Un infante de marina estadounidense usa gafas de visión nocturna durante una operación de búsqueda en la madrugada en la provincia iraquí de Anbar. Lo primero que probablemente piense cuando vea las palabras visión nocturna es una película de espías o de acción que hayas visto, en la que alguien se pone un par de gafas de visión nocturna para encontrar a otra persona en un edificio oscuro en una noche sin luna. Y es posible que te hayas preguntado "¿Esas cosas realmente funcionan? ¿Puedes ver en la oscuridad?"
La respuesta es definitivamente sí. Con el equipo de visión nocturna adecuado, puede ver a una persona parada a más de 183 m (200 yardas) de distancia en una noche nublada y sin luna. La visión nocturna puede funcionar de dos formas muy diferentes, según la tecnología utilizada.
En este artículo, aprenderá sobre las dos principales tecnologías de visión nocturna. También discutiremos los diversos tipos de equipos y aplicaciones de visión nocturna. Pero primero, hablemos de la luz infrarroja.
Contenido- Luz infrarroja
- Imágenes térmicas
- Mejora de imagen
- Generaciones
- Equipos y aplicaciones de visión nocturna
Luz infrarroja
La luz infrarroja es una pequeña parte del espectro de luz. Para entender la visión nocturna, es importante entender algo sobre la luz. La cantidad de energía en una onda de luz está relacionada con su longitud de onda:las longitudes de onda más cortas tienen mayor energía. De la luz visible, el violeta tiene la mayor cantidad de energía y el rojo tiene la menor. Justo al lado del espectro de luz visible está el infrarrojo espectro.
La luz infrarroja se puede dividir en tres categorías:
La diferencia clave entre el IR térmico y los otros dos es que el IR térmico se emite por un objeto en lugar de reflejarse en él. La luz infrarroja es emitida por un objeto debido a lo que está sucediendo en el atómico nivel.
Átomos
Los átomos están en constante movimiento. Vibran, se mueven y giran continuamente. Incluso los átomos que forman las sillas en las que nos sentamos se están moviendo. ¡Los sólidos están realmente en movimiento! Los átomos pueden estar en diferentes estados de excitación . En otras palabras, pueden tener diferentes energías. Si aplicamos mucha energía a un átomo, puede dejar lo que se llama el nivel de energía del estado fundamental y pasar a un nivel de emoción . El nivel de excitación depende de la cantidad de energía aplicada al átomo vía calor, luz o electricidad.
Un átomo consta de un núcleo (que contiene los protones y neutrones ) y una nube de electrones . Piense en los electrones de esta nube dando vueltas alrededor del núcleo en muchas órbitas diferentes. . Aunque las visiones más modernas del átomo no representan órbitas discretas para los electrones, puede ser útil pensar en estas órbitas como los diferentes niveles de energía del átomo. En otras palabras, si aplicamos algo de calor a un átomo, podríamos esperar que algunos de los electrones en los orbitales de menor energía pasarían a orbitales de mayor energía, alejándose más del núcleo.
Un átomo tiene un núcleo y una nube de electrones. Una vez que un electrón se mueve a una órbita de mayor energía, eventualmente quiere volver al estado fundamental. Cuando lo hace, libera su energía en forma de fotón -- una partícula de luz. Ves átomos liberando energía como fotones todo el tiempo. Por ejemplo, cuando el elemento calefactor de una tostadora se vuelve rojo brillante, el color rojo es causado por átomos excitados por el calor, que liberan fotones rojos. Un electrón excitado tiene más energía que un electrón relajado, y así como el electrón absorbió cierta cantidad de energía para alcanzar este nivel excitado, puede liberar esta energía para volver al estado fundamental. Esta energía emitida está en forma de fotones (energía luminosa). El fotón emitido tiene una longitud de onda (color) muy específica que depende del estado de energía del electrón cuando se libera el fotón.
Todo lo que está vivo usa energía, al igual que muchos elementos inanimados, como motores y cohetes. El consumo de energía genera calor. A su vez, el calor hace que los átomos de un objeto disparen fotones en el espectro infrarrojo térmico. Cuanto más caliente es el objeto, más corta es la longitud de onda del fotón infrarrojo que libera. Un objeto que está muy caliente incluso comenzará a emitir fotones en el espectro visible, brillando en rojo y luego moviéndose hacia arriba a través del naranja, amarillo, azul y finalmente blanco. Asegúrese de leer Cómo funcionan las bombillas, Cómo funcionan los láseres y Cómo funciona la luz para obtener información más detallada sobre la emisión de luz y fotones.
