Comment fonctionne la vision nocturne ?

Les gens peuvent généralement très bien voir pendant la journée car il y a suffisamment de lumière pour que nos yeux fonctionnent de manière fiable. Cependant, la nuit, la lumière ambiante réduite signifie que nos yeux ne fonctionnent pas aussi bien. Pour lutter en partie contre cela, nos yeux utilisent deux cellules photosensibles distinctes, l'une en faible éclairage et l'autre avec un éclairage adéquat.

Cônes et tiges

Nos yeux utilisent des cellules en forme de cône pendant la journée, ces cônes ne sont pas particulièrement sensibles à la lumière et ne fonctionnent donc pas très bien la nuit. L'une des choses que les cônes font pour nous est de nous laisser voir en couleur. Les gens ont trois types différents de cônes qui réagissent de différentes manières à différentes longueurs d'onde de lumière et nous permettent donc de voir en couleur

L'autre type de cellule photosensible dans nos yeux est en forme de bâtonnet. Les bâtonnets sont beaucoup plus sensibles à la lumière et sont surtout utilisés dans l'obscurité car ils nous aident à mieux voir. Les bâtonnets ne sont pas particulièrement sensibles à la couleur, ce qui est la principale raison pour laquelle les couleurs sont beaucoup moins évidentes la nuit.

Les cellules bâtonnets peuvent réagir à un seul photon de lumière alors que des dizaines à des centaines de photons pour activer une cellule conique et renvoyer le même signal à votre cerveau.

Astuce : Photon est le nom d'une seule particule de lumière.

Appareils de vision nocturne passifs

Les lunettes de vision nocturne fonctionnent sur le principe d'être sensibles à des niveaux de lumière très faibles. Les photons entrent dans la lentille et frappent une « photocathode ». La photocathode libère des électrons qui sont ensuite accélérés par un champ électromagnétique jusqu'à une « plaque à microcanaux ». La plaque à microcanaux multiplie les électrons qui la frappent, qui sont ensuite accélérés vers un écran phosphorescent. L'écran au phosphore génère l'image de vision nocturne teintée de vert que la plupart des gens connaissent. Le vert est utilisé car c'est la couleur à laquelle les yeux humains sont les plus sensibles.

Il n'y a pas de méthode directe connue pour multiplier le nombre de photons, cependant, il existe des méthodes connues pour transformer les photons en électrons, multiplier le nombre d'électrons et transformer les électrons en photons. Ce type de vision nocturne ne fonctionne que dans des environnements mal éclairés où il y a une lumière ambiante à amplifier.

Les caméras thermiques utilisent une lumière infrarouge invisible pour l'homme. C'est généralement dans la partie à grande longueur d'onde du spectre infrarouge, où les objets à température ambiante émettent de la chaleur.

Astuce : Cette partie « thermique » du spectre infrarouge couvre des longueurs d'onde comprises entre 8 et 15 micromètres (un micromètre est un millionième de mètre). Les objets plus chauds émettent un rayonnement infrarouge à plus haute énergie avec des longueurs d'onde plus courtes. Le spectre infrarouge global va de 0,75 micromètre pour le proche infrarouge à 1000 micromètres pour l'infrarouge lointain. En comparaison, le spectre visible varie de 0,4 à 0,7 micromètre pour la lumière violette à rouge respectivement.

Les caméras infrarouges permettent d'identifier facilement la présence d'objets plus chauds ou plus froids que la température ambiante. L'imagerie thermique utilise généralement des écrans en noir et blanc ou en fausses couleurs. Les écrans en noir et blanc utilisent généralement du blanc pour mettre en évidence la présence d'objets plus chauds, un exemple typique est une caméra thermique montée sur un hélicoptère de police pour suivre les suspects en fuite la nuit. Dans cet exemple, la chaleur corporelle de la personne est plus chaude que celle de l'environnement, ce qui la rend facile à repérer.

Les écrans en fausses couleurs attribuent une couleur en fonction de la longueur d'onde de la lumière infrarouge détectée, les objets les plus chauds étant mis en évidence avec des couleurs plus vives. Les affichages en fausses couleurs sont généralement utilisés lorsque vous essayez d'utiliser une caméra thermique pour mesurer la température d'un objet, car il est plus facile d'identifier des variations de température plus subtiles.

Appareils de vision nocturne actifs

Certains appareils de vision nocturne utilisent un éclairage actif pour fournir une lumière supplémentaire à la caméra thermique à détecter. C'est essentiellement la même chose que d'allumer une torche pour que vous puissiez voir, cependant, la lumière utilisée est dans le spectre infrarouge et est donc invisible pour les humains. L'éclairage supplémentaire permet d'obtenir plus facilement des images infrarouges haute résolution et est donc souvent utilisé avec des caméras de sécurité.