Nachtsichtgerät

Ein US-Navy-Flieger trägt eine AN/AVS-6-Sichtbrille auf dem Helm. Die Auswirkung auf die natürliche Nachtsicht des Auges ist offensichtlich ⓘ

Ein Standard-Zielfernrohr, ergänzt durch ein Nachtsichtgerät vorne auf dem M110. Man beachte, dass das NVD zusätzlich zum Bildverstärker durch seine viel größere Öffnung viel mehr Licht sammelt ⓘ

Ein 1PN51-2 Nachtsichtabsehen mit Markierungen zur Entfernungsabschätzung ⓘ

Ein Nachtsichtgerät (NVD), auch Nachtsichtgerät (NOD) oder Nachtsichtbrille (NVG) genannt, ist ein optoelektronisches Gerät, mit dem Bilder bei annähernd völliger Dunkelheit erzeugt werden können. Bei dem Bild kann es sich um eine Umwandlung von sichtbarem Licht in sichtbares Licht und Nahinfrarot handeln, während die Erkennung von thermischem Infrarot üblicherweise als Wärmebild bezeichnet wird. Das erzeugte Bild ist in der Regel einfarbig grün, weil man der Meinung war, dass dies die einfachste Farbe sei, um längere Zeit in der Dunkelheit zu sehen. NVDs werden am häufigsten vom Militär und von Strafverfolgungsbehörden verwendet, sind aber auch für zivile Nutzer erhältlich. Der Begriff bezieht sich in der Regel auf ein komplettes Gerät, das eine Bildverstärkerröhre, ein schützendes und in der Regel wasserdichtes Gehäuse und eine Art von Befestigungssystem umfasst. Viele NVDs enthalten eine schützende Opferlinse oder optische Komponenten wie Teleskoplinsen oder Spiegel. Ein NVD kann mit einem IR-Strahler ausgestattet sein, was es zu einem aktiven und nicht zu einem passiven Nachtsichtgerät macht. Sie werden oft in Verbindung mit IR-Laserzielgeräten verwendet, die einen Strahl auf das Ziel projizieren, der nur durch ein NVD sichtbar ist. ⓘ

Nachtsichtgeräte wurden erstmals im Zweiten Weltkrieg eingesetzt und fanden im Vietnamkrieg breite Verwendung. Die Technologie hat sich seit ihrer Einführung stark weiterentwickelt, was zu mehreren "Generationen" von Nachtsichtgeräten führte, deren Leistung gesteigert und deren Preis gesenkt wurde. Daher sind sie für eine breite Palette von Anwendungen erhältlich, z. B. für Kanoniere, Fahrer und Flieger. ⓘ

Nachtsichtgerät an einem Pilotenhelm ⓘ

Blick durch einen Restlichtverstärker ⓘ

Ein Nachtsichtgerät ist eine technische Vorrichtung, welche die visuelle Wahrnehmung in Dunkelheit oder Dämmerlicht ermöglicht oder verbessert. ⓘ

Nachtsichtgeräte werden von Naturforschern, Jägern, dem Militär, der Polizei, von Sicherheitsdiensten und auch von Privatpersonen verwendet. Nachtsichtgeräte eignen sich auch zur Beobachtung der Strahlung von im Infrarotbereich arbeitenden Lasern. ⓘ

Geschichte

Die US-Hersteller haben über die US-Regierung eine rückwirkende Klassifizierung der NVDs in "Generationen" eingeführt. Im Rahmen dieser Einteilung wurde die Zeit vor dem Ende des Zweiten Weltkriegs manchmal als Generation 0 bezeichnet. ⓘ

Im Jahr 1929 erfand der ungarische Physiker Kálmán Tihanyi im Vereinigten Königreich eine infrarotempfindliche elektronische Fernsehkamera für die Flugabwehr. ⓘ

Nachtsichtgeräte wurden bereits 1939 in der deutschen Armee eingeführt und im Zweiten Weltkrieg eingesetzt. Die AEG begann 1935 mit der Entwicklung der ersten Geräte. Mitte 1943 begann das deutsche Heer mit den ersten Versuchen mit Infrarot-Nachtsichtgeräten (Nachtjäger) und Fernrohr-Entfernungsmessern, die auf Panther-Panzern montiert wurden. Es wurden zwei verschiedene Vorrichtungen gebaut und auf Panther-Panzern eingesetzt. Das Sperber FG 1250 ("Sperber") mit einer Reichweite von bis zu 600 m verfügte über einen 30-cm-Infrarotscheinwerfer und einen vom Panzerkommandanten bedienten Bildwandler. ⓘ

Ein experimentelles sowjetisches Gerät mit der Bezeichnung PAU-2 wurde 1942 in der Praxis erprobt. ⓘ

Von Ende 1944 bis März 1945 testete das deutsche Militär erfolgreich FG 1250-Geräte, die auf Panther Ausf. G-Panzern (und anderen Varianten) montiert waren. Bevor der Zweite Weltkrieg 1945 endete, waren etwa 50 (bzw. 63) Panther mit dem FG 1250 ausgerüstet worden und kamen sowohl an der Ost- als auch an der Westfront zum Einsatz. Das manntragbare System "Vampir" für die Infanterie wurde mit dem Sturmgewehr StG 44 verwendet. ⓘ

