Vision nocturne, comment ça marche ?

La première chose à laquelle vous pensez probablement lorsque l’on évoque les appareils de « vision nocturne » est sans aucun doute les héro des films d’espionnage ou d’action que vous avez vu, dans lequel quelqu’un s’équipe d’une paire de lunettes de vision nocturne dans le but de repérer les intrus dans le noir ou tout simplement pour s’infiltrer sans se faire repérer. Et vous vous êtes peut-être demandé « Est-ce que ces dispositifs fonctionnent vraiment et est-il véritablement possible de voir dans le noir le plus total ? la réponse est oui !

Avec un équipement de vision nocturne approprié, vous pouvez voir une personne se tenant à plus de 200 mètres par une nuit sans lune et nuageuse ! La vision nocturne peut fonctionner de deux manières très différentes, selon la technologie utilisée.

 

L’amplification lumineuse – Cette méthode consiste à collecter dans le spectre lumineux visible et dans la partie inférieure du spectre de la lumière infrarouge, les photons (particules lumineuses) qui sont présentes mais qui peuvent être imperceptibles à nos yeux, et à les amplifier au point que nous pouvons facilement observer l’image.

L’imagerie thermique – Cette technologie fonctionne en capturant la partie supérieure du spectre de la lumière infrarouge, qui est émise sous forme de chaleur par les objets au lieu d’être simplement réfléchie sous forme de lumière. Les objets plus chauds émettent davantage de cette lumière que les objets plus froids comme les arbres ou les bâtiments.

 

Les principes de la vision nocturne

Pour comprendre comment fonctionne la vision nocturne, il est important de comprendre quelques détails à propos de la lumière. La quantité d’énergie dans un rayon lumineux est liée à sa longueur d’onde : Les longueurs d’onde plus courtes ont une énergie plus élevée. De la lumière visible, le violet est le plus énergétique et le rouge est celle qui en possède le moins. Juste à côté du spectre de la lumière visible se trouve le spectre infrarouge.

La lumière infrarouge peut être divisée en trois catégories :

Proche infrarouge (near-IR) : le plus proche de la lumière visible, le proche infrarouge a des longueurs d’onde qui vont de 0,7 à 1,3 micron, soit de 700 milliardièmes à 1 300 milliardièmes de mètre.

Infrarouge moyen (mid-IR) – L’infrarouge moyen a des longueurs d’onde allant de 1,3 à 3 microns. Le proche infrarouge et le moyen infrarouge sont utilisés par divers appareils électroniques, y compris les télécommandes.

Infrarouge thermique (thermal-IR) – Occupant la plus grande partie du spectre infrarouge, l’infrarouge thermique a des longueurs d’onde allant de 3 microns à plus de 30 microns.

La principale différence entre l’infrarouge thermique et les deux autres sont que l’infrarouge thermique est émis par un objet au lieu d’être réfléchi par sa surface. La lumière infrarouge est émise par un objet en raison de diverses interactions qui se passent au niveau atomique.

 

Comment fonctionne l’amplification lumineuse ?

Une lentille conventionnelle, appelée lentille d’objectif, capte la lumière ambiante et une partie de la lumière proche infrarouge.

La lumière recueillie est envoyée vers le tube amplificateur d’image. Dans la plupart des visions nocturnes que vous pouvez acheter dans le commerce, l’alimentation du tube intensification d’image est assurée par deux batteries N-Cell ou deux piles « AA ». Le tube délivre une haute tension, d’environ 5 000 volts, aux composants du tube image.

Le tube amplificateur d’image est doté d’une photocathode, qui est utilisée pour convertir les photons de l’énergie lumineuse en électrons.

Lorsque les électrons traversent le tube, des électrons similaires sont libérés des atomes du tube, multipliant le nombre d’électrons d’origine par un facteur de milliers grâce à l’utilisation d’une plaque à microcanaux (MCP) dans le tube.

Une MCP est un minuscule disque de verre qui contient des millions de trous microscopiques (micro canaux), fabriqué à l’aide de la technologie des fibres optiques. Le MCP est contenu dans un vide et possède des électrodes métalliques de chaque côté du disque. Chaque canal est environ 45 fois plus long que large, et il fonctionne comme un multiplicateur d’électrons. Lorsque les électrons de la photocathode touchent la première électrode du MCP, ils sont accélérés dans les micro canaux en verre par les salves de 5 000 V envoyées entre les deux électrodes.

Lorsque les électrons traversent les micro canaux, ils provoquent la libération de milliers d’autres électrons dans chaque canal par un processus appelé émission secondaire en cascade. En gros, les électrons d’origine entrent en collision avec le côté du canal, excitant les atomes et provoquant la libération d’autres électrons. Ces nouveaux électrons entrent également en collision avec d’autres atomes, créant une réaction en chaîne qui fait que des milliers d’électrons quittent le canal où seuls quelques-uns sont entrés. Il est intéressant de noter que les micro-canaux du MCP sont créés à un léger angle (environ 5 à 8 degrés) pour encourager les collisions d’électrons et réduire la rétroaction des ions et de la lumière directe des phosphores du côté de la sortie.

À l’extrémité du tube amplificateur d’image, les électrons frappent un écran recouvert de phosphores. Ces électrons conservent leur position par rapport au canal qu’ils ont traversé, ce qui donne une image parfaite puisque les électrons restent dans le même alignement que les photons d’origine. L’énergie des électrons fait que les phosphores atteignent un état excité et libèrent des photons. Ces phosphores créent l’image verte sur l’écran qui caractérise désormais la vision nocturne.

L’image du luminophore vert est visualisé à travers une autre lentille, appelée lentille oculaire, qui permet d’agrandir et de mettre au point l’image. Le NVD peut être connecté à un affichage électronique, tel qu’un moniteur, ou l’image peut être visualisée directement à travers la lentille oculaire.