Видеть в темноте - давняя мечта военных и инженеров. Еще до Второй мировой войны начали появляться первые приборы, способные "разгонять тьму" с помощью инфракрасного излучения. Сегодня очки и прицелы ночного видения стали неотъемлемой частью экипировки армий мира и доступны даже любителям. Давайте рассмотрим, как зарождалась и развивалась технология ночного видения - от громоздких прототипов 1930-х годов до современных высокотехнологичных приборов.
Ранние разработки и прототипы (1920-1930-е годы)
Первые шаги в создании приборов ночного видения были сделаны в конце 1920-х годов. В 1929 году венгерский физик Кальман Тиханьи изобрел для британских военных первую инфракрасную телевизионную камеру, которая могла "видеть" в темноте. Вскоре после этого, в 1930-х годах, в США известный инженер Владимир Зворыкин (RCA) разработал первый коммерческий прибор ночного видения - электронное устройство, способное получать изображение при минимальном освещении. Однако эти ранние системы были очень громоздкими и дорогими, поэтому не получили широкого распространения. Важно отметить, что теоретической основой для этих изобретений стало открытие инфракрасного излучения в XIX веке, но только в 1930-х годах были созданы приборы, использующие это излучение.
The most important breakthrough was the creation in 1934 of the first electron-optical transducer (EOT), the heart of future night vision devices. At the Philips Research Center, a team led by Dutch scientist F. Holst designed the so-called "Holst glass," an electronic device that converted infrared (thermal) radiation into a visible image. This early CCD was far from perfect: it produced low-quality images, required the photocathode to be cooled to +40 °C due to high noise levels, and was enormously large and heavy. Despite its shortcomings, the "Holst glass" demonstrated the fundamental possibility of seeing in the dark and effectively launched the era of night optics.
Вторая мировая война: рождение ночного видения на поле боя
*Немецкая штурмовая винтовка StG-44 с инфракрасным прицелом Vampir времен Второй мировой войны.* Во время Второй мировой войны на поле боя впервые в широком масштабе была применена технология ночного видения. Пионером в этой области стала Германия: в 1939 году вермахт начал внедрять приборы ночного видения для танков и пехоты. С 1943 года на танках Panther проводились испытания систем Nachtjäger с 30-см инфракрасными прожекторами и приемниками, которые позволяли видеть ночью на расстоянии до ~600 метров. К концу войны около 60 танков "Пантера" были оснащены системами типа FG 1250 (Sparrow Hawk). Для пехоты была разработана портативная инфракрасная система под кодовым названием "Вампир", которая устанавливалась на штурмовую винтовку Sturmgewehr 44. Эти приборы относились к так называемому "нулевому" поколению ночной оптики - они усиливали доступный свет примерно в 1000 раз, но требовали активной подсветки инфракрасным прожектором. Такие прожекторы были настолько большими и заметными, что их иногда приходилось устанавливать на грузовики, которые маскировали пользователей. Тем не менее, немецкие ночные прицелы стали грозной новинкой: есть сведения, что на Восточном фронте советские войска даже предприняли ночную танковую атаку, чтобы ослепить немцев, оснащенных приборами ночного видения.
В то же время союзники разрабатывали свои собственные ночные прицелы. В 1944 году армия США впервые применила инфракрасные прицелы M1 и M3, известные как "снайперскоп" или "снуперскоп". Американские снайперы использовали их в конце Второй мировой войны на Тихоокеанском театре военных действий, а затем и в Корейской войне. Эти устройства также были активными - они имели собственную инфракрасную подсветку с большим прожектором. Они позволяли вести прицельный огонь ночью, хотя оставались громоздкими и имели ограниченный радиус действия. Несмотря на недостатки, опыт Второй мировой войны доказал фундаментальную ценность ночного видения для военных.
