歴史
1929年、ハンガリーの物理学者カールマン・ティハニは、 イギリスの対空防衛 用に赤外線に敏感な電子テレビカメラを発明した。 [ 9 ] 第二次世界大戦終結以前の暗視技術は、後に第0世代と呼ばれた。[ 5 ]
暗視装置は1939年には既にドイツ陸軍に導入されており、 第二次世界大戦 で使用されました。AEGは1935年に最初の装置の開発を開始しました。1943年半ば、ドイツ陸軍は パンター戦車 に搭載された赤外線暗視装置と望遠距離計の試験を開始しました。2つの構成が構築されました。Sperber FG 1250 (「ハイタカ」)は、最大600メートル(2,000 フィート) の射程を持ち、30センチメートル(12 インチ) の赤外線サーチライトと戦車長が操作する画像変換器を備えていました。
1944年末から1945年3月にかけて、ドイツ軍はパンターG型戦車(およびその他の派生型)に搭載したFG 1250セットの試験に成功した。戦争中、約50両(または63両)のパンターがFG 1250を装備し、東部 戦線と西部戦線の 両方で戦闘に参加した。歩兵用の携帯型システム「ヴァンピール」は StG 44 突撃銃で使用された。 [ 10 ]
米国でも同様の発展が見られた。M1およびM3赤外線暗視装置は、「スナイパースコープ」または「スヌーパースコープ」とも呼ばれ、第二次世界大戦[ 11 ] および朝鮮戦争で 狙撃兵を 支援するために米陸軍で限定的に使用された[ 5 ] 。これらは赤外線光源を使用して標的を照らすアクティブ装置であった。イメージインテンシファイア管は、主に銀 、セシウム 、酸素 からなる陽極 とS-1光電陰極を 使用し、画像は静電的に反転され、電子加速によってゲインが得られた[ 12 ] 。
PAU-2と呼ばれるソ連の実験装置は、1942年に実地試験が行われた。
1938年、イギリス海軍省は イギリス軍の赤外線研究の責任を引き継いだ。彼らはオランダ陥落 までフィリップス と協力し、その後フィリップスのイギリス子会社であるラジオ・トランスミッション・イクイップメント社と協力し、最終的には1941年初頭に小型軽量の画像変換管を提供したEMI と協力した。1942年7月までに、イギリスは「デザインE」と呼ばれる双眼鏡装置を製造した。これはかさばり、7,000ボルトを生成する外部電源パックが必要だったが、 1945年のライン川渡河作戦で第79機甲師団の水陸両用車両で限定的に使用された 。 1943年5月から6月にかけて、第43(ウェセックス)歩兵師団は 携帯型暗視装置の試験を行い、イギリスは後にマークIIIおよびマークII(S)ステン 短機関銃に装置を取り付ける実験を行った。しかし、1945年1月までにイギリスが製造した赤外線受信機はわずか7台だった。 1945年末までに一部はインドとオーストラリアに試験のために送られたが、朝鮮戦争 とマラヤ危機 の頃には、イギリスはアメリカ合衆国から供給された暗視装置を使用していた。[ 13 ]
初期の例としては以下のようなものがある。
FG 1250 スペルバー ZG 1229 吸血鬼 PAU-2 PNV-57Aタンカーゴーグル SU-49/PAS-5 [ 14 ] T-120狙撃スコープ、第1型(第二次世界大戦) M2狙撃スコープ、第2型(第二次世界大戦) M3スナイパースコープ、第4型(朝鮮戦争時) AN/PAS-4 (ベトナム戦争初期)[ 15 ] 第二次世界大戦後、ウラジミール・K・ズヴォリキンは、 ラジオ・コーポレーション・オブ・アメリカ で、民間向けに実用的な最初の商用暗視装置を開発した。ズヴォリキンのアイデアは、かつての無線誘導ミサイルから着想を得たものだった。 [ 16 ] 当時、赤外線は一般的にブラックライト と呼ばれていたが、後にこの用語は紫外線 に限定されるようになった。ズヴォリキンの発明は、その大きさや高コストのために成功しなかった。[ 17 ]
アメリカ合衆国
