Popularisée par le cinéma et en particulier les films de guerre et d’espionnage, les technologies de vision nocturne sont de plus en plus accessibles pour le grand public. Comme vous allez le voir dans ce guide, le principe n’est pas très compliqué à comprendre.
Qui dit appareil de vision nocturne dit que l’humain ne voit pas bien dans le noir. Mais pourquoi ? L’œil capte la réflexion de la lumière sur les surfaces environnantes. Les rayons qui atteignent l’œil traversent la cornée, l’iris pour atteindre la rétine. Celle-ci capte la lumière pour la transformer en signaux électriques envoyés au cerveau.
Pour cela, la rétine dispose de cônes et de bâtonnets. Les cônes permettent de voir les détails et les couleurs. Tout le problème, c’est la quantité de lumière pour laquelle l’œil est censé fonctionner normalement. En raison de notre mode de vie diurne notre corps est conçu pour bien performer en journée, sous le soleil. La nuit, il n’y a tout simplement pas assez de lumière pour qu’on puisse y voir clair.
La vision nocturne est une propriété naturelle dont bénéficie de nombreuses espèces animales. Certaines passent par des voies détournées, comme les chauves-souris qui utilisent l’écholocation, un système de sonar qui passe par les ultrasons. La vision nocturne infrarouge fonctionne un peu comme les yeux de ces animaux et vient amplifier la lumière environnante pour en envoyer suffisamment à nos yeux. Ceux, qui fonctionne dans le spectre infrarouge, appelés lunette de vision infrarouge. Les autres, ce sont les solutions de vision thermique qui s’appuie sur les rayonnements émis par la chaleur du sujet.
Les lunettes de vision nocturne exploitent principalement deux technologies : l’intensification de lumière et l’imagerie thermique.
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L’optimisation d’image (intensificateur de lumière) : plusieurs capteurs microscopiques sont utilisés pour venir capter la lumière de manière optimale, même la plus infime (type étoile ou lune), dans une quantité bien supérieure à l’œil humain. C’est notamment le cas de la lumière infrarouge que nous ne pouvons pas discerner à l’œil nu.
Les appareils dits de “vision nocturne” sont dépendants de la luminosité extérieure. Autrement dit, ils ont besoin d’un apport de lumière, naturelle ou artificielle, pour fonctionner. En effet, ils vont amplifier cette dernière pour permettre d’avoir une image visible, généralement rendue en nuances de verts et de noir. Ces appareils nécessitent donc d’avoir une certaine quantité de lumière extérieure de nuit (étoiles, lune, lumière infrarouge etc) pour fonctionner.
En ce qui concerne la vision nocturne, les appareils amplificateurs de lumière, pour fonctionner efficacement en absence de lumière naturelle, peuvent être équipés d'une source lumineuse infrarouge, souvent un illuminateur IR, qui projette une lumière infrarouge invisible à l'œil nu mais détectable par l'appareil. Cela permet de "voir" dans l'obscurité en utilisant cette source IR comme éclairage artificiel.
Ainsi, bien que les appareils de vision nocturne ne détectent pas la chaleur comme les appareils de vision thermiques, ils utilisent bien l'infrarouge dans le cadre de leur fonctionnement pour améliorer la visibilité là où il y a peu ou pas de lumière résiduelle.
La nuit, les variations de couleur n’apparaissent pas à l’œil humain. Il fallait donc choisir une couleur unique pour rendre compte des variations du paysage en vision nocturne.
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Notre œil est plus sensible à la lumière verte que à d'autres couleurs dans des conditions de faible luminosité. Ainsi, en utilisant une lumière verte, les dispositifs de vision nocturne peuvent fournir une meilleure visibilité avec une faible intensité lumineuse, tout en minimisant la fatigue oculaire.
De plus, la lumière verte a tendance à mieux pénétrer dans l'obscurité que d'autres couleurs. Ainsi, les objets sont souvent plus visibles dans un environnement nocturne avec une lumière verte.
L’imagerie thermique : les lunettes de vision nocturne thermiques détectent les différences de température entre les objets et leur environnement, pour venir créer une image. Capables de détecter la chaleur émise par les objets et les êtres vivants, ces lunettes de vision nocturne thermiques permettent une vision claire même dans l'obscurité totale.
Elles utilisent des capteurs thermiques sensibles aux radiations de chaleur infrarouge émises par les objets. Ensuite, elle les convertit en signal électrique. Celui-ci est ensuite traité électroniquement pour créer une image thermique. Les variations de température sont représentées par différentes couleurs ou niveaux de luminosité.
Traduction en image : les zones plus chaudes apparaissent généralement plus lumineuses ou dans des couleurs spécifiques et les zones plus froides sont plus sombres.
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L'avantage principal des lunettes de vision nocturne thermiques est leur capacité à fonctionner dans l'obscurité totale, car elles ne dépendent pas de la lumière ambiante. Elles sont également très utiles pour identifier des objets dans l'obscurité.
