暗視ゴーグル内部の照明技術を解説

暗闇でも見えるようにしたいなら、まずはライトをつけるのが良いでしょう。車にはヘッドライトが付いており、夜行性のハイカーはヘッドランプをつけ、犬の散歩をする人は日没後に懐中電灯を持っているのはそのためです。シーンに人工的な光を加えると、認識しやすくなります。

しかし、暗闇で物を見るには、軍用装備品、暗視ゴーグルを使うという別の方法があります。映画で緑色に染まったシーンを見て、このタイプの装備がどのように機能するのか疑問に思ったことがあるなら、このタイプの装置の内部で行われる 3 段階のプロセスを見てみましょう。

夜間視力はどのように機能しますか?

太陽が出ているとき、近くにある木などの物体が見える理由は、光が反射して目に入ってくるからです。もちろん、反射光は夜間には同じ量では存在しません。言い換えれば、暗くなると「光子が非常に少なくなる」と、陸軍向けに ENVG-B と呼ばれる暗視装置を製造している防衛関連企業 L3Harris のエンジニアリング担当シニアディレクター、マシュー・レンジ氏は指摘します。(念のため言っておきますが、光は波と粒子の両方の働きをします。光の基本粒子は光子と呼ばれます。)

ゴーグルに光子 1 個が入るところを想像してください。暗視装置が最初に行うトリックは、その光子が入ってくることです。「光電陰極を通して光子を電子に変換します」と Renzi 氏は言います。「光電陰極は、光子 1 個から電子への変換を行うための特殊な素材です。」

簡単に言えば、このステップでは、粒子を光の領域から電気の領域に変換します。

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次のステップでは、その電子からの信号を増幅します。そのために、デバイスは AA 電池 1 本か 2 本などのオンボード バッテリー電源を使用します。「その電子は大幅に増幅します」と Renzi 氏は述べ、その増幅は「数万」倍になる可能性があると指摘しています。光子を電子に変換するデバイスの部分は光電陰極と呼ばれ、電子の音量を上げるこの部分はマイクロチャネル プレートとして知られています。

最後に、ゴーグルを通して見ている人が誰でもその光景を見ることができるように、情報を視覚領域に戻す必要があります。これは、ユーザーが接眼レンズを通して見ることができる蛍光スクリーンのおかげで実現します。「蛍光スクリーンは、電子からエネルギーを取り出して可視光に戻すものです」とレンツィ氏は言います。

白と黒は新しい緑と黒です

最後の段階では、従来の緑と黒の画像が生成されるが、レンツィ氏によると、今日の最新デバイスでは、緑ではなく、黒と白でシーンが表示される。「測定可能なパフォーマンスの点では緑と白は同等だと言う人もいるかもしれないが、人間の目は、緑と黒よりも白と黒をよりよく認識する」と同氏は主張する。白と緑の蛍光体の区別は、販売されている暗視装置にも現れる。

つまり、簡単に言えば、暗いシーンを見やすくするために、これらの装置は光子を取り込み、それを電子に変換し、その電子を増幅し、その情報を再び目に見える形に変換します。場合によっては、暗視ゴーグルに「照明装置」が組み込まれ、実際に少量の新しい光を作り出してシーンを明るくする、と彼は言います。

レンツィ氏は、この種の暗視ゴーグルが感知する電磁スペクトルの部分は、可視範囲と近赤外線の両方から来ていると指摘している。近赤外線は、可視スペクトルの赤色部分のすぐ隣にあるスペクトルの部分である。この安っぽい NASA のビデオでは、そのスペクトルを詳しく説明している。

従来の暗視ゴーグルは、電磁スペクトルの可視光線と近赤外線の両方の光に焦点を合わせますが、これらは短波赤外線とともに、「反射帯と呼ばれる部分で、何かに反射した光を観測することになります」と同氏は言います。

一方、別の機器であるサーマルカメラは、電磁スペクトルの別の部分、つまり長波赤外線を観測します。これは反射光ではなく放射光です。レンジ氏によると、そのスペクトル部分は「従来の暗視ゴーグルの視野外」です。L3ハリスのENVG-Bと呼ばれる機器は、実際には、可視スペクトルと近赤外線（どちらも反射光）に焦点を当てた従来の暗視ゴーグルと、たとえば放射体の熱を観測できる長波赤外線領域からの熱感知を組み合わせたものです。

これら 2 種類の情報の違いは、次のようなシナリオで想像できます。「遠くの葉の後ろに誰かがいるとしましょう」と彼は言います。「おそらく長波赤外線でその熱を拾うでしょうが、反射バンドだけでは難しいかもしれません。しかし、その時点ではそれについてあまり知らないかもしれません。ただ、そこに熱があることが分かるでしょう。」

結局のところ、暗闇でも見えるようにする技術は数十年かけて進化してきたと彼は言う。「パッシブイメージング」アプローチを採用した古いシステムでは、「満月の状況や何らかの周辺光」が必要だったと彼は言う。今日では、暗視ゴーグルは「星の光を利用できる」。