第1世代 AN/PVS-2スターライトスコープを装着したM16A1 ライフル 1960年代に米陸軍 が開発した第一世代の受動型デバイスは、ベトナム戦争 中に導入された。これらは以前の能動型技術を応用したもので、追加の赤外線光源を使用する代わりに周囲の光 を利用していた。S-20光電陰極 を使用し、イメージインテンシファイアは周囲の光を増幅した。 1,000 倍[ 18 ] だが、かなりかさばり、正常に機能するには月光 が必要だった。
例:
第2世代 AN/PVS-5を切断し、内部の部品を取り出した状態。暗視装置の構成部品が示されている。この装置は第2世代(5A~5C)と第3世代(5D)で製造された。 1970年代の第2世代デバイスは、S-25光電陰極 [12]を備えたマイクロチャンネルプレート(MCP)[ 22 ] を 使用し た 改良 型イメージインテンシファイア管を特徴としていました。これにより、特にレンズの周辺で、はるかに明るい画像が得られました。その結果、月明かりのない夜 などの低照度環境下での鮮明度が向上しました。光増幅率は約 20,000 . [ 18 ] 画像解像度 と信頼性 が向上しました。
例:
その後の進歩によりGEN II+デバイス(より優れた光学系、SUPERGENチューブ、解像度の向上、信号対雑音比 の向上などを備えたもの)が登場したが、このラベルはNVESDによって正式には認められていない。[ 25 ]
自動ゲート オートゲーティング (ATG) は、光電陰極への電源電圧を高速でオン/オフに切り替えます。これらの切り替えは人間の目には感知できないほど高速で、暗視装置に供給されるピーク電圧が維持されます。[ 31 ] これにより、高照度条件下での「デューティサイクル 」(つまり、管に電力が流れている時間)が短縮され、装置の寿命が延び、解像度をより良く維持できます。[ 32 ] オートゲーティングは、周囲の光レベルに応じて光電陰極に供給される電圧を低下させる高輝度光源保護 (BSP) も強化します。自動輝度制御 (ABC) は、周囲の光に応じて、マイクロチャンネルプレート (光電陰極ではなく) に供給される電圧の量を調整します。BSP と ABC (オートゲーティングと併せて) は、銃口の閃光 や人工照明などの突然の明るい光源に暗視装置がさらされたときに、管が損傷するのを防ぐのに役立ちます。 [ 31 ] [ 32 ] これらの変調システムは、一時的な光の点滅にもかかわらず「目標を見失わない」能力を向上させるために、ユーザーの視界内の照明レベルを一定に保つのにも役立ちます。これらの機能は、急速に変化する光レベルにさらされる可能性のあるパイロット、都市環境 の兵士、特殊作戦部隊 にとって特に有用です。[ 32 ] [ 33 ]
第3世代以降第2世代、第3世代、第4世代のデバイスは、増幅にマイクロチャンネルプレートを使用します。薄暗い光源からの光子は対物レンズ(左側)に入り、光電陰極(灰色のプレート)に衝突します。負のバイアスがかかっている光電陰極は電子を放出し、電子は加速されて高電圧のマイクロチャンネルプレート(赤色)に送られます。それぞれの電子は、マイクロチャンネルプレートから複数の電子を放出させます。放出された電子は、高電圧の蛍光体スクリーン(緑色)に引き寄せられます。蛍光体スクリーンに衝突した電子は、蛍光体から光子を生成し、その光子は接眼レンズを通して見ることができます。 OMNI、またはOMNIBUSとは、米陸軍がGEN III暗視装置を購入した一連の契約を指します。これは、AN/PVS-7AおよびAN/PVS-7B装置を調達したOMNI Iから始まり、その後、OMNI II(1990年)、OMNI III(1992年)、OMNI IV(1996年)、OMNI V(1998年)、OMNI VI(2002年)、OMNI VII(2005年)[ 34 ] 、 OMNI VIII、OMNI IX [ 35 ] へと続きました。 2024年4月、米陸軍は、10年間で総額10億ドル近くになると見込まれる記録プログラムの下で、L3Harrisに ENVG-B の2億6300万ドルの生産注文を発注し[ 36 ] 、2025年12月には、L3HarrisとPalantirが 、暗視装置の生産を改善するためにデータ分析を適用するパートナーシップを発表しました[ 37 ] 。
