Guide sur les appareils de vision nocturne

Qu’est-ce que la vision nocturne ?

La vision de nuit ou vision nocturne désigne la faculté à distinguer clairement les différents éléments constituant un environnement pendant la nuit, et ce, sans besoin d’éclairage extérieur. Sur les plans animalier et biologique, la vision nocturne est possible en raison de cellules spécifiques sensibles à la lumière, et qui se trouvent dans la rétine de l’œil. L’Homme est doté de capacités relativement limitées quand il est question de la vision de nuit. L’œil humain n’est en effet capable de distinguer que certaines formes vagues dans la pénombre de la nuit, en fonction de la distance et de la clarté ambiante. La vision nocturne est cependant possible grâce aux avancées de la technologie dans le domaine des équipements et appareils optiques en tout genre. La vision nocturne est rendue possible grâce à des dispositifs thermiques ou infrarouges. Découvrez ici tout ce qu’il faut savoir sur les appareils de vision nocturne, depuis leur fonctionnement jusqu’aux caractéristiques différenciant les différents modèles. 

Pourquoi l’être humain ne voit-il pas bien dans le noir ?

S’il est clair que le fait de bien s’alimenter et de prendre soin de ses yeux est essentiel pour qui veut conserver une bonne vision, il reste évident que le fait de manger des carottes (ou tout autre aliment favorisant la bonne santé des yeux) n’est pas suffisant pour mieux voir et distinguer les formes dans l’obscurité. Si la vision nocturne ne tenait qu’au type d’aliments ingérés, il ne serait pas nécessaire de développer des technologies pour permettre à l’être humain de voir dans le noir.

Les humains sont génétiquement programmés pour mener une vie diurne. L’être humain est créé pour se reposer au cours de la nuit, il n’a donc aucune prédisposition pour voir clair dans l’obscurité, à la différence de nombreux animaux qui doivent par exemple chasser pendant la nuit. Pour l’expliquer sur un plan biologique, il faut savoir que l’œil humain (la rétine en particulier) est constitué en partie de cônes et de bâtonnets. Les premiers éléments servent à distinguer les couleurs et les lumières, tandis que le rôle des bâtonnets est de permettre une vision dans le noir. Ces unités cellulaires sont en proportions diverses, et quand l’on sait que les cônes sont environ 20 fois plus nombreux que les bâtonnets, l’incapacité de l’être humain à distinguer clairement les formes dans le noir devient bien vite claire à la compréhension. Cette proportion est inversée pour les animaux nocturnes. De plus, certaines espèces animales disposent de pupilles bien plus volumineuses pour permettre un passage encore plus important de la lumière.

Les appareils de vision nocturne sont des dispositifs qui servent depuis longtemps dans les services de l’armée par exemple, pour les missions qui doivent être réalisées au cours de la nuit. Ce type d’appareil est cependant aujourd’hui complètement démocratisé, et leur utilisation est possible pour tous les passionnés d’observation en tout genre et de matériels optiques divers. Il est aujourd’hui possible de se procurer, pour des sommes raisonnables, des appareils très sophistiqués servant à différentes fins. Pour les personnes pratiquant des randonnées la nuit par exemple, pour les personnes travaillant dans des domaines qui requièrent des tours de garde la nuit (garde-frontière, agents de police, etc.), il est relativement simple de se procurer un bon équipement.

Cependant, pour faire les meilleurs choix en ce qui concerne les appareils de vision nocturne, il existe toute une diversité de critères à prendre en compte.

Quelle est la différence entre la vision infrarouge et la vision thermique ?

Les appareils d’optique infrarouges se distinguent clairement des modèles thermiques. En fait, leur champ d’application n’est tout simplement pas le même. Il est vrai que les deux sortes d’appareils sont basées sur un principe de fonctionnement similaire. Il s’agit de détecter le rayonnement infrarouge qui est émis par les objets et les corps se trouvant dans le champ de la caméra. Cependant, les appareils infrarouges sont en mesure de détecter des rayonnements dont les ondes ont des longueurs de l’ordre du micron. Quant aux appareils thermiques, ils peuvent enregistrer des ondes ayant des longueurs de l’ordre de la dizaine de microns. Ce dernier type d’ondes est aussi appelé onde de chaleur. Il est produit par la température des objets ou des corps observés par la caméra ou l’appareil.

La vision thermique

Pour récapituler ou aller dans les détails, la vision thermique est utilisée pour détecter et mesurer les ondes thermiques émises par un corps. Elle peut être utilisée pour trouver des points de défaillance de température sur des installations électriques par exemple, des problèmes d’isolation dans un réseau interne de plomberie, des fuites et des déperditions en énergie dans un logement, etc. La vision thermique est aussi utile pour détecter la présence d’individus à des fins de sécurisation d’un local d’habitation, ou pour prévenir et détecter des causes et sources potentielles d’incendies.

La vision infrarouge

Quant à la vision infrarouge, c’est une technologie qui sert essentiellement dans la pénombre, en addition à un éclairage artificiel spécifique. Il est possible, par exemple, de se servir de ce type de vision pour tourner des documentaires animaliers en pleine nuit. La caméra thermique est elle aussi utilisée pour ce type de travaux, à la différence des clichés et des images obtenues qui sont d’une qualité supérieure sans aucun éclairage supplémentaire.

