عندما ترى لأول مرة جنودًا أو مستكشفين في الأفلام أو الوثائقيات، وهم لا يزالون يرون صورًا واضحة في الظلام، هل يثير فضولك معرفة آلية عمل نظام الرؤية الليلية؟ قد تبدو القدرة على الرؤية بوضوح دون ضوء أمرًا لا يحدث إلا في روايات الخيال العلمي. ومع ذلك، ومع التحديث المستمر للحقائق العلمية والتكنولوجيا، تطورت تقنية الرؤية الليلية وتطورت باستمرار. ستوضح لك هذه المقالة الأسئلة التي يطرحها علينا عملاؤنا كثيرًا عند معرفتهم بأجهزة الرؤية الليلية. من خلال إجاباتنا، سنرشدك خطوة بخطوة لاكتشاف أسرار أجهزة الرؤية الليلية.

تُستخدم أجهزة الرؤية الليلية، باعتبارها تطبيقًا هامًا لتكنولوجيا الإلكترونيات الضوئية الحديثة، على نطاق واسع في العمليات العسكرية، والاستكشاف الميداني، وإنفاذ القانون والأمن، بالإضافة إلى البحث العلمي ومجالات أخرى. بالنسبة لمعظم الأشخاص الجدد على استخدام هذه الأجهزة، تُقدم نظارات الرؤية الليلية تأثيرات واضحة في الظلام، مما يمنح البشر القدرة على الرؤية الليلية. ومع ذلك، فإن الرؤية في هذه التقنية ليست بهذه البساطة التي نتخيلها، بل تتضمن توليفات متعددة من البصريات والإلكترونيات وفسيولوجيا الرؤية البشرية.

القيود البصرية للعين البشرية والطلب على الرؤية الليلية

تعتمد الرؤية البشرية على نوعين من الخلايا في شبكية العين: الخلايا المخروطية والخلايا العصوية. في الليل أو في البيئات منخفضة الإضاءة، تلعب الخلايا العصوية دورًا رئيسيًا، إلا أن حساسيتها للضوء محدودة للغاية، مما يؤدي إلى انعدام الرؤية البشرية تقريبًا في غياب ضوء القمر أو ضوء النجوم. ووفقًا لتقرير صادر عن المعهد الوطني لطب العيون في الولايات المتحدة، لم تعد العين البشرية قادرة على تمييز الأجسام بفعالية تحت إضاءة أقل من 0.01 لوكس. لذلك، تتمثل المهمة الأساسية لأجهزة الرؤية الليلية في استخدام التقنيات البصرية والإلكترونية لتحسين الإضاءة المحيطة الخافتة، أو الحصول على معلومات عن الهدف من خلال تقنية الأشعة تحت الحمراء، مما يتخطى حدود العين البشرية.

كيف تعمل نظارات الرؤية الليلية: المساران التكنولوجيان الرئيسيان لأجهزة الرؤية الليلية

تقنية تحسين الصورة

أجهزة الرؤية الليلية المُحسّنة بالصورة هي أكثر أنواع المعدات شيوعًا حاليًا. يعتمد مبدأها على توجيه إشارات الفوتونات الضعيفة عبر العدسة الشيئية إلى الكاثود الضوئي، الذي يُحوّل هذه الفوتونات إلى إلكترونات. تُضخّم الإلكترونات المُحوّلة بشكل كبير بواسطة المجال الكهربائي في صفيحة القناة الدقيقة، مما يُنتج تدفقًا إلكترونيًا أقوى بآلاف المرات من شدة الإشارة الأصلية. تصطدم الإلكترونات المُحسّنة بالشاشة الفلورية، مُحوّلةً إياها إلى فوتونات مرئية، مُشكّلةً في النهاية صورةً يُمكن للعين البشرية تمييزها. عادةً ما تظهر هذه الطريقة التصويرية كصورة خضراء.