Parallel dazu wurden in den USA Nachtsichtsysteme entwickelt. Die Infrarot-Nachtsichtgeräte M1 und M3, die auch als "Sniperscope" oder "Snooperscope" bekannt sind, wurden von der US-Armee im Zweiten Weltkrieg und im Koreakrieg in begrenztem Umfang zur Unterstützung von Scharfschützen eingesetzt. Es handelte sich um aktive Geräte, die mit einer großen Infrarotlichtquelle Ziele beleuchteten. Die Bildverstärkerröhren bestanden aus einer Anode und einer S-1-Fotokathode, die hauptsächlich aus Silber, Cäsium und Sauerstoff hergestellt wurden, und die Verstärkung wurde durch elektrostatische Inversion mit Elektronenbeschleunigung erreicht. ⓘ

Beispiele

• PAU-2
• PNV-57A Tankerbrille
• SU49/PAS 5
• T-120 Scharfschützenfernrohr, 1. Modell (Zweiter Weltkrieg)
• M2 Scharfschützenzielfernrohr, 2. Modell (Zweiter Weltkrieg)
• M3 Scharfschützenzielfernrohr, 4. Modell (Koreakrieg)
• AN/PAS-4 (früher Vietnamkrieg) ⓘ

Nach dem Zweiten Weltkrieg entwickelte Vladimir K. Zworykin bei der Radio Corporation of America das erste praktische kommerzielle Nachtsichtgerät, das für zivile Zwecke bestimmt war. Die Idee von Zworykin stammte von einer ehemaligen funkgesteuerten Rakete. Zu dieser Zeit wurde Infrarot allgemein als Schwarzlicht bezeichnet, ein Begriff, der später auf Ultraviolett beschränkt wurde. Zworykins Erfindung war aufgrund ihrer Größe und Kosten kein Erfolg. ⓘ

Vereinigte Staaten

Generation 1

Ein M16A1-Gewehr mit dem Zielfernrohr AN/PVS-2 Starlight ⓘ

Die in den 1960er Jahren entwickelten passiven Geräte der ersten Generation, die während des Vietnamkriegs eingeführt und von der US-Armee patentiert wurden, waren eine Anpassung der früheren aktiven GEN-0-Technologie und nutzten das Umgebungslicht, anstatt eine zusätzliche Infrarotlichtquelle zu verwenden. Mit Hilfe einer S-20-Fotokathode erzeugten diese Bildverstärker eine Lichtverstärkung von etwa 1000, waren jedoch recht sperrig und benötigten Mondlicht, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Beispiele:

• AN/PVS-1 Starlight-Zielfernrohr
• AN/PVS-2 Starlight-Zielfernrohr
• PAS 6 Varo-Metaskop ⓘ

Generation 2 (GEN II)

Ein aufgeschnittenes und deponiertes AN/PVS-5, das die Bestandteile eines Nachtsichtgeräts zeigt. Dieses Gerät wurde in der 2. Generation (5A bis 5C) und der 3. Generation (5D) hergestellt. ⓘ

In den 1970er Jahren entwickelte Geräte der zweiten Generation mit einer verbesserten Bildverstärkerröhre, die eine Mikrokanalplatte (MCP) mit einer S-25-Fotokathode verwendet und zu einem wesentlich helleren Bild führt, insbesondere an den Rändern der Linse. Dies führte zu einer besseren Ausleuchtung in Umgebungen mit wenig Umgebungslicht, z. B. in mondlosen Nächten. Die Lichtverstärkung betrug etwa 20000. Auch die Bildauflösung und die Zuverlässigkeit wurden verbessert. ⓘ

Beispiele:

• AN/PVS-3 Miniaturisiert
• AN/PVS-4
• AN/PVS-5
• SUPERGEN ⓘ

Spätere Fortschritte in der GEN-II-Technologie brachten die taktischen Eigenschaften der "GEN-II+"-Geräte (mit besserer Optik, SUPERGEN-Röhren, verbesserter Auflösung und besserem Signal-Rausch-Verhältnis) in den Bereich der GEN-III-Geräte, was Vergleiche erschwert hat. ⓘ

Generation 3 (GEN III)

Eine frühe Entwicklungsversion der AN/PVS-7-Sichtbrille ⓘ

Die Nachtsichtgeräte der dritten Generation, die in den späten 1980er Jahren entwickelt wurden, behielten die MCP der Generation II bei, verwendeten aber eine Fotokathode aus Galliumarsenid, die die Bildauflösung weiter verbesserte. Außerdem ist die MCP mit einer Ionensperrschicht überzogen, die die Lebensdauer der Röhre erhöht. Die Ionenbarriere bewirkt jedoch, dass weniger Elektronen durchgelassen werden, was die von der Galliumarsenid-Fotokathode erwartete Verbesserung schmälert. Aufgrund der Ionenbarriere ist auch der "Halo"-Effekt um helle Flecken oder Lichtquellen größer. Die Lichtverstärkung wurde ebenfalls auf etwa 30000-50000 verbessert. Der Stromverbrauch ist höher als bei GEN-II-Röhren. ⓘ

Beispiele:

