An electron-optical converter (EOC) is the heart of any night vision device (NVD). It is thanks to the EOC that an ultra-dim image is converted into a bright image visible to the eye, allowing observation and targeting in conditions of almost complete darkness.
У цій статті ми розглянемо базові фізичні принципи роботи ЕОП, будову та ключові вузли типового підсилювача яскравості зображення, а також проведемо поглиблений технічний аналіз поколінь Gen 2 і Gen 3. Особливу увагу приділимо порівнянню характеристик цих поколінь, наведенню таблиць із ключовими показниками (роздільна здатність, чутливість, ресурс, живлення тощо) та з’ясуванню, чому сучасні Gen 2+ від Photonis не поступаються китайським Gen 3 – на основі фактів, тестів і думок фахівців.
We will also provide examples of the practical application of night vision in military conditions, outline the advantages and disadvantages of different generations, and provide a glossary of the most important terms.
An electron-optical converter (EOC) is the heart of any night vision device (NVD). It is thanks to the EOC that an ultra-dim image is converted into a bright image visible to the eye, allowing observation and targeting in conditions of almost complete darkness.
У цій статті ми розглянемо базові фізичні принципи роботи ЕОП, будову та ключові вузли типового підсилювача яскравості зображення, а також проведемо поглиблений технічний аналіз поколінь Gen 2 і Gen 3. Особливу увагу приділимо порівнянню характеристик цих поколінь, наведенню таблиць із ключовими показниками (роздільна здатність, чутливість, ресурс, живлення тощо) та з’ясуванню, чому сучасні Gen 2+ від Photonis не поступаються китайським Gen 3 – на основі фактів, тестів і думок фахівців.
We will also provide examples of the practical application of night vision in military conditions, outline the advantages and disadvantages of different generations, and provide a glossary of the most important terms.
Basic principles of operation of the EOP
Прилад нічного бачення працює за принципом посилення наявного світла. У навколишньому середовищі майже завжди є хоча б слабкі джерела освітлення - зоряне світло, місячне сяйво, свічення атмосфери, інфрачервоне підсвічування тощо. ЕОП захоплює ці крихти світла і багаторазово підсилює їх.
Простіше кажучі, фотони слабкого світла, що надходять від об’єктів сцени, перетворюються на електрони, потім їхня кількість стрімко зростає всередині ЕОП, після чого ці електрони знову перетворюються на фотони видимого спектру, формуючи яскраве зображення на екрані. Завдяки цьому темна сцена постає перед оком спостерігача у підсиленому вигляді.
To understand the process in more detail, let's look at the typical structure of a modern EOP. There are three main components:
- Photocathode
- Microchannel plate (MCP)
- Phosphor screen
Через вхідне вікно підсилювача (зазвичай – оптичне скло, на яке нанесено шар фотокатода) в ЕОП заходять фотони зовнішнього слабкого світла. Фотокатод – тонкий шар світлочутливого матеріалу – поглинає ці фотони і внаслідок фотоелектричного ефекту випускає у вакуум трубки фотоелектрони (електрони, вибиті світлом). Усі сучасні ЕОП є високовакуумними приладами (~10^-9 торр) – без вакууму фотокатод швидко окислився б і втратив працездатність.
Після емісії з фотокатода електрони прискорюються електричним полем і спрямовуються до наступного ключового елементу – мікроканальної пластини (МКП). МКП – це ультратонкий диск зі скла, пронизаний мільйонами наддрібних каналів (діаметром близько 6–10 мкм). Внутрішні стінки каналів мають фотопровідне покриття і знаходяться під високою напругою. Коли первинний електрон від фотокатода влітає в один із каналів і вдаряється об його стінку, він вибиває кілька вторинних електронів. Ці нові електрони розганяються тим же електричним полем уздовж каналу і, вдаряючись об стінки далі, народжують ще більше електронів.
Each channel functions as a kind of miniature electronic multiplier. As a result, for each electron from the photocathode, approximately 1,000 electrons can be generated at the output of the MCP. This is how enormous signal amplification is achieved: an avalanche-like multiplication of electrons along the microchannels of the MCP.
З МКП щільний потік електронів далі прискорюється ще одним електричним полем до фінішного елементу – фосфорного екрану. Екран являє собою внутрішню поверхню вихідного вікна ЕОП, вкриту шаром люмінофору (зазвичай використовують зелений люмінофор P43 або білий P45). Коли прискорені електрони влучають у фосфорний шар, кожен електрон породжує знов фотони видимого світла – фактично спалахи крихітних «лампочок» люмінофора. Завдяки великій кількості електронів після МКП, ці спалахи зливаються в яскраве суцільне зображення. На кожен початковий фотон, що вибив один електрон, може припадати десятки тисяч фотонів на виході екрану – настільки сильним є загальний коефіцієнт підсилення ЕОП.
Отримане на екрані зображення спостерігач бачить через окуляр. Зазвичай екран виготовлено на волоконно-оптичній пластині, яка може інвертувати зображення (деякі електронні оптичні схеми перевертають його, і пластина коригує це). В сучасних монокулярах і прицілах екран часто напряму сполучено з окуляром. Зображення, як правило, монохромне (зелений відтінок традиційно обрано завдяки чутливості людського ока, хоча зараз з’являються й білі фосфори для кращого контрасту). Незважаючи на штучність такого зображення, воно геометрично відповідає реальній сцені – ЕОП передає дрібні деталі, рельєф і контури об’єктів, просто підсилюючи існуюче світло.
Basic principles of operation of the EOP
Прилад нічного бачення працює за принципом посилення наявного світла. У навколишньому середовищі майже завжди є хоча б слабкі джерела освітлення - зоряне світло, місячне сяйво, свічення атмосфери, інфрачервоне підсвічування тощо. ЕОП захоплює ці крихти світла і багаторазово підсилює їх.
Простіше кажучі, фотони слабкого світла, що надходять від об’єктів сцени, перетворюються на електрони, потім їхня кількість стрімко зростає всередині ЕОП, після чого ці електрони знову перетворюються на фотони видимого спектру, формуючи яскраве зображення на екрані. Завдяки цьому темна сцена постає перед оком спостерігача у підсиленому вигляді.
To understand the process in more detail, let's look at the typical structure of a modern EOP. There are three main components:
- Photocathode
- Microchannel plate (MCP)
- Phosphor screen
Через вхідне вікно підсилювача (зазвичай – оптичне скло, на яке нанесено шар фотокатода) в ЕОП заходять фотони зовнішнього слабкого світла. Фотокатод – тонкий шар світлочутливого матеріалу – поглинає ці фотони і внаслідок фотоелектричного ефекту випускає у вакуум трубки фотоелектрони (електрони, вибиті світлом). Усі сучасні ЕОП є високовакуумними приладами (~10^-9 торр) – без вакууму фотокатод швидко окислився б і втратив працездатність.
Після емісії з фотокатода електрони прискорюються електричним полем і спрямовуються до наступного ключового елементу – мікроканальної пластини (МКП). МКП – це ультратонкий диск зі скла, пронизаний мільйонами наддрібних каналів (діаметром близько 6–10 мкм). Внутрішні стінки каналів мають фотопровідне покриття і знаходяться під високою напругою. Коли первинний електрон від фотокатода влітає в один із каналів і вдаряється об його стінку, він вибиває кілька вторинних електронів. Ці нові електрони розганяються тим же електричним полем уздовж каналу і, вдаряючись об стінки далі, народжують ще більше електронів.
Each channel functions as a kind of miniature electronic multiplier. As a result, for each electron from the photocathode, approximately 1,000 electrons can be generated at the output of the MCP. This is how enormous signal amplification is achieved: an avalanche-like multiplication of electrons along the microchannels of the MCP.
З МКП щільний потік електронів далі прискорюється ще одним електричним полем до фінішного елементу – фосфорного екрану. Екран являє собою внутрішню поверхню вихідного вікна ЕОП, вкриту шаром люмінофору (зазвичай використовують зелений люмінофор P43 або білий P45). Коли прискорені електрони влучають у фосфорний шар, кожен електрон породжує знов фотони видимого світла – фактично спалахи крихітних «лампочок» люмінофора. Завдяки великій кількості електронів після МКП, ці спалахи зливаються в яскраве суцільне зображення. На кожен початковий фотон, що вибив один електрон, може припадати десятки тисяч фотонів на виході екрану – настільки сильним є загальний коефіцієнт підсилення ЕОП.
Отримане на екрані зображення спостерігач бачить через окуляр. Зазвичай екран виготовлено на волоконно-оптичній пластині, яка може інвертувати зображення (деякі електронні оптичні схеми перевертають його, і пластина коригує це). В сучасних монокулярах і прицілах екран часто напряму сполучено з окуляром. Зображення, як правило, монохромне (зелений відтінок традиційно обрано завдяки чутливості людського ока, хоча зараз з’являються й білі фосфори для кращого контрасту). Незважаючи на штучність такого зображення, воно геометрично відповідає реальній сцені – ЕОП передає дрібні деталі, рельєф і контури об’єктів, просто підсилюючи існуюче світло.
Design and main components of the image intensifier
Схема будови типової електронно-оптичної трубки нічного бачення (Image Intensifier Tube). Світло від темної сцени (ліворуч) потрапляє на фотокатод, де відбувається перетворення фотонів на електрони (Photoelectric Conversion). Далі електрони прискорюються до мікроканальної пластини (MCP), що виступає електронним підсилювачем: усередині каналів слабкий електронний потік множиться в сотні разів.
A reverse electro-optical conversion takes place on the phosphor screen – electrons emit flashes of photons. The image is transmitted to the eyepiece through a fiber optic plate.
The built-in high-voltage power supply provides the necessary voltages for the photocathode, MCP, and screen.
Design and main components of the image intensifier
Схема будови типової електронно-оптичної трубки нічного бачення (Image Intensifier Tube). Світло від темної сцени (ліворуч) потрапляє на фотокатод, де відбувається перетворення фотонів на електрони (Photoelectric Conversion). Далі електрони прискорюються до мікроканальної пластини (MCP), що виступає електронним підсилювачем: усередині каналів слабкий електронний потік множиться в сотні разів.
A reverse electro-optical conversion takes place on the phosphor screen – electrons emit flashes of photons. The image is transmitted to the eyepiece through a fiber optic plate.