التصوير الحراري

بخلاف تقنية تحسين الصورة، لا تعتمد أجهزة الرؤية الليلية بالتصوير الحراري على الضوء المحيط، بل تعتمد على الأشعة تحت الحمراء المنبعثة من الجسم نفسه للتصوير. ووفقًا لقانون بلانك للإشعاع، فإن جميع الأجسام التي تزيد درجة حرارتها عن الصفر المطلق تُطلق طاقة الأشعة تحت الحمراء. لذا، تستطيع أجهزة الرؤية الليلية بالتصوير الحراري التقاط إشارات الإشعاع عند درجات حرارة مختلفة عبر كاشفات الأشعة تحت الحمراء، وتحويلها إلى إشارات كهربائية، ثم معالجتها لتشكيل صور تصوير حراري شبه ملونة أو بالأبيض والأسود. وتتمثل أكبر ميزة لها في قدرتها على تحقيق تصوير فعال حتى في البيئات المظلمة تمامًا، مثل الدخان أو الضباب أو الضباب الخفيف. وقد استُخدمت تقنية التصوير الحراري على نطاق واسع في مهام مثل البحث والإنقاذ، ودوريات الحدود، ومراقبة الحياة البرية، ولا سيما في غياب أي مصادر للضوء المرئي.

لماذا تكون صور الرؤية الليلية خضراء في الغالب؟

يتساءل العديد من المستخدمين عند استخدام أجهزة الرؤية الليلية لأول مرة عن سبب كون الصور المعروضة عليها خضراء في أغلب الأحيان. هذه الظاهرة ليست عرضية، بل هي نتيجة دراسة شاملة لخصائص النظام البصري البشري وتصميم الجهاز. ويرجع اختيار اللون الأخضر كلون رئيسي للعرض إلى أن العين البشرية هي الأكثر حساسية للضوء الأخضر بطول موجي يبلغ حوالي 555 نانومتر، مما يحسن الدقة في البيئات المظلمة ويقلل من إجهاد العين أثناء الاستخدام طويل الأمد. لذلك، فإن التصوير الأخضر هو نتيجة تصميم هندسي وخيار منطقي في علم وظائف الأعضاء. بالمقارنة مع الأحمر أو الأزرق، فإن الضوء الأخضر لا يتميز بدقة عالية فحسب، بل يقلل أيضًا من إجهاد العين أثناء الاستخدام طويل الأمد. لذلك، تختار الغالبية العظمى من أجهزة الرؤية الليلية العرض الأخضر في تصميمها، مما يشكل نمط الصورة الشائع لأجهزة الرؤية الليلية اليوم.

صعود تقنية الرؤية الليلية الرقمية

مع تطور صناعة أشباه الموصلات وتكنولوجيا المستشعرات الرقمية، تدخل تقنية الرؤية الليلية الرقمية تدريجيًا سوق البصريات السائد. بخلاف أجهزة الرؤية الليلية التقليدية المُحسّنة بصريًا، تستخدم هذه الأجهزة مستشعرات CMOS أو CCD عالية الحساسية لالتقاط إشارات الضوء الضعيفة وتحويلها إلى صور رقمية لعرضها على شاشات LCD من خلال خوارزميات معالجة الصور. تتخطى هذه الطريقة قيود أجهزة الرؤية الليلية التقليدية التي تقتصر على المراقبة المباشرة، مما يسمح للمستخدمين بتسجيل وتخزين الصور ومقاطع الفيديو للمشهد، ويمكنهم مشاركة البيانات مع الأجهزة الطرفية الأخرى عبر تقنية النقل اللاسلكي. بالإضافة إلى ذلك، توفر أجهزة الرؤية الليلية الرقمية دعمًا فنيًا موثوقًا به للتكامل المستقبلي مع الذكاء الاصطناعي، مثل التعرف التلقائي على الهدف، وتحليل المشهد، والوسم الذكي. حاليًا، معظم أجهزة المراقبة مزودة بالفعل بتكامل تقني كهذا، مما يُحسّن كفاءة العمل.

باختصار، تغطي آلية عمل أجهزة الرؤية الليلية تخصصات متنوعة، مثل البصريات، والإلكترونيات، وفيزياء الأشعة تحت الحمراء، وعلم وظائف الأعضاء البصرية البشرية. بدءًا من تحسين الصورة، مرورًا بالتصوير الحراري، وصولًا إلى الرؤية الليلية الرقمية، تتخطى تقنية الرؤية الليلية باستمرار قيود الرؤية التقليدية، مما يُمكّن البشر من الحفاظ على قدرة رؤية واضحة في البيئات المظلمة. مع تطور الذكاء الاصطناعي والاندماج المتعدد، ستصبح أجهزة الرؤية الليلية المستقبلية أكثر دقة وذكاءً وتنوعًا، ليس فقط لمواصلة دورها في المجالات العسكرية والأمنية، بل ستُظهر أيضًا آفاقًا أوسع للتطبيق في الاستكشاف الخارجي والسلامة العامة.