Вы когда-нибудь задумывались над тем, как было-бы здорово уметь видеть в темноте? Это можно осуществить при помощи очков ночного видения.
К сожалению, настоящий аппарат ночного видения, даже самой простой конструкции, может стоить сотни долларов за одну только оптику. Это очень дорогая технология. Тем не менее, есть альтернативные методы видения в темноте: существуют различные программы ночного видения для гаджетов, а в магазинах детских игрушек продаются игрушечные шпионские бинокли. В них используются камеры низкого класса, инфракрасная подсветка и недорогой дисплей. Такого типа прибор мы и сделаем своими руками.
В нашем приборе будут использоваться детали, которые можно легко купить в интернет-магазинах.
Итак, начнем. Не надо думать, что у вас получится прибор высокого класса. На самом деле он не сможет конкурировать с настоящими приборами ночного видения.
Сборка прибора ночного видения
Сначала сделаем оговорку: рассматриваемый ниже алгоритм не является детальным «пошаговым, обязательным к исполнению». Это скорее основные принципы, которыми следует руководствоваться, при разработке своего устройства.
В качестве объектива и одновременно средства для ночного видения, мы можем использовать практически любой тип бытовой веб-камеры, доступной на рынке.
При выборе веб-камеры следует руководствоваться тем, что чем выше её разрешение, тем более четким будет изображение в ваших виртуальных очках.
Однако это не говорит о том, что веб-камеры низкого разрешения «не имеют права на жизнь» в качестве прибора ночного видения. Их вполне можно использовать в качестве выносной камеры, которая будет снимать видео или осуществлять фотографирование в ночном режиме. Однако использование её в качестве головного средства зрения, будет сопряжена с трудностями, так как изображение будет весьма нечетким.
Модификация камеры
Мы приведем усредненную характеристику разборки – так как у разных камер процедура может отличаться, одна суть остается той же:
- Сначала откручивается объектив;
- Удаляем инфракрасный фильтр, поддев отверткой. Как его узнать: он отчетливо отдает красным цветом.
- Привинчиваем объектив обратно
В видео ниже подробно показан процесс модификации камеры. Кроме того, наглядно показано различие между камерой с ИК-фильтром и без него:
Присоединение камеры к смартфону
Для того чтобы смартфон увидел камеру — необходимо использовать OTG-кабель.
Внешний вид OTG-кабеля
Что такое USB OTG: Поддержка технологии On-The-Go появилась в USB в 2006 году и позволила связывать два устройства без дополнительного USB-хоста. При USB-соединении одно из устройств выступает в роли хоста, а другое – как периферия. При этом в различных условиях одно и то же устройство может быть либо хостом, либо периферией.
С USB OTG устройства стали обладать двойным назначением и возможностью определять, кем им быть. Если речь идет о смартфонах, то это возможность подключения внешних устройств без посредничества.
У современных смартфонов (не у всех еще) такая функция может быть встроена, тогда ты можешь без проблем подключать флеш-накопители, фотоаппараты, клавиатуру, принтер и так далее. Фактически ты можешь подключить любое устройство, не требующее установки дополнительных драйверов.
Если смартфон не поддерживает OTG, то можно воспользоваться переходником. С одной стороны – Micro USB / USB-C, с другой – USB-A (обычный порт).
Изготовление подсветки для прибора ночного видения
Как мы писали выше, прибор ночного видения того типа, который мы собираем, — потребует обязательной инфракрасной подсветки для своей работы. То есть, необходимо будет подсвечивать ту область, в которую смотрит камера.
Для подсветки, нам потребуется инфракрасный фонарь. Достаточно большое количество данных устройств можно приобрести на AliExpress.
Указанное выше по ссылке устройство имеет потребление в районе 0,25 Ампер.
Для его питания потребуется:
- Контроллер заряда/разряда для батарей 18650;
- Преобразователь напряжения (который повысит 5V — с контроллера заряда/разряда – до 12 V для питания ИК фонаря)
- Литий-ионный элемент питания форм-фактора 18650. Например, высокотоковый
Соединить элементы нужно согласно схеме ниже:
Программа для смартфона
Чтобы смартфон «увидел» камеру – неоходимо скачать и установить любую программу, для камер. Например, USB Camera (для Android).
Устройство для крепления смартфона
Для крепления смартфона, в целях ношения его на голове, следует взять один из множества видов шлемов виртуальной реальности, подобрав под размер вашего смартфона.
Следующим шагом следует тем или иным способом закрепить на выбранном шлеме — указанные выше элементы питания подсветки, саму подсветку, а также камеру (в этом деле очень хорошо может помочь 3D печать, для создания компактного крепежа, максимально совместимого с конкретным шлемом).
Вот и всё! Ваш личный прибор ночного видения – готов!
В видео ниже – показан пример сборки похожего устройства. Однако рекомендуется использовать рассмотренный выше контроллер заряда/разряда (не такой, как в видео) – так как он сочетает в одном компактном корпусе – как крепеж элемента 18650, так и средства его контроля заряда/разряда.
