रात्रि दृष्टि (नाईट विज़न)
रात्रि दृष्टि कम रोशनी की स्थिति में या तो स्वाभाविक रूप से, स्कोपिक दृष्टि से या रात्रि दृष्टि यन्त्र के माध्यम से देखने की क्षमता है। रात्रि दृष्टि के लिए पर्याप्तवर्णक्रमीय श्रेणी और पर्याप्तचमकदार तीव्रता दोनों की आवश्यकता होती है। बिल्ली की दृष्टि, लोमड़ियों और खरगोश जैसे कई जानवरों की तुलना में मनुष्यों की रात की दृष्टि अन्य जानवरों की तुलना में कम होती है क्योंकि मानव आँख मेंउज्ज्वल कालीन की कमी होती है।[1] रेटिना के पीछे ऊतक जो प्रकाश को रेटिना के माध्यम से वापस दर्शाता है और इस प्रकार फोटोरिसेप्टर के लिए उपलब्ध प्रकाश को बढ़ाता है।
श्रेणियों के प्रकार
स्पेक्ट्रल रेंज
रात में उपयोगी स्पेक्ट्रल रेंज तकनीक विकिरण को समझ सकती है, जो कि मानव पर्यवेक्षक के लिए अदृश्य है। मानव दृष्टि विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के छोटे से भाग तक ही सीमित है जिसे दृश्यमान स्पेक्ट्रम कहा जाता है। बढ़ी हुई स्पेक्ट्रल रेंज दर्शकों को विद्युत चुम्बकीय विकिरण (जैसे निकट-अवरक्त यापराबैंगनी विकिरण) के बिना दिखाई देने वाले स्रोतों का लाभ उठाने की अनुमति देती है। कुछ जानवर जैसे प्रकार का कीड़ा झींगा और ट्राउट मनुष्यों की तुलना में बहुत अधिक इन्फ्रारेड या पराबैंगनी स्पेक्ट्रम का उपयोग करके देख सकते हैं।[2]
तीव्रता सीमा
पर्याप्त तीव्रता की सीमा बहुत कम मात्रा में प्रकाश के साथ देखने की क्षमता है।[3] कई जानवरों की रात की दृष्टि मनुष्यों की तुलना में अच्छी होती है। यह उनकी आंखों की आकृति विज्ञान और शरीर रचना में या अधिक अंतर का परिणाम है। इनमें बड़ा नेत्रगोलक, बड़ा लेंस, बड़ा ऑप्टिकलछेद (पुतली पलकों की भौतिक सीमा तक फैल सकती है),रेटिना में शंकु (या विशेष रूप से छड़) की तुलना में अधिक छड़ें और टेपेटम ल्यूसिडम सम्मिलित होता हैं।
एक इमेज इंटेन्सिफायर, गेन मल्टीप्लीकेशन चार्ज-युग्मित डिवाइस या अन्य बहुत कम-शोर और उच्च-संवेदनशीलता वालेफोटोडिटेक्टर के उपयोग के माध्यम से उन्नत तीव्रता रेंज तकनीकी साधनों के माध्यम से प्राप्त की जाती है।
जैविक रात्रि दृष्टि
कशेरुकी आंख में सभी फोटोरिसेप्टर कोशिकाओं में फोटोरिसेप्टर प्रोटीन जानवरों मेंफोटोरिसेप्टर सेल अणु होते हैं। जोशंकु कोशिका में प्रोटीन फोटोप्सिन,रॉड सेल में रोडोप्सिन और रेटिनल (एक छोटा फोटोरिसेप्टर अणु) का संयोजन होता है। जबरेटिना प्रकाश को अवशोषित करता है। तो आकार में अपरिवर्तनीय परिवर्तन होता है। यह परिवर्तन प्रोटीन के आकार में परिवर्तन का कारण बनता है। जो रेटिनल को घेरता है और यह परिवर्तन तब शारीरिक प्रक्रिया को प्रेरित करता है। जिसके परिणामस्वरूप दृष्टि होती है।