En la visión nocturna, la imagen térmica aprovecha esta emisión infrarroja. En la siguiente sección, veremos cómo lo hace.
Imágenes térmicas
Los componentes básicos de un sistema de imágenes térmicas Así es como funciona la termografía:
- Una lente especial enfoca la luz infrarroja emitida por todos los objetos a la vista.
- La luz enfocada es escaneada por una matriz en fase de elementos detectores de infrarrojos. Los elementos del detector crean un patrón de temperatura muy detallado llamado termograma . Solo toma alrededor de una trigésima parte de un segundo para que la matriz de detectores obtenga la información de temperatura para hacer el termograma. Esta información se obtiene de varios miles de puntos en el campo de visión de la matriz de detectores.
- El termograma creado por los elementos detectores se traduce en impulsos eléctricos.
- Los impulsos se envían a una unidad de procesamiento de señales, una placa de circuito con un chip dedicado que traduce la información de los elementos en datos para la pantalla.
- La unidad de procesamiento de señales envía la información a la pantalla, donde aparece en varios colores según la intensidad de la emisión infrarroja. La combinación de todos los impulsos de todos los elementos crea la imagen.
Es bastante fácil ver todo durante el día... 
...pero de noche se ve muy poco. 
Las imágenes térmicas le permiten ver de nuevo. Tipos de dispositivos de imágenes térmicas
La mayoría de los dispositivos de imágenes térmicas escanean a una velocidad de 30 veces por segundo. Pueden detectar temperaturas que van desde -4 grados Fahrenheit (-20 grados Celsius) hasta 3600 F (2000 C), y normalmente pueden detectar cambios en la temperatura de alrededor de 0,4 F (0,2 C).
Hay dos tipos comunes de dispositivos de imágenes térmicas:
Si bien las imágenes térmicas son excelentes para detectar personas o trabajar en una oscuridad casi absoluta, la mayoría de los equipos de visión nocturna utilizan tecnología de mejora de imágenes.
Mejora de imagen
El tubo intensificador de imagen cambia los fotones a electrones y viceversa. La tecnología de mejora de la imagen es lo que la mayoría de la gente piensa cuando habla de visión nocturna. De hecho, los sistemas de mejora de imágenes normalmente se denominan dispositivos de visión nocturna. (NVD). Los NVD se basan en un tubo especial, llamado tubo intensificador de imagen , para recoger y amplificar luz infrarroja y visible.
Así es como funciona la mejora de imágenes:
- Una lente convencional, llamada lente objetivo , captura la luz ambiental y algo de luz infrarroja cercana.
- La luz reunida se envía al tubo intensificador de imágenes. En la mayoría de los NVD, la fuente de alimentación del tubo intensificador de imagen recibe energía de dos baterías N-Cell o dos baterías "AA". El tubo emite un alto voltaje, alrededor de 5000 voltios, a los componentes del tubo de imagen.
- El tubo intensificador de imagen tiene un fotocátodo , que se utiliza para convertir los fotones de energía luminosa en electrones.
- A medida que los electrones pasan a través del tubo, se liberan electrones similares de los átomos en el tubo, multiplicando el número original de electrones por un factor de miles mediante el uso de una placa de microcanales (MCP) en el tubo. Un MCP es un diminuto disco de vidrio que tiene millones de orificios microscópicos (microcanales), fabricados con tecnología de fibra óptica. El MCP está contenido en un vacío y tiene electrodos de metal a ambos lados del disco. Cada canal es unas 45 veces más largo que ancho y funciona como un multiplicador de electrones. Cuando los electrones del fotocátodo golpean el primer electrodo del MCP, son acelerados hacia los microcanales de vidrio por las ráfagas de 5000 V que se envían entre el par de electrodos. A medida que los electrones pasan a través de los microcanales, hacen que se liberen miles de otros electrones en cada canal mediante un proceso llamado emisión secundaria en cascada. . Básicamente, los electrones originales chocan con el lado del canal, excitando los átomos y haciendo que se liberen otros electrones. Estos nuevos electrones también chocan con otros átomos, creando una reacción en cadena que da como resultado que miles de electrones abandonen el canal donde solo entraron unos pocos. Un hecho interesante es que los microcanales en el MCP se crean en un ligero ángulo (alrededor de un sesgo de 5 a 8 grados) para fomentar las colisiones de electrones y reducir la retroalimentación tanto de iones como de luz directa de los fósforos en el lado de salida.