Les différences citées ci-dessus soulignent que la vision infrarouge est moins performante que la vision thermique. Cela implique aussi naturellement que les appareils de vision infrarouge coûtent en général moins cher que les appareils fonctionnant sur le principe de la vision thermique.

Comment fonctionne un appareil de vision nocturne ?

On distingue les ALR des appareils fonctionnant grâce aux ondes thermiques.

Les amplificateurs de lumière résiduelle

La première catégorie d’appareils de vision nocturne a été conçue et fabriquée par des inventeurs qui se sont largement inspirés des yeux des animaux nocturnes et de leur fonctionnement. Les yeux des animaux nocturnes ont un principe de fonctionnement qui amplifie la lumière résiduelle. Les appareils de vision nocturne de cette catégorie sont appelés les ALR, ou amplificateurs de lumière résiduelle.

Il existe de nombreux amplificateurs de lumière résiduelle, dont les plus communs sont les jumelles de vision nocturne, les lunettes de visée, les dispositifs monoculaires de vision nocturne, etc. Chaque appareil est constitué de différents composants que l’on peut classer dans la catégorie des composants optiques ou dans la catégorie des composants électroniques.

                  L’objectif

La partie optique des appareils de vision nocturne désigne l’objectif. Cet élément se compose de toutes sortes de lentilles qui interagissent entre elles, ainsi que d’un dispositif de mise au point bien spécifique. Ce dernier est utilisé pour capturer autant de lumière que possible, pour ensuite la restituer aux composants électroniques pour leur fonctionnement.

L’objectif a le même principe de fonctionnement que les pupilles des vivants. Il est aussi conçu pour permettre de réaliser des agrandissements. Toutefois, les composants les plus importants restent les capteurs électroniques de l’appareil de vision nocturne, car ce sont ces derniers qui définissent pour l’essentiel la qualité de l’image obtenue en fin de processus.

Comme pour le cas des microscopes et des télescopes, l’objectif des appareils de vision nocturne reste très fragile. Il doit être manipulé avec tout le soin requis pour ne pas détériorer la qualité de l’image ou l’appareil.

                   La rétine

La partie électronique de l’appareil de vision nocturne peut être considérée comme sa rétine. Ce sont les composés électroniques de l’appareil qui se chargent de capter les faisceaux lumineux capturés par l’objectif grâce à une plaque appelée photocathode. Ce capteur est doté d’une sensibilité extrême, et il possède en plus une spécificité très intéressante : les photons ou particules de lumière qui sont captés par cet élément sont transformés en électrons, qui sont des particules polarisées négativement.

Ce processus a pour effet d’amplifier la lumière, étant donné que de la transformation d’un seul photon peut résulter la création de plusieurs électrons selon le type de capteur utilisé. Un générateur de courant est utilisé pour l’alimentation de cette plaque photosensible, d’où l’utilisation de piles ou des batteries pour le fonctionnement des appareils à vision nocturne.

La partie électronique de l’appareil de vision nocturne fonctionne donc de la façon suivante. Les électrons issus de la transformation des photons par le capteur sont projetés dans un tube d’accélération dont le type peut varier selon le modèle d’appareil. Ce composant électronique conduit ensuite à une surface fabriquée en phosphore. Celle-ci joue un rôle similaire à celui d’un écran cathodique en retransmettant les objets observés sous forme d’images.

Les appareils de vision thermique

Le deuxième procédé concerne les appareils de vision nocturne qui fonctionnent sur le principe d’amplification de la lumière existante. Cependant, même lorsqu’il y a absence totale de lumière, il est possible de voir à travers le noir grâce au second type d’appareil à vision nocturne : les modèles à imagerie thermique. Ces appareils captent la chaleur émise par le corps observé, au lieu de la lumière. Les dispositifs et les appareils de vision nocturne transforment les radiations émises en images.

La couleur verte des images perçues à travers les appareils de vision nocturne

De nombreux utilisateurs d’appareils de vision nocturne se posent la question de savoir pourquoi les images obtenues sont de couleur verte. Il serait en effet bien plus agréable de pouvoir observer les scènes de nuit telles qu’elles sont en réalité. Cependant, la technologie d’aujourd’hui n’est pas encore en mesure de permettre aux appareils de vision nocturne d’amplifier la lumière sans modifier la couleur des objets et formes distingués. Jusqu’au moment où ils arrivent sur la photocathode, les photons sont normalement colorés. C’est leur transformation en électrons qui leur fait perdre cette couleur. Les couleurs devraient être dans ce cas le noir et le blanc. C’est seulement l’écran phosphorescent des appareils de vision nocturne qui permettent d’obtenir cette couleur verte caractéristique. Le phosphore utilisé par les fabricants est un élément spécial qui réagit au contact des électrons en émettant de la lumière verte. L’être humain est plus sensible à la lumière verte qu’il ne l’est au noir et au blanc. Cela permet donc d’obtenir des images plus agréables. La majorité des modèles d’appareils de vision nocturne proposent des images en vert.