しかし、OMNIは仕様ではありません。特定のデバイスの性能は、一般的に使用される真空管に依存します。たとえば、GEN III OMNI III MX-10160A/AVS-6真空管は、前者が約1992年に製造され、後者が約2005年に製造されたにもかかわらず、GEN III OMNI VII MX-10160A/AVS-6真空管と同様の性能を発揮します。[ 35 ] [ 38 ]
特定の技術の一つであるPINNACLEは、 ITT が開発した独自の薄膜 マイクロチャネルプレート技術であり、OMNI VII契約に含まれていました。薄膜により性能が向上します。[ 38 ]
2000年代以降に開発されたGEN III OMNI V~IXデバイスは、それ以前のデバイスとは重要な点で異なる場合があります。
自動ゲート電源 システムが光電陰極電圧を調整し、NVDが変化する光条件に瞬時に適応できるようにする。[ 39 ] イオンバリアを除去または大幅に薄くすることで、GEN III MCPによって排除される電子の数を減らし、結果として画像ノイズを低減できる。[ 40 ] イオンバリアを薄くしたり除去したりすると、理論上の寿命よりも管球寿命が全体的に短くなるという欠点がある。 標準第3世代タイプの平均故障時間(MTTF )は 20,000 時間、 薄膜タイプのMTTFは15,000 時間です 。この損失は、イメージインテンシファイア管の数が少ないため、ほぼ相殺されます。 交換が必要になるまでの稼働時間は15,000 時間 です。 消費者市場では、このようなシステムを第4世代と分類することがありますが、米国軍ではこれらのシステムを第3世代オートゲート管(GEN III OMNI V-IX)と呼んでいます。さらに、オートゲート電源はどの世代の暗視装置にも追加できるため、オートゲート機能があるからといって、装置が特定のOMNI分類に自動的に分類されるわけではありません。世代タイプの後に続く接尾辞 (例:Gen II+、Gen III+)は、元の仕様の要件に対する改善を示しています。[ 41 ]
例:
フュージョン暗視 I2 のみの暗視機能(上図)とI2 +熱融合機能(下図)の比較フュージョン暗視は、I 2 (画像増強 ) と熱画像 を組み合わせたもので、中波長 (MWIR 3~5 μm ) および/または長波長 (LWIR 8~14 μm) の範囲で機能します。[ 47 ] 初期モデルは 2000 年代に登場しました。[ 34 ] 専用のフュージョンデバイスと、標準的な I 2 暗視デバイスに熱オーバーレイを追加するクリップオンイメージャーが利用可能です。[ 48 ] フュージョンは、優れたナビゲーションと細かいディテール (I 2 ) と、容易な熱シグネチャ検出 (画像) を組み合わせています。
融合モードには、熱オーバーレイ付き暗視、暗視のみ、熱のみ、アウトライン(熱特性を持つ物体を輪郭表示)や「デカモフラージュ」(人間の温度に近いすべての物体を強調表示)などのモードがあります。融合デバイスは、I 2 のみのデバイスよりも重く、消費電力も大きくなります。[ 49 ]
一つの代替案は、片方の目にI 2 デバイスを、もう片方の目にサーマルデバイスを使用し、人間の視覚系を利用して両眼視を 実現することである。[ 48 ] [ 50 ]
例 AN/PSQ-20 ENVG(強化型暗視ゴーグル)AN/PSQ-36 FGE(フュージョンゴーグル強化型、旧称FGS:フュージョンゴーグルシステム)AN/PSQ-42 ENVG-B(強化型暗視ゴーグル・双眼鏡)AN/PSQ-44 ENVG-B(強化型暗視ゴーグル・双眼鏡) AN/PAS-29 COTI/E-COTI:(強化型)クリップオン式サーマルイメージャー
バンド外 アウトオブバンド(OOB)とは、500~900nmの近赤外線(NIR)周波数帯域外で動作する暗視技術を指します 。これは、専用のイメージインテンシファイア管やクリップオン式のデバイスによって実現されます。