- Al final del tubo intensificador de imágenes, los electrones golpean una pantalla cubierta con fósforos. Estos electrones mantienen su posición en relación con el canal por el que pasaron, lo que proporciona una imagen perfecta ya que los electrones permanecen en la misma alineación que los fotones originales. La energía de los electrones hace que los fósforos alcancen un estado excitado y liberen fotones. Estos fósforos crean la imagen verde en la pantalla que caracteriza la visión nocturna.
- La imagen de fósforo verde se ve a través de otra lente, llamada lente ocular , que le permite ampliar y enfocar la imagen. El NVD se puede conectar a una pantalla electrónica, como un monitor, o la imagen se puede ver directamente a través de la lente ocular.
Generaciones
Los NVD vienen en una variedad de estilos, incluidos los que se pueden montar en cámaras. Los NVD existen desde hace más de 40 años. Se clasifican por generación . Cada cambio sustancial en la tecnología NVD establece una nueva generación.
Muchos de los llamados visores de visión nocturna "de ganga" utilizan tecnología de Generación 0 o Generación 1, y pueden ser decepcionantes si espera la sensibilidad de los dispositivos que utilizan los profesionales. Los NVD de generación 2, generación 3 y generación 4 suelen ser costosos de comprar, pero durarán si se cuidan adecuadamente. Además, cualquier NVD puede beneficiarse del uso de un iluminador IR en áreas muy oscuras donde casi no hay luz ambiental para recolectar.
Una cosa interesante a tener en cuenta es que cada tubo intensificador de imagen se somete a pruebas rigurosas para ver si cumple con los requisitos establecidos por el ejército. Los tubos que lo hacen se clasifican como MILSPEC . Los tubos que no cumplen con los requisitos militares ni siquiera en una sola categoría se clasifican como COMSPEC .
Equipos y aplicaciones de visión nocturna
Un hombre demuestra gafas de visión nocturna en la 'Convención Construyendo un Mundo Seguro' en Londres. Los equipos de visión nocturna se pueden dividir en tres grandes categorías:
Aplicaciones
Las aplicaciones comunes para la visión nocturna incluyen:
El propósito original de la visión nocturna era localizar objetivos enemigos durante la noche. Los militares todavía lo utilizan ampliamente para ese propósito, así como para la navegación, la vigilancia y la selección de objetivos. La policía y la seguridad a menudo usan tecnología de imágenes térmicas y de mejora de imágenes, particularmente para la vigilancia. Los cazadores y entusiastas de la naturaleza usan NVD para maniobrar en el bosque por la noche.
Los detectives y los investigadores privados utilizan la visión nocturna para vigilar a las personas a las que se les asigna un seguimiento. Muchas empresas tienen cámaras montadas de forma permanente equipadas con visión nocturna para monitorear los alrededores.
Una capacidad realmente asombrosa de la termografía es que revela si un área ha sido perturbada; puede mostrar que el suelo ha sido excavado para enterrar algo, incluso si no hay una señal obvia a simple vista. Las fuerzas del orden han utilizado esto para descubrir elementos que los delincuentes han ocultado, incluidos dinero, drogas y cuerpos. Además, los cambios recientes en áreas como las paredes se pueden ver mediante imágenes térmicas, que han brindado pistas importantes en varios casos.
Muchas personas están comenzando a descubrir el mundo único que se puede encontrar después de que cae la oscuridad. Si sale mucho a acampar o a cazar, es probable que los dispositivos de visión nocturna le resulten útiles; solo asegúrese de obtener el tipo adecuado para sus necesidades.
Para obtener más información sobre la visión nocturna y temas relacionados, consulte los enlaces en la página siguiente.
Gracias especialesUn agradecimiento especial a ITT Industries, B.E. Meyers &Co. e Infrared, Inc. por su ayuda en la preparación de este artículo.