The built-in high-voltage power supply provides the necessary voltages for the photocathode, MCP, and screen.
The evolution of EOP generations: from Gen 0 to Gen 3+
Як видно з наведеної схеми, 3-ступенева структура ЕОП залишається незмінною для більшості поколінь трубок нічного бачення з 1970-х років: фотокатод → МКП → екран (з блоком живлення для створення високої напруги). Проте матеріали фотокатода, конструктивні особливості МКП та інші технологічні нюанси відрізняють різні «покоління» нічних приладів.
Прийнято говорити про Gen 1, Gen 2, Gen 3 тощо – історично ці терміни позначають етапи розвитку інфрачервоних приладів. Водночас сучасні дослідження доводять, що поняття «покоління» є умовним і не завжди гарантує перевагу: реальна якість залежить від конкретних характеристик трубки.
Below, we will briefly review the evolution of the technology, and then focus on a detailed comparison of Gen 2 and Gen 3 as the most common modern solutions.
Gen 0 / Gen 1
Перші прилади нічного бачення (друга світова війна, 1940-ві роки) використовували активне ІЧ-підсвічування: інфрачервоний прожектор і примітивний ЕОП на основі фотокатода S-1 (срібло-цезій-кисень). Такі системи були громіздкими, вимагали потужного підсвітлювача і фактично працювали як «невидимий прожектор + камера».
Покоління 1 (1960-ті, В’єтнамська війна) зробило крок до пасивного нічного бачення: з’явилися так звані «starlight scopes» – прилади, що підсилювали слабке природне світло зірок і Місяця без активного прожектора. Gen 1 використовували фотокатоди S-20, а для досягнення достатнього підсилення без МКП застосовували каскад із кількох (зазвичай трьох) послідовних ЕОП-трубок.
- Total light amplification: ~1000 times.
- Disadvantages: large dimensions, high energy consumption, image distortion at the edges.
- Working conditions: at least one month of light is required.
Despite its limitations, Gen 1 laid the foundation for a real breakthrough—the arrival of Gen 2.
Gen 2
Наприкінці 1960-х було створено друге покоління підсилювачів з мікроканальною пластиною (МКП). Її введення радикально підвищило ефективність: один компактний Gen 2 підсилювач міг замінити цілий каскад Gen 1, забезпечуючи збільшення яскравості приблизно 20 000 разів.
Фотокатоди також удосконалили – застосували склад S-25 (мультиалкаліновий: суміш декількох лужних металів). МКП компенсувала слабкі сторони фотокатода Gen 2 та давала яскраве зображення навіть за зоряної ночі без місячного світла.
- Improved sharpness across the entire field of view (minimal geometric distortion).
- Reliability and ease of use.
- Compact and lower power consumption compared to Gen 1.
By the end of the 1970s, improved versions appeared: Gen 2+, SuperGen, etc. – with a higher signal-to-noise ratio, better optics, and resolution, gradually approaching the level of Gen 3.
The evolution of EOP generations: from Gen 0 to Gen 3+
Як видно з наведеної схеми, 3-ступенева структура ЕОП залишається незмінною для більшості поколінь трубок нічного бачення з 1970-х років: фотокатод → МКП → екран (з блоком живлення для створення високої напруги). Проте матеріали фотокатода, конструктивні особливості МКП та інші технологічні нюанси відрізняють різні «покоління» нічних приладів.
Прийнято говорити про Gen 1, Gen 2, Gen 3 тощо – історично ці терміни позначають етапи розвитку інфрачервоних приладів. Водночас сучасні дослідження доводять, що поняття «покоління» є умовним і не завжди гарантує перевагу: реальна якість залежить від конкретних характеристик трубки.
Below, we will briefly review the evolution of the technology, and then focus on a detailed comparison of Gen 2 and Gen 3 as the most common modern solutions.
Gen 0 / Gen 1
Перші прилади нічного бачення (друга світова війна, 1940-ві роки) використовували активне ІЧ-підсвічування: інфрачервоний прожектор і примітивний ЕОП на основі фотокатода S-1 (срібло-цезій-кисень). Такі системи були громіздкими, вимагали потужного підсвітлювача і фактично працювали як «невидимий прожектор + камера».
Покоління 1 (1960-ті, В’єтнамська війна) зробило крок до пасивного нічного бачення: з’явилися так звані «starlight scopes» – прилади, що підсилювали слабке природне світло зірок і Місяця без активного прожектора. Gen 1 використовували фотокатоди S-20, а для досягнення достатнього підсилення без МКП застосовували каскад із кількох (зазвичай трьох) послідовних ЕОП-трубок.
- Total light amplification: ~1000 times.
- Disadvantages: large dimensions, high energy consumption, image distortion at the edges.
- Working conditions: at least one month of light is required.
Despite its limitations, Gen 1 laid the foundation for a real breakthrough—the arrival of Gen 2.
Gen 2
Наприкінці 1960-х було створено друге покоління підсилювачів з мікроканальною пластиною (МКП). Її введення радикально підвищило ефективність: один компактний Gen 2 підсилювач міг замінити цілий каскад Gen 1, забезпечуючи збільшення яскравості приблизно 20 000 разів.
Фотокатоди також удосконалили – застосували склад S-25 (мультиалкаліновий: суміш декількох лужних металів). МКП компенсувала слабкі сторони фотокатода Gen 2 та давала яскраве зображення навіть за зоряної ночі без місячного світла.
- Improved sharpness across the entire field of view (minimal geometric distortion).
- Reliability and ease of use.
- Compact and lower power consumption compared to Gen 1.
By the end of the 1970s, improved versions appeared: Gen 2+, SuperGen, etc. – with a higher signal-to-noise ratio, better optics, and resolution, gradually approaching the level of Gen 3.
Gen 3
Третє покоління (впроваджене в США на початку 1980-х) успадкувало конструкцію з МКП, але принесло головну новацію: фотокатод з арсеніду галію (GaAs). Матеріал GaAs має від’ємну електронну спорідненість і надзвичайно ефективно випускає електрони під дією фотонів. Це дозволило Gen 3 значно підвищити чутливість саме в інфрачервоному діапазоні (~800–900 нм), де нічне небо випромінює найбільше слабкого світла.
В дуже темних умовах (глуха безмісячна ніч, густий ліс) Gen 3 завдяки новому фотокатоду спроможні давати більш яскраве і «чисте» зображення, ніж Gen 2. Однак впровадження GaAs мало і зворотній бік: такий фотокатод виявився чутливим до отруєння іонами. Під час роботи з МКП у вакуумі неминуче виникають позитивно заряджені залишкові іони, які бомбардують фотокатод і швидко його деградують – вже за ~100 годин чутливість неочищеного GaAs падає нижче рівня Gen 2.
Щоб захистити дорогий фотокатод Gen 3, між ним і МКП ввели дуже тонку іонно-бар’єрну плівку (звичайно з оксиду алюмінію). Плівка діє як щит, перехоплюючи іони, але водночас стає перепоною і для частини електронів: через неї на МКП потрапляє трохи менше електронів від фотокатода, ніж могло б без плівки. Таким чином, плівка зменшила теоретичний виграш від GaAs, а також додала побічні ефекти – зросли рівень шуму та “гало” навколо яскравих точок.
Попри це, сумарно Gen 3 випереджали Gen 2 за більшістю параметрів: світлочутливість, роздільна здатність, робочий ресурс тощо. Світіння люмінофора в Gen 3 посилилося до ~30 000–50 000 × у порівнянні з початковим зображенням.
У середині 1990-х у США спробували взагалі прибрати іонний бар’єр, створивши так звані Gen 4 (фактично – Gen 3 безплівкові). Плівку зняли, ввели автогейтинг (систему миттєвого гасіння фотокатода при надяскравих спалахах) – і це дало фантастичні початкові показники. Але проблема ламкості таких трубок залишилася: без бар’єру навіть покращене очищення МКП не врятувало від іонів, і термін служби безплівкових Gen 3 виявився недостатнім. Тому армія США офіційно скасувала термін «Gen 4» у 2002 році.
Натомість ввели поняття Gen 3+ або Gen 3 Thin-Film – модернізовані трубки із тоншою плівкою (10 ангстрем замість 30). Тонка плівка пропускає більше електронів, зберігаючи частковий захист фотокатода – компроміс, що дозволив поліпшити зображення без критичного скорочення ресурсу. Сьогодні Gen 3 у вигляді thin-film і оновлених версій (омні-VII, омні-VIII тощо) лишаються стандартом для армії США.
The European Way (Gen 2+)
Поки в США розвивали Gen 3, в Європі (в першу чергу компанія Photonis) пішли альтернативним шляхом, доводячи до досконалості технологію Gen 2. Європейці принципово не відмовилися від мультиалкалінових фотокатодів, натомість удосконалили їхню структуру (з’явились наноструктуровані та дифракційні покриття) і МКП.
Головна перевага такого підходу – відсутність іонного бар’єру: фотокатоди Gen 2+ не утворюють негативних іонів, тому захисна плівка не потрібна. Це означає, що електрони вільно летять на МКП без втрат, отже зображення чіткіше, контрастніше (немає «туману» від плівки), менше спотворень і менший діаметр гало.
Недоліком історично була дещо нижча фоточутливість мультиалкалінового шару: він генерує менше електронів з кожного фотона порівняно з GaAs. Однак за останні десятиріччя Photonis настільки поліпшив чутливість, що різниця скоротилася. Ба більше, застосування спеціального дифракційного покриття на вхідному склі дозволило розширити спектральний діапазон Gen 2+ – сучасні трубки Photonis бачать світло від ~350 нм (УФ) до ≈1100 нм (ближній ІЧ).
Gen 3
Третє покоління (впроваджене в США на початку 1980-х) успадкувало конструкцію з МКП, але принесло головну новацію: фотокатод з арсеніду галію (GaAs). Матеріал GaAs має від’ємну електронну спорідненість і надзвичайно ефективно випускає електрони під дією фотонів. Це дозволило Gen 3 значно підвищити чутливість саме в інфрачервоному діапазоні (~800–900 нм), де нічне небо випромінює найбільше слабкого світла.