利点 OOBデバイスは、周囲の光、紫外線、または短波赤外線を増幅するため、星空の夜にはより多くのものを捉えることができる可能性があります。 OOBデバイスは1064 nmの光を画像化し、 JTAC や他のFACが レーザー指示器でターゲットをマーキングする際に 役立ちます。レーザー指示器 は通常1064 nmの光を使用しますが、これは第3世代にはほとんど見えません。[ 26 ] [ 51 ] OOBライトは、ほとんどの市販機器では見えません。暗視装置は、ロシアや中国などの国々で普及し、タリバンの レッドユニット などの武装集団の手に渡っています。[ 52 ] IRイルミネーター、 IRストロボ 、IRレーザー などの暗視装置を使用する友軍は発見できます。Gen IIIでは、OOB技術ははるかに発見しにくくなっています(波長と強度によります)。[ 53 ] [ 54 ] 1550 nm の範囲で動作する OOB デバイスは、一般的なレーザー距離計を感知することができます。[ 55 ]
例 地上要員、ヘルメット装着型画像装置:
Photonis 4G INTENS イメージインテンシファイア管 (350-1100 nm) [ 54 ] [ 26 ] 光学系 1 AN/PAS-34 E-COSI (強化クリップオンSWIRイメージャー) (900-1700 nm) [ 56 ] Optics 1 COSMO(クリップオンSWIR単眼鏡)[ 57 ] Photonis社の4G HyMa(ハイブリッドマルチアルカリ)イメージインテンシファイア管(帯域幅350~1100nm 、近紫外線 から赤外線まで) Safran Optics 1 の AN/PAS-34 E-COSI (Enhanced Clip-On SWIR Imager) は (900~1700 nm の範囲で) オーバーレイを提供します 。[ 56 ] 地上要員、武器搭載レーザー:
BE Meyers & Co. MAWL-CLAD (Modular Aiming Weapon Laser--Covert Laser Aiming Device) (1064 nm レーザー) [ 58 ] [ 59 ] [ 60 ] LA-17/PEQ D-PILS(デュアルバンドポインターおよびイルミネーターレーザーシステム)(1400-1600 nm)[ 61 ] [ 62 ] ラインメタル LM-VAMPIR (レーザーモジュール - 可変多目的赤外線) [ 63 ] AN/PSQ-23 STORM、STORM-PI、STORM-SLX、STORM II、およびL3Harris SPEAR (1570 nm) [ 61 ] [ 55 ] 光学系 1 ICUGR (統合型コンパクト超軽量銃搭載型距離計) (1550 nm) [ 64 ] ラインメタルFCS-RPAL(射撃管制システム--ラインメタル精密照準レーザー)(1550 nm)[ 65 ] ラインメタルFCS-TRB(射撃管制システム--TacRay弾道)(1550 nm)[ 66 ] Wilcox RAPTAR S (高速照準測距モジュール) (1550 nm) [ 67 ] Wilcox MRF Xe (マイクロレンジファインダー - 強化版) (1550 nm) [ 68 ] BE Meyers & Co. IZLID Ultra 1064 および 1550 (赤外線ズームレーザーイルミネーター指定器) (1064 nm、1550 nm) [ 69 ] 光学系 1 CTAM (コード化ターゲット捕捉マーカー) (1064 nm) [ 70 ]
広い視野 2006年3月、米空軍兵士がAN/AVS-10 パノラマ暗視ゴーグルをテストしている。 アメリカ海兵 隊員がGPNVG-18のテストを行っている。暗視装置は通常、視野 (FoV)が限られています。一般的に使用されているAN/PVS-14の FoVは40°で、単眼水平視野95°、人間の両眼水平視野190°よりも狭くなっています。[ 71 ] [ 72 ] このため、ユーザーは頭を動かして補正する必要があります。これは、飛行中、運転中、またはCQB( 近接戦闘)など、一瞬の判断が求められる状況で特に顕著です。これらの制限により、多くのSF/SOFオペレーターは CQBを行う際に暗視装置よりも白色光を好むようになりました。[ 73 ] その結果、より広いFoVソリューションを開発するための研究に多くの時間と労力が費やされてきました。[ 74 ]
