Valonvahvistinyksiköt

Valonvahvistimen hankinnassa ja laitteiden vertailussa keskeistä on valonvahvistinyksikön suosituskyky. Suorituskykyä voidaan mitata erilaisilla teknisillä omaisuuksilla, jotka ovat vertailukelpoisia ja mitattavaissa olevia. Internetistä löytyy huomattava määrä erilaisia kirjoituksia ja arktikkeleja aiheesta ja tässä artikelissa ei ole menty kaikkiin teknisiin yksityiskohtiin vaan lyhyesti kuvattu mihin valonvahvistimen hankinnassa kannattaa kiinnittää huomiota.

Mihin kannattaa kiinnittää huomiota?

Jokainen valmistettu valonvahvistinyksikkö (Image Intensifier Tube, IIT) on tuotantolinjalta valmistuessaan oma yksilönsä ja se luokitellaan valmistajan määrittelemien raja-arvojen perusteella tuotekategoriaan. Valmistajasta riippuen tuotekategorioita voi olla useita, mutta yleisellä tasolla voidaan puhua kuluttajalaatuisista ja viranomaislaatuisista (commercial grade ja military grade) yksiköistä. Käytännössä valmistajat luokittevat kuluttajalaatuisiksi ne yksiköt, jotka eivät täytä viranomaiskäyttöön määriteltyä vaatimuksia. Syitä tälle voi olla esimerkiksi liian monta valmistusprosessissa tullutta mustaa pistettä tai jokin muu tekninen ominaisuus ei täytä viranomaisyksikön vaatimuksia.

Alla on avattu keskeiset tekniset ominaisuudet, jotka valonvahvistimien teknisistä erittelystä yleensä löytyvät. Valmistajien nettisivuilta löytyy usein maksimi- ja minimiarvot, joiden väliin kyseisen tuotekategorian valonvahvistinyksiköiden arvot osuvat.

Figure of Merit (FOM) – Valonvahvistinyksikön käytetyin spesifikaatiomerkintä, joka lasketaan arvoista resoluution viivapareina per mm kertaa signaali-kohina. (FOM = lp/mm * SNR). Tämä arvo antaa yleiskatsauksen yksikön suorituskykyyn. Suurempi arvo on parempi.

Signal-to-Noise Ratio (SNR) – Silmään saapuvan valosignaalin arvo jaettuna silmän havaitsemalla kohinalla. Valonvahvistinyksikön SNR:n määrittää valonvahvistinyksikön heikon valon resoluution; siksi mitä korkeampi SNR, sitä parempi on valonvahvistinyksikön kyky erottaa kohteet, joilla on hyvä kontrasti heikossa valaistuksessa. Koska SNR liittyy suoraan fotokatodin herkkyyteen ja ottaa huomioon myös fosforin tehokkuuden ja MCP-käyttöjännitteen, se on paras yksittäinen valonvahvistinyksikön suorituskyvyn osoitin. Suurempi arvo on parempi.

Resoluutio – Valonvahvistinyksikön tai valonvahvistimen kyky erottaa lähellä olevat kohteet. Valonvahvistinyksikön resoluutio mitataan viivapareina millimetriä kohti (lp/mm). Yleensä mitä korkeampi arvo lp/mm on, sitä parempi kuvan erottelukyky on.

Gain – Valonvahvistinyksikön vahvistus (jota kutsutaan myös kirkkauden vahvistukseksi tai luminanssin vahvistukseksi) on arvo kuinka monta kertaa valonvahvistinyksikkö vahvistaa tulevan valon.

Mustat täplät – Nämä ovat kosmeettisia virheitä valonvahvistinyksikössä tai voivat olla likaa tai roskia linssien välissä. Valonvahvistinyksikössä olevat mustat täplät eivät vaikuta pimeänäkölaitteen suorituskykyyn tai luotettavuuteen, ja niitä syntyy ​​valmistusprosessissa.

EBI (Equivalent Background Illumination) on valonvahvistinyksikön taustakohina, ja se tulee pääasiassa valokatodin lämpösäteilystä. EBI lisää kuvaan kohinatäpliä ja se kasvaa nopeasti lämpötilan mukana ja voi muodostua merkittäväksi kohinan lähteeksi, kun valonvahvistinyksikkö on korkeassa lämpötilassa. Valonvahvistinyksiköiden valmistajat määrittelevät tavallisesti EBI:n lämpötilaksi 21 C.

Halo – on lukuarvo joka kuvastaa ”halo”-efektin määrään, joka näkyy valonlähteen ympärillä valonvahvistinyksikön kautta katsottuna. Suuri halo pyrkii valkaisemaan tai pesemään kuvan valonlähteen alueella ja haittaa näkyvyyttä. Mitä pienepi arvo on, sitä pienempi ”halo”-efekti on.

Valokatodiherkkyys on mittari siitä, kuinka hyvin kuvanvahvistinputki muuntaa valon elektroniseksi signaaliksi, jotta sitä voidaan vahvistaa. Valokatodin herkkyyden mittayksiköt ovat mikroampeeria/luumen (µA/lm) tai mikroampeeria lumenia kohti. Valitettavasti tätä arvoa ei ole saatavana kaikissa teknisissä erittelyissä.

Autogated – Autogating mahdollistaa selkeän kuvan harvoin ja äkillisesti muuttuvista valaistusolosuhteista. Valonvahvistinyksikön autogate virtaläde mahdollistaa vahvistimeen tulevan valon määrän automaattisen portituksen, eli se kytkee putken usein päälle ja pois, joten kirkkaammat valot eivät vahingossa vahingoita yksikköä.

Fosforin väri– Valonvahvistinyksikön fosforiverhon väri, johon kuva muodostuu. Yksiköitä valmistetaan vihreänä P22, keltavihreä P43 ja valkoisena P45. Vihreä on perinteinen ja tarjoaa hyvän kontrastin, mutta valkoinen on yleistynyt huomattavasti koska se rasittaa vähemmän käyttäjän silmiä.

Sukupolvi – Valonvahvistimet voidaan jakaa eri sukupolviin valmistusteknologian perusteella. Näitä ovat Gen 1, Gen 2 ja Gen 3. Näistä modernit Gen 2+ ovat Euroopassa yleisimpiä käytössä olevia kun puolestaan Gen 3 on USA:ssa markkinoilla ja ITAR rajoitteiden piirissä.

Mikä on hyvä valonvahvistinyksikkö?

Kuten edellä todettiin jokainen valonvahvistinyksikkö on erilainen, tämän vuoksi valmistajilla on eri tuotekategoriat, jotka ovat hinnoiteltu ominaisuuksien mukaan. Voidaan yleistää että mitä korkeampi FOM arvo on – sitä korkeampi hinta valonvahvistinyksiköllä on. Tuotekategorioiden sisällä ominaisuuksilla voi olla eroja ja riippuen raja-arvoista, jotka valmistajat ovat asettaneet, vaihteluväli voi olla suurempi tai pienempi.

Alla taulukossa on esitetty esimerkkinä PAUTAC-verkkokaupassa myynnissä olevista eräiden NNVT ja Photonis ECHO valonvahvistinyksiköiden teknisiä omaisuuksia. Photonis ECHO on ranskalaisen Photoniksen kuluttajalaatuinen valonvahvistinyksikkö joka ei täytä viranomaiskäyttöön valmistettavien Photonis 4G valonvahvistinyksikön teknisiä omaisuuksia kaikilta osin. NNVT 1600-1800 AG ja NNVT 1800-2000 AG ovat puolestaan kiinalaisen North Night Vision Technologyn valmistamia viranomaislaatuisia valonvahvistinyksiköitä.

Kuten taulukosta on havaittavissa, NNVT tarjoaa kahta FOM tasoa 1600-1800 ja 1800-2000, kun Photonis ECHO:n FOM on välillä 1600-2000. ECHO:ssa halo puolestaan on korkeintaan 0.95mm kun NNVT 1600-1800 AG ja 1800-2000 AG malleissa se on väliltä 0.7-1.0mm. Gain ja EBI arvossa on myös havaittavissa miten eri valonvahvistinyksikköissä raja-arvot ovat erilaiset.

Suurin ero on mustien pisteiden määrässä, NNVT:n yksiköissä näitä ei juuri saa olla kun taas ECHO:ssa ne ovat hyväksyttävissä. Olennaista on ymmärtää että valonvahvistinyksikköä valitessa sen tekniset ominaisuudet ovat valmistan määrittelemien raja-arvojen sisällä.

Vastauksena otsikon kysymykseen, mikä on hyvä valonvahvistinyksikkö, voidaan todeta yksinkertaisesti että sellainen jonka tekniset omaisuudet ovat mahdollisimman hyvät. Näitä FOM ja SNR antavat hyvän yleiskuvan ja valonvahvistinta ostaessa ja näihin onkin hyvä kiinnittää huomiota.

PAUTAC-verkkokaupassa on valonvahvistinyksikköjä alkaen FOM 1600 aina FOM 2000+ tasoon.  Myynnissä olevat valonvahvistimet alkavat FOM 1600 tasosta, joka tarjoaa useaan tilanteeseen suorituskykyä. Jokainen valonvahvistin kootaan asiakkaan toiveiden mukaan sillä valonvahvistinyksiköllä, jonka asiakas laitteeseen haluaa. NNVT:n valonvahvistinyksikköt ovat hinta/laatusuhteeltaan erinomaisia viranomaiskategorian valonvahvistinyksikköjä ja Photoniksen ECHO:t ovat puolestaa erittäin laadukkaita kuluttajakategorian valonvahvistinyksikköjä.