Холодная война и первое поколение АНБ
После войны разработки продолжались ускоренными темпами по обе стороны железного занавеса. Инженеры стремились повысить чувствительность и уменьшить размеры приборов ночного видения. Усовершенствование конструкции электронно-оптических преобразователей позволило использовать электростатическое поле для фокусировки электронов вместо их прямого переноса (как в "стекле Хольста"). Это значительно повысило эффективность преобразования света. В СССР пошли своим путем и создали многокаскадные ПЗС-матрицы, состоящие из нескольких последовательно соединенных усилителей изображения. Каскадные приборы советского производства поставлялись в армию вплоть до 1980-х годов, хотя в то время за рубежом появлялись более совершенные технологии.
The transition from active to passive IR devices made a real revolution. The first generation of passive night vision devices (Gen 1) appeared in the mid-1960s and did not require any searchlight to operate. Such PNVs could amplify the weak natural light of the stars and moon by a factor of ~1000 and form a visible image from it. They were first massively used by the Americans in the Vietnam War. The famous Starlight compact sight (AN/PVS-2) allowed soldiers to see the enemy in the night jungle, where the level of illumination was minimal. However, the Gen-1 had significant drawbacks. The image was grainy, with distortions at the edges ("fisheye effect"), and the devices themselves remained quite large and heavy. In addition, to work in complete darkness, the Gen 1 still needed infrared illumination to disguise the shooter. The first generation's lifespan was also limited - about 1,500 hours of EOP operation.
В конце 1960-х и в 1970-х годах инженеры частично решили проблемы первого поколения. Появились улучшенные трубки поколения 1+, в которых были уменьшены краевые искажения и немного увеличена чувствительность. Однако настоящий качественный скачок произошел с рождением второго поколения ночной оптики.
Второе поколение: микроканальные усилители
The second generation (Gen 2) of night vision devices appeared in the 1970s and was based on new achievements in vacuum electronics. The main innovation was the use of a special microchannel plate in the EOP. This is a thin glass plate permeated with millions of microchannels that act as an avalanche amplifier for electrons. As a result, the light sensitivity and image brightness increased by orders of magnitude. Gen 2 devices could already amplify light by about 20,000 times, providing a much brighter and clearer picture even in very low light. The resolution has also improved significantly - up to ~45-50 lines/mm in the basic versions. In addition, the Gen 2's lifespan has increased to 2500-5000 hours, which is almost three times longer than Gen 1.
Thanks to the new second-generation EOPs, night vision devices have become more compact and reliable. At this time, the well-known night vision goggles for pilots and infantry appeared. It was in the 1970s that thermal imagers, an alternative night vision technology, began to be widely used. Unlike traditional night vision goggles, which amplify light reflected from objects, thermal imagers detect the actual thermal (infrared) radiation of targets. The first generations of thermal imaging scopes were expensive and were installed mainly on vehicles, but the technology has improved over time. We will mention it separately below. In the meantime, the development of traditional EOSs continued to advance to the third generation.
Третье поколение: новые материалы и массовое внедрение
Third-generation night vision devices (Gen 3) appeared in the 1980s and became the "gold standard" in military night optics. The key difference between Gen 3 is the use of a new photocathode material. Instead of the traditional silver-cesium coating (as in Gen 1/2), gallium arsenide (GaAs) was used. The GaAs-based photocathode has a much higher quantum efficiency, meaning it emits more electrons when absorbing photons. As a result, the sensitivity of the system was increased by about ten times, and the image brightness was enhanced by up to 30,000-50,000 times. Even in complete darkness, with only starlight, Gen 3 produces a fairly contrasting "green" image. Why green? Because the human eye is best able to distinguish shades of green, so a green screen is less tiring on the eyes and provides good contrast.
The third generation of PNBs is characterized not only by its sensitivity but also by its durability - the tube's service life has increased to 10,000 hours. To extend the service life of the photocathode, manufacturers have begun to apply a thin ion-barrier film to the microchannel plate, which protects the cathode from degradation. This film somewhat reduces the efficiency of the device (some electrons are lost on it, adding noise), but Gen 3 still produces a better image than Gen 2 and lasts much longer. It was the third-generation devices such as the AN/PVS-7, AN/PVS-14, etc. that were widely used by NATO armies in the 1990s and 2000s, in particular during night operations in Iraq and Afghanistan. By the early 1990s, U.S. troops were so superior to potential enemies in night vision that during the 1991 Gulf War, a U.S. Army general noted that night optics had become their greatest tactical advantage. The phrase "We own the night" aptly reflected the state of affairs at the time.