रेटिनल को दृष्टि कोशिका से आंख से बाहर फैलना चाहिए और रक्त के माध्यम से यकृत में प्रसारित करना चाहिए। जहां इसे पुनर्जीवित किया जाता है। उज्ज्वल प्रकाश की स्थिति में रेटिना का अधिकांश भाग फोटोरिसेप्टर में नहीं होता है। बल्कि आंख के बाहर होता है। सभी फोटोरिसेप्टर प्रोटीनों को सक्रिय रेटिनल के साथ रिचार्ज करने में लगभग 45 मिनट का समय लगता है। लेकिन अधिकांश रात दृष्टि अनुकूलन (आंख) अंधेरे में पहले पांच मिनट के भीतर होता है।[4] अनुकूलन के परिणामस्वरूप प्रकाश के प्रति अधिकतम संवेदनशीलता होती है। अंधेरे की स्थिति में केवल रॉड कोशिकाओं में प्रतिक्रिया करने और दृष्टि को ट्रिगर करने के लिए पर्याप्त संवेदनशीलता होती है।
मानव छड़ में रोडोप्सिन लंबी लालतरंग दैर्ध्य के प्रति असंवेदनशील है। इसलिए पारंपरिक रूप से बहुत से लोग रात की दृष्टि को संरक्षित करने में मदद के लिए लाल बत्ती का उपयोग करते हैं। लाल प्रकाश केवल छड़ों में रोडोप्सिन भंडार को धीरे-धीरे कम करता है और इसके अतिरिक्त लाल संवेदनशील शंकु कोशिकाओं द्वारा देखा जाता है।
एक अन्य सिद्धांत का यह कथन है कि चूंकि तारे सामान्यतः कम तरंग दैर्ध्य के साथ प्रकाश का उत्सर्जन करते हैं। तारों से प्रकाश नीले-हरे रंग के स्पेक्ट्रम में होगा। इसलिए नेविगेट करने के लिए स्टार लाइट लाल बत्ती का उपयोग करने से रिसेप्टर्स को निष्क्रिय नहीं किया जाएगा।[6][7] रात्रि दृष्टि के लिए लाल बत्ती का उपयोग वर्णांधता वाले लोगों के लिए कम प्रभावी है। लाल-हरे रंग का अंधापन, लाल-हरे रंग का अंधापन, लाल बत्ती के प्रति उनकी असंवेदनशीलता के कारण अत्यधिक होता है। कई जानवरों में आंख के पीछे टेपेटम ल्यूसिडम नामक ऊतक परत होती है। जो रेटिना के माध्यम से प्रकाश को वापस दर्शाती है। इसे पकड़ने के लिए उपलब्ध प्रकाश की मात्रा में वृद्धि होती है। लेकिन छवि के फोकस की तीक्ष्णता कम हो जाती है। यह कई निशाचर जानवरों और कुछ गहरे समुद्र के जानवरों में पाया जाता है और आंखों की रोशनी का कारण होता है। मनुष्यों और बंदरों में टेपेटम ल्यूसिडम की कमी होती है।[8][9] निशाचर स्तनधारियों में अद्वितीय गुणों वाली छड़ें होती हैं। जो रात की दृष्टि को संभव बनाती हैं। जन्म के कुछ ही समय बाद उनकी छड़ों का परमाणु पैटर्न उल्टा हो जाता है। पारंपरिक छड़ों के विपरीत, उल्टे छड़ों में उनके नाभिक औरयूक्रोमैटिन और सीमा के साथ अन्य प्रतिलेखन कारकों के केंद्र मेंहेट्रोक्रोमैटिन होता है। इसके अतिरिक्त निशाचर स्तनधारियों में रेटिना (बाहरी परमाणु परत ) में कोशिकाओं की बाहरी परत कम प्रकाश तीव्रता को संसाधित करने के लिए उपस्थित लाखों छड़ों के कारण मोटी होती है। निशाचर स्तनधारियों में इस परत की शारीरिक रचना ऐसी होती है कि व्यक्तिगत कोशिकाओं से रॉड नाभिक शारीरिक रूप से इस