В дуже темних умовах (глуха безмісячна ніч, густий ліс) Gen 3 завдяки новому фотокатоду спроможні давати більш яскраве і «чисте» зображення, ніж Gen 2. Однак впровадження GaAs мало і зворотній бік: такий фотокатод виявився чутливим до отруєння іонами. Під час роботи з МКП у вакуумі неминуче виникають позитивно заряджені залишкові іони, які бомбардують фотокатод і швидко його деградують – вже за ~100 годин чутливість неочищеного GaAs падає нижче рівня Gen 2.
Щоб захистити дорогий фотокатод Gen 3, між ним і МКП ввели дуже тонку іонно-бар’єрну плівку (звичайно з оксиду алюмінію). Плівка діє як щит, перехоплюючи іони, але водночас стає перепоною і для частини електронів: через неї на МКП потрапляє трохи менше електронів від фотокатода, ніж могло б без плівки. Таким чином, плівка зменшила теоретичний виграш від GaAs, а також додала побічні ефекти – зросли рівень шуму та “гало” навколо яскравих точок.
Попри це, сумарно Gen 3 випереджали Gen 2 за більшістю параметрів: світлочутливість, роздільна здатність, робочий ресурс тощо. Світіння люмінофора в Gen 3 посилилося до ~30 000–50 000 × у порівнянні з початковим зображенням.
У середині 1990-х у США спробували взагалі прибрати іонний бар’єр, створивши так звані Gen 4 (фактично – Gen 3 безплівкові). Плівку зняли, ввели автогейтинг (систему миттєвого гасіння фотокатода при надяскравих спалахах) – і це дало фантастичні початкові показники. Але проблема ламкості таких трубок залишилася: без бар’єру навіть покращене очищення МКП не врятувало від іонів, і термін служби безплівкових Gen 3 виявився недостатнім. Тому армія США офіційно скасувала термін «Gen 4» у 2002 році.
Натомість ввели поняття Gen 3+ або Gen 3 Thin-Film – модернізовані трубки із тоншою плівкою (10 ангстрем замість 30). Тонка плівка пропускає більше електронів, зберігаючи частковий захист фотокатода – компроміс, що дозволив поліпшити зображення без критичного скорочення ресурсу. Сьогодні Gen 3 у вигляді thin-film і оновлених версій (омні-VII, омні-VIII тощо) лишаються стандартом для армії США.
The European Way (Gen 2+)
Поки в США розвивали Gen 3, в Європі (в першу чергу компанія Photonis) пішли альтернативним шляхом, доводячи до досконалості технологію Gen 2. Європейці принципово не відмовилися від мультиалкалінових фотокатодів, натомість удосконалили їхню структуру (з’явились наноструктуровані та дифракційні покриття) і МКП.
Головна перевага такого підходу – відсутність іонного бар’єру: фотокатоди Gen 2+ не утворюють негативних іонів, тому захисна плівка не потрібна. Це означає, що електрони вільно летять на МКП без втрат, отже зображення чіткіше, контрастніше (немає «туману» від плівки), менше спотворень і менший діаметр гало.
Недоліком історично була дещо нижча фоточутливість мультиалкалінового шару: він генерує менше електронів з кожного фотона порівняно з GaAs. Однак за останні десятиріччя Photonis настільки поліпшив чутливість, що різниця скоротилася. Ба більше, застосування спеціального дифракційного покриття на вхідному склі дозволило розширити спектральний діапазон Gen 2+ – сучасні трубки Photonis бачать світло від ~350 нм (УФ) до ≈1100 нм (ближній ІЧ).
Photonis 4G Standard: Gen 2+ takes it to the next level
У 2014 році Photonis ввів відкриту специфікацію 4G – фактично стандарт для преміальних Gen 2+ трубок нового покоління. Щоб називатися «4G», інтенсифікатор має відповідати чотирьом ключовим критеріям:
- Spectral sensitivity: from below 400 nm to over 1000 nm (broadband perception from UV to near IR).
- FOM ≥ 1800 (figure of merit, the product of resolution and SNR – more on this later).
- Resolution: over 57 lines/mm in high light conditions.
- Halo ≤ 0.7 mm: minimum radius of light around bright sources.
Ці показники фактично вивели Gen 2+ на рівень кращих безплівкових Gen 3. Компанія Photonis демонструвала трубки з FOM до 2300+ (наприклад, серії Photonis 4G та Photonis ECHO).
At the same time, the durability of European Gen 2+ batteries has also increased significantly, exceeding 10,000 hours, which is comparable to American Gen 3 batteries.
Тож нині поділ на «покоління» багато в чому умовний: «поганий» Gen 3 може поступатися «хорошому» Gen 2+. Далі ми детально порівняємо Gen 2 та Gen 3 за ключовими параметрами.
Photonis 4G Standard: Gen 2+ takes it to the next level
У 2014 році Photonis ввів відкриту специфікацію 4G – фактично стандарт для преміальних Gen 2+ трубок нового покоління. Щоб називатися «4G», інтенсифікатор має відповідати чотирьом ключовим критеріям:
- Spectral sensitivity: from below 400 nm to over 1000 nm (broadband perception from UV to near IR).
- FOM ≥ 1800 (figure of merit, the product of resolution and SNR – more on this later).
- Resolution: over 57 lines/mm in high light conditions.
- Halo ≤ 0.7 mm: minimum radius of light around bright sources.
Ці показники фактично вивели Gen 2+ на рівень кращих безплівкових Gen 3. Компанія Photonis демонструвала трубки з FOM до 2300+ (наприклад, серії Photonis 4G та Photonis ECHO).
At the same time, the durability of European Gen 2+ batteries has also increased significantly, exceeding 10,000 hours, which is comparable to American Gen 3 batteries.
Тож нині поділ на «покоління» багато в чому умовний: «поганий» Gen 3 може поступатися «хорошому» Gen 2+. Далі ми детально порівняємо Gen 2 та Gen 3 за ключовими параметрами.
Features and differences between Gen 2 and Gen 3
Photosensitivity of the photocathode and spectral range
The photocathode material is the main difference between the generations. Gen 2/2+ uses a multi-alkaline photocathode (based on a mixture of alkali metals, often referred to as S-25 or newer variations). Gen 3 uses gallium arsenide (GaAs) with a cesium layer.
Gen 3 (GaAs) має пікову чутливість у червоно-інфрачервоній області (~800–850 нм) і помітно перевищує Gen 2 за квантовим виходом на цих довжинах хвиль. Фотокатод GaAs може досягати фотоелектронного коефіцієнта ~1800 µА/лм (мікроампер на люмен) – тобто при освітленні 1 лм він генерує струм 1,8 мА. Для порівняння, у класичних Gen 2 на S-25 цей показник становив близько 300–600 µА/лм. Це означає, що Gen 3 виробляє більше електронів з того ж потоку світла, особливо в ІЧ-діапазоні.
На практиці це значить, що за дуже низької освітленості (зоряне небо без місяця, густий ліс) Gen 3 «бачить» світліше і з меншим шумом, ніж Gen 2.
Gen 2+ (multi-alkaline), on the other hand, provide a wider spectral range. Typical Gen 3 sensitivity range: ~450–900 nm (almost insensitive to UV and far IR). Modern Gen 2+ Photonis HyMa covers ~350–1080 nm. They "see" both in the violet-UV region and deeper into the IR (up to 1064 nm, used in laser rangefinders).
Gen 2+ quantum efficiency is lower at its peak (in the green region ~500 nm it is ~10–12%, while in GaAs at 800 nm it is up to 20–25%). But thanks to diffraction coatings, Photonis compensated for this by expanding the range: in average conditions (moonlit night, urban locations), Gen 2+ performs no worse than Gen 3, and in some cases even better.
Enhancement, image brightness, and "halo"
Коефіцієнт підсилення по яскравості (luminous gain) у сучасних трубок обох поколінь дуже високий – десятки тисяч. Gen 2 зазвичай дають підсилення близько 20 000×, Gen 3 – 30 000–50 000×. Це означає, що об’єкт, ледь помітний неозброєним оком, через ПНВ буде видно у десятки тисяч разів яскравіше.
It is important to understand that excessive amplification is not always useful – if the scene is sufficiently lit, a screen that is too bright will dazzle the eye. Therefore, both generations feature Automatic Brightness Control and autogating mechanisms.
Auto-gating is high-frequency (thousands of times per second) switching of voltage on the photocathode and IMCC, which dynamically reduces the output gain during sudden flashes of light (for example, when a car headlight or explosion appears in the field of view). Both generations can be equipped with auto-gating, but Photonis is renowned for its particularly fast auto-gating in Gen 2+, which provides clearer images in changing light conditions.
"Halo"is a characteristic phenomenon for EOP: a scattered light circle is visible around bright point sources (flashlight, star, laser) in the image. It arises from the fact that an intense electron flux "illuminates" neighboring MCP channels and phosphor.
Розмір гало залежить від конструкції трубки: у Gen 3 з товстою плівкою гало найбільше (~1 мм на екрані). У сучасних Photonis 4G (філмлес) гало зменшено до ~0,7 мм. Менше гало означає, що яскраві вогні менше «засліплюють» картинку – легше розгледіти деталі поруч із джерелом світла.
На практиці це означає, що в міських умовах або при наявності деякого освітлення Gen 2+ дає контрастніше, менш «засвічене» зображення, ніж типова трубка Gen 3. Користувачі відзначають, що Photonis (Gen 2+) краще переносить світлові перешкоди – ліхтарі, неонові вивіски – зберігаючи читабельність темних зон. Водночас у повній темряві Gen 3 все ж покаже яскравішу картинку – тоді як Gen 2+ стає зернистим, працюючи на межі шумів.
Features and differences between Gen 2 and Gen 3
Photosensitivity of the photocathode and spectral range
The photocathode material is the main difference between the generations. Gen 2/2+ uses a multi-alkaline photocathode (based on a mixture of alkali metals, often referred to as S-25 or newer variations). Gen 3 uses gallium arsenide (GaAs) with a cesium layer.