A contrario, les appareils dits “thermiques” peuvent fonctionner dans l'obscurité totale, car ils marchent grâce à la détection de la chaleur émise par les objets et les êtres vivants, et ce, sans aucune source de lumière.
Parfois la technologie thermique permet de déceler d’infimes détails qui ont leur importance. Au grossissement 8x, les bois sont toujours décelable mais plus difficilement, le grossissement impliquant une définition moins performante et donc plus de bruits dans l’image.
Comme dit précédemment, tout objet dont la température est supérieure au zéro absolu (0°K = -273,15 ℃) émet un rayonnement thermique dans les bandes infrarouges. En raison des vibrations et des mouvements moléculaires, plus la température d'un objet est élevée, plus le rayonnement infrarouge est émis.
Bien qu'invisible à l'œil humain, le rayonnement thermique ne peut être détecté que par des caméras thermiques qui produiront des images en utilisant les différences de température.
Pour le dire simplement, l’infrarouge ou rayonnement infrarouge (IR) est une onde électro-magnétique invisible à l’œil humain. Ce type de rayonnement, invisible à l'œil nu, se situe juste après le rouge visible sur le spectre électromagnétique. Le spectre électro-magnétique se traduit en fréquence et en longueur d’onde. Pour faire simple, plus un objet est chaud, plus il émet d'infrarouge. Des détecteurs spéciaux et des caméras sont utilisés pour capter ce rayonnement et le convertir en images.
Les appareils de vision nocturne comme les appareils thermiques sont en capacité, l’un comme l’autre, de détecter le rayonnement infrarouge d’un objet ou d’un être.
La résolution thermique est le nombre d'éléments sensibles (pixels) constituant le détecteur. Il indique le détail capturé par le détecteur thermique. Par exemple, 640 × 512 signifie que la caméra thermique dispose d'un ensemble de capteurs ou pixels de 640 × 512 qui créent son image thermique de base. La résolution est aussi une mesure utilisée pour décrire la netteté et la clarté d'une image. Une résolution plus élevée signifie que chaque image contient plus d'informations et une meilleure qualité d'image avec plus de détails.
La sensibilité thermique définit la différence de température minimale qu'une caméra infrarouge peut détecter. On l’appelle également Noise Equivalent Temperature Difference (NETD).
Premièrement, le niveau de contraste : un écran OLED peut produire des niveaux de contraste plus élevés qu’un écran LED. Deuxièmement, l’angle de vision : les images produites sur un téléviseur OLED ont des angles de vision meilleurs et plus larges.
La majorité des dispositifs de vision nocturne sont des appareils passifs. On retrouve tout d’abord un objectif. Comme dans un appareil photo ou une jumelle classique, l’objectif est un ensemble de lentilles qui sont ordonnées pour capter une partie des rayons lumineux et la canaliser vers un foyer. Dans une lunette de vision nocturne, les photons qui pénètrent dans l’objectif vont rencontrer un tube amplificateur d’image composé tout d’abord d’une photocathode faite d’un morceau de métal. Le rôle de celle-ci est de libérer des électrons chaque fois qu’un rayon lumineux la touche. Tout cette opération se déroule dans une chambre à vide.
Le système de micro-canaux est conçu pour permettre un processus d’émission secondaire en cascade. Chaque micro-canal est 45 fois plus gros que le précédent, entraînant une libération toujours plus importante des électrons, un peu comme dans une réaction en chaîne nucléaire. Pour exciter la plaque de métal, un courant électrique est appliqué. Les électrons, qui transmettent le signal de l’information lumineuse, sont ensuite propulsé vers une plaque de Phosphore.
Les premiers ALR ont été utilisé durant la 2nde Guerre Mondiale. Les jumelles de vision nocturne renvoient une couleur verte à l’utilisateur car c’est ce qu’émet le phosphore. Il n’est pas possible de renvoyer une image colorée en raison de l’étape de traduction des photons aux électrons puis à nouveau aux photons. Ce matériau a été choisi car l’œil humain peut y distinguer une large nuance de formes.
Les ALR passifs ne fonctionnent donc que si une scène est un minimum éclairé. Cependant, cette solution est très peu utilisée par les militaires, principaux usagers des technologies de vision nocturne. Il est très facile de détecter le flux infrarouge émis par les jumelles actives et donc de se faire repérer.
Développés depuis la Seconde Guerre Mondiale, les jumelles de vision nocturne ont fait l’objet d’amélioration dans le but d’améliorer leur précision et leur durée de vie. La première génération a été en premier lieu utilisée dans les véhicules militaires durant la Seconde Guerre Mondiale. La plupart des appareils de vision nocturne grand public proposés aujourd’hui sont de génération 1. C’est cette génération qui introduit le microcanal (MCP) qui vient amplifier les électrons. Mais cela fait doubler les prix des équipements. On passe alors à un taux d’amplification lumineux de x50000. La génération la plus récente des amplificateurs de lumière résiduelle, les ALR Omni-VII fonctionnent sur la même base que la 3ème génération.
