Итак, в бесподсветных приборах первого поколения (I) происходит многокаскадное усиление яркости (это был уже существенный шаг вперед по сравнению с ЭОП по схеме Зворыкина). Первые бесподсветные каскадные приборы ночного видения все еще отличались большими размерами из-за необходимости охлаждения ЭОП и высоковольтных источников питания. Решающий сдвиг здесь связан с введением многощелочного фотокатода, который имел большую чувствительность, на несколько порядков более низкий темновой ток и не требовал охлаждения. Вместе с дальнейшей работой по оптике и миниатюризацией источников питания это позволило создать новые стрелковые прицелы и при этом уместить весь комплекс прицела в одном корпусе.
Принцип работы усилителя на микроканальной пластине:
1 – фотокатод, 2 – микроканальная пластина, 3 – люминесцентный экран, 4 – стенка микроканала, 5 – электрод, 6 – выходной поток электронов, 7– попадание первичного электрона, 8 – вторичные электроны
В нашей стране система ПНВ этого поколения сформировалась к концу 1960-х годов. Вошел в эту систему и ночной прицел НСП-3 для автомата. И все же ЭОП первого поколения был свойственен ряд недостатков. Они давали недостаточно яркую и контрастную «картинку». Разрешение получалось весьма неравномерным – 25–36 штрихов на миллиметр по центру и 5 штрихов на миллиметр по краю поля зрения. Прицелы были весьма чувствительны к засветке яркими источниками света – например, вспышкой выстрела. Да и стеклянные баллоны ЭОП были чувствительны к импульсу отдачи оружия.
Дальнейшая доработка, связанная с повышением ИК чувствительности и помехозащищенности приборов, увеличением поля зрения и т. д., привели к появлению в 1970-е годы новых ПНВ того же поколения, в число которых вошел и ночной универсальный стрелковый прицел НСПУ (1ПН34, тема «Альфа») с трехкаскадным ЭОП. Для предохранения от засветки в нем служит ирисовая (лепестковая) диафрагма. Для повышения контрастности изображения при наблюдении на зеленом фоне при повышенной освещенности служит красный светофильтр, при слабом тумане или дымке – желтый. Масса прицела – 2,2 кг, кратность увеличения – 3,5х, угол поля зрения – 5,4°. НСПУ позволяет вести ночью огонь на дальности прямого выстрела оружия. В лунную ночь или при использовании подсветки дальность возрастает, при низкой облачности, задымлении – сокращается. Усовершенствование ЭОП и переход в электрической части на малогабаритную элементную базу позволил сделать ПНВ легче и экономичнее (а время непрерывной работы прибора на одном элементе питания увеличивает автономность подразделения) – пример тому унифицированный прицел 1ПН58.
В качестве аналога можно упомянуть американский AN/PVS-2, также выполненный на основе трехкаскадного ЭОП с электростатической фокусировкой. Кратность увеличения этого прицела – 4х, поле зрения – 10,4– 10,7°, масса – 2,6 кг, дальность действия, в зависимости от освещенности – 300–400 м. Для увеличения энергии световых лучей, попадающей на вход прибора, и сокращения при этом осевой длины прицела, используются и зеркально-линзовые объективы как, например, в германском «Орион-80».
В ЭОП поколения «1+» уже использовались металл и керамика, а для формирования изображения и сопряжения экранов и фотокатодов смежных преобразователей ввели оборачивающие устройства на основе пластин из оптоволоконных элементов (волоконная оптика использовалась уже в упомянутом AN/PVS-2). Повысился коэффициент полезного действия усилителей и четкость изображения. Намного возросла устойчивость к импульсу отдачи. Увеличилось и разрешение – до 50 штрихов на миллиметр в центре поля зрения и до 28 по краям. Как видим, и соотношение между разрешением в средней части «картинки» и по ее краям улучшилось.
Электронно-оптический преобразователь III поколения с фотокатодом на арсениде галлия: 1 – фотокатод, 2 – микроканальная пластина, 3 – экран, 4 – волоконно-оптическая система оборота изображения на 180°, 5 – источник питания
Второе поколение (II) составили появившиеся в 1970-е годы приборы с усилителем на микроканальной пластине (МКП). МКП представляет собой плоский диск из полупроводникового материала с множеством каналов, внутренняя поверхность которых покрыта веществом, обладающим вторичной электронной эмиссией. Электроны, выбиваемые с фотокатода, попадают в открытый торец микроканала, выбивая из стенок вторичные электроны. То есть каждый микроканал МКП работает как фотоумножитель, лавинообразно увеличивающий число выбиваемых электронов. Диаметр и число каналов подбираются из соображений лучшей разрешающей способности и прочности МКП. Диаметр каналов составлял сотые доли миллиметра. Коэффициент усиления яркости вырос более чем в 20 раз по сравнению с поколением «1+» – для поколения «1+» он не превышал 1000, у поколения «II» достиг 20 000. Разрешение увеличилось до 30–50 штрихов на миллиметр практически по всему полю зрения. Исчезли характерные для поколений «I» и «1+» искажения изображения, появилась автоматическая регулировка яркости изображения. Преимуществом усилителя яркости на МКП является также меньшая чувствительность к засветкам – МКП «локализует» световые помехи, не вызывая засветки всего поля зрения. Кроме того, применение МКП уменьшает размеры прибора.