Gen 3 (GaAs) має пікову чутливість у червоно-інфрачервоній області (~800–850 нм) і помітно перевищує Gen 2 за квантовим виходом на цих довжинах хвиль. Фотокатод GaAs може досягати фотоелектронного коефіцієнта ~1800 µА/лм (мікроампер на люмен) – тобто при освітленні 1 лм він генерує струм 1,8 мА. Для порівняння, у класичних Gen 2 на S-25 цей показник становив близько 300–600 µА/лм. Це означає, що Gen 3 виробляє більше електронів з того ж потоку світла, особливо в ІЧ-діапазоні.
На практиці це значить, що за дуже низької освітленості (зоряне небо без місяця, густий ліс) Gen 3 «бачить» світліше і з меншим шумом, ніж Gen 2.
Gen 2+ (multi-alkaline), on the other hand, provide a wider spectral range. Typical Gen 3 sensitivity range: ~450–900 nm (almost insensitive to UV and far IR). Modern Gen 2+ Photonis HyMa covers ~350–1080 nm. They "see" both in the violet-UV region and deeper into the IR (up to 1064 nm, used in laser rangefinders).
Gen 2+ quantum efficiency is lower at its peak (in the green region ~500 nm it is ~10–12%, while in GaAs at 800 nm it is up to 20–25%). But thanks to diffraction coatings, Photonis compensated for this by expanding the range: in average conditions (moonlit night, urban locations), Gen 2+ performs no worse than Gen 3, and in some cases even better.
Enhancement, image brightness, and "halo"
Коефіцієнт підсилення по яскравості (luminous gain) у сучасних трубок обох поколінь дуже високий – десятки тисяч. Gen 2 зазвичай дають підсилення близько 20 000×, Gen 3 – 30 000–50 000×. Це означає, що об’єкт, ледь помітний неозброєним оком, через ПНВ буде видно у десятки тисяч разів яскравіше.
It is important to understand that excessive amplification is not always useful – if the scene is sufficiently lit, a screen that is too bright will dazzle the eye. Therefore, both generations feature Automatic Brightness Control and autogating mechanisms.
Auto-gating is high-frequency (thousands of times per second) switching of voltage on the photocathode and IMCC, which dynamically reduces the output gain during sudden flashes of light (for example, when a car headlight or explosion appears in the field of view). Both generations can be equipped with auto-gating, but Photonis is renowned for its particularly fast auto-gating in Gen 2+, which provides clearer images in changing light conditions.
"Halo"is a characteristic phenomenon for EOP: a scattered light circle is visible around bright point sources (flashlight, star, laser) in the image. It arises from the fact that an intense electron flux "illuminates" neighboring MCP channels and phosphor.
Розмір гало залежить від конструкції трубки: у Gen 3 з товстою плівкою гало найбільше (~1 мм на екрані). У сучасних Photonis 4G (філмлес) гало зменшено до ~0,7 мм. Менше гало означає, що яскраві вогні менше «засліплюють» картинку – легше розгледіти деталі поруч із джерелом світла.
На практиці це означає, що в міських умовах або при наявності деякого освітлення Gen 2+ дає контрастніше, менш «засвічене» зображення, ніж типова трубка Gen 3. Користувачі відзначають, що Photonis (Gen 2+) краще переносить світлові перешкоди – ліхтарі, неонові вивіски – зберігаючи читабельність темних зон. Водночас у повній темряві Gen 3 все ж покаже яскравішу картинку – тоді як Gen 2+ стає зернистим, працюючи на межі шумів.
Resolution and image quality
The resolution of an image sensor is measured in lines per millimeter (lp/mm) – how many pairs of lines (black and white) can be distinguished on the screen within 1 mm of space. This is determined by the quality of the photocathode, the point spread function in the optics, and the size of the CCD channels. Historically, Gen 1 had ~30 lp/mm, Gen 2 raised the bar to ~45 lp/mm, and the first generation of Gen 3 had ~55–64 lp/mm.
Сучасні найкращі трубки (і Gen 3, і Gen 2+) можуть досягати 72–81 lp/mm. Однак такі значення характерні для центру зображення та за оптимальних умов. Типово ж сучасний комерційний Gen 2+ має роздільну здатність ~50–55 lp/mm, Gen 3 – близько 64 lp/mm (при високій освітленості ~0,3 лк). За нижчих рівнів освітлення ефективна роздільна здатність зменшується через шум.
Простими словами, Gen 3 зазвичай дещо чіткіші за Gen 2 при розгляді дрібних деталей у ідеальних умовах. Але різниця несуттєва: якісний Gen 2+ може мати 57–64 lp/mm і не поступатися Gen 3. Більше того, при сторонніх засвітках Gen 3 через плівку іноді показують Fixed Pattern Noise (FPN) – ледь помітну «сітку» або «соти», тоді як у Photonis FPN майже відсутній. Це робить картинку Gen 2+ «чистішою» у таких умовах.
Signal-to-noise ratio (SNR)
Цей параметр показує, наскільки зображення «чисте» при слабкому освітленні: відношення корисного сигналу до шуму. Вимірюється за стандартизованих умов (наприклад, освітленість 10^-3 лк на ціль). Вищий SNR – краще: дрібні об’єкти чіткіше відділяються від шумового фону.
Старі Gen 2 мали SNR ~12–18, Gen 3 перших поколінь – ~20–25. Сьогодні типові значення такі: Gen 2+ ~20–28, Gen 3 ~25–30. Найкращі трубки обох типів сягають SNR ~30–34. Тобто перекриття дуже велике. Наприклад, Gen 3 з SNR 22 може програвати Gen 2+ з SNR 28 – останній покаже навіть чистіше зображення.
Screen format
У військових ЕОП стандартний діаметр вхідного вікна становить 18 мм. Останнім часом Photonis випускає легші трубки 16 мм (маса <40 г проти ~80 г у 18 мм). Це дозволяє створювати компактніші прилади, хоч інколи з ледь меншим полем зору.
Спотворення зображення у сучасних ПНВ мінімальні – ще Gen 2 виправили проблему Gen 1 з розмитими краями. Волоконно-оптичний вихід за потреби інвертує картинку, тож зображення не перевернуте. Візуально різниця Gen 2 vs Gen 3 у деталізації невелика, якщо брати трубки одного класу.
Reliability, service life, and resistance to influences
Колись Gen 2 дорікали меншим ресурсом у порівнянні з Gen 3. Перші GaAs-трубки (Gen 3) витримували ~10 000 годин, тоді як Gen 2 працювали лише 2 500–5 000 год. Сьогодні технології вирівнялись: сучасні Gen 2+ і Gen 3 мають ресурс 10 000+ годин (понад 5 років цілодобової роботи).
Це підтверджено тестами: наприклад, Fraunhofer Institute встановив, що SNR трубок Photonis 4G падає менш ніж на 5% за повний життєвий цикл – навіть перевершуючи вимоги MIL-SPEC США. Таким чином, обидва покоління служать довго і не «вигорають» у нормальних умовах.
Lightfastness and protection
Gen 3 is very sensitive to laser and intense light exposure due to the characteristics of the photocathode. Without a film, the GaAs photocathode is vulnerable to "burnout" spots from laser beams. Film Gen 3 is more protected, but a strong laser can still leave a mark.
Фотокатоди Gen 2 (HyMa) хімічно стійкіші – цезій у них зв’язаний міцніше, тож випадкове попадання лазерного відблиску менш вірогідно зіпсує трубку. В обох поколіннях передбачено Bright-Source Protection (BSP) – схему, яка знижує напругу на фотокатоді при надсильному освітленні, захищаючи від пошкоджень.
Mechanical endurance
Photonis claims that their Gen 2+ devices can withstand shock loads of up to 500 g, while typical Gen 3 devices have a limit of ~75 g. This means that when firing a powerful weapon or dropping the device, the Photonis tube has a much higher chance of "survival." The absence of a fragile GaAs substrate has made Gen 2+ more physically robust.
Weight and energy consumption
Стандартна трубка важить ~80 г (18 мм). Загальна маса ПНВ більше залежить від корпусу та оптики. Енергоспоживання – сотні мВт. Gen 3 з автогейтингом можуть споживати трохи більше, але для користувача це різниця у хвилинах роботи батареї. Обидва покоління зазвичай живляться від однієї батареї AA 1,5 В (літієвої або лужної) з внутрішнім перетворювачем напруги.
Resolution and image quality
The resolution of an image sensor is measured in lines per millimeter (lp/mm) – how many pairs of lines (black and white) can be distinguished on the screen within 1 mm of space. This is determined by the quality of the photocathode, the point spread function in the optics, and the size of the CCD channels. Historically, Gen 1 had ~30 lp/mm, Gen 2 raised the bar to ~45 lp/mm, and the first generation of Gen 3 had ~55–64 lp/mm.
Сучасні найкращі трубки (і Gen 3, і Gen 2+) можуть досягати 72–81 lp/mm. Однак такі значення характерні для центру зображення та за оптимальних умов. Типово ж сучасний комерційний Gen 2+ має роздільну здатність ~50–55 lp/mm, Gen 3 – близько 64 lp/mm (при високій освітленості ~0,3 лк). За нижчих рівнів освітлення ефективна роздільна здатність зменшується через шум.
Простими словами, Gen 3 зазвичай дещо чіткіші за Gen 2 при розгляді дрібних деталей у ідеальних умовах. Але різниця несуттєва: якісний Gen 2+ може мати 57–64 lp/mm і не поступатися Gen 3. Більше того, при сторонніх засвітках Gen 3 через плівку іноді показують Fixed Pattern Noise (FPN) – ледь помітну «сітку» або «соти», тоді як у Photonis FPN майже відсутній. Це робить картинку Gen 2+ «чистішою» у таких умовах.
Signal-to-noise ratio (SNR)
Цей параметр показує, наскільки зображення «чисте» при слабкому освітленні: відношення корисного сигналу до шуму. Вимірюється за стандартизованих умов (наприклад, освітленість 10^-3 лк на ціль). Вищий SNR – краще: дрібні об’єкти чіткіше відділяються від шумового фону.
Старі Gen 2 мали SNR ~12–18, Gen 3 перших поколінь – ~20–25. Сьогодні типові значення такі: Gen 2+ ~20–28, Gen 3 ~25–30. Найкращі трубки обох типів сягають SNR ~30–34. Тобто перекриття дуже велике. Наприклад, Gen 3 з SNR 22 може програвати Gen 2+ з SNR 28 – останній покаже навіть чистіше зображення.