Depuis quelques années, grâce à l’avènement de la photo numérique, des fabricants se sont mis à utiliser des solutions d’amplification de lumière numérique. Au lieu d’utiliser un tube amplificateur de lumière, le monoculaire de vision nocturne numérique dispose d’un capteur similaire à ceux qu’on retrouve dans les appareils photos numérique ou dans votre smartphone. Il peut s’agri d’un CCD ou CMOS.
La deuxième grande famille de d’appareils à vision nocturne sont les équipements infrarouges thermiques. La caractéristique de ce rayonnement est qu’il n’est pas simplement réfléchi sur les objets, il est également émis par les corps sous la forme d’un rayonnement radioactif qui transformer la chaleur en énergie lumineuse.
En général, le premier équipement qui nous vient à l’esprit lorsqu’on parle d’équipement de vision nocturne, ce sont les lunettes qui équipent les armes des militaires pour le combat de nuit. Un des appareils les plus diffusé est la jumelle de vision nocturne.
De même, de nombreux modèles de jumelles à vision nocturne ne contiennent qu’un tube amplificateur (binoculaires non symétriques) et n’offrent pas de réelle vision binoculaire, ce qui aplatit l’image.
Les caméras de surveillances sont de plus en plus souvent équipées d’une optique à vision nocturne active, donc avec un projecteur infrarouge.
De plus, la plupart des appareils de vision nocturnes analogiques ne peuvent pas être utilisés en plein jour au risque de dégrader fortement l’équipement. Pour réduire le risque, ils disposent généralement d’un filtre permettant de réduire les hauts flux lumineux.
Le secteur de la défense se pose depuis longtemps comme un acteur majeur dans le développement et le déploiement de la technologie de vision nocturne. L’armée l’utilise en effet pour obtenir un avantage stratégique lors des opérations nocturnes, puisque cette technologie aide à mieux se repérer et à gagner en efficacité opérationnelle sur le champ de bataille. Qu’il s’agisse de lunettes de vision nocturne ou de télescopes thermographiques, ces appareils avancés assurent la sécurité de l’opérateur en lui fournissant des informations de reconnaissance. Il peut ainsi accomplir sa mission avec confiance sous le couvert de l’obscurité.
Si la technologie de vision nocturne a vu le jour dans des applications militaires, elle s’avère utile bien au-delà du champ de bataille. La vision nocturne est intégrée dans des appareils électroniques de la vie de tous les jours, par exemple dans des véhicules et des caméras. Les constructeurs automobiles exploitent les systèmes de vision nocturne pour améliorer la visibilité et la sécurité du conducteur, tandis que les amateurs d’activités en plein air utilisent des caméras pour observer la faune sauvage et partir en exploration de nuit. Ces avancées et ces applications de la technologie de vision nocturne ont fait évoluer notre capacité à voir et à nous déplacer dans l’obscurité, ce qui ouvre le champ des possibles dans divers secteurs. Des opérations militaires à l’électronique grand public, la vision nocturne a un impact significatif dans de nombreux domaines.
En général, les lunettes de vision nocturne ne sont pas dangereuses pour les yeux lorsqu'elles sont utilisées correctement. Nous vous conseillons vivement de bien lire les instructions du fabricant.
Voici néanmoins quelques aspects qu’il est préférable d’avoir à l’esprit :
Qu’en est-il de la législation ? La règlementation est assez simple sur le sujet. Il est possible d’acheter et d’utiliser un appareil de vision nocturne de génération 1, 2, 3 ou 4 sans autorisation préalable. La seule règle est relative à l’utilisation qui est faite de l’équipement.
En France, l'achat, la détention et l'utilisation de dispositifs de vision nocturne est autorisé. Attention, dans le cadre des loisirs, il est néanmoins strictement interdit de monter l'appareil en mains libres, sur un casque par exemple. Seuls les militaires et les forces de l'ordre (RAID, GIGN, …) peuvent monter les NVG en mains libres.
| Technologie | Principe de fonctionnement | Avantages | Inconvénients | Applications |
|---|---|---|---|---|
| Intensification de lumière | Amplification de la lumière ambiante | Bonne résolution, vision claire dans des conditions de faible luminosité | Dépendante de la lumière ambiante, moins efficace dans l'obscurité totale | Surveillance, observation de la faune, applications militaires |
| Imagerie thermique | Détection des différences de température | Fonctionne dans l'obscurité totale, détection de chaleur à travers des obstacles | Moins de détails visuels, coût plus élevé | Recherche et sauvetage, sécurité, applications militaires, chasse |
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