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Voir jour et nuit, conduire tous feux éteints ou encore détecter un mouvement hors de portée de votre vision par tous les temps ? Cet article traite des optiques de « vision nocturne », définissant comment et grâce à quel principe physique cette technologie peut exister, passant en revue son fonctionnement - avec son évolution depuis sa création, et pour finir ses différentes utilisations possibles (et leurs limites).

Par définition, l’achat d’une lunette de vision nocturne est un investissement.

La lumière résiduelle : un élément essentiel

Absolument essentielle au fonctionnement de votre lunette (sans lumière résiduelle - et donc sans photons, pas de vision nocturne possible), émise par le soleil, la lune, les étoiles - et toutes les sources lumineuses qu’on retrouve en zone urbaine (éclairage publique, phares de véhicules, enseignes lumineuses) qui forment un halo lumineux sur une zone vaste - la lumière résiduelle c’est l’ensemble des photons qui se baladent sur l’espace dans lequel vous vous trouvez (à la vitesse de la lumière d’ailleurs), de jour comme de nuit.

Comme vu plus haut, le principe de base (pour une lunette à fonctionnement passif) est d'amplifier un maximum la lumière résiduelle pour rendre une image avec la meilleure définition et la meilleure luminosité possible.

Fonctionnement d'une lunette de vision nocturne

Les électrons sont projetés vers une galette - polarisée par des électrodes - de micro-canaux, le MCP (que l’on considère comme une galette de photomultiplicateur), construit de façon à faciliter la collision (chaque micro-canal est orienté selon un angle plus ou moins important - de 5 à 8°) et à réduire le « bruit ».

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Les électrons (à présent au nombre de plusieurs milliers) vont passer à travers un écran phosphorescent. Grace à l’énergie cinétique acquise, les électrons (qui ont conserver la structure des photons initiaux - ce qui va permettre la restitution de l’image) vont exciter les atomes de phosphore…ce qui va libérer des photons.

Cette lumière restituée à travers une lentille va constituer l’image finale - que vous visualisez « en vert » de part les propriétés du phosphore.

Évolution et générations des lunettes de vision nocturne

Mais alors pourquoi existe-t-il plusieurs « qualités » de lunette à vision nocturne ? Comme pour toute invention humaine, l’on va continuellement chercher à améliorer la capacité d’une technologie.

Génération 1

Toujours la plus couramment utilisée à travers le monde aujourd’hui ! Développée durant les années 60 et exploitée durant la guerre du Vietnam par les USA, elle exploite le premier tube « passif » à intensification de lumière avec une photocathode S20 (pour un gain d’intensification d’environ x1000). L’image est claire et offre un contraste correct au centre de l’image, avec une déformation sur les bords et un SNR qui génère des perturbations - de la « neige » - sur le rendu d’image.

Les tubes de génération 1 proposés actuellement par les fabricants sont pour la plupart issus des stocks de l’ex union soviétique - ce qui est plutôt positif.

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Génération 2

Cette seconde génération introduit le MCP (la galette de micro-canaux) et une photocathode S25, pour un gain d’intensification jusqu’à 20000x, une amélioration significative du SNR, de la résolution (45 paire de ligne par mm au minimum) et de la sensibilité à la luminosité - l’appoint d’une torche IR ne sera plus nécessaire et le niveau de lumière résiduelle devra être beaucoup moins élevé pour un rendu d’image supérieur à la génération 1.

Génération 3

L’intégration de la photocathode fabriquée à base d’arséniure de gallium (améliore la sensibilité à la gamme des infra-rouges lointains mais est plus « fragile » que les photocathodes de type S25) et d’un MCP de « seconde génération » recouvert d’un film filtrant (qui protège la cathode des ions) - cela réduit le nombre d’électrons générés et augmente le halo visualisé autour des points lumineux - permet une augmentation de la durée de vie du tube (jusqu’à 20000 h) et une amplification de la lumière résiduelle de 30 à 50000x.

La pureté de l’image et le rendu des détails est environ 3x supérieur à un tube de génération 2 mais votre œil ne sera pas sensible à cette optimisation (ou de manière réduite) ; A contrario la sensibilité exceptionnelle à la luminosité vous permet l’utilisation de la lunette dans des conditions de lumière résiduelle très dégradées.