Screen format
У військових ЕОП стандартний діаметр вхідного вікна становить 18 мм. Останнім часом Photonis випускає легші трубки 16 мм (маса <40 г проти ~80 г у 18 мм). Це дозволяє створювати компактніші прилади, хоч інколи з ледь меншим полем зору.
Спотворення зображення у сучасних ПНВ мінімальні – ще Gen 2 виправили проблему Gen 1 з розмитими краями. Волоконно-оптичний вихід за потреби інвертує картинку, тож зображення не перевернуте. Візуально різниця Gen 2 vs Gen 3 у деталізації невелика, якщо брати трубки одного класу.
Reliability, service life, and resistance to influences
Колись Gen 2 дорікали меншим ресурсом у порівнянні з Gen 3. Перші GaAs-трубки (Gen 3) витримували ~10 000 годин, тоді як Gen 2 працювали лише 2 500–5 000 год. Сьогодні технології вирівнялись: сучасні Gen 2+ і Gen 3 мають ресурс 10 000+ годин (понад 5 років цілодобової роботи).
Це підтверджено тестами: наприклад, Fraunhofer Institute встановив, що SNR трубок Photonis 4G падає менш ніж на 5% за повний життєвий цикл – навіть перевершуючи вимоги MIL-SPEC США. Таким чином, обидва покоління служать довго і не «вигорають» у нормальних умовах.
Lightfastness and protection
Gen 3 is very sensitive to laser and intense light exposure due to the characteristics of the photocathode. Without a film, the GaAs photocathode is vulnerable to "burnout" spots from laser beams. Film Gen 3 is more protected, but a strong laser can still leave a mark.
Фотокатоди Gen 2 (HyMa) хімічно стійкіші – цезій у них зв’язаний міцніше, тож випадкове попадання лазерного відблиску менш вірогідно зіпсує трубку. В обох поколіннях передбачено Bright-Source Protection (BSP) – схему, яка знижує напругу на фотокатоді при надсильному освітленні, захищаючи від пошкоджень.
Mechanical endurance
Photonis claims that their Gen 2+ devices can withstand shock loads of up to 500 g, while typical Gen 3 devices have a limit of ~75 g. This means that when firing a powerful weapon or dropping the device, the Photonis tube has a much higher chance of "survival." The absence of a fragile GaAs substrate has made Gen 2+ more physically robust.
Weight and energy consumption
Стандартна трубка важить ~80 г (18 мм). Загальна маса ПНВ більше залежить від корпусу та оптики. Енергоспоживання – сотні мВт. Gen 3 з автогейтингом можуть споживати трохи більше, але для користувача це різниця у хвилинах роботи батареї. Обидва покоління зазвичай живляться від однієї батареї AA 1,5 В (літієвої або лужної) з внутрішнім перетворювачем напруги.
Here is a summary table of the key characteristics of each generation:
| Parameter | Gen 2 / 2+ (multi-alkaline) | Gen 3 (GaAs) |
|---|---|---|
| Spectral range | ~350–900 nm (up to 1080 nm in Photonis) | ~450–900 nm (sensitivity decreases after ~950 nm) |
| Peak sensitivity of the photocathode | 500–600 µA/lm (at 2856 K), maximum in visible (500–600 nm) | ~1800 µA/lm (at 800 nm), maximum in the near IR |
| Brightness amplification factor | ~20,000× (Gen 2); 25,000–30,000× (Gen 2+) | ~30,000–50,000× (standard Gen 3) |
| Resolution (lp/mm) | ≈45 (G2) to 55–64 (G2+ high quality); max. ~72 | ≈57 (early) to 64–72 (modern typical); max. ~81 |
| Signal-to-Noise Ratio (SNR) | ~18–22 (G2); 20–28 (G2+); best up to 30 | ~20–25 (early); 25–30 (modern); best up to 34 |
| Figure of Merit (FOM) | ~1000–1300 (typical); 1800+ in ECHO and 4G | ~1400–1800 (standard); best troops. >2000 (limited by export) |
| Halo (halo around sources) | ~0.7 mm (Photonis filmless) | ~0.9–1.2 mm (typical thick film) |
| Auto-gating | Yes (modern models, very fast in Photonis) | Yes (standard for Gen 3, speed depends on model) |
| Resistance to light exposure | Filmless: vulnerable to prolonged exposure to light, but less sensitive to lasers | Film: better against ions, but can burn out faster from the laser |
| Shock resistance | High (up to 500 g in Photonis) | Medium (up to ~75 g standard) |
| Working life | >10,000 hours (current Gen 2+) | >10,000 hours (thin-film Gen 3) |
| Manufacturers | Photonis (Europe), Russian KATOD, Chinese NNVT, etc. | L3Harris, Elbit (US); Harder (DE); Chinese manufacturers |
З таблиці видно, що межа між Gen 2+ і Gen 3 багато в чому умовна. Скажімо, роздільна здатність 60 lp/mm і SNR 25 може зустрічатися і там, і там. А от спектральна чутливість різниться (Gen 3 “заточені” під ІЧ, Gen 2+ бачать ширше). Також Gen 3 дають трішки більше підсилення і яскравість у найтемнішу ніч, зате Gen 2+ виграють у широті динаміки – краще переносять зміни освітлення, мають менший гало та міцніші до ударів.
Here is a summary table of the key characteristics of each generation:
| Parameter | Gen 2 / 2+ (multi-alkaline) | Gen 3 (GaAs) |
|---|---|---|
| Spectral range | ~350–900 nm (up to 1080 nm in Photonis) | ~450–900 nm (sensitivity decreases after ~950 nm) |
| Peak sensitivity of the photocathode | 500–600 µA/lm (at 2856 K), maximum in visible (500–600 nm) | ~1800 µA/lm (at 800 nm), maximum in the near IR |
| Brightness amplification factor | ~20,000× (Gen 2); 25,000–30,000× (Gen 2+) | ~30,000–50,000× (standard Gen 3) |
| Resolution (lp/mm) | ≈45 (G2) to 55–64 (G2+ high quality); max. ~72 | ≈57 (early) to 64–72 (modern typical); max. ~81 |
| Signal-to-Noise Ratio (SNR) | ~18–22 (G2); 20–28 (G2+); best up to 30 | ~20–25 (early); 25–30 (modern); best up to 34 |
| Figure of Merit (FOM) | ~1000–1300 (typical); 1800+ in ECHO and 4G | ~1400–1800 (standard); best troops. >2000 (limited by export) |
| Halo (halo around sources) | ~0.7 mm (Photonis filmless) | ~0.9–1.2 mm (typical thick film) |
| Auto-gating | Yes (modern models, very fast in Photonis) | Yes (standard for Gen 3, speed depends on model) |
| Resistance to light exposure | Filmless: vulnerable to prolonged exposure to light, but less sensitive to lasers | Film: better against ions, but can burn out faster from the laser |
| Shock resistance | High (up to 500 g in Photonis) | Medium (up to ~75 g standard) |
| Working life | >10,000 hours (current Gen 2+) | >10,000 hours (thin-film Gen 3) |
| Manufacturers | Photonis (Europe), Russian KATOD, Chinese NNVT, etc. | L3Harris, Elbit (US); Harder (DE); Chinese manufacturers |
З таблиці видно, що межа між Gen 2+ і Gen 3 багато в чому умовна. Скажімо, роздільна здатність 60 lp/mm і SNR 25 може зустрічатися і там, і там. А от спектральна чутливість різниться (Gen 3 “заточені” під ІЧ, Gen 2+ бачать ширше). Також Gen 3 дають трішки більше підсилення і яскравість у найтемнішу ніч, зате Gen 2+ виграють у широті динаміки – краще переносять зміни освітлення, мають менший гало та міцніші до ударів.
Comparison of Photonis Gen 2+ vs. top-of-the-line American Gen 3
Нижче — два реальні тести одна сцена, різні умови: низьке освітлення та високе освітлення/мікс світла. Зверніть увагу: порівняння ведеться з найкращими зразками Gen 3 на сьогодні (thin-/filmless клас), аби оцінка була коректною.
У підсумку: топова Gen 3 очікувано сильніша у повній темряві, але Photonis Gen 2+ виграє у міських або змішаних умовах освітлення: менше гало, чистіший контур і стабільніший автогейтинг поруч із джерелами світла.
Comparison of Photonis Gen 2+ vs. top-of-the-line American Gen 3
Нижче — два реальні тести одна сцена, різні умови: низьке освітлення та високе освітлення/мікс світла. Зверніть увагу: порівняння ведеться з найкращими зразками Gen 3 на сьогодні (thin-/filmless клас), аби оцінка була коректною.
У підсумку: топова Gen 3 очікувано сильніша у повній темряві, але Photonis Gen 2+ виграє у міських або змішаних умовах освітлення: менше гало, чистіший контур і стабільніший автогейтинг поруч із джерелами світла.
Photonis Gen 2+ vs. Chinese Gen 3: Is the "third generation" always better?
Розповсюджена думка: “Якщо це Gen 3 – значить найкраще, Gen 2 – гірше”. Але як ми вже з’ясували, все залежить від конкретної реалізації. Західні Gen 3 дійсно довго були неперевершеними у найтемніших умовах. Проте поява вдосконалених Gen 2+ від Photonis змінила ситуацію – в багатьох сценаріях вони не гірші, а подекуди й кращі за “трійку”. Особливо цікавий кейс – протистояння Photonis vs “Gen 3” китайського виробництва.
In recent years, inexpensive Chinese Gen 3 tubes have appeared on the market (some under brands such as Harder or unbranded, often positioned as "Gen 3 with auto-gating" for the civilian market). They are attractive in terms of price, promising Gen 3 characteristics. However, independent tests show conflicting results.
Так, канадська компанія Night Solutions провела порівняння: взяли бюджетну китайську трубку, яку заявляли як Gen 3 (модель GIII 18 CW), та зіставили із Photonis ECHO (Gen 2+ від Photonis, білого фосфору) і ще з китайською Gen 2+ NNVT-5. Результат: китайський “Gen 3” показав найгірше зображення. Воно було туманним, низької роздільності, темнуватим і шумним. Навіть дешевша Gen 2+ (NNVT-5) дала чіткішу картинку, не кажучи вже про Photonis, що вийшов у лідери за якістю.