• AN/PVS-7
• AN/NVS-7
• AN/PVS-10
• AN/PVS-14
• AN/PNVS-14
• AN/PVS-17
• AN/PSQ-20
• CNVS-4949
• PN-21K ⓘ

Automatische Torsteuerung

Die ATG-Funktion wurde entwickelt, um die BSP-Funktion (Bright-Source Protection) zu verbessern, schneller zu sein und die beste Auflösung und den besten Kontrast zu jeder Zeit zu erhalten. Sie eignet sich besonders für Nachtsichtbrillen von Fliegern, für Einsätze in städtischen Gebieten oder für Spezialeinsätze. ATG ist eine einzigartige Funktion, die konstant arbeitet und das "Tastverhältnis" der Photokathodenspannung elektronisch reduziert, indem die Spannung sehr schnell ein- und ausgeschaltet wird. Auf diese Weise wird die optimale Leistung der I²-Röhre aufrechterhalten, so dass einsatzkritische Details kontinuierlich sichtbar werden, die I²-Röhre vor zusätzlichen Schäden geschützt wird und der Benutzer nicht vorübergehend erblindet. ⓘ

Die Vorteile von ATG zeigen sich nicht nur beim Tag-Nacht-Tag-Wechsel, sondern auch bei dynamischen Lichtverhältnissen, wenn schnell von schwachen zu starken Lichtverhältnissen (über 1 lx) gewechselt wird, z. B. bei plötzlicher Beleuchtung eines dunklen Raums. Ein typischer Vorteil von ATG zeigt sich am deutlichsten bei der Verwendung eines Waffenzielgeräts, bei dem es während des Schusses zu einem Flammenausbruch kommt (siehe Abbildungen unten, die Bilder aus der Einschlagzone einer abgeworfenen Bombe zeigen). ATG würde die vorübergehende Blindheit, die ein Standard-BSP-Rohr mit sich bringen würde, verringern und es dem Personal ermöglichen, das Ziel ständig im Auge zu behalten. ⓘ

ATG bietet zusätzliche Sicherheit für Piloten bei Flügen in geringer Höhe und insbesondere bei Starts und Landungen. Piloten, die mit Nachtsichtgeräten arbeiten, sind ständig dynamischen Lichtverhältnissen ausgesetzt, wenn künstliche Lichtquellen, z. B. aus Städten, ihre Navigation beeinträchtigen, indem sie große Lichthöfe erzeugen, die ihr Sichtfeld behindern. ⓘ

Generation 3+ (GEN III OMNI IV-VII)

Die Geräte der Generationen II, III und IV verwenden eine Mikrokanalplatte zur Verstärkung. Photonen aus einer schwach beleuchteten Quelle treten in das Objektiv (links) ein und treffen auf die Photokathode (graue Platte). Die Photokathode (die negativ vorgespannt ist) setzt Elektronen frei, die zur Mikrokanalplatte (rot) mit höherer Spannung beschleunigt werden. Jedes Elektron bewirkt, dass mehrere Elektronen aus der Mikrokanalplatte freigesetzt werden. Die Elektronen werden zum Phosphorschirm mit der höheren Spannung (grün) gezogen. Die auf den Phosphorschirm auftreffenden Elektronen bewirken, dass der Phosphor Photonen erzeugt, die durch die Linsen des Okulars sichtbar sind. ⓘ

Das US Army Night Vision and Electronic Sensors Directorate (NVESD) ist Teil des Gremiums, das die Namen der verschiedenen Generationen von Nachtsichttechnologien festlegt. Das NVESD war ursprünglich das Army Night Vision Laboratory (NVL), das zu den US Army Research Labs gehörte. Obwohl die jüngsten Leistungssteigerungen bei den GEN-III OMNI-VI/VII-Komponenten beeindruckend sind, hat die US-Armee bis 2021 die Verwendung der Bezeichnung GEN-IV für diese Komponenten noch nicht genehmigt. ⓘ

GEN-III OMNI-V-VII-Geräte, die in den 2000er Jahren entwickelt wurden, können sich in einer oder beiden wichtigen Punkten von der Standardgeneration 3 unterscheiden:

1. Ein automatisches Gate-Stromversorgungssystem regelt die Photokathodenspannung, so dass sich der NVD sofort an wechselnde Lichtverhältnisse anpassen kann.
2. Eine entfernte oder stark ausgedünnte Ionenbarriere verringert die Anzahl der Elektronen, die normalerweise von der Standard GEN III MCP zurückgewiesen werden, was zu einem geringeren Bildrauschen und der Möglichkeit führt, bei 2850 K mit einer Lichtempfindlichkeit von nur 700 zu arbeiten, verglichen mit einer Lichtempfindlichkeit von mindestens 1800 für GEN III Bildverstärker. Der Nachteil einer dünnen oder entfernten Ionenbarriere ist die insgesamt geringere Lebensdauer der Röhren von theoretisch 20000 Stunden mittlerer Ausfallzeit (MTTF) beim Typ GEN III auf 15000 Stunden MTTF beim Typ GEN IV. Dies wird jedoch durch die geringe Anzahl von Bildverstärkerröhren, die 15000 Betriebsstunden erreichen, bevor sie ausgetauscht werden, weitgehend zunichte gemacht. ⓘ

Während der Verbrauchermarkt diese Art von Systemen als Generation 4 einstuft, bezeichnet das US-Militär diese Systeme als autogated Röhren der Generation 3 (GEN-III OMNI-VII). Da autogierende Netzteile jetzt in jede frühere Generation von Nachtsichtgeräten eingebaut werden können, werden die Geräte durch die "Autogating"-Fähigkeit nicht automatisch als GEN-III OMNI-VII eingestuft. Nachgestellte Bezeichnungen nach einem Generationstyp (z. B. Gen II+, Gen III+) ändern nicht den Generationstyp des Geräts, sondern weisen auf Verbesserungen gegenüber den Anforderungen der ursprünglichen Spezifikation hin. ⓘ