Vision infrarouge : quelle différence entre les appareils de génération 1, 2, 3 et 4 ?

Les appareils de vision nocturne possèdent des caractéristiques différentes selon qu’ils sont de la 1re, de la 2e, de la 3e ou de la 4e génération. Leurs performances varient aussi d’une génération à l’autre. Les différentes générations font aussi référence au type d’intensificateur de lumière qui sert à la fabrication de l’appareil de vision nocturne. Le tube d’intensificateur de lumière est un élément central dans ce type d’appareil. On trouve également des appareils de vision nocturne appelés 1+, 2+ ou 3+, mais ces différentes appellations ne font pas référence à des améliorations importantes en ce qui concerne la technologie utilisée.

Les appareils de première génération

La 1ère génération d’appareils de vision nocturne est celle qui est aujourd’hui la plus répandue sur le marché. Ce modèle s’est développé il y a de nombreuses décennies. Il fonctionne en amplifiant la quantité de lumière existante plusieurs fois. Ce type d’appareil de vision nocturne permet d’obtenir des images relativement nettes sans vous faire réaliser un gros investissement dans l’achat de votre équipement. Les appareils de vision nocturne de 1ère génération sont suffisamment perfectionnés pour vous permettre de profiter de longues séances d’observation de la faune sauvage par exemple ou encore pour effectuer une surveillance de nuit sur des sites ou des chantiers. Par rapport aux autres générations d’appareils, leur portée reste tout de même bien limitée.

D’un autre côté, on note toutes sortes de petites imperfections lors de l’utilisation de ce type d’appareil, en comparaison avec les modèles les plus récents. Par exemple, un bruit léger, mais aigu peut se produire pendant tout le temps où l’appareil est en marche. De plus, les images transmises sont parfois floues sur leurs contours. Cela s’appelle la distorsion géométrique et peut contenir des points noirs et d’autres petites imperfections. Lorsque vous mettez l’appareil en mode off, l’écran peut aussi mettre quelques minutes avant que l’affichage vert disparaisse. Ce phénomène est totalement normal lorsqu’il est associé à un appareil de vision nocturne de 1ère génération. On peut trouver des appareils de vision nocturne de 1ère génération entre 100 et 500 euros environ.

Les appareils de deuxième génération

Les appareils de vision nocturne de 2e génération possèdent, en plus des différents éléments constitutifs des appareils de 1ère génération, un microcanal. Ce dernier est appelé MCP. Le MCP fonctionne à la manière d’un amplificateur d’électrons. On le retrouve directement derrière la photocathode. Cet élément, qui distingue les appareils de vision nocturne de 2e génération, est composé de millions de tubes parallèles fabriqués en verre. Le passage des électrons à travers ces tubes entraîne la libération de milliers d’électrons supplémentaires. C’est grâce à ce procédé que les appareils de vision nocturne de 2e génération peuvent amplifier la lumière beaucoup plus que ne le ferait un appareil de 1re génération. Le résultat est une image nette et bien plus lumineuse. Les appareils de vision nocturne de 2e génération peuvent coûter entre 500 et 1 millier d’euros, selon les marques. Si l’on considère que ces appareils sont bien plus chers que ceux de la génération précédente, il ne faut pas s’attendre à une amélioration proportionnelle de la qualité des images. Un appareil de 2e génération coûtant deux fois plus cher qu’un appareil de 1ère génération n’offrira pas systématiquement une qualité d’image deux fois supérieure !

Les appareils de troisième génération

Pour ce qui concerne la 3e génération, c’est l’ajout d’un produit chimique qui rend la qualité et la clarté de l’image meilleures. Il s’agit de l’arséniure de gallium qui est ajouté à la photocathode. Par ailleurs, la barrière d’ions qui est aussi ajoutée permet d’obtenir une plus grande durabilité. Du point de vue de la performance, la 3e génération est une formidable avancée par rapport aux générations précédentes. Ces appareils permettent à l’utilisateur d’obtenir des images claires même par des nuits 1000 fois moins éclairées que ce qu’exigerait un appareil de génération précédente. Cette augmentation de la sensibilité de l’appareil évite à l’utilisateur de recourir à un illuminateur. C’est ce type d’appareil à vision infrarouge qui constitue à ce jour la norme en matière d’équipement pour l’armée américaine par exemple. Cela souligne la performance de ces appareils qui peuvent coûter entre 3000 et 4000 euros. Ils sont utilisés par les professionnels.

Les appareils de quatrième génération

Les appareils de vision infrarouge de 4e génération sont caractérisés par l’absence de film sur la cathode. Ce type d’appareil est considéré comme la plus grande avancée en matière de technologie d’intensification de lumière pendant la dernière décennie. Ces appareils permettent d’observer à des distances plus élevées, d’obtenir une résolution et un niveau de contraste supérieurs, surtout lorsque la lumière environnante est basse. Les appareils de vision infrarouge de 4e génération coûtent plus de 5000 euros, et leur utilisation est réservée à l’armée.

Appareils de vision nocturne : quel grossissement choisir ?

Il existe plusieurs caractéristiques auxquelles prêter