Photonis Gen 2+ vs. Chinese Gen 3: Is the "third generation" always better?
Розповсюджена думка: “Якщо це Gen 3 – значить найкраще, Gen 2 – гірше”. Але як ми вже з’ясували, все залежить від конкретної реалізації. Західні Gen 3 дійсно довго були неперевершеними у найтемніших умовах. Проте поява вдосконалених Gen 2+ від Photonis змінила ситуацію – в багатьох сценаріях вони не гірші, а подекуди й кращі за “трійку”. Особливо цікавий кейс – протистояння Photonis vs “Gen 3” китайського виробництва.
In recent years, inexpensive Chinese Gen 3 tubes have appeared on the market (some under brands such as Harder or unbranded, often positioned as "Gen 3 with auto-gating" for the civilian market). They are attractive in terms of price, promising Gen 3 characteristics. However, independent tests show conflicting results.
Так, канадська компанія Night Solutions провела порівняння: взяли бюджетну китайську трубку, яку заявляли як Gen 3 (модель GIII 18 CW), та зіставили із Photonis ECHO (Gen 2+ від Photonis, білого фосфору) і ще з китайською Gen 2+ NNVT-5. Результат: китайський “Gen 3” показав найгірше зображення. Воно було туманним, низької роздільності, темнуватим і шумним. Навіть дешевша Gen 2+ (NNVT-5) дала чіткішу картинку, не кажучи вже про Photonis, що вийшов у лідери за якістю.
See the article for detailed results. “Chinese Gen 3: A Generation Behind — For Now” on the official website of Night Solutions (Canada).
See the article for detailed results. “Chinese Gen 3: A Generation Behind — For Now” on the official website of Night Solutions (Canada).
Хоча китайський Gen 3 видавав трохи яскравіше зображення, з’ясувалося, що ця яскравість походила від надмірного шуму, а не від корисного сигналу. Деталізація у нього гірша, ніж навіть у Gen 2+ середнього рівня. Експерти дійшли висновку, що такі трубки або дуже низької якості, або взагалі можуть бути перемаркованими Gen 2. На жаль, інколи недобросовісні продавці грають на бажанні покупця отримати “справжній Gen 3 задешево” – і продають відновлені чи браковані вироби під виглядом нового покоління.
Tip: Don't blindly trust the "Gen 3" label. This term only refers to the type of photocathode (GaAs) and does not guarantee high performance. Always pay attention to specific indicators: resolution, SNR, FOM, check reviews and tests. Well-known brands (L3Harris, Photonis, Elbit) provide specifications that can be trusted. An unknown "Gen 3" may turn out to be worse than a proven Gen 2+.
Повертаючись до Photonis: їхні топові Gen 2+ (лінійки ХХ1441 ONYX, ECHO, 4G INTENS) сьогодні реально конкурують з кращими Gen 3. Наприклад, користувачі відзначають, що Photonis XR5 (Gen 2+ комерційний) “еквівалентний приблизно американському Gen 3 Omni VI”, і в 95% ситуацій не поступається Gen 3. Лише на “найчорнішій” ніч без зірок Gen 3 Omni VII давав трохи світлішу картинку, перевершуючи XR5.
Усі фахівці, що випробовули китайські ЕОПи, зійшлися на тому, що продукція Photonis Gen 2+ не поступається китайським “Gen 3”, а часто й перевершує. В реальних умовах китайські трубки, мають ризик низької якості, великого розбросу характеристик між екземплярами, проблем із довговічністю. Фірмові європейські Gen 2+ проходять суворий контроль і стабільно видають заявлені параметри. До того ж Photonis як європейська компанія не має експортних обмежень ITAR, тому відкрито продає трубки з високим FOM (1800+), тоді як американські виробники не можуть цього робити (для експорту зазвичай доступні ЕОП з параметрами FOM ≤ 1400).
Conclusion: Generation labeling alone does not guarantee superiority. Specific technical data and the manufacturer's reputation are important. As aptly noted in the aforementioned test: "Gen 3 only means GaAs photocathode, but not necessarily high quality." On the other hand, Gen 2+ Photonis, thanks to many years of development, has proven its effectiveness and is now considered one of the best image intensifiers in the world, regardless of "generation."
Хоча китайський Gen 3 видавав трохи яскравіше зображення, з’ясувалося, що ця яскравість походила від надмірного шуму, а не від корисного сигналу. Деталізація у нього гірша, ніж навіть у Gen 2+ середнього рівня. Експерти дійшли висновку, що такі трубки або дуже низької якості, або взагалі можуть бути перемаркованими Gen 2. На жаль, інколи недобросовісні продавці грають на бажанні покупця отримати “справжній Gen 3 задешево” – і продають відновлені чи браковані вироби під виглядом нового покоління.
Tip: Don't blindly trust the "Gen 3" label. This term only refers to the type of photocathode (GaAs) and does not guarantee high performance. Always pay attention to specific indicators: resolution, SNR, FOM, check reviews and tests. Well-known brands (L3Harris, Photonis, Elbit) provide specifications that can be trusted. An unknown "Gen 3" may turn out to be worse than a proven Gen 2+.
Повертаючись до Photonis: їхні топові Gen 2+ (лінійки ХХ1441 ONYX, ECHO, 4G INTENS) сьогодні реально конкурують з кращими Gen 3. Наприклад, користувачі відзначають, що Photonis XR5 (Gen 2+ комерційний) “еквівалентний приблизно американському Gen 3 Omni VI”, і в 95% ситуацій не поступається Gen 3. Лише на “найчорнішій” ніч без зірок Gen 3 Omni VII давав трохи світлішу картинку, перевершуючи XR5.
Усі фахівці, що випробовули китайські ЕОПи, зійшлися на тому, що продукція Photonis Gen 2+ не поступається китайським “Gen 3”, а часто й перевершує. В реальних умовах китайські трубки, мають ризик низької якості, великого розбросу характеристик між екземплярами, проблем із довговічністю. Фірмові європейські Gen 2+ проходять суворий контроль і стабільно видають заявлені параметри. До того ж Photonis як європейська компанія не має експортних обмежень ITAR, тому відкрито продає трубки з високим FOM (1800+), тоді як американські виробники не можуть цього робити (для експорту зазвичай доступні ЕОП з параметрами FOM ≤ 1400).
Conclusion: Generation labeling alone does not guarantee superiority. Specific technical data and the manufacturer's reputation are important. As aptly noted in the aforementioned test: "Gen 3 only means GaAs photocathode, but not necessarily high quality." On the other hand, Gen 2+ Photonis, thanks to many years of development, has proven its effectiveness and is now considered one of the best image intensifiers in the world, regardless of "generation."
Advantages and disadvantages of different generations
Let's summarize the main pros and cons of generations of night vision devices with EOP:
Gen 2 / 2+ generation (multi-alkaline)
Advantages:
- Wide spectral range. They see both visible light and partially ultraviolet and deep IR (up to ~1.06 microns), allowing them to detect non-standard sources (UV marks, 1064 nm lasers, etc.).
- Small halo around bright lights. A smaller halo (~0.7 mm) means better visibility of targets near light sources (relevant in cities).
- Clearer image in mixed lighting conditions. Higher contrast, less background noise and grid patterns in the presence of street lights, explosions, etc. Fast auto-gating Photonis effectively suppresses overexposure.
- No ion barrier. No "filter" for electrons – higher theoretical resolution and contrast (no loss of electrons on the film, less constant noise).
- High reliability and service life. The latest tubes (4G) provide 10,000+ hours of operation without significant SNR degradation.
- Impact resistance. Structurally capable of withstanding greater overloads (up to 500 g), less sensitive to recoil from heavy weapons.
- Relatively cheaper. As a rule, Gen 2+ units cost less than top-of-the-line Gen 3 units, especially given the lower demand from the US military.
- No export restrictions. European manufacturers sell high-performance tubes to civilians, while Gen 3 from the US is restricted (ITAR). So you can legally purchase FOM 1800+ Photonis, which you cannot do with L3.
- High potential for modernization. Photonis continues to improve Gen 2 technology (new models such as Echo, Echo+, and 4G are constantly being released).
Disadvantages:
- Lower performance in extreme darkness. In conditions of very low IR illumination (stars, no moon, no artificial light), the best Gen 3 devices will provide a brighter image with less noise than Gen 2+ devices of the same class. Gen 2 devices may produce noise and lose detail at the sensitivity limit.
- Lower quantum yield of the photocathode. Multi-alkali photocathodes generate fewer electrons from photons, so they require either a larger MCP or stronger amplification, which increases noise. In numbers: ~600 µA/lm versus 1800 µA/lm in GaAs.
- Vulnerability to intense light. Although they are more resistant to lasers, filmless tubes are generally sensitive to prolonged exposure to light and can "burn out" (temporarily or permanently) without protection. High-quality autogating and BSP are required.
- The older Gen 2 models are lagging behind. Not all Gen 2 models are the same – cheap or early models (especially Soviet and Chinese Gen 2 models) have significantly worse parameters (SNR 10–15, FOM < 800). Therefore, "Gen 2+" is always a matter of the specific manufacturer and model.
- Second-class image. Some customers may be prejudiced against Gen 2, underestimating the modern improvements.
Advantages and disadvantages of different generations
Let's summarize the main pros and cons of generations of night vision devices with EOP:
Gen 2 / 2+ generation (multi-alkaline)
Advantages:
- Wide spectral range. They see both visible light and partially ultraviolet and deep IR (up to ~1.06 microns), allowing them to detect non-standard sources (UV marks, 1064 nm lasers, etc.).
- Small halo around bright lights. A smaller halo (~0.7 mm) means better visibility of targets near light sources (relevant in cities).
- Clearer image in mixed lighting conditions. Higher contrast, less background noise and grid patterns in the presence of street lights, explosions, etc. Fast auto-gating Photonis effectively suppresses overexposure.
- No ion barrier. No "filter" for electrons – higher theoretical resolution and contrast (no loss of electrons on the film, less constant noise).
- High reliability and service life. The latest tubes (4G) provide 10,000+ hours of operation without significant SNR degradation.
- Impact resistance. Structurally capable of withstanding greater overloads (up to 500 g), less sensitive to recoil from heavy weapons.
