ナイトビジョンはどのように機能しますか？

私たちの目が確実に機能するのに十分な光があるので、人々は通常、日中は非常によく見ることができます。ただし、夜間は周囲光が減少するため、目も機能しなくなります。これに部分的に対抗するために、私たちの目は2つの別々の感光性セルを使用します。1つは低照明で、もう1つは適切な照明です。

コーンとロッド

私たちの目は日中は円錐形の細胞を使用しますが、これらの錐体は光に特に敏感ではないため、夜はあまりうまく機能しません。錐体が私たちのために行うことの1つは、色で見ることです。人々は、異なる波長の光に対して異なる方法で反応する3つの異なるタイプの錐体を持っているので、色で見ることができます

私たちの目にあるもう1つのタイプの感光性細胞は棒状です。ロッドは光に対してはるかに敏感であり、私たちがよく見えるようにするため、主に暗いときに使用されます。桿体は色に特に敏感ではありません。これが夜の色がはっきりしない主な理由です。

桿体細胞は光の単一光子に反応することができますが、錐体細胞を活性化して同じ信号を脳に送り返すために数十から数百の光子があります。

ヒント：フォトンは、単一の光の粒子の名前です。

パッシブ暗視装置

暗視ゴーグルは、非常に低い光レベルに敏感であるという原則に基づいて機能します。光子はレンズに入り、「光電陰極」に当たります。光電陰極は電子を放出し、電子は電磁場を介して「マイクロチャネルプレート」に加速されます。マイクロチャネルプレートは、それに当たる電子を増殖させ、電子はリン光スクリーンに向かって加速されます。蓄光スクリーンは、ほとんどの人が精通している緑がかった暗視画像を生成します。緑は人間の目が最も敏感な色であるために使用されます。

光子の数を増やす直接的な方法は知られていないが、光子を電子に変換し、電子の数を増やし、電子を光子に戻す方法は知られている。この種の暗視は、増幅する周囲光が存在する照明が不十分な環境でのみ機能します。

赤外線カメラは、人間には見えない赤外線を使用しています。これは通常、赤外線スペクトルの長波長部分にあり、ほぼ室温の物体が熱を放出します。

ヒント：赤外線スペクトルのこの「熱」部分は、8〜15マイクロメートルの波長をカバーします（1マイクロメートルは100万分の1メートルです）。高温の物体は、より短い波長でより高いエネルギーの赤外線を放射します。全体的な赤外線スペクトルは、近赤外線の0.75マイクロメートルから、遠赤外線の1000マイクロメートルまでの範囲です。比較すると、可視スペクトルは、紫から赤の光でそれぞれ0.4から0.7マイクロメートルまで変化します。

赤外線カメラを使用すると、周囲温度よりも高温または低温の物体の存在を簡単に識別できます。熱画像は通常、白黒または偽色のディスプレイを使用します。黒と白のディスプレイは通常、白を使用して高温の物体の存在を強調します。この典型的な例は、夜間に逃げる容疑者を追跡するために警察のヘリコプターに取り付けられた赤外線カメラです。この例では、人の体温が周囲よりも高温になっているため、簡単に見つけることができます。

偽色ディスプレイは、検出された赤外光の波長に応じて色を割り当て、高温のオブジェクトは明るい色で強調表示されます。偽色ディスプレイは通常、サーマルカメラを使用してオブジェクトの温度を測定しようとするときに使用されます。これは、温度のより微妙な変化を識別しやすいためです。

アクティブ暗視装置

一部の暗視装置は、アクティブ照明を使用して、赤外線カメラが検出するための追加の光を提供します。これは基本的にトーチを照らすのと同じで、見ることができますが、使用されている光は赤外線スペクトルであるため、人間には見えません。追加の照明は、高解像度の赤外線画像を簡単に実現できるようにするため、セキュリティカメラと組み合わせて使用​​されることがよくあります。