxa de ±2 minuts d'arc entre l'intensificador d'imatge i la lent ocular, evitant el doblament de la imatge, un problema comú quan es monta la visió nocturna darrere de l'òptica diurna ampliada que requereix una precisió inferior

Montatge i compatibilitat mecànica amb armes i òptiques

Plats de muntatge comuns: cascos, armes i configuracions de doble ús

Perquè l'equip de visió nocturna funcioni correctament en situacions reals de combat, necessita interfícies de muntatge específiques. Per exemple, els suports per al casc: el Norotos INVG Hypergate permet als soldats treure’s el sistema de visió nocturna en menys d’un segon quan cal, cosa que és força impressionant. Els suports per a armes solen utilitzar connectors J perquè milloren la resistència al retrocés durant el foc. Últimament estem veient molt més interès en sistemes duals. Segons l’informe d’integració de visió nocturna de l’any passat, aproximadament set de cada deu usuaris volen equipament que pugui canviar entre el muntatge al casc i al fusell sense necessitat d’eines addicionals. Té sentit, ja que ningú vol estar lluitant amb accessoris en condicions de poca llum.

Rels Picatinny, suports de desmuntatge ràpid i alineació simultània amb miralls diürns

El rail Picatinny MIL-STD-1913 continua sent l'estàndard per muntar visió nocturna juntament amb òptiques diürnes. Els suports QD amb una precisió repetible de ±0,25 MOA després de la reinstal·lació (Scopes Field 2024) faciliten canvis ràpids de configuració. Les estratègies de co-testimoniatge inclouen:

• Co-testimoniatge absolut: el reticle de visió nocturna s'alinea amb les punteries de ferro
• Co-testimoniatge inferior 1/3: les òptiques diürnes romanen visibles durant l'ús de visió nocturna

Estratègia: mantenir la conservació del zero quan s'aparellen visió nocturna i òptiques de fusell

La prevenció del desplaçament del zero comença amb un parell consistent: aplicar entre 18 i 20 polzades/lbres als cargols dels anells redueix la deriva del punt d'impacte en un 89% (Estudi de Muntatge d'Òptiques 2023). També s'ha d'abordar l'expansió tèrmica: els munts d'alumini es dilaten a 0,000012 m/m°C, necessitant dissenys antipendent per garantir resistència a les variacions de temperatura. Les proves al camp confirmen que els sistemes de doble fixació mantenen un desplaçament inferior a 0,5 MOA després de més de 500 trets.

Avaluació d'especificacions per a l'aparellament òptim de visió nocturna i òptiques

Especificacions clau: resolució, relació senyal soroll (SNR), guany i camp de visió

Quan combini la visió nocturna amb òptica, prioritzi quatre especificacions clau:

• Resolució (lp/mm): Determina la claredat per a la identificació de l'objectiu
• Relació senyal-r soroll (SNR) : Valors >25 redueixen el «floc de imatge» en condicions de foscor gairebé total
• Guany (30.000–50.000 típic): Equilibra la brillantor i el control del bloom
• Camp de visió (FOV) : Angles més amplis (>40°) milloren la consciència situacional però requereixen objectius més grans

Els dispositius de qualitat militar tenen una resolució mitjana de 64–72 lp/mm, mentre que els sistemes digitals sacrifiquen un ~15% de resolució per assolir una millor compatibilitat amb superposicions electròniques.

Com el FOM prediu el rendiment en condicions reals amb òptiques connectades

La Figura de Mèrit (FOM = resolució × SNR) és la referència per predir la sinergia òptica. Els dispositius amb FOM >1.600 mantenen la claredat del reticle fins i tot amb una ampliació de 5x. Un estudi de camp del 2023 va mostrar que les mirades combinades amb sistemes FOM 1.800+ van assolir una precisió del 92% en la col·locació del tret a 200 m sota condicions de 0,005 lux, comparat amb el 67% amb dispositius FOM 1.200.

Ajustar les especificacions de visió nocturna a les necessitats de la missió: vigilància vs. interacció contra objectius

Per a operacions de vigilància, disposar d’un camp de visió ampli (d’almenys 40 graus) combinat amb capacitats de detecció superiors als 500 metres fa que els sistemes digitals d’alta resolució siguin especialment útils. En relació amb l’enfrontament real de blancs, hi ha requisits específics que cal complir. El sistema necessita una resolució d'almenys 64 parells de línies per mil·límetre i una relació senyal soroll superior a 28 per seguir amb precisió la mira. Aquest tipus d'especificacions generalment només són assolibles amb equips basats en tubs de Generació 3 plus. Avui en dia, les configuracions híbrides modernes ofereixen molta més flexibilitat. Combinen una lent objectiu estàndard de 40 mm per explorar perímetres amb un micropantalla de 18 micròmetres que s’integra perfectament amb les miralles d’armes. Aquesta combinació proporciona als operadors cobertura àmplia de l’àrea i punteria precisa quan sigui necessari.

PMF sobre generacions de visió nocturna i el seu rendiment òptic

Quina és la diferència entre la visió nocturna digital i la basada en tubs?

La visió nocturna digital utilitza sensors electrònics i pantalles, que són més fàcils d'integrar amb òptiques modernes però poden introduir latència. La visió nocturna basada en tubs confia en processos analògics per intensificar la llum disponible, oferint una alta resolució i baixa distorsió, però requereix una configuració cuidadosa.

Per què és important la relació senyal-r soroll (SNR)?

La SNR indica la claredat de la imatge mesurant la llum útil respecte al soroll de fons. Una SNR més elevada assegura imatges més nítides fins i tot en condicions de poca llum, cosa crucial per a una identificació efectiva del blanc.

Com afecta la mida de l'objectiu al rendiment del dispositiu de visió nocturna?

Les objectius més grans recullen més llum, millorant el camp de visió. Tanmateix, afegeixen pes i volum, fet que pot afectar la portabilitat i facilitat d'ús, especialment en condicions de camp.

Quin és el paper de la FOM en els dispositius de visió nocturna?

La figura de mèrit (FOM) combina la resolució i la relació senyal-r soroll (SNR) per predir com de bé funcionarà un dispositiu de visió nocturna amb òptiques. Una FOM més elevada indica un millor rendiment, especialment en condicions de poca llum i amb altes magnituds.