Маркетинг "четвертого поколения" и современные усовершенствования
You often hear about fourth-generation night vision devices (Gen 4). In fact, there is no officially **fourth generation**. This term appeared as an advertising ploy in the late 1990s, when manufacturers announced "Gen 4" for new modernized EOPs. However, experts from the U.S. Army's Weapons Quality Control Division refused to recognize this category. It turned out that they were talking about improved tubes of the same third generation, from which the ion barrier film was removed and **Gated** technology (fast electronic gating) was added. Thefilmless Gen 3 tubes produced even brighter images in extremely low light, but they also had a disadvantage: the life of such tubes was reduced to ~1000 hours. Although the name Gen 4 is still used unofficially, it is essentially just an improved Gen 3. The Filmless and Auto-Gating technologies introduced in the 2000s were the biggest breakthrough in the development of night optics in recent decades. They provide better performance in near-total darkness and quicker adaptation to lighting changes (e.g., flashes). Modern "tubes" also often have a different shade of the screen - not green, but white-silver (the so-called white phosphor, trade names *Ghost*, *Onyx*, etc.), which many users consider more contrast.
Today, the military has a wide variety of night vision devices at its disposal. For example, monoculars of the AN/PVS-14 type are widely used - compact, universal Gen 3 devices that can be mounted on a helmet or weapon. The Ukrainian army, in particular, has received thousands of these devices from Western partners to equip its soldiers. The most advanced equipment is also available for special forces, such as GPNVG-18 panoramic goggles from L3Harris. These "four-eye" glasses contain four EOFs and give the soldier a panoramic viewing angle of ~97° instead of ~40° for standard two-tube devices - a huge advantage in urban or special operations. Digital night vision devices based on sensitive CMOS sensors are also gaining popularity. Digital night vision is still somewhat inferior to classic CCDs in terms of sensitivity and resolution, but it has its advantages: resistance to backlighting, video recording, and a lower price.
Тепловизоры и другие технологии
The development of thermal imaging technology, another area of night vision, should be noted separately. Thermal imaging, unlike EOI, does not depend on external light, but reacts to the intrinsic heat of objects. All living things, machines, or even newly used equipment emit in the infrared spectrum. The thermal imager detects these "warm" areas and builds an image based on the temperature difference. The first working models of thermal imagers appeared in the 1960s, initially as large devices for tanks and helicopters. In the 1970s and 1980s, the technology was rapidly improving, and the size of the sensors was decreasing. Already during Operation Desert Storm (1991), many American tanks and aircraft were equipped with thermal imagers, which made it possible to detect targets even in complete darkness or desert dust. Modern portable thermal imagers have also become available to infantry, ranging from binoculars to scopes. Their advantage is working in absolute darkness (for example, in a locked room or cave), where even the most sensitive passive EW sensor goes blind without any light source. The disadvantage of thermal imagers is a slightly lower image resolution and the inability to see through glass (ordinary glass is impervious to infrared rays). For this reason, both technologies complement each other in the military. Moreover, **hybrid systems** combining intense (passive) and thermal imaging are being developed. For example, the American *ENVG* (Enhanced Night Vision Goggle) projects a thermal image over "normal" night vision, significantly increasing the soldier's awareness on the battlefield.
Таким образом, за последние 90 лет технология ночного видения прошла долгий путь. От лабораторных экспериментов до массового использования в военных конфликтах; от оптических прицелов на грузовиках до компактных очков, помещающихся на шлеме. Современные приборы ночного видения способны усиливать свет в десятки тысяч раз и значительно расширять возможности человека в темноте. Для военных это означает преимущество над противником в ночное время, а для охотников и спасателей - бесценный инструмент в их работе. И прогресс продолжается: ученые всего мира работают над созданием еще более чувствительных сенсоров, новых материалов и интеллектуальных систем обработки изображений. И хотя фраза "ночью видно как днем" все еще остается гиперболой, с каждым годом ночь становится все менее темной для человека.
