Системы видеонаблюдения в невидимом спектральном диапазоне

На протяжении всей истории научно технического прогресса, учёные работали над созданием устройств, которые бы могли расширить возможности человеческого зрения. Результатом этих трудов стало изобретение телескопа и микроскопа, теперь стало возможно взглянуть на то, что раньше было скрыто. Однако принцип действия этих аппаратов основан на работе в видимом спектре светового излучения, а ведь известно, что есть и невидимый спектр, например излучение в инфракрасном диапазоне.

Инфракрасное излучение, это электромагнитные волны длинной от 0,74 мкм, до 1-2 мм. Его ещё называют тепловым, так как наш организм воспринимает это излучение как ощущение тепла. Работы по практическому применению инфракрасного излучения в качестве средства видеть в темноте, начались в тридцатые годы двадцатого века, толчком послужило открытие голландского ученого Холста, он изобрёл устройство, которое могло усиливать слабые волны видимого диапазона, то есть с помощью него можно было видеть в темноте, так началась эра ночного видения.

Однако аппарат обладал очень плохой чувствительностью, сказывалось отсутствие новых материалов и несовершенство технологии изготовления. В результате работ по доведению изобретения до качественного уровня, выход из ситуации всё-таки был найден, для улучшения качества работы, наблюдаемые объекты стали подсвечивать инфракрасным излучением. Таким образом, была разработана технология применения волн теплового диапазона для наблюдения в темноте. Стоит сразу уточнить, что это было только рождение технологии, до самих тепловизоров было ещё очень далеко. Приборы ночного видения с инфракрасной подсветкой применялись в ходе военных действий Второй Мировой Войны, первенство применения принадлежит Германии. Правда, в силу громоздкости оборудования, средства ночного видения устанавливались только на бронетехнику, однако, немцам надо отдать должное, это уже были первые серийные образцы.

После окончания войны, работы по совершенствованию приборов ночного видения продолжились. Были открыты новые свойства материалов, в частности было замечено, что металл германий очень чувствителен к инфракрасному излучению, его-то и стали применять в качестве материала линз в новых приборах. Оборудование получилось намного чувствительнее предыдущих моделей, аппарату уже не нужен был видимый спектр излучения, так возникла новая наука – тепловидение, а устройства, работающие на её принципах, стали называться тепловизоры, они выделились в отдельный класс приборов. До сих пор, некоторые люди путают приборы ночного видения и тепловизоры, во-первых, сказывается внешнее сходство, во-вторых, задачи применения устройств иногда пересекаются, однако тепловизоры работают по несколько другим принципам, да и спектр применения их в промышленности, военном деле и коммерческой безопасности, более широк.

Главное предназначение тепловидения, это расширение возможности нашего восприятия информации, человек от природы снабжён тепловыми сенсорами, однако они настолько малочувствительные, что мы можем чувствовать только направление инфракрасного излучения. Тепловизор же, помогает расширить наши возможности.

Первые образцы приборов, видящих тепло, были далеко не совершенны, при работе устройства нагревались, а применяемые в качестве чувствительных элементов плёнки, разрушались. Но технология совершенствовалась, настоящим прорывом в тепловидении, стали системы фронтального обзора (Forward Looking Infra-Red, сокращенно FLIR), в них практически полностью были устранены недочёты предыдущих систем. Разработка первых FLIR велась в США в состоянии полной секретности, работы производились компанией Honeywell в середине 80-х годов двадцатого века, главным заказчиком было военное ведомство. В результате успешных испытаний, военно-морской флот США получил совершенно новую систему тепловидения.

Оборудование, установленное на кораблях, могло обнаруживать противника, в густом тумане, дожде и снеге, при абсолютном отсутствии освещения, а появление матричной технологии производства тепловизоров, позволило значительно уменьшить вес и габариты приборов, появились портативные устройства, которые легко умещались в сумке или кейсе. Однако технологии производства продолжали оставаться секретными, только после 1992 года запрет на передачу информации третьим лицам был снят, и технологии FLIR стали доступны, появились первые тепловизоры для коммерческого применения.

На сегодняшний день тепловизионное оборудование широко применяется как в военном деле и промышленности, так и для обеспечения личной и коммерческой безопасности. Такое широкое применение тепловизоров обусловлено тем, что аппаратура воистину универсальна. Устройства могут не только видеть предметы в отсутствии освещения, они также могут измерять температуру предметов на расстоянии, проводить замеры уровня жидкости прямо через металлические стенки цистерн и резервуаров, причём человек может посмотреть на экране, сколько жидкости налито. Тепловизор может обнаруживать предметы в густой траве и листве, видеть сквозь дождь, туман и снег.

Общепризнанным лидером производства тепло видеотехники является компания FLIR Systems Inc., штаб квартира расположена в США, Уилсонвилл, штат Орегон. Предприятия компании выпускают качественные системы фронтального обзора, которые имеют спрос во всём мире, основными покупателями являются вооружённые силы различных государств, структуры безопасности коммерческих предприятий, службы охраны аэропортов и т.д.

Среди отечественных производителей тепловизоров можно выделить только фирму «Иртис» (модель «Иртис-2000»). Отсутствие других производителей тепловизоров в России объясняется тем, что главная деталь тепловизора – не охлаждаемая инфракрасная матрица, выпускается, в основном, в США, Англии, Франции и Японии. При этом свободная продажа этих компонентов ограничена, как продукта двойного (гражданского и военного) назначения.