Пример похожего устройства:
Сфера применения подобных устройств достаточно широка — от ночной фотосъемки в полной темноте, до контроля сна спящего ребенка (если дополнить систему – любыми программными средствами анализа изображения).
Какой прибор ночного видения мы будем собирать?
Исходя из всего вышесказанного, теперь, когда мы знаем, как устроен прибор ночного видения и какие типологии их существуют, мы можем задуматься и о построении своего собственного.
Как показывает анализ информации, наиболее доступным способом, — является удаление инфракрасного фильтра, с имеющийся в наличии видеокамеры бытового назначения.
Если двигаться по данному направлению, существует три наиболее перспективных на наш взгляд способа создания данного устройства:
- Удаление инфракрасного фильтра с любого из доступных смартфонов, то есть с его основной видеокамеры (не фронтальной);
- Подключение к смартфону внешней камеры, с которой удаляется инфракрасный фильтр;
- Покупка смартфона, имеющего возможность для ночной видеосъёмки. Смартфоны данного типа уже имеют видеокамеру с удаленным инфракрасным фильтром. Однако, данный способ мы рассматривать не будем, так как целью нашей статьи является именно создание своего устройства. Однако если кого-то заинтересует данный способ, то мы дадим ссылку на ряд подобных устройств.
Из двух первых способов, второй способ видится наиболее применимым, так как разборка современных смартфонов сопряжена со значительными трудностями, ввиду того, что они имеют достаточно плотную компоновку и собраны с использованием спецсредств. Среди данных усложняющих спецсредств можно назвать такие как:
- использование специальных винтов, имеющих фигурные головки, требующие специального инструмента (который, как правило, не имеется у самодельщика).
- многие смартфоны собраны с использованием метода температурного приклеивания компонентов, что еще более осложняет разборку корпуса
Дотошный читатель наверняка захочет спросить, а почему именно смартфон? Почему нельзя взять видеокамеру?
Дело в том, что, так как мы проектируем систему, которая будет предназначена для использования в качестве «ночных глаз» человека, — следует предусмотреть возможность ношения данной системы прямо на голове, как обычные очки.
В связи с множеством попыток различных компаний каким-либо образом «оседлать» виртуальную реальность (особенно с появлением в своё время очков виртуальной реальности Google Cardboard), имеет смысл рассматривать создание устройств, которые базируются на современных смартфонах и вставляются в специальные крепежные системы, одевающиеся на голову. Кроме того, само использование в качестве центрального устройства смартфона, — позволяет расширять и видоизменять функционал данной системы ночного видения в довольно широких пределах и с достаточной гибкостью.
Как подсветить цель инфракрасным лучом?
Здесь также существуют две основные схемы. Первая предполагает, что для подсвечивания применяют лазер или светодиод, которые пускают инфракрасный свет с невидимой обычному глазу длиной волны. Лазер генерирует очень узкий луч, кроме того, такой ИК осветитель работает в режиме коротких импульсов, что делает подсветку заметно менее обнаружимой.
Такие схемы довольно компактны, но подсвечивают местность лишь в пределах довольно узкого конуса. Обзор у подобной схемы невелик, поэтому обнаруживать цели на фоне пейзажа будет сложнее. Подходят такие устройства лучше для отслеживания тех целей, которые уже удалось обнаружить.
Гораздо более широкого поля зрения можно добиться, если взять для подсвечивания целей инфракрасный прожектор. У этого устройства лампа помещена в конус рефлектора, а апертуру конуса закрывает линза из материала, отсекающего все волны, кроме инфракрасного излучения. Такой прожектор освещает окрестности широким конусом, поэтому создается достаточное поле зрения. Дальность, на которой можно заметить цель и различить ее на фоне пейзажа, зависит от мощности лампы и может доходить до полукилометра у лучших заводских образцов.
Для чего обычно используются приборы ночного видения
Современные приборы ночного видения выпускаются в нескольких основных форм-факторах.
Наиболее простым является ночной монокуляр — удерживаемая в руке оператора зрительная труба, обычно невысокой кратности.
Бинокли ночного видения имеют два ЭОП и выводят увеличенное стереоскопическое изображение.
Очки ночного видения — закрепляются на голове, имеют широкое поле зрения и не увеличивают изображение (либо имеют переменное увеличение от 1× до более высокого значения, что позволяет использовать их как бинокль). Очки могут иметь два ЭОП либо быть псевдобинокулярными, когда изображение с одного ЭОП поступает на оба окуляра. Монокуляр кратности 1×, закреплённый на оголовье, может использоваться как дешёвая альтернатива очкам.
Прицелы ночного видения закрепляются на оружии, как правило, увеличивают изображение и имеют прицельную сетку. Существуют также приставки ночного видения к дневным оптическим прицелам. Эти приборы должны выдерживать отдачу оружия, не все прицелы могут применяться на стрелковом оружии высокой мощности.
Альтернативным вариантом прицеливания через ПНВ является использование закреплённого на оружии инфракрасного лазерного целеуказателя, невидимый глазу луч которого наблюдается через очки ночного видения.
Приборы ночного видения также устанавливаются на боевую технику, где они интегрированы в прицельные комплексы.