तरह से ढेर हो जाते हैं कि कोशिकाओं के फोटोरिसेप्टर भाग तक पहुंचने से पहले प्रकाश आठ से दस नाभिकों से होकर निकलेग। बिखरने के स्थान पर परमाणु उलटा होने के कारण मजबूत लेंसिंग प्रभाव द्वारा नाभिक के ढेर से बाहर निकलने और दस फोटोरिसेप्टिंग रॉड सेल के ढेर में प्रकाश प्रत्येक नाभिक को व्यक्तिगत रूप से पारित किया जाता है। इस शारीरिक परिवर्तन का शुद्ध प्रभाव रेटिना की प्रकाश संवेदनशीलता को आठ से दस के कारक से गुणा करना है। जिसमें कोई फोकस उपस्थित नहीं है।[10]
नाइट विजन टेक्नोलॉजी
रात्रि दृष्टि प्रौद्योगिकियों को सामान्यतः तीन मुख्य श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: इमेज इंटेंसिफायर, सक्रिय प्रकाश व्यवस्था और ऊष्मीय इमेजिंग ।
छवि गहनता
यह विभिन्न प्राकृतिक स्रोतों जैसेतारों का या चांदनी से प्राप्त फोटोन की मात्रा को बढ़ाता है। ऐसी तकनीकों के उदाहरणों में रात के चश्मे और कम रोशनी वाले कैमरे सम्मिलित होते हैं। सैन्य संदर्भ में इमेज इंटेंसिफायर को प्रायः लो लाइट लेवल टेलीविजन कहा जाता है। लो लाइट टीवी चूंकि वीडियो सिग्नल हमेशा नियंत्रण केंद्र के भीतर डिस्प्ले में प्रसारित होता है। ये सामान्यतः दृश्यमान और आईआर डिटेक्टरों वाले सेंसर में एकीकृत होते हैं और हाथ की आवश्यकताओं के मिशन के आधार पर धाराओं को स्वतंत्र रूप से या फ़्यूज्ड मोड में उपयोग किया जाता है।[11] इमेज इंटेंसिफायर वैक्यूम-ट्यूब आधारित डिवाइस (फोटोमल्टीप्लायर ट्यूब) है। जो बहुत कम संख्या में फोटॉनों (जैसे आकाश में सितारों से प्रकाश) से छवि उत्पन्न कर सकता है। चूंकि वास्तविक समय में मंद रोशनी वाले दृश्य को देखा जा सके। नग्न आंखों द्वारा दृश्य आउटपुट के माध्यम से या बाद के विश्लेषण के लिए डेटा के रूप में संग्रहीत हो सके। जबकि कई लोग मानते हैं कि प्रकाश प्रवर्धित है। परन्तु ऐसा नहीं है। जब प्रकाश आवेशि फोटोकैथोड़ प्लेट से टकराता है। तो इलेक्ट्रॉन वैक्यूम ट्यूब के माध्यम से उत्सर्जित होते हैं और माइक्रोचैनल प्लेट पर प्रहार करते हैं। यह छवि स्क्रीन को उसी पैटर्न में चित्र के साथ रोशन करने का कारण बनता है। जो प्रकाश फोटोकैथोड पर हमला करता है और तरंग दैर्ध्य पर मानव आँख देख सकता है। यह कैथोड रे ट्यूब टेलीविजन की तरह होता है। लेकिन कलर गन के स्थान पर फोटोकैथोड एमिटिंग करता है।
यह कहा जाता है कि छवि तेज हो जाती है क्योंकि आउटपुट दृश्यमान प्रकाश आने वाली रोशनी की तुलना में उज्ज्वल होता है और यह प्रभाव सीधे निष्क्रिय और सक्रिय रात दृष्टि चश्मे में अंतर से संबंधित होता है। वर्तमान में सबसे लोकप्रिय छवि गहनता ड्रॉप-इन एएनवीआईएस मॉड्यूल है। चूंकि बाजार में कई अन्य मॉडल और आकार उपलब्ध हैं। वर्तमान समय में अमेरिकी नौसेना ने हवाई प्लेटफार्मों के कॉकपिट में उपयोग के लिए एएनवीआईएस के दोहरे रंग के संस्करण को खरीदने के विचार को लेकर इसकी घोषणा की।[12]