Видеть в темноте - давняя мечта военных и инженеров. Еще до Второй мировой войны начали появляться первые приборы, способные "разгонять тьму" с помощью инфракрасного излучения. Сегодня очки и прицелы ночного видения стали неотъемлемой частью экипировки армий мира и доступны даже любителям. Давайте рассмотрим, как зарождалась и развивалась технология ночного видения - от громоздких прототипов 1930-х годов до современных высокотехнологичных приборов.
Ранние разработки и прототипы (1920-1930-е годы)
Первые шаги в создании приборов ночного видения были сделаны в конце 1920-х годов. В 1929 году венгерский физик Кальман Тиханьи изобрел для британских военных первую инфракрасную телевизионную камеру, которая могла "видеть" в темноте. Вскоре после этого, в 1930-х годах, в США известный инженер Владимир Зворыкин (RCA) разработал первый коммерческий прибор ночного видения - электронное устройство, способное получать изображение при минимальном освещении. Однако эти ранние системы были очень громоздкими и дорогими, поэтому не получили широкого распространения. Важно отметить, что теоретической основой для этих изобретений стало открытие инфракрасного излучения в XIX веке, но только в 1930-х годах были созданы приборы, использующие это излучение.
The most important breakthrough was the creation in 1934 of the first electron-optical transducer (EOT), the heart of future night vision devices. At the Philips Research Center, a team led by Dutch scientist F. Holst designed the so-called "Holst glass," an electronic device that converted infrared (thermal) radiation into a visible image. This early CCD was far from perfect: it produced low-quality images, required the photocathode to be cooled to +40 °C due to high noise levels, and was enormously large and heavy. Despite its shortcomings, the "Holst glass" demonstrated the fundamental possibility of seeing in the dark and effectively launched the era of night optics.
Вторая мировая война: рождение ночного видения на поле боя
*Немецкая штурмовая винтовка StG-44 с инфракрасным прицелом Vampir времен Второй мировой войны.* Во время Второй мировой войны на поле боя впервые в широком масштабе была применена технология ночного видения. Пионером в этой области стала Германия: в 1939 году вермахт начал внедрять приборы ночного видения для танков и пехоты. С 1943 года на танках Panther проводились испытания систем Nachtjäger с 30-см инфракрасными прожекторами и приемниками, которые позволяли видеть ночью на расстоянии до ~600 метров. К концу войны около 60 танков "Пантера" были оснащены системами типа FG 1250 (Sparrow Hawk). Для пехоты была разработана портативная инфракрасная система под кодовым названием "Вампир", которая устанавливалась на штурмовую винтовку Sturmgewehr 44. Эти приборы относились к так называемому "нулевому" поколению ночной оптики - они усиливали доступный свет примерно в 1000 раз, но требовали активной подсветки инфракрасным прожектором. Такие прожекторы были настолько большими и заметными, что их иногда приходилось устанавливать на грузовики, которые маскировали пользователей. Тем не менее, немецкие ночные прицелы стали грозной новинкой: есть сведения, что на Восточном фронте советские войска даже предприняли ночную танковую атаку, чтобы ослепить немцев, оснащенных приборами ночного видения.
В то же время союзники разрабатывали свои собственные ночные прицелы. В 1944 году армия США впервые применила инфракрасные прицелы M1 и M3, известные как "снайперскоп" или "снуперскоп". Американские снайперы использовали их в конце Второй мировой войны на Тихоокеанском театре военных действий, а затем и в Корейской войне. Эти устройства также были активными - они имели собственную инфракрасную подсветку с большим прожектором. Они позволяли вести прицельный огонь ночью, хотя оставались громоздкими и имели ограниченный радиус действия. Несмотря на недостатки, опыт Второй мировой войны доказал фундаментальную ценность ночного видения для военных.
Холодная война и первое поколение АНБ
После войны разработки продолжались ускоренными темпами по обе стороны железного занавеса. Инженеры стремились повысить чувствительность и уменьшить размеры приборов ночного видения. Усовершенствование конструкции электронно-оптических преобразователей позволило использовать электростатическое поле для фокусировки электронов вместо их прямого переноса (как в "стекле Хольста"). Это значительно повысило эффективность преобразования света. В СССР пошли своим путем и создали многокаскадные ПЗС-матрицы, состоящие из нескольких последовательно соединенных усилителей изображения. Каскадные приборы советского производства поставлялись в армию вплоть до 1980-х годов, хотя в то время за рубежом появлялись более совершенные технологии.