К пассивным прицелам на МКП относится отечественный НСПУ-3 (1ПН51), обеспечивающий надежное обнаружение человека на дальности до 300–600 м. Масса НСПУ-3 – 2,1 кг (вместе с источником питания на 6,25 В), полная длина – 340 мм, кратность увеличения у НСПУ-3 – 3,6х, угол поля зрения – 9,5°.
К поколению «II» относится и американский AN/ PVS-3A с кратностью увеличения 4х, полем зрения 10°, массой 1,45 кг и длиной 330 мм. Прицел обеспечивает стрельбу по живой силе на дальности до 150–250 м. А английский М1500 при кратности увеличения Зх, массе 1 кг и длине 265 мм действует на дальности до 500 м.
В середине 1990-х годов появились ПНВ на основе ЭОП поколения «П+». Создание многощелочных фотокатодов с повышенной чувствительностью, улучшение оптических систем и позволило в этом поколении качественно улучшить характеристики приборов усилительного типа, повысить разрешающую способность – не менее 45 штрихов на миллиметр. Причем высокое разрешение сохранялось даже при низкой освещенности (свет звезд, например). Появилась возможность использовать светящиеся прицельные марки.
ЭОП поколения «П+» использован, например, в экспортном прицеле NV/S-17, предлагаемом «БелОМО» для автоматического стрелкового оружия. При массе 1,2 кг этот прицел имеет кратность увеличения 3,5х и поле зрения 12°.
Поколение ЭОП «II супер» отличается еще большей чувствительностью фотокатода и разрешением около 55 штрихов на миллиметр.
Уменьшение размеров и электропотребления ЭОП позволило выполнить ночные прицелы для стрелкового оружия в меньших габаритах и с массой менее 1 кг.
Ночные бесподсветные прицелы пришли и на «коммерческое» оружие. Пример тому – прицел ПОН-5 с электронно-оптическим преобразователем I поколения, с подсветкой прицельной сетки
Модульный принцип построения позволил создать новые семейства ночных прицелов для различных видов оружия – как, например, российские прицелы серии 1ПН93, включая прицел 1ПН93-3 для применения со снайперской винтовкой СВД. С другой стороны, появилась возможность использовать ночные прицелы как «ночную приставку» к установленному на оружии оптическому прицелу.
Зависимость дальности действия и качества изображения ПНВ усилительного типа от уровня естественной освещенности не дает забыть о необходимости дополнять приборы осветителями. Правда, теперь это миниатюрные, встраиваемые непосредственно в корпус ПНВ модули на основе ИК полупроводниковых лазеров или светодиодов.
Так, например, российский унифицированный прицел НСПУ-5 (1ПН83), выполненный на основе ЭОП поколения «II», имеет встроенный в корпус ИК лазерный осветитель («подсветчик»). Диаметр подсвечиваемой на дальности 300 м зоны – 5–6 м. В сочетании с автоматической регулировкой яркости и регулируемой стрелком яркостью прицельной марки это позволяет работать в широком диапазоне внешних условий – от полнолунных ночей (когда достаточно естественной ночной освещенности) до почти полной темноты, опознавая цель типа «человек в полный рост» на дальности до 300 м. Кратность увеличения НСПУ-5 – Зх, поле зрения – 7°, масса прицела – 1,45 кг, длина – 300 мм.
Между тем еще в середине 1980-х годов появились фотокатоды со светочувствительным материалом на основе арсенида галлия, обладающие большей чувствительностью и «выходом» электронов. Их применение в сочетании с новыми вакуумными технологиями позволило создать ЭОП поколения «III» – также с использованием МКП. Спектральная чувствительность ЭОП сместилась несколько дальше в ИК диапазон, а это повысило контрастность изображения. Параллельно улучшалась оптическая система, дабы полнее реализовать достоинства нового поколения ЭОП. Чувствительность ПНВ поколения «III» выросла более чем на треть, выросло и разрешение, так что они могут работать при меньших уровнях освещенности (в темные ночи, в подземных сооружениях без освещения). Дальность действия возросла на 30 %, так что прицельная дальность стрельбы ночью приблизилась к дневной.