Le tube de génération 3 normalisée par la norme militaire US Omni (niveau VII) améliore principalement le MCP avec un film filtrant plus mince que sur un tube de génération 3 classique (tout en conservant les éléments d’un tube de 3ièm génération). Cette modification - qui ramène la durée de vie du tube à environ 15000 heures - va drastiquement augmenter la définition et le rendu d’image, la résolution et le niveau de contraste.

Il est à noter qu’en fonction du niveau de normalisation US omni (du niveau II à VII) le film filtrant du MCP rendra une image plus ou moins nette et détaillée. Certains tubes de génération 3 sont proposés sans aucun film (filmless).

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Vision nocturne numérique

Une technologie identique à celle utilisée dans votre appareil photo, vos caméras de surveillance numériques, votre webcam ou votre caméra numérique : un CCD ou CMOS modifiés pour être sensibles non pas au spectre visible mais au spectre des infra-rouges et convertit en un signal numérique. Le signal numérique est amplifié puis transmis à l’écran LCD où vous visualisez l’image.

Comme un tube de génération 1, une lunette de vision nocturne numérique ne peut qu’amplifier la lumière résiduelle, sans l’intégration d’un MCP. De fait il vous faudra soit une lumière résiduelle conséquente (pleine lune…) soit (comme une caméra de sécurité par exemple) des diodes IR, soit une torche IR. Il est essentiel de noter que toute émission d’infra-rouges est détectable.

Son avantage le plus décisif c’est qu’évidemment les contraintes liées aux tubes disparaissent. Vous pouvez utiliser la lunette de jour sans aucun risque, ni pour vos yeux, ni pour l’appareil. Ce type de produit sera parfait pour un usage de « loisir » ou de sécurisation de zone en niveau de vigilance « bas » et au combat en basse intensité.

Fonctionnalités supplémentaires

  • ABC (Automatic Brightness Control) : Permet le contrôle de la tension transmise à la photocathode (et d’en réduire ou d’en couper le cycle) lors d’une exposition à une luminosité agressive (tir de nuit, incendie, éclairs, éclairage public, halo dégagé par des zones urbaines…). Cette fonctionne préserve votre vision des détails en ambiance lumineuse intense et sécurise la photocathode (qui pourrait être durablement dégradée sans cette fonction).

Termes techniques

  • Résolution : La capacité d’un intensificateur d’image ou d’un système de vision nocturne à distinguer les détails de votre environnement. La résolution du tube intensificateur d’image est mesurée en paires de lignes par millimètre (lp / mm) tandis que la résolution du système est mesurée en cycles par milliradian.
  • MCP (Microchannel Plate) : La fameuse « galette » de micro-canaux qui multiplie les électrons produits par la photocathode. Un MCP ne se trouve que dans les systèmes de Gen 2 et Gen 3. Les MCP éliminent les caractéristiques de distorsion des systèmes Gen 0 et Gen 1. Le nombre de « trous » (micro-canaux) dans un MCP est un facteur majeur dans la détermination de la résolution.
  • SNR (Signal-to-Noise Ratio) : Ratio entre l’amplitude du signal et l’amplitude du bruit. Si le bruit est aussi brillant et grand que l’image intensifiée, vous ne pouvez pas voir l’image. Le rapport signal / bruit change avec le niveau de lumière car le bruit reste constant mais le signal augmente (niveaux de lumière plus élevés).
  • FOM (Figure of Merit) : Si il y a un seul élément à retenir de cet article de blog c’est celui la ! La FOM se détermine comme suit : résolution (paires de lignes par millimètre) x signal sur bruit.
  • Scintillation : Effet aléatoire et brillant dans toute la zone de l’image.

Montage sur arme

POUR LE MONTAGE SUR ARME, IL FAUDRA FAIRE LE CHOIX D’UNE LUNETTE QUI EMBARQUE UN TUBE CAPABLE DE RÉSISTER AU RECUL DU CALIBRE DE L’ARME DE DESTINATION - CECI AFIN DE PRÉSERVER LA DURÉE DE VIE DU TUBE ET LE RENDU D’IMAGE.

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