パノラマ暗視ゴーグル パノラマ暗視ゴーグル(PNVG)は、センサーチューブの数を増やすことで視野角を広げます。このソリューションは、サイズ、重量、電力要件、および複雑さを増大させます。[ 74 ] 例として、GPNVG-18(地上パノラマ暗視ゴーグル)があります。[ 75 ] これらのゴーグル、およびそれらが派生した航空機用AN/AVS-10 PNVGは、97°の視野角を提供します。[ 73 ]
例:
中心窩夜間視力 中心窩暗視装置(F-NVG)は、特殊なWFoV光学系 を使用して、増幅管を通して視野を拡大します。中心窩とは、 網膜 の中心視覚を司る部分を指します。これらの装置では、従来の双眼暗視装置と同様に、ユーザーがチューブを「まっすぐ」見ることで、チューブの中心を通過する光が中心窩網膜に当たります。視野の拡大は、画質の低下とエッジの歪み という代償を伴います。[ 74 ] [ 76 ] [ 77 ] [ 78 ] 例:
AN/PVS-31Aに基づくWFoV BNVDの図
発散型イメージチューブ 発散型イメージチューブ(DIT)暗視装置は、チューブをわずかに外側に傾けることで視野を広げます。これにより周辺視野は広がりますが、歪みが生じ、画質が低下します。DITでは、ユーザーはチューブの中心(最も鮮明な画像が得られる部分)を通して見ることができなくなり、チューブの中心を通過する光が中心窩に届かなくなります。
例:
その他の技術 セラミック光学強化エンジン(CORE)[ 85 ] は、ガラス板をセラミック板に置き換えることで、より高性能な第1世代チューブを製造します。このプレートは、特殊な配合のセラミックと金属合金から作られています。エッジ歪みが改善され、光感度が向上し、解像度は最大60 lp /mmに達します。COREはマイクロチャンネルプレートを使用しないため、依然として第1世代とされています。
暗視コンタクトレンズの 試作品は、ガラス層の間に薄いグラフェン の帯を配置し、光子に反応して暗い画像を明るくする。試作品は光のわずか2.3%しか吸収しないため、開発者らは実用化にはまだ不十分だと考えている。[ 86 ]
米国陸軍研究所 のセンサー・電子デバイス局(SEDD)は、量子井戸赤外線検出器(QWID)を開発した。この技術のエピタキシャル 層は、中波長赤外線に特に感度が高いガリウムヒ素 (GaAs)またはアルミニウムガリウムヒ素 (AlGaAs)系を使用している。コルゲートQWID(CQWID)は、共鳴超構造を使用して電界のより多くの部分を平行に配向させ、吸収できるようにすることで検出能力を拡大しているが、77 K~85 Kの極低温冷却が必要である。QWID技術は、低コストで材料が均一であるとされているため、連続監視に適している可能性があるが、まだ商業生産には至っていない。[ 87 ]
HgCdTe などのII-VI族化合 物材料は、高性能赤外線光センシングカメラに使用されています。III -V族化合物の代替材料としては、DVDや携帯電話などの光電子デバイスでよく使用されるInAsSb があります。原子間隔を広げた傾斜層とGaAs基板の中間層により、潜在的な欠陥を捕捉することができます。[ 88 ]
メタサーフェス ベースのアップコンバージョン技術は、1グラム未満の重さで通常の眼鏡に貼り付けることができる暗視フィルムを提供します。光子は、ポンプビームとともに共鳴非局所ニオブ酸リチウム メタサーフェスを通過します。メタサーフェスは光子のエネルギーを増幅し、電子に変換することなく可視スペクトルに押し上げます。冷却は不要で、可視光と赤外線が単一の画像に表示されます。その周波数範囲は、1550 nmの赤外線から550 nmの可視光です。従来の暗視システムは各スペクトルから並べて画像を取得するため、通常の眼鏡に貼り付けるフィルムとは異なり、同一の画像を生成することはできません。[ 89 ]
2025年、ニューヨーク大学タンドン工学部 の研究者らは、近赤外線から短波長赤外線の検出に重金属を含まないセレン化銀(Ag 2 Se)コロイド量子ドットインクを報告し、水銀や鉛化合物に依存する検出器に代わる、拡張可能で溶液プロセスによる代替手段を提供した。[ 90 ]
