Chúng ta biết rằng mắt người chỉ nhìn được trong phổ ánh sáng trắng, có bước sóng từ 700nm đến 350nm. Các ánh sáng từ đỏ đến tím, từ cực tím đến phổ hồng ngoại với bước sóng 2500nm thì mắt người không nhận biết được.
Chính vì vậy, NVD – một thiết bị ứng dụng quang – điện tử được sinh ra để giúp con người có thể quan sát được trong đêm khi không có ánh sáng hoặc ánh sáng yếu, cực yếu.
Thiết bị nhìn đêm tầm xa được sử dụng trong các hoạt động quân sự, cảnh sát, nghiên cứu hoạt động ban đêm của sinh vật, hoặc đi săn đêm,… thực hiện quan sát ở vùng ánh sáng nhìn thấy và hồng ngoại gần (hồng ngoại kề với ánh sáng nhìn thấy), hoặc ở vùng hồng ngoại nhiệt. Các kính thiên văn thu nhận ảnh ở các dải phổ ánh sáng xác định thì theo nguyên lý hoạt động là cùng loại với thiết bị này. Các thiết bị dạng camera quan sát ban đêm thì là camera hồng ngoại, có kèm LED phát bức xạ laser hồng ngoại, tức là chủ động về nguồn chiếu sáng (không nhìn thấy bằng mắt thường), có tầm quan sát gần và được sử dụng phổ biến trong hoạt động dân sự.
Lịch Sử Ra Đời
Thiết bị nhìn đêm ra đời và được sử dụng lần đầu tiên trong Chiến tranh thế giới thứ hai, và sau đó được sử dụng rộng rãi trong chiến tranh Việt Nam. Công nghệ nhìn đêm đã phát triển rất nhiều kể từ khi ra đời, cho ra các thế hệ thiết bị nhìn đêm với hiệu suất cao và giá thành giảm.
Thế hệ đầu tiên – Gen 0
Hệ thống nhìn đêm ban đầu do Quân đội Hoa Kỳ tạo ra; được sử dụng trong Thế chiến II và Chiến tranh Triều Tiên. Những thiết bị NVD thế hệ đầu tiên này khá to, thường được bố trí cho các súng bắn tỉa hoặc gắn lên máy bay C130 với mục đích tìm và tiêu diệt các xe vận tải di chuyển trong đêm.
Thế hệ NVD đầu tiên này có nhược điểm là khả năng khuếch đại chỉ khoảng vài nghìn lần, sử dụng cao áp lớn từ 1.5 đến 2.5kv nên tấm huỳnh quang nhanh bị già hóa, tuổi thọ rất kém. Do phải dùng bộ tăng áp nên khi khởi động ban đầu, thế hệ này có độ rít lớn, độ méo ảnh ở mép kính lớn và bị quáng sáng khi chiếu vào nguồn sáng có cường độ sáng lớn (như đèn cao áp chẳng hạn).
Thế hệ 1 – Gen 1
Thế hệ tiếp theo của các thiết bị nhìn đêm đã chuyển từ hồng ngoại chủ động sang sử dụng hồng ngoại thụ động. Từng được Quân đội Hoa Kỳ đặt tên là Starlight, các thiết bị nhìn đêm này sử dụng ánh sáng môi trường do mặt trăng và các ngôi sao cung cấp để tăng cường lượng hồng ngoại phản chiếu thông thường trong môi trường. Điều này có nghĩa là chúng không cần nguồn chiếu sáng hồng ngoại. Điều này cũng có nghĩa là chúng không hoạt động tốt vào những đêm nhiều mây hoặc không trăng. Thiết bị nhìn đêm Thế hệ 1 sử dụng cùng công nghệ ống tăng cường hình ảnh như Thế hệ 0, cùng catot và anot, do đó hiện tượng biến dạng hình ảnh và tuổi thọ ống ngắn vẫn là nhược điểm của dòng thiết bị này.