सक्रिय रोशनी
निकट अवरक्त (एनआईआर) या शॉर्टवेव इन्फ्रारेड (एसडब्ल्यूआईआर) बैंड में रोशनी के सक्रिय स्रोत के साथ सक्रिय रोशनी जोड़े इमेजिंग गहनता प्रौद्योगिकी आवश्यकता प्रतीत हुई। ऐसी तकनीकों के उदाहरणों में कम रोशनी वाले कैमरे सम्मिलित हैं।
अवरक्त के पास नाइट-विज़न इस प्रकाश के प्रति संवेदनशील चार्ज-युग्मित डिवाइस कैमरों के साथ 700-1,000 एनएम (मानव आँख के दृश्य स्पेक्ट्रम के ठीक ऊपर) की स्पेक्ट्रल रेंज की इन्फ्रारेड रोशनी को जोड़ती है। परिणामी दृश्य जो मानव पर्यवेक्षक के लिए स्पष्ट रूप से अंधेरा है, सामान्य प्रदर्शन डिवाइस पर मोनोक्रोम छवि के रूप में प्रकट होता है।[13] चूंकि सक्रिय इन्फ्रारेड नाइट-विजन प्रणाली रोशनी को सम्मिलित कर सकते हैं। जो इन्फ्रारेड लाइट के उच्च स्तर का उत्पादन करते हैं और परिणामी छवियां सामान्यतः अन्य नाइट-विजन प्रौद्योगिकियों की तुलना में उच्च रिज़ॉल्यूशन होती हैं।[14][15] सक्रिय इन्फ्रारेड नाइट विजन अब सामान्यतः वाणिज्यिक, आवासीय और सरकारी सुरक्षा अनुप्रयोगों में पाया जाता है। जहां यह कम रोशनी की स्थिति में रात के समय प्रभावी इमेजिंग को सक्षम बनाता है। चूंकि रात में देखने वाले चश्मों द्वारा सक्रिय अवरक्त प्रकाश का पता लगाया जा सकता है। इसलिए सामरिक सैन्य अभियानों में दूर रहने का खतरा हो सकता है।
लेजर रेंज गेटेड इमेजिंग सक्रिय नाइट विजन का और रूप है। जो रोशनी और इमेजिंग के लिए उच्च शक्ति वाले स्पंदित प्रकाश स्रोत का उपयोग करता है। रेंज गेटिंग तकनीक है जो कैमरे के डिटेक्टरों की शटर गति के संयोजन के साथ लेजर दालों को नियंत्रित करती है।[16] गेटेड इमेजिंग तकनीक को सिंगल शॉट में विभाजित किया जा सकता है। जहां डिटेक्टर सिंगल लाइट पल्स और मल्टी-शॉट से इमेज कैप्चर करता है। जहां डिटेक्टर इमेज बनाने के लिए कई शॉट्स से लाइट पल्स को एकीकृत करता है। इस तकनीक के प्रमुख लाभों में से केवल पता लगाने के स्थान परलक्ष्य पहचान करने की क्षमता है। जैसा कि ऊष्मीय इमेजिंग की स्थितियों में है।
ऊष्मीय दृष्टि
ऊष्मीय इमेजिंग पृष्ठभूमि और अग्रभूमि वस्तुओं के बीच तापमान अंतर का पता लगाता है। कुछ जीव विशेष अंगों के माध्यम से कच्चे ऊष्मीय छवि को समझने में सक्षम होते हैं। जो बोलोमीटर के रूप में कार्य करते हैं। यह सांपों में ऊष्मीय इंफ्रारेड सेंसिंग की अनुमति देता है। जोऊष्मीय विकिरण का पता लगाकर काम करता है।