The transition from active to passive IR devices made a real revolution. The first generation of passive night vision devices (Gen 1) appeared in the mid-1960s and did not require any searchlight to operate. Such PNVs could amplify the weak natural light of the stars and moon by a factor of ~1000 and form a visible image from it. They were first massively used by the Americans in the Vietnam War. The famous Starlight compact sight (AN/PVS-2) allowed soldiers to see the enemy in the night jungle, where the level of illumination was minimal. However, the Gen-1 had significant drawbacks. The image was grainy, with distortions at the edges ("fisheye effect"), and the devices themselves remained quite large and heavy. In addition, to work in complete darkness, the Gen 1 still needed infrared illumination to disguise the shooter. The first generation's lifespan was also limited - about 1,500 hours of EOP operation.
В конце 1960-х и в 1970-х годах инженеры частично решили проблемы первого поколения. Появились улучшенные трубки поколения 1+, в которых были уменьшены краевые искажения и немного увеличена чувствительность. Однако настоящий качественный скачок произошел с рождением второго поколения ночной оптики.
Второе поколение: микроканальные усилители
The second generation (Gen 2) of night vision devices appeared in the 1970s and was based on new achievements in vacuum electronics. The main innovation was the use of a special microchannel plate in the EOP. This is a thin glass plate permeated with millions of microchannels that act as an avalanche amplifier for electrons. As a result, the light sensitivity and image brightness increased by orders of magnitude. Gen 2 devices could already amplify light by about 20,000 times, providing a much brighter and clearer picture even in very low light. The resolution has also improved significantly - up to ~45-50 lines/mm in the basic versions. In addition, the Gen 2's lifespan has increased to 2500-5000 hours, which is almost three times longer than Gen 1.
Thanks to the new second-generation EOPs, night vision devices have become more compact and reliable. At this time, the well-known night vision goggles for pilots and infantry appeared. It was in the 1970s that thermal imagers, an alternative night vision technology, began to be widely used. Unlike traditional night vision goggles, which amplify light reflected from objects, thermal imagers detect the actual thermal (infrared) radiation of targets. The first generations of thermal imaging scopes were expensive and were installed mainly on vehicles, but the technology has improved over time. We will mention it separately below. In the meantime, the development of traditional EOSs continued to advance to the third generation.
Третье поколение: новые материалы и массовое внедрение
Third-generation night vision devices (Gen 3) appeared in the 1980s and became the "gold standard" in military night optics. The key difference between Gen 3 is the use of a new photocathode material. Instead of the traditional silver-cesium coating (as in Gen 1/2), gallium arsenide (GaAs) was used. The GaAs-based photocathode has a much higher quantum efficiency, meaning it emits more electrons when absorbing photons. As a result, the sensitivity of the system was increased by about ten times, and the image brightness was enhanced by up to 30,000-50,000 times. Even in complete darkness, with only starlight, Gen 3 produces a fairly contrasting "green" image. Why green? Because the human eye is best able to distinguish shades of green, so a green screen is less tiring on the eyes and provides good contrast.
The third generation of PNBs is characterized not only by its sensitivity but also by its durability - the tube's service life has increased to 10,000 hours. To extend the service life of the photocathode, manufacturers have begun to apply a thin ion-barrier film to the microchannel plate, which protects the cathode from degradation. This film somewhat reduces the efficiency of the device (some electrons are lost on it, adding noise), but Gen 3 still produces a better image than Gen 2 and lasts much longer. It was the third-generation devices such as the AN/PVS-7, AN/PVS-14, etc. that were widely used by NATO armies in the 1990s and 2000s, in particular during night operations in Iraq and Afghanistan. By the early 1990s, U.S. troops were so superior to potential enemies in night vision that during the 1991 Gulf War, a U.S. Army general noted that night optics had become their greatest tactical advantage. The phrase "We own the night" aptly reflected the state of affairs at the time.