ソビエト連邦/ロシアAKM Lに装着されたアクティブ暗視スコープNSP-2NSPU(1PN34)3.5倍暗視スコープをAKS-74Uに搭載 RPG-7D3に搭載された1PN93-2暗視スコープ ソビエト連邦 、そして1991年以降はロシア連邦は 、独自の暗視装置を開発しました。1960年以降にロシア/ソビエト軍で使用されたモデルは1PNxx (ロシア語 : 1ПН xx)と表記され、1PN はGRAUの暗視装置インデックス です。PNはpritsel nochnoy (ロシア語 : прицел ночной )の略で、「夜間照準器」を意味し、xx はモデル番号です。同時期に導入された異なるモデルは、同じタイプのバッテリーとマウント機構を使用しています。マルチウェポンモデルは交換可能な仰角スケールを備えており、各武器の弾道弧 用に1つのスケールがあります。対応武器には、 AK ファミリー、狙撃銃 、軽機関銃 、携帯型グレネードランチャー などがあります。
ロシア軍は、いわゆる対狙撃夜間照準器 (ロシア語 : Антиснайпер 、 ローマ字表記 : Antisnayper )を配備した。対狙撃夜間照準器は、レーザーダイオード からのレーザーパルスを使用して敵の光学システムの焦点要素からの反射を検出し、その距離を推定する アクティブシステムである。 [ 96 ]
SVD 狙撃銃およびその派生型であるSVDS用の1PN106対狙撃用暗視装置。1PN119 PKMN およびペチェネグ 軽機関銃用対狙撃夜間照準器。SVDK 狙撃銃用対狙撃暗視装置1PN120 。ASVK 大口径狙撃銃用対狙撃暗視装置1PN121 。SV-98狙撃銃用対狙撃暗視装置1PN123。
法的制限 ベルギー :銃器法では、銃器に取り付け可能な暗視装置は禁止されている。[ 97 ] チェコ共和国 :規制なし。[ 98 ] 以前は狩猟のみに利用可能でした。ドイツ:法律では、 イノシシ 狩りを除き、銃器に取り付けることを目的とするこのような装置は禁止されている[ 99 ] [ 100 ] 。[ 101 ] アイスランド :狩猟用の暗視装置は禁止されているが、所有することは許可されている。[ 102 ] インド :連邦内務省の許可なしに、民間人が暗視スコープを所持および取引することは禁止されています。[ 103 ] オランダ :所持自体は規制されていませんが、銃器に装着する暗視装置には許可が必要です。フェルウェ地方では、狩猟に装着型暗視装置を使用する場合、イノシシ狩り には許可が必要です。ニュージーランド :救助ヘリコプターサービスは、米国輸出規制に従ってのみ使用する米国製のGen3ゴーグルを使用しています。[ 104 ] ウサギ、ノウサギ、シカ、ブタ、タール 、シャモア 、ヤギ、ワラビーなどの非在来種の狩猟動物を射撃するためのNVDの使用は許可されています。米国 :狩猟における暗視装置の使用に関する州の狩猟規制の2010~2011年の概要[ 105 ] では、装置の使用が禁止されている州が13州、さまざまな制限(例えば、特定の非狩猟対象種のみ、および/または特定の期間のみ)がある州が17州、制限のない州が20州挙げられている。熱画像装置に関する規制はまとめられていない。 カリフォルニア州 :投影された赤外線光源と電子望遠鏡を使用することで、夜間に物体の存在を視覚的に確認し位置を特定できるようにする、銃器で使用するために設計された、または銃器に取り付けることができる装置を所持することは軽犯罪 である。[ 106 ] これは基本的にGen0技術を使用するスコープを対象としているが、それ以降の世代は対象としていない。[ 107 ] ミネソタ州 では、2014年現在、「野生動物を捕獲している間、または野生動物を捕獲するために使用できる[ケースに入っていない装填済みの武器]を所持している間は、暗視装置や熱画像装置を所持してはならない。」[ 108 ] 法執行機関および軍事での使用は例外である。[ 109 ]
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