थर्मोग्राफिक कैमरा नाइट विजन के लिए उत्कृष्ट उपकरण हैं। वे ऊष्मीय विकिरण का पता लगाते हैं और उन्हें रोशनी के स्रोत की आवश्यकता नहीं होती है। वे सबसे अंधेरी रात में छवि बनाते हैं और हल्के कोहरे, बारिश और धुएं (कुछ हद तक) के माध्यम से देख सकते हैं। ऊष्मीय इमेजिंग कैमरे छोटे तापमान के अंतर को दृश्यमान बनाते हैं। वे व्यापक रूप से नए या उपस्थिता सुरक्षा नेटवर्क के पूरक के लिए उपयोग किए जाते हैं, और विमान पर नाइट विजन के लिए, जहां उन्हें सामान्यतः FLIR (फॉरवर्ड-लुकिंग इन्फ्रारेड के लिए) कहा जाता है। जब अतिरिक्त कैमरों के साथ जोड़ा जाता है (उदाहरण के लिए, दृश्य स्पेक्ट्रम कैमरा या एसडब्ल्यूआईआर) मल्टीस्पेक्ट्रल सेंसर संभव होते हैं, जो प्रत्येक डिटेक्शन बैंड की क्षमताओं का लाभ उठाते हैं। मीडिया में चित्रित गलत धारणाओं के विपरीत, ऊष्मीय इमेजर्स ठोस वस्तुओं (उदाहरण के लिए, दीवारों) के माध्यम से नहीं देख सकते हैं, न ही वे ग्लास या ऐक्रेलिक के माध्यम से देख सकते हैं, क्योंकि इन दोनों सामग्रियों के अपने स्वयं के ऊष्मीय हस्ताक्षर हैं और लंबी तरंग अवरक्त विकिरण के लिए अपारदर्शी हैं।
नाइट विजन डिवाइस
इतिहास
इमेज इंटेंसिफायर के आने से पहले नाइट ग्लास ही नाइट विजन की एकमात्र विधि थी और इस तरह इसका व्यापक रूप से सामान्यतः समुद्र में उपयोग किया जाता था। द्वितीय विश्व युद्ध के समय के नाइट ग्लास में सामान्यतः सात या आठ के आवर्धन के साथ 56 मिमी या उससे अधिक का लेंस व्यास होता था। रात के चश्मे के प्रमुख दोष उनके बड़े आकार और वजन हैं।
उपस्थिता तकनीक
एक नाइट विजन डिवाइस (एनवीडी) ऐसा उपकरण है जिसमें कठोर आवरण में इमेज इंटेंसिफायर ट्यूब होता है, जो सामान्यतः सैन्य बलों द्वारा उपयोग किया जाता है। हाल ही में, नागरिक उपयोग के लिए नाइट विजन तकनीक अधिक व्यापक रूप से उपलब्ध हो गई है। उदाहरण के लिए, दुर्घटनाओं को रोकने के लिए पायलटों की स्थितिजन्य जागरूकता बढ़ाने के लिए विमान के लिए उन्नत दृष्टि प्रणाली (ईवीएस) उपलब्ध हो गई है। इन प्रणालियों कोसिरस विमान औरसेसना जैसे निर्माताओं के नवीनतम एवियोनिक्स पैकेज में सम्मिलित किया गया है। अमेरिकी नौसेना ने एलबिट प्रणाली्स द्वारा निर्मित हेलमेट-माउंटेड डिस्प्ले में एकीकृत संस्करण की खरीद प्रारम्भ कर दी है।
एक विशिष्ट प्रकार का एनवीडी, नाइट विजन गॉगल (एनवीजी) नाइट विजन डिवाइस है जिसमें दोहरी ऐपिस होती है। डिवाइस या तो इंटेन्सिफायर ट्यूब का उपयोग कर सकता है, जिसकी छवि दोनों आँखों को भेजी जाती है, या प्रत्येक आँख के लिए अलग इमेज इंटेन्सिफायर ट्यूब। आवर्धन लेंस के साथ संयुक्त नाइट विजन गॉगल्स नाइट विजन दूरबीन का निर्माण करते हैं। अन्य प्रकारों में केवल ऐपिस के साथ एककोशिकीय रात्रि दृष्टि उपकरण सम्मिलित हैं जिन्हें रात्रि दृष्टि के रूप में आग्नेयास्त्रों पर लगाया जा सकता है। एनवीजी और ईवीएस प्रौद्योगिकियां सुरक्षा में सुधार के लिए हेलीकॉप्टर संचालन के साथ अधिक लोकप्रिय हो रही हैं। राष्ट्रीय परिवहन सुरक्षा बोर्ड सुरक्षा सुविधाओं के लिए अनुशंसित उपकरण के रूप में ईवीएस पर विचार कर रहा है।