- Relatively cheaper. As a rule, Gen 2+ units cost less than top-of-the-line Gen 3 units, especially given the lower demand from the US military.
- No export restrictions. European manufacturers sell high-performance tubes to civilians, while Gen 3 from the US is restricted (ITAR). So you can legally purchase FOM 1800+ Photonis, which you cannot do with L3.
- High potential for modernization. Photonis continues to improve Gen 2 technology (new models such as Echo, Echo+, and 4G are constantly being released).
Disadvantages:
- Lower performance in extreme darkness. In conditions of very low IR illumination (stars, no moon, no artificial light), the best Gen 3 devices will provide a brighter image with less noise than Gen 2+ devices of the same class. Gen 2 devices may produce noise and lose detail at the sensitivity limit.
- Lower quantum yield of the photocathode. Multi-alkali photocathodes generate fewer electrons from photons, so they require either a larger MCP or stronger amplification, which increases noise. In numbers: ~600 µA/lm versus 1800 µA/lm in GaAs.
- Vulnerability to intense light. Although they are more resistant to lasers, filmless tubes are generally sensitive to prolonged exposure to light and can "burn out" (temporarily or permanently) without protection. High-quality autogating and BSP are required.
- The older Gen 2 models are lagging behind. Not all Gen 2 models are the same – cheap or early models (especially Soviet and Chinese Gen 2 models) have significantly worse parameters (SNR 10–15, FOM < 800). Therefore, "Gen 2+" is always a matter of the specific manufacturer and model.
- Second-class image. Some customers may be prejudiced against Gen 2, underestimating the modern improvements.
Gen 3 (arsenide gallium)
Advantages:
- Best performance in the dark. In the absence of moonlight or indoors, Gen 3 provides the brightest and least noisy image thanks to the high IR sensitivity of the photocathode.
- Higher photoelectric sensitivity. The GaAs photocathode has a high quantum efficiency and negative electron affinity, effectively converting even single photons at 800–900 nm into electrons. This results in a high SNR in darkness (up to 30+).
- Long service life (with film). Ion-barrier film protects the cathode from degradation, and although it slightly reduces image quality, the tubes serve reliably for decades. Many Gen 3 tubes from the 90s are still working.
- Military standards and trust. Gen 3 is the basic standard for the US Army and other advanced armies. They have been tested in war (from Desert Storm to modern conflicts) and have proven themselves to be reliable.
- Better resolution in the center of the field. Top-of-the-line Gen 3 (especially filmless L3) can have up to 72–81 lp/mm, which slightly exceeds the typical limits of Gen 2+. This allows you to see small targets (such as trip wires or distant figures).
- Technological advances. Gen 3 allows you to finely adjust the thickness of the film (thin film) or remove it for special tasks. All Gen 3 models now come with auto-gating, which extends their service life.
- A wide range of manufacturers. In addition to the monopolists L3Harris and Elbit (formerly ITT) in the US, other players have emerged – Israeli and Chinese companies that have mastered GaAs technology. This increases availability (although there is a risk of quality issues with the latter).
- Compatibility with existing systems. Most existing NATO PNVs are designed for Gen 3, so it is easier to find spare parts, replacement tubes, maintenance, etc. in army logistics.
Disadvantages:
- Narrow sensitivity range. Practically "blind" outside the visible red and near-IR range. Cannot see UV marks or far-IR signals (such as 1064 nm lasers). Under certain conditions (e.g., desert at dusk with more UV from stars), Gen 3 may lose some of the available light.
- Greater halo and FPN. Due to the presence of the film and the MCP design in Gen 3, there is typically a larger halo of light leakage (~1 mm). Also, when the light level increases, a fixed pattern noise (FPN) may appear, which is less pronounced in Photonis.
- Sensitivity to damage. GaAs photocathodes are fragile: a strong laser flash can burn a dead zone on the cathode. Film-free Gen 3 are very vulnerable to ions – their service life greatly depends on the quality of autogating and vacuum purity. Gen 3 devices are also more sensitive to impact (some do not survive a fall even from a low height).
- High price. Gen 3, especially those manufactured in the West, are significantly more expensive. This is due to the complexity of GaAs production and the limited number of suppliers. The price can be 1.5–2 times higher than that of Gen 2+ analogues.
- Export and legal restrictions. Purchasing high-quality modern Gen 3 equipment is difficult or illegal in many countries (especially US products regulated by ITAR). This hinders the spread of technology.
- Weight and energy consumption. Generally similar to Gen 2, but autogating and larger MCPs sometimes make Gen 3 tubes more energy-intensive (although modern solutions compensate for this).
Gen 3 (arsenide gallium)
Advantages:
- Best performance in the dark. In the absence of moonlight or indoors, Gen 3 provides the brightest and least noisy image thanks to the high IR sensitivity of the photocathode.
- Higher photoelectric sensitivity. The GaAs photocathode has a high quantum efficiency and negative electron affinity, effectively converting even single photons at 800–900 nm into electrons. This results in a high SNR in darkness (up to 30+).
- Long service life (with film). Ion-barrier film protects the cathode from degradation, and although it slightly reduces image quality, the tubes serve reliably for decades. Many Gen 3 tubes from the 90s are still working.
- Military standards and trust. Gen 3 is the basic standard for the US Army and other advanced armies. They have been tested in war (from Desert Storm to modern conflicts) and have proven themselves to be reliable.
- Better resolution in the center of the field. Top-of-the-line Gen 3 (especially filmless L3) can have up to 72–81 lp/mm, which slightly exceeds the typical limits of Gen 2+. This allows you to see small targets (such as trip wires or distant figures).
- Technological advances. Gen 3 allows you to finely adjust the thickness of the film (thin film) or remove it for special tasks. All Gen 3 models now come with auto-gating, which extends their service life.
- A wide range of manufacturers. In addition to the monopolists L3Harris and Elbit (formerly ITT) in the US, other players have emerged – Israeli and Chinese companies that have mastered GaAs technology. This increases availability (although there is a risk of quality issues with the latter).
- Compatibility with existing systems. Most existing NATO PNVs are designed for Gen 3, so it is easier to find spare parts, replacement tubes, maintenance, etc. in army logistics.
Disadvantages:
- Narrow sensitivity range. Practically "blind" outside the visible red and near-IR range. Cannot see UV marks or far-IR signals (such as 1064 nm lasers). Under certain conditions (e.g., desert at dusk with more UV from stars), Gen 3 may lose some of the available light.
- Greater halo and FPN. Due to the presence of the film and the MCP design in Gen 3, there is typically a larger halo of light leakage (~1 mm). Also, when the light level increases, a fixed pattern noise (FPN) may appear, which is less pronounced in Photonis.
- Sensitivity to damage. GaAs photocathodes are fragile: a strong laser flash can burn a dead zone on the cathode. Film-free Gen 3 are very vulnerable to ions – their service life greatly depends on the quality of autogating and vacuum purity. Gen 3 devices are also more sensitive to impact (some do not survive a fall even from a low height).
- High price. Gen 3, especially those manufactured in the West, are significantly more expensive. This is due to the complexity of GaAs production and the limited number of suppliers. The price can be 1.5–2 times higher than that of Gen 2+ analogues.
- Export and legal restrictions. Purchasing high-quality modern Gen 3 equipment is difficult or illegal in many countries (especially US products regulated by ITAR). This hinders the spread of technology.
- Weight and energy consumption. Generally similar to Gen 2, but autogating and larger MCPs sometimes make Gen 3 tubes more energy-intensive (although modern solutions compensate for this).
Monocular vs. binocular: a practical comparison
Розібравши будову та характеристики ЕОП, наступний крок — вибір форм-фактора. У матеріалі розглянуто, коли доцільний монокуляр 40° (маса, універсальність), що додає бінокуляр 40° (стереозір, точніша оцінка дистанції), як поводяться ширококутні 50–51° та панорамні 97°. Також — баланс шолома, eye box, протоколи сканування та польові сценарії.
Go to comparison• польова придатність і компроміси • вплив FOV на SA • поради щодо кріплення та контрваги
Monocular vs. binocular: a practical comparison
Розібравши будову та характеристики ЕОП, наступний крок — вибір форм-фактора. У матеріалі розглянуто, коли доцільний монокуляр 40° (маса, універсальність), що додає бінокуляр 40° (стереозір, точніша оцінка дистанції), як поводяться ширококутні 50–51° та панорамні 97°. Також — баланс шолома, eye box, протоколи сканування та польові сценарії.
Go to comparison• польова придатність і компроміси • вплив FOV на SA • поради щодо кріплення та контрваги
Conclusion: Gen 2+ or Gen 3?
In summary, we can say that Gen 3 is a rational choice for the most challenging night conditions, when you need to get the most out of low light and money or availability is not an issue. At the same time, it is important to emphasize that Gen 3 should only be purchased from trusted American manufacturers (L3Harris, Elbit). Chinese "Gen 3" often perform worse and may even be inferior to the modern Photonis Gen 2+.
Gen 2+ – optimal for most applications, delivering 80–90% of Gen 3 performance at a lower cost and even surpassing Gen 3 in a number of parameters:
- wider dynamic range,
- higher resistance to mechanical stress,
- extended spectral range.
Не дарма все більше військових користувачів у Європі переходять на Photonis 4G та ECHO як на альтернативу імпортним Gen 3, отримуючи при цьому незалежність від ITAR і високі бойові характеристики.
Conclusion: Gen 2+ or Gen 3?
In summary, we can say that Gen 3 is a rational choice for the most challenging night conditions, when you need to get the most out of low light and money or availability is not an issue. At the same time, it is important to emphasize that Gen 3 should only be purchased from trusted American manufacturers (L3Harris, Elbit). Chinese "Gen 3" often perform worse and may even be inferior to the modern Photonis Gen 2+.
Gen 2+ – optimal for most applications, delivering 80–90% of Gen 3 performance at a lower cost and even surpassing Gen 3 in a number of parameters:
- wider dynamic range,
- higher resistance to mechanical stress,
- extended spectral range.
Не дарма все більше військових користувачів у Європі переходять на Photonis 4G та ECHO як на альтернативу імпортним Gen 3, отримуючи при цьому незалежність від ITAR і високі бойові характеристики.