Thế hệ 2 – Gen 2
Những cải tiến lớn về ống tăng cường hình ảnh đã dẫn đến các thiết bị nhìn đêm Thế hệ 2. Chúng cung cấp độ phân giải và hiệu suất được cải thiện so với các thiết bị Thế hệ 1, đáng tin cậy hơn khá nhiều. Thành quả lớn nhất của Thế hệ 2 là khả năng nhìn thấy trong điều kiện ánh sáng cực yếu, chẳng hạn như đêm không trăng. Độ nhạy tăng lên này là do việc bổ sung tấm vi kênh vào ống tăng cường hình ảnh. Vì MCP thực sự làm tăng số lượng electron thay vì chỉ tăng tốc các electron ban đầu, nên hình ảnh ít bị biến dạng và sáng hơn nhiều so với các thiết bị nhìn đêm thế hệ trước.
Thế hệ 3 – Gen 3
Thế hệ 3 hiện vẫn đang được quân đội Hoa Kỳ sử dụng. Mặc dù không có thay đổi đáng kể nào về công nghệ nền tảng so với Thế hệ 2, các thiết bị nhìn đêm ở Gen 3 có độ phân giải và độ nhạy lớn hơn rất nhiều so với Gen 2. Điều này là do catot được làm bằng GaAs (Gallium Arsenide), có hiệu suất chuyển đổi photon thành electron rất cao. Ngoài ra, MCP được phủ một lớp chắn ion, giúp tăng đáng kể tuổi thọ của ống.
Thế hệ 4 – Gen 4
Thế hệ thứ 4 là một thế hệ được cải tiến lớn bằng việc loại bỏ rào chắn ion khỏi MCP được thêm vào trong công nghệ Thế hệ 3 giúp giảm nhiễu nền; do đó cải thiện tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu. Loại bỏ màng ion thực sự cho phép nhiều electron hơn đến giai đoạn khuếch đại để hình ảnh ít bị biến dạng và sáng hơn đáng kể. Việc bổ sung hệ thống nguồn điện đóng cổng tự động cho phép điện áp catot bật và tắt nhanh chóng, do đó cho phép thiết bị nhìn đêm phản ứng với sự dao động của điều kiện ánh sáng trong tích tắc. Khả năng này là một bước tiến quan trọng trong các hệ thống nhìn đêm, vì nó cho phép người dùng thiết bị nhìn đêm nhanh chóng chuyển từ môi trường ánh sáng mạnh sang môi trường ánh sáng yếu (hoặc ngược lại) mà không có bất kỳ hiệu ứng dừng hình nào. Điều này có tác dụng cực lớn đối với những người lính khi tham gia chiến đấu trong môi trường đô thị, thời điểm họ chuyển từ khu vực có ánh sáng yếu sang khu vực có ánh sáng đèn cao áp giờ đây đã không còn là trở ngại nữa.
Phân Loại NVD
Thiết bị nhìn đêm có thể được chia thành ba loại chính:
- Ống ngắm (Scope): Thông thường được cầm tay hoặc gắn trên súng, ống ngắm chỉ sử dụng cho một mắt (monocular). Loại ống ngắm này phù hợp cho những hoàn cảnh muốn nhìn rõ hơn một vật thể cụ thể trong điều kiện thiếu sáng, rồi sau đó quay lại quan sát trong điều kiện bình thường.
- Kính nhìn đêm (Goggles): Mặc dù kính nhìn đêm có thể cầm tay như kiểu ống nhòm, nhưng chúng thường gắn trên mũ để tiện dụng hơn. Kính nhìn đêm rất thích hợp cho việc quan sát liên tục, chẳng hạn như di chuyển trong tòa nhà tối.
- Camera nhìn đêm: Camera sử dụng công nghệ nhìn đêm có thể truyền hình ảnh đến màn hình để hiển thị hoặc đến đầu ghi VCR để ghi lại. Khi cần khả năng nhìn đêm ở một vị trí cố định, chẳng hạn như trên tòa nhà hoặc làm một phần thiết bị trên trực thăng, thì camera được sử dụng. Nhiều máy quay cầm tay (camcorder) đời mới hiện nay đã được tích hợp sẵn chức năng nhìn đêm.
Một Số Mẫu Kính Nhìn Đêm Hiện Đại
(Chú thích trong từng hình đính kèm)
Lược dịch và tổng hợp từ các nguồn:
- https://electronics.howstuffworks.com/nightvision.htm
- https://www.hardheadveterans.com/pages/night-vision-goggles