Маркетинг "четвертого поколения" и современные усовершенствования
You often hear about fourth-generation night vision devices (Gen 4). In fact, there is no officially **fourth generation**. This term appeared as an advertising ploy in the late 1990s, when manufacturers announced "Gen 4" for new modernized EOPs. However, experts from the U.S. Army's Weapons Quality Control Division refused to recognize this category. It turned out that they were talking about improved tubes of the same third generation, from which the ion barrier film was removed and **Gated** technology (fast electronic gating) was added. Thefilmless Gen 3 tubes produced even brighter images in extremely low light, but they also had a disadvantage: the life of such tubes was reduced to ~1000 hours. Although the name Gen 4 is still used unofficially, it is essentially just an improved Gen 3. The Filmless and Auto-Gating technologies introduced in the 2000s were the biggest breakthrough in the development of night optics in recent decades. They provide better performance in near-total darkness and quicker adaptation to lighting changes (e.g., flashes). Modern "tubes" also often have a different shade of the screen - not green, but white-silver (the so-called white phosphor, trade names *Ghost*, *Onyx*, etc.), which many users consider more contrast.
Today, the military has a wide variety of night vision devices at its disposal. For example, monoculars of the AN/PVS-14 type are widely used - compact, universal Gen 3 devices that can be mounted on a helmet or weapon. The Ukrainian army, in particular, has received thousands of these devices from Western partners to equip its soldiers. The most advanced equipment is also available for special forces, such as GPNVG-18 panoramic goggles from L3Harris. These "four-eye" glasses contain four EOFs and give the soldier a panoramic viewing angle of ~97° instead of ~40° for standard two-tube devices - a huge advantage in urban or special operations. Digital night vision devices based on sensitive CMOS sensors are also gaining popularity. Digital night vision is still somewhat inferior to classic CCDs in terms of sensitivity and resolution, but it has its advantages: resistance to backlighting, video recording, and a lower price.
Тепловизоры и другие технологии
The development of thermal imaging technology, another area of night vision, should be noted separately. Thermal imaging, unlike EOI, does not depend on external light, but reacts to the intrinsic heat of objects. All living things, machines, or even newly used equipment emit in the infrared spectrum. The thermal imager detects these "warm" areas and builds an image based on the temperature difference. The first working models of thermal imagers appeared in the 1960s, initially as large devices for tanks and helicopters. In the 1970s and 1980s, the technology was rapidly improving, and the size of the sensors was decreasing. Already during Operation Desert Storm (1991), many American tanks and aircraft were equipped with thermal imagers, which made it possible to detect targets even in complete darkness or desert dust. Modern portable thermal imagers have also become available to infantry, ranging from binoculars to scopes. Their advantage is working in absolute darkness (for example, in a locked room or cave), where even the most sensitive passive EW sensor goes blind without any light source. The disadvantage of thermal imagers is a slightly lower image resolution and the inability to see through glass (ordinary glass is impervious to infrared rays). For this reason, both technologies complement each other in the military. Moreover, **hybrid systems** combining intense (passive) and thermal imaging are being developed. For example, the American *ENVG* (Enhanced Night Vision Goggle) projects a thermal image over "normal" night vision, significantly increasing the soldier's awareness on the battlefield.
Таким образом, за последние 90 лет технология ночного видения прошла долгий путь. От лабораторных экспериментов до массового использования в военных конфликтах; от оптических прицелов на грузовиках до компактных очков, помещающихся на шлеме. Современные приборы ночного видения способны усиливать свет в десятки тысяч раз и значительно расширять возможности человека в темноте. Для военных это означает преимущество над противником в ночное время, а для охотников и спасателей - бесценный инструмент в их работе. И прогресс продолжается: ученые всего мира работают над созданием еще более чувствительных сенсоров, новых материалов и интеллектуальных систем обработки изображений. И хотя фраза "ночью видно как днем" все еще остается гиперболой, с каждым годом ночь становится все менее темной для человека.
Начните писать здесь...
История создания и развития технологии ночного видения