Glossary of terms
The glossary of night vision terms will help you quickly navigate key concepts related to electro-optical converters (EOCs), Gen 2+ and Gen 3 technologies, as well as technical characteristics that determine the performance of night vision devices. This section is designed to be understandable to both beginners and military specialists, providing a better understanding of the article and increasing its value.
- EOP (electro-optical converter)
- A vacuum electron tube that amplifies a weak optical image. The main element of a night vision device, consisting of a photocathode, a microchannel plate, and a phosphor screen. English names: Image Intensifier Tube (IIT), Image Booster.
- Photocathode
- A light-sensitive layer inside the IMAGER that emits electrons when exposed to photons. The photocathode material determines the generation (multi-alkaline for Gen 2, GaAs for Gen 3). It is characterized by sensitivity (µA/lm) and spectral characteristics.
- Microchannel plate (MCP)
- Тонка пластина з мільйонами мікроскопічних каналів, в яких відбувається каскадне множення електронів. Винахід, що з’явився в Gen 2 і забезпечив радикальне підсилення сигналу (~1000×) при компактних розмірах.
- Phosphor screen
- Шар люмінофору на вихідному вікні ЕОП. Перетворює електрони у видиме зображення. Класичний колір – зелений (P43), сучасні варіанти – білий (P45) для кращого контрасту.
- Auto-Gating Modules
- An electronic circuit that instantly adjusts the voltage of the photocathode and MCP when lighting conditions change. Protects the tube from overexposure and improves the image in dynamic conditions.
- SNR (Signal-to-Noise Ratio)
- A parameter that determines image quality in low light. Higher SNR = clearer image, less noise and grain.
- FOM (Figure of Merit)
- An integral measure of image quality equal to the product of resolution (lp/mm) and SNR. Used for classification and export control. For example: FOM 1600 = 64 lp/mm × SNR 25.
- Luminous Gain (light amplification)
- The ratio of the brightness of the image at the output of the image intensifier tube to the input signal. Expressed in multiples (20,000×, 30,000×). Determines how visible the scene is to the device.
- Halo (halo, aureole)
- A bright ring around bright sources in the field of view of the PNV. Less halo = better detail near the light source.
- EBI (Equivalent Background Illumination)
- Equivalent background illumination. Determines the minimum illumination at which the image sensor still works. Below EBI – better performance in the dark.
- Bright Source Protection (BSP)
- A protective function that automatically reduces the photocathode voltage in bright light to prevent damage.
- Fixed Pattern Noise (FPN)
- Static noise in the form of a grid or spots, characteristic of a particular tube. In high-quality samples, it is minimal.
- OMNI contract
- The US Army's Gen 3 generation classification system. Omni VI, VII, VIII – versions with improved characteristics.
- P43 / P45
- Types of phosphors: green P43 (classic) and white P45 (modern, better contrast, fewer trails).
- Night vision device (NVD)
- A finished product with an image intensifier tube, optics, power supply, and controls. There are monoculars, binoculars, sights, attachments, etc.
Glossary of terms
The glossary of night vision terms will help you quickly navigate key concepts related to electro-optical converters (EOCs), Gen 2+ and Gen 3 technologies, as well as technical characteristics that determine the performance of night vision devices. This section is designed to be understandable to both beginners and military specialists, providing a better understanding of the article and increasing its value.
- EOP (electro-optical converter)
- A vacuum electron tube that amplifies a weak optical image. The main element of a night vision device, consisting of a photocathode, a microchannel plate, and a phosphor screen. English names: Image Intensifier Tube (IIT), Image Booster.
- Photocathode
- A light-sensitive layer inside the IMAGER that emits electrons when exposed to photons. The photocathode material determines the generation (multi-alkaline for Gen 2, GaAs for Gen 3). It is characterized by sensitivity (µA/lm) and spectral characteristics.
- Microchannel plate (MCP)
- Тонка пластина з мільйонами мікроскопічних каналів, в яких відбувається каскадне множення електронів. Винахід, що з’явився в Gen 2 і забезпечив радикальне підсилення сигналу (~1000×) при компактних розмірах.
- Phosphor screen
- Шар люмінофору на вихідному вікні ЕОП. Перетворює електрони у видиме зображення. Класичний колір – зелений (P43), сучасні варіанти – білий (P45) для кращого контрасту.
- Auto-Gating Modules
- An electronic circuit that instantly adjusts the voltage of the photocathode and MCP when lighting conditions change. Protects the tube from overexposure and improves the image in dynamic conditions.
- SNR (Signal-to-Noise Ratio)
- A parameter that determines image quality in low light. Higher SNR = clearer image, less noise and grain.
- FOM (Figure of Merit)
- An integral measure of image quality equal to the product of resolution (lp/mm) and SNR. Used for classification and export control. For example: FOM 1600 = 64 lp/mm × SNR 25.
- Luminous Gain (light amplification)
- The ratio of the brightness of the image at the output of the image intensifier tube to the input signal. Expressed in multiples (20,000×, 30,000×). Determines how visible the scene is to the device.
- Halo (halo, aureole)
- A bright ring around bright sources in the field of view of the PNV. Less halo = better detail near the light source.
- EBI (Equivalent Background Illumination)
- Equivalent background illumination. Determines the minimum illumination at which the image sensor still works. Below EBI – better performance in the dark.
- Bright Source Protection (BSP)
- A protective function that automatically reduces the photocathode voltage in bright light to prevent damage.
- Fixed Pattern Noise (FPN)
- Static noise in the form of a grid or spots, characteristic of a particular tube. In high-quality samples, it is minimal.
- OMNI contract
- The US Army's Gen 3 generation classification system. Omni VI, VII, VIII – versions with improved characteristics.
- P43 / P45
- Types of phosphors: green P43 (classic) and white P45 (modern, better contrast, fewer trails).
- Night vision device (NVD)
- A finished product with an image intensifier tube, optics, power supply, and controls. There are monoculars, binoculars, sights, attachments, etc.
Read more about night vision and research: history, technology, practice
A collection of verified materials for in-depth study of the topic — from the basic principles of EOP to modern 2+ / 3 generations and combat use.
- Chinese Gen 3: A Generation Behind — For Now — Night Solutions (практичне порівняння китайських «Gen 3» із Photonis ECHO/NNVT-5; фото, методика, висновки).
- Photonis 4G Image Intensifier Tube — Exosens/Photonis (official page of 4G technology: spectrum, FOM, AGC/auto-gating, features).
- 4G IIT — Technical Data Sheet (PDF) — Exosens/Photonis (parameters: FOM ≥1800, extended spectrum 350–1100 nm, fast autogating).
- 4G+ IIT — Technical Data Sheet (PDF) — Exosens/Photonis (increased FOM ≈2300, improved DRI ranges, extended sensitivity).
- History and Evolution of the Johnson Criteria — OSTI/Sandia (історія та застосування критеріїв Джонсона для оцінки «виявити/розпізнати/ідентифікувати»).
- Review of Night Vision Technology — Opto-Electronics Review (огляд сучасної технології ЕОП, ринок і тенденції розвитку).
- Resolution Requirements & Johnson Criteria Revisited (PDF) — Leachtenauer et al. (clarification of resolution requirements, 2-D criteria for NV systems).
- Measurement & Analysis of Parameters of Modern Vision Systems (PDF) — Barela et al. (сучасні методи DRI: STANAG 4349/4347, FLIR92, TTP; порівняння похибок).
- Night Optics & Observation Theory (PDF) — USMC Training (практика застосування ПНВ: налаштування, робота з AN/PVS-14, рекомендації з експлуатації).
- Awareness & Detection with NVG: Johnson Criteria Notes (PDF) — NASA NTRS (review of the use of Johnson criteria in piloting and observation tasks).
- AN/AVS-9 (F4949) Aviator’s NVG — data sheet (PDF) — L3Harris (NATO aviation NVG standard: optics, FOM, white phosphorus options).
- AN/PVS-14 / ATN-6015 — Operator’s Manual (PDF) — ATN (operation and maintenance of Gen 3 monoculars; terms and definitions).
Read more about night vision and research: history, technology, practice
A collection of verified materials for in-depth study of the topic — from the basic principles of EOP to modern 2+ / 3 generations and combat use.
- Chinese Gen 3: A Generation Behind — For Now — Night Solutions (практичне порівняння китайських «Gen 3» із Photonis ECHO/NNVT-5; фото, методика, висновки).
- Photonis 4G Image Intensifier Tube — Exosens/Photonis (official page of 4G technology: spectrum, FOM, AGC/auto-gating, features).
- 4G IIT — Technical Data Sheet (PDF) — Exosens/Photonis (parameters: FOM ≥1800, extended spectrum 350–1100 nm, fast autogating).
- 4G+ IIT — Technical Data Sheet (PDF) — Exosens/Photonis (increased FOM ≈2300, improved DRI ranges, extended sensitivity).
- History and Evolution of the Johnson Criteria — OSTI/Sandia (історія та застосування критеріїв Джонсона для оцінки «виявити/розпізнати/ідентифікувати»).
- Review of Night Vision Technology — Opto-Electronics Review (огляд сучасної технології ЕОП, ринок і тенденції розвитку).
- Resolution Requirements & Johnson Criteria Revisited (PDF) — Leachtenauer et al. (clarification of resolution requirements, 2-D criteria for NV systems).
- Measurement & Analysis of Parameters of Modern Vision Systems (PDF) — Barela et al. (сучасні методи DRI: STANAG 4349/4347, FLIR92, TTP; порівняння похибок).
- Night Optics & Observation Theory (PDF) — USMC Training (практика застосування ПНВ: налаштування, робота з AN/PVS-14, рекомендації з експлуатації).
- Awareness & Detection with NVG: Johnson Criteria Notes (PDF) — NASA NTRS (review of the use of Johnson criteria in piloting and observation tasks).
- AN/AVS-9 (F4949) Aviator’s NVG — data sheet (PDF) — L3Harris (NATO aviation NVG standard: optics, FOM, white phosphorus options).
- AN/PVS-14 / ATN-6015 — Operator’s Manual (PDF) — ATN (operation and maintenance of Gen 3 monoculars; terms and definitions).
How electro-optical converters (IIT) work and analysis of Gen 2 and Gen 3 generations