Beispiele:

• AN/PVS-22
• NVS-22
• Binokulares Nachtsichtgerät (BNVD) (AN/PVS-15, AN/PVS-21, AN/PVS-23, AN/PVS-31A, AN/PVS-31D)
• Boden-Panorama-Nachtsichtbrille (GPNVG-18) ⓘ

Abbildung der Leistung

In den späten 1990er Jahren wurde durch Innovationen in der Photokathodentechnologie das Signal-Rausch-Verhältnis erheblich verbessert, und neu entwickelte Röhren begannen, die Leistung der Gen 3-Röhren zu übertreffen. ⓘ

Im Jahr 2001 kam die US-Bundesregierung zu dem Schluss, dass die "Generation" einer Röhre kein entscheidender Faktor für die Gesamtleistung einer Röhre ist, so dass der Begriff "Generation" für die Bestimmung der Leistung einer Bildverstärkerröhre irrelevant ist, und schaffte daher den Begriff als Grundlage für die Ausfuhrbestimmungen ab. ⓘ

Auch wenn die von den verschiedenen Herstellern eingesetzte Bildverstärkungstechnologie variiert, ist ein Nachtsichtsystem aus taktischer Sicht ein optisches Gerät, das die Sicht bei schlechten Lichtverhältnissen ermöglicht. Die US-Regierung selbst hat erkannt, dass die Technologie selbst kaum einen Unterschied macht, solange der Bediener bei Nacht klar sehen kann. Folglich stützen sich die Vereinigten Staaten bei ihren Ausfuhrbestimmungen nicht auf die Generationen, sondern auf einen berechneten Faktor, der als "figure of merit" (FOM) bezeichnet wird. In einem Dokument der National Defense University mit dem Titel "The NATO Response Force" (verfasst von Jeffrey P. Bialos, dem geschäftsführenden Direktor des Transatlantic Security and Industry Program an der Johns Hopkins University, und Stuart L. Koehl, Fellow am Center for Transatlantic Relations derselben Universität) werden die Methode der FOM-Berechnung und ihre Auswirkungen auf den Export kurz beschrieben. ⓘ

... seit 2001 haben die USA ein neues FOM-System (Figure of Merit) eingeführt, um die Freigabe von Nachtsichttechnologie zu bestimmen. FOM ist ein abstraktes Maß für die Leistung von Bildröhren, das sich aus der Anzahl der Linienpaare pro Millimeter multipliziert mit dem Signal-Rausch-Verhältnis der Röhre ergibt. ⓘ

In den USA hergestellte Röhren mit einem FOM-Wert von mehr als 1400 dürfen nicht in Länder außerhalb der USA exportiert werden; die Defense Technology Security Administration (DTSA) kann jedoch von Fall zu Fall von dieser Regelung abweichen. ⓘ

Andere Technologien

Ein US-Luftfahrzeugführer testet im März 2006 eine Panorama-Nachtsichtbrille. ⓘ

Die US-Luftwaffe experimentierte mit Panorama-Nachtsichtbrillen (PNVGs), die das Sichtfeld des Benutzers auf etwa 95° verdoppeln, indem sie vier 16-mm-Bildverstärkerröhren anstelle der üblichen zwei 18-mm-Röhren verwenden. Sie sind bei den Flugzeugen A-10 Thunderbolt II, MC-130 Combat Talon und AC-130U Spooky im Einsatz und wurden später zu Ground Panoramic Night Vision Goggles (GPNVG-18) weiterentwickelt, die auch bei Spezialeinheiten beliebt sind. ⓘ

Das von ITT hergestellte AN/PSQ-20 (auch bekannt als Enhanced Night Vision Goggle, ENVG) versucht, Wärmebildtechnik mit Bildverstärkung zu kombinieren, ebenso wie das Northrop Grumman Fused Multispectral Weapon Sight. ⓘ

Eine neue Technologie wird auf dem Verbrauchermarkt eingeführt. Sie wurde erstmals auf der SHOT Show 2012 in Las Vegas von Armasight vorgestellt. Diese Technologie, die Ceramic Optical Ruggedized Engine (CORE) genannt wird, erzeugt leistungsfähigere Gen-1-Röhren. Der Hauptunterschied zwischen CORE-Röhren und Standard-Gen-1-Röhren ist die Einführung einer Keramikplatte anstelle einer Glasplatte. Diese Platte wird aus speziell formulierten Keramik- und Metalllegierungen hergestellt. Die Kantenverzerrung wird verbessert, die Lichtempfindlichkeit erhöht, und die Auflösung kann bis zu 60 lp/mm erreichen. CORE gilt immer noch als Gen 1, da es keine Mikrokanalplatte verwendet. ⓘ

Wissenschaftler an der Universität von Michigan haben eine Kontaktlinse entwickelt, die als Nachtsichtgerät fungieren kann. Die Linse hat einen dünnen Graphenstreifen zwischen Glasschichten, der auf Photonen reagiert und dunkle Bilder heller erscheinen lässt. Derzeitige Prototypen absorbieren nur 2,3 % des Lichts, so dass der Prozentsatz der Lichtaufnahme erhöht werden muss, bevor die Linse einsatzfähig ist. Die Graphen-Technologie kann auch in anderen Bereichen eingesetzt werden, z. B. für Autoscheiben, um das Fahren bei Nacht zu verbessern. Die US. Armee ist an der Technologie interessiert, um möglicherweise Nachtsichtbrillen zu ersetzen. ⓘ

Das Sensor and Electron Devices Directorate (SEDD) des US Army Research Laboratory entwickelte die QWID-Technologie (Quantum-well infrared detector). Die Epitaxieschichten dieser Technologie, die zur Diodenbildung führen, bestehen aus einem Galliumarsenid- oder Aluminium-Galliumarsenid-System (GaAs oder AlGaAs). Es ist besonders empfindlich für Infrarotwellen mittlerer Länge. Der Corrugated QWIP (CQWIP) erweitert die Erfassungskapazität, indem er eine Resonanzüberstruktur nutzt, um einen größeren Teil des elektrischen Feldes parallel auszurichten, so dass es absorbiert werden kann. Obwohl eine kryogene Kühlung zwischen 77 K und 85 K erforderlich ist, wird die QWID-Technologie aufgrund ihrer angeblich niedrigen Kosten und der Einheitlichkeit der Materialien für die ständige Überwachung in Betracht gezogen. ⓘ

Materialien aus den II-VI-Verbindungen, wie z. B. HgCdTe, werden für leistungsstarke Kameras mit Infrarot-Lichtsensorik verwendet. Im Jahr 2017 entwickelten die US Army Research Labs in Zusammenarbeit mit der Stony Brook University eine Alternative aus der Familie der III-V-Verbindungen. InAsSb, eine III-V-Verbindung, wird üblicherweise kommerziell für optoelektronische Geräte wie DVDs und Mobiltelefone verwendet. Niedrige Kosten und größere Halbleiter führen häufig dazu, dass sich die atomaren Abstände verringern, was zu Defekten durch Größeninkongruenz führt. Um dieser Möglichkeit bei der Implementierung von InAsSb entgegenzuwirken, fügten die Wissenschaftler eine abgestufte Schicht mit größerem Atomabstand und eine Zwischenschicht aus dem Substrat GaAs hinzu, um mögliche Defekte abzufangen. Diese Technologie wurde mit Blick auf nächtliche Militäroperationen entwickelt. ⓘ

Die von L3Harris Technologies hergestellten Enhanced Night Vision Goggle-Binokulare (ENVG-B) bieten eine verbesserte Fähigkeit zur Beobachtung bei allen Wetterbedingungen sowie eine höhere Auflösung, da weiße Leuchtstoffröhren einen besseren Kontrast als die herkömmlichen grünen Leuchtstoffröhren bieten. ⓘ

Sowjetunion und Russland

Aktives Nachtsichtgerät NSP-2, montiert auf einem AKML ⓘ

NSPU (1PN34) 3,5× Nachtsichtgerät montiert auf einem AKS-74U ⓘ

1PN93-2 Nachtsichtgerät auf einem RPG-7D3 ⓘ

Die Sowjetunion und nach 1991 die Russische Föderation haben eine Reihe von Nachtsichtgeräten entwickelt. Modelle, die nach 1960 von der russischen/sowjetischen Armee verwendet wurden, tragen die Bezeichnung 1PNxx (russisch: 1ПНxx), wobei 1PN der GRAU-Index für Nachtsichtgeräte ist. PN steht für pritsel nochnoy (russisch: прицел ночной), was "Nachtsichtgerät" bedeutet, und xx ist die Modellnummer. Die verschiedenen Modelle, die etwa zur gleichen Zeit eingeführt wurden, verwenden den gleichen Batterietyp und den gleichen Mechanismus für die Montage an der Waffe. Die Mehrwaffenmodelle haben austauschbare Elevationsskalen, wobei eine Skala für den ballistischen Bogen jeder unterstützten Waffe gilt. Zu den unterstützten Waffen gehören die AK-Familie, Scharfschützengewehre, leichte Maschinengewehre und Handgranatwerfer. ⓘ

• 1PN34 Nachtsichtgerät mit Refraktor für eine Reihe von Handfeuerwaffen und Granatwerfern, siehe Foto.
• 1PN50 Refraktor-Nachtbeobachtungsferngläser.
• 1PN51 Reflektor-Nachtvisier für eine Reihe von Handfeuerwaffen und Granatwerfern.
• 1PN51-2 Reflektor-Nachtsichtgerät für die RPG-29.
• 1PN58 Refraktor-Nachtvisier für eine Reihe von Handfeuerwaffen und Granatwerfern.
• 1PN93-2 Reflektor-Nachtvisier für das RPG-7D3, siehe Foto.
• 1PN110, ein neueres (~Gen 3) Nachtsichtgerät für die RPG-29.
• 1PN113, ein dem 1PN110 ähnliches Nachtsichtgerät für das Scharfschützengewehr SV-98. ⓘ

Die russische Armee hat auch eine Reihe so genannter Anti-Scharfschützen-Nachtvisiere [ru] (russisch: Антиснайпер, romanisiert: Antisnayper) entwickeln lassen und eingesetzt. Das Antischarfschützen-Nachtsichtgerät ist ein aktives System, das mit Hilfe von Laserimpulsen einer Laserdiode Reflexionen von den Fokuselementen gegnerischer optischer Systeme erkennt und deren Reichweite abschätzen kann. Der Hersteller behauptet, dass dieses System einzigartig ist:

• 1PN106 Scharfschützen-Nachtsichtgerät für das SVD-Scharfschützengewehr und seine SVDS-Variante.
• 1PN119 Scharfschützen-Nachtvisier für die leichten Maschinengewehre PKMN und Pecheneg.
• 1PN120 Scharfschützen-Nachtvisier für das Scharfschützengewehr SVDK.
• 1PN121 Scharfschützen-Nachtvisier für das Großkaliber-Scharfschützengewehr ASVK.
• 1PN123 Scharfschützen-Nachtvisier für das Scharfschützengewehr SV-98. ⓘ

Rechtmäßigkeit

• Belgien: Das Waffengesetz verbietet alle Nachtsichtgeräte, wenn sie an einer Waffe angebracht werden können; auch wenn sie nicht angebracht sind, gelten sie als illegal.
• Tschechische Republik: nicht geregelt. Bisher nur für die Jagd erhältlich.
• Deutschland: Das Gesetz verbietet solche Geräte, wenn sie an Schusswaffen angebracht werden sollen.
• Island: Die Verwendung von Nachtsichtgeräten für die Jagd ist verboten, während es für die Geräte selbst keine Einschränkungen gibt.
• Indien: Der zivile Besitz und Handel mit Nachtsichtgeräten ist illegal. Für den Besitz ist eine Erlaubnis des Innenministeriums der Union erforderlich.
• Niederlande: Der Besitz von Nachtsichtgeräten ist nicht geregelt, und es ist auch nicht verboten, sie an Schusswaffen zu montieren. Die Verwendung von Nachtsichtgeräten für die nächtliche Jagd (auf Waffen montiert) ist nur mit einer Sondergenehmigung in bestimmten Gebieten (Veluwe) für die Wildschweinjagd erlaubt.
• Neuseeland: Die Rettungshubschrauberdienste verwenden mehrere aus den USA importierte Nachtsichtgeräte der dritten Generation, und das Land muss den Zugang zu diesen Geräten einschränken, um die strengen Ausfuhrbestimmungen einzuhalten. Es gibt keine Verbote für den Besitz oder die Verwendung von Nachtsichtgeräten für das Schießen von nicht einheimischen Wildtieren wie Kaninchen, Hasen, Rehen, Schweinen, Tahrs, Gämsen, Ziegen, Wallabys, usw.
• Vereinigte Staaten: In einer Zusammenfassung der Jagdvorschriften der Bundesstaaten für den Einsatz von Nachtsichtgeräten bei der Jagd aus den Jahren 2010-2011 wurden 13 Bundesstaaten aufgeführt, in denen die Geräte verboten sind, 17 Bundesstaaten mit verschiedenen Einschränkungen (z. B. nur für bestimmte Nicht-Wildarten und/oder in einem bestimmten Zeitrahmen) und 20 Bundesstaaten ohne Einschränkungen. Eine Zusammenfassung der Vorschriften für Wärmebildgeräte wurde nicht erstellt.
  • Kalifornien: Es ist eine Ordnungswidrigkeit, ein Gerät zu besitzen, "das für die Verwendung an einer Schusswaffe konzipiert ist oder angepasst werden kann und das es dem Bediener ermöglicht, durch den Einsatz einer projizierten Infrarotlichtquelle und eines elektronischen Teleskops die Anwesenheit von Objekten während der Nacht visuell zu bestimmen und zu lokalisieren". Dies gilt im Wesentlichen für Zielfernrohre mit Gen0-Technologie, nicht aber für die nachfolgenden Generationen. 1995 gab es einen Versuch, die Beschränkungen weiter auszudehnen und Nachtsichtgeräte ohne Lichtquelle zu verbieten, der jedoch nicht zum Gesetz wurde.
  • In Minnesota gilt seit 2014: "Eine Person darf keine Nachtsicht- oder Wärmebildgeräte besitzen, wenn sie Wildtiere erlegt oder wenn sie im Besitz [einer ungeschützten und geladenen Waffe] ist, die zum Erlegen von Wildtieren verwendet werden könnte. Es gibt eine Ausnahme für Strafverfolgungsbehörden und militärische Zwecke. Das Verbot von Nachtsichtgeräten wurde 2007 in Kraft gesetzt, das Verbot von Wärmebildgeräten kam 2014 hinzu. Im Jahr 2016 wurden in der Legislative von Minnesota zwei Gesetzentwürfe eingebracht, in denen vorgeschlagen wurde, Nachtsicht- und Wärmebildgeräte für die Jagd auf 1) "Raubtiere" bzw. 2) "ungeschützte Wildtiere" zuzulassen. ⓘ

Funktionsweise

Es gibt verschiedene Methoden, die das Sehen bei Dunkelheit oder sehr schwachen Lichtverhältnissen ermöglichen oder verbessern.

• Indem das vorhandene schwache Licht verstärkt wird, siehe auch Bildverstärker
• Indem (unsichtbare) Infrarotstrahlung (nahes Infrarot, NIR) der Umgebung in sichtbares Licht umgewandelt wird (Bildwandlerröhre, Halbleiter-Bildsensor). Diese Methode kann durch eine Beleuchtung mit Infrarotscheinwerfern ergänzt werden.
• Indem die Wärmestrahlung (Infrarotstrahlung im MIR-Bereich) der Objekte selbst sichtbar gemacht wird, wenn deren Temperatur von der Umgebung abweicht. Die Wellenlänge dieser Infrarotstrahlung liegt bei 5–15 µm und kann mit Wärmebildkameras aufgenommen werden. Die Methode eignet sich besonders zur Beobachtung von warmblütigen Lebewesen, frisch abgestellten Fahrzeugen und Unterständen.
• Kamerasysteme mit hochempfindlichem CCD-Sensor und großer Eingangslinse können mit sehr geringen Lichtstärken arbeiten und dadurch als Nachtsichtgerät genutzt werden. Diese Geräte haben gegenüber allen anderen Verfahren den Vorteil, auch Farbbilder erzeugen zu können. ⓘ

Bildwandler und Restlichtverstärker

Das Kernstück üblicher Nachtsichtgeräte für das nahe Infrarot ist eine Bildwandlerröhre bzw. ein Restlichtverstärker, bei denen auf der Eintrittsseite auf eine Fotokathode auftreffende Strahlung (bis etwa 1,8 µm Wellenlänge) Elektronen auslöst, die, durch eine Hochspannung im Vakuum beschleunigt, an der Gegenseite auf einen Leuchtschirm auftreffen und dort durch Fluoreszenz ein meist grünliches Bild erzeugen. Optiken aus Glas bilden die Umgebung auf der Fotokathode ab und ermöglichen eine Betrachtung der kleinen Bildschirme ähnlich wie bei einem Fernglas oder dem Sucher eines Camcorders. ⓘ

Ist sichtbares Licht oder Infrarotstrahlung für diesen Verstärkungseffekt nicht ausreichend vorhanden, kann eine Infrarotlampe die Umgebung unsichtbar für das menschliche Auge ausleuchten. ⓘ

Die Geräte nach dem Bildwandlerprinzip im nahen Infrarot oder durch Restlichtverstärkung im sichtbaren Bereich werden beispielsweise von Jägern und vom Militär eingesetzt. Sie sind am Tag nicht einsetzbar und können durch direkte Sonneneinstrahlung beschädigt werden. ⓘ

Geschichte und Gerätegenerationen

Bildwandler- und Restlichtgeräte werden in „Generationen“ unterschieden (siehe auch bei Restlichtverstärker). ⓘ

Geräte der Generation 0 (Infrarot-Umwandler nach dem Nahfokus-Prinzip) sind seit etwa 1940 bekannt und wurden bereits während des Zweiten Weltkrieges in Militärfahrzeugen eingesetzt. Ein erhaltenes Exemplar befindet sich in der wehrtechnischen Sammlung Koblenz, auf einem Fahrzeug vom Typ Panzerkampfwagen V Panther montiert. ⓘ

Eine Bildwandlerröhre ist die AEG-Telefunken 6914, wie sie auch im bei der Bundeswehr eingesetzten Gerät Fero51 verbaut ist. ⓘ

Scharfschützengewehr M110 mit Zielfernrohr und Vorsatz-Nachtsichtgerät ⓘ

Die Generation 1 (Lebensdauer max. 1000–2000 Stunden) arbeitet mit Bildwandlerröhren nach dem Inverterprinzip – eine Elektronenoptik ermöglicht höhere Verstärkung (1000–8000-fach) und auch eine Bildverkleinerung. Geräte der Generation 1 werden meist mit Infrarotbeleuchtung ergänzt. Einige Geräte der belarussischen Firma Dipol reichen nahezu an solche der Generation 2 heran. Das Militär verwendete vor Jahrzehnten eine Technik, bei der mehrere Röhren hintereinander geschaltet wurden und zu besseren Ergebnissen führten. Diese sehr klobigen Geräte wurden jedoch fast ausschließlich in Fahrzeugen (z. B. Panzer) eingebaut. ⓘ

Die Generation 2 (Lebensdauer etwa 10.000–15.000 Stunden) arbeitet zusätzlich mit einer Mikrokanalplatte (MCP) zwischen der Fotokathode und dem Bildschirm. Mikrokanalplatten stellen für jeden Bildpunkt (Pixel) einen Sekundärelektronenvervielfacher dar und ermöglichen eine bis zu 20.000-fache Restlichtverstärkung. ⓘ

Die Generation 3 (Lebensdauer etwa 15.000 Stunden) ist eine weitere Verbesserung dieser mit Mikrokanalplatten arbeitenden Geräte. Hier wird zusätzlich das empfindliche chemische Galliumarsenid (GaAs) eingesetzt, wodurch eine bis zu 50.000-fache Lichtverstärkung erreicht wird. ⓘ

Die Generation 4 ist zurzeit nur dem Militäreinsatz vorbehalten und nicht im Handel erhältlich. Hier werden u. a. digitale Signalprozessoren zur Bildverarbeitung und -optimierung der durch spezielle ebCCDs erzeugten Bilddaten eingesetzt. ⓘ

Wärmebildgeräte

Nach dem Prinzip einer Wärmebildkamera arbeitende Nachtsichtgeräte sind empfindlich für die Wärmestrahlung der Objekte selbst. Sie arbeiten mit pyroelektrischen oder Bolometer-Arrays (Focal Plane Array). Die Geräte sind wesentlich teurer und werden beispielsweise bei der Suche nach vermissten Personen oder vom Militär eingesetzt. Die Geräte besitzen Objektive aus einkristallinem Germanium und können auch am Tag eingesetzt werden. ⓘ

Anwendungen und weitere Arten

Bild einer handelsüblichen Webcam, deren IR-Sperrfilter entfernt und durch einen IR-Filter ersetzt wurde. ⓘ

Auf dem zivilen Markt sind insbesondere Geräte der 1., 2. und 3. Generation erhältlich. Es sind fast ausschließlich Handgeräte in monokularer oder binokularer Bauform, die Ferngläsern ähneln. Manche verfügen auch über ein Tragesystem für den Kopf. Die Tendenz geht zu immer kleineren, leichteren und (hauptsächlich in Bezug auf die Batterielaufzeit) leistungsfähigeren Geräten. Da Infrarotstrahlung Nebel besser durchdringt als sichtbares Licht, können Nachtsichtgeräte oder Infrarotkameras auch bei schlechten Sichtbedingungen vorteilhaft eingesetzt werden. ⓘ

Im militärischen und polizeilichen Bereich, welche die Entwicklung wesentlich vorantreiben, gibt es die verschiedensten (je nach Einsatzvariante gefertigten) Modelle; das reicht von kleinen Einaugespähern, über mit Gurten am Kopf oder Helm befestigte Geräte, bis hin zu größeren Nachtsichtferngläsern. In Luftfahrzeugen sind diese ein fester Bestandteil der integrierten Ausrüstung. Auch viele Camcorder und Digitalkameras können als Infrarot-Sichtgeräte verwendet werden, da der CCD- bzw. CMOS-Bildsensor dieser Kameras prinzipiell auch auf Infrarotstrahlung bis etwa 1,1 µm anspricht. Dafür gibt es manchmal einen Modus („night shot“), bei dem der ansonsten vor dem Chip befindliche IR-Sperrfilter weggeschwenkt wird. Dieser Modus kann beispielsweise auch dafür genutzt werden, um die Funktionstüchtigkeit von Infrarot emittierenden Geräten (z. B. Fernbedienungen) zu überprüfen. Der Test kann meist bei Raumbeleuchtung erfolgen. ⓘ

Zur Gebäudeüberwachung werden häufig Nahinfrarot-empfindliche Videokameras und passende IR-Scheinwerfer eingesetzt, um bei Nacht beobachten zu können, ohne die Umgebung durch Licht zu stören. ⓘ

Wärmebild-Nachtsichtgeräte sind aufgrund ihrer hohen Anschaffungskosten kaum in privatem Gebrauch. Sie werden von der Polizei, zur Grenzüberwachung und zum Aufspüren von Personen und unbeleuchteten Fahrzeugkolonnen, Stellungen und Unterständen eingesetzt. Oft sind sie an Bord von Flugzeugen und Hubschraubern installiert. Auch kürzlich benutzte Wege und Fahrspuren können damit im Dunkeln aus der Luft erkannt werden. ⓘ

Eine neuere Art von Nachtsichtgeräten benutzt anstelle von Infrarot Millimeterwellenstrahlung, diese kann sogar dünnere Wände durchdringen. ⓘ

Fusion

IEA Mil Optics: L3Harris FGE-PI / ENVG Fusionsnachtsichtbrille mit Bildüberlagerung ⓘ

Eine Lösung der Nachteile der Restlichtverstärker- und Wärmebildtechnik ist die Kombination der einzelnen Technologien zu einem Bild. Der „Fusion“-Ansatz setzt darauf, das optische bzw. restlichtverstärke Bild über das Wärmebild zu legen. Der Hintergedanke dieses Ansatzes ist es, mindestens zwei Bildquellen zu einem „nützlicheren“ Bild zu verschmelzen. Besondere taktische Herausforderungen auf dem Gefechtsfeld können so einfacher bewältigt werden. ⓘ

Beispielsweise ist es selbst auf Distanzen von 50 m äußert schwierig, Personen, die sich nicht bewegen, mittels Restlichtverstärkern im Wald zu detektieren. Insbesondere dann, wenn diese angelehnt an Bäume oder Büsche stehen. Die Überlagerung des Restlicht-Bildes mit dem Wärmebild bewirkt, dass die deutlichen Temperaturunterschiede zwischen Bebauung und Bewuchs, im Vergleich zu der Körpertemperatur, ebenfalls als Detektionsquelle genutzt werden können. Die Person wird somit auch auf weitere Distanzen deutlich erkennbar. ⓘ

Die Überlagerung (Fusion) kann auf zwei Arten erfolgen. Die erste und seit längerem genutzte Möglichkeit ist es, einen WBG-Aufsatz vor das Nachtsichtgerät zu schalten (Clip-On). Somit können bestehende Nachtsichtgeräte bei Bedarf kampfwertgesteigert werden. Eine zweite und wesentlich leistungsfähigere Möglichkeit ist eine interne Überlagerung der Bilder. Die Fusion-Geräte stellen strenggenommen eine eigene Kategorie von Nachtsichttechnik dar. Diese Geräte haben von Beginn an sowohl Restlichtverstärkerröhren als auch einen WBG Sensor verbaut. Die Überlagerung der beiden Bilder erfolgt intern, das Resultat ist ein deutlich leistungsstärkeres Fusion-Bild. Um Strom zu sparen, kann das Thermalbild bei Bedarf abgeschaltet werden. Solche binokularen Fusion-Brillen stellen den aktuell modernsten Stand der Technik dar. ⓘ

Die US Army führt nach den US Spezialeinheiten (USSOCOM etc.) ebenfalls Fusionsgeräte ein vom Typ L3Harris ENVG-B. Insgesamt sollen es über 100.000 Systeme werden. ⓘ

Die Spezialeinheiten der Bundeswehr nutzen binokulare Fusionsnachtsichtbrillen des Typ L3Harris FGE-PI. ⓘ