रात के चश्मे बड़े व्यास के उद्देश्य के साथ एकल या दूरबीन दृष्टि वाले होते हैं। बड़े लेंस प्रकाश को इकट्ठा और केंद्रित कर सकते हैं, इस प्रकार विशुद्ध रूप से ऑप्टिकल साधनों के साथ प्रकाश को तेज कर सकते हैं और उपयोगकर्ता को अकेले नग्न आंखों की तुलना में अंधेरे में बेहतर देखने में सक्षम बनाता है। हमेशा रात के चश्मों में 7 मिमी या उससे अधिक का काफी बड़ा होता है, जो उपयोगकर्ता की आंखों में सभी एकत्रित प्रकाश को जाने देता है। चूंकि, बहुत से लोग मानव पुतली के सीमित फैलाव के कारण इसका लाभ नहीं उठा पाते हैं। इसे दूर करने के लिए, कभी-कभी सैनिकों को पुतलियों को चौड़ा करने के लिएएट्रोपिन आई ड्रॉप्स दिए जाते थे। वर्तमान में PVS-14 मोनोक्युलर नाटो बलों में सबसे व्यापक रूप से प्रयोग किया जाने वाला और पसंदीदा नाइट विजन डिवाइस है। यह संयुक्त राज्य अमेरिका की सेना द्वारा उपयोग किया जाता है, और इसकी कम लागत और व्यापक उपयोग और संशोधन क्षमता के लिए जाना जाता है। PVS-31 दूरबीन और GPNVG-18 क्वाड-ट्यूब नाइट विजन सहित कुछ उच्च अंत उपकरण विशेष बल समूहों द्वारा उपयोग किए जाते हैं, लेकिन महंगे हैं। मोनोक्युलर सामान्यतः विकसित बलों द्वारा पसंद किए जाते हैं।
वाहनों में नाइट विजन प्रणाली भी लगाया जा सकता है। वाहन चालक की धारणा और अंधेरे या खराब मौसम में दूरी देखने के लिए ऑटोमोटिव नाइट विजन प्रणाली का उपयोग किया जाता है। इस तरह की प्रणालियाँ सामान्यतः इन्फ्रारेड कैमरों का उपयोग करती हैं, कभी-कभी सक्रिय रोशनी तकनीकों के साथ मिलकर, जानकारी एकत्र करने के लिए जो तब ड्राइवर को प्रदर्शित की जाती है। इस तरह के प्रणाली वर्तमान में कुछ प्रीमियम वाहनों पर वैकल्पिक उपकरण के रूप में प्रस्तुत किए जाते हैं।
यह भी देखें
- जॉनसन का मानदंड
- कम प्रकाश स्तर टेलीविजन
- रात्रि दृष्टि यन्त्र
- ऊष्मीय इमेजिंग डिवाइस
- थर्मोग्राफिक कैमरा
- उल्टी दृष्टि
संदर्भ
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बाहरी कड़ियाँ
- Night Vision & Electronic Sensors Directorate - Fort Belvoir, Virginia
- Automotive Night Vision Demonstration
पेटेंट
- US D248860 - Night vision Pocketscope
- US 4707595 - Invisible light beam projector and night vision system
- US 4991183 - Target illuminators and systems employing same
- US 6075644 - Panoramic night vision goggles
- U.S. Patent 7,173,237
- US 6158879 - Infra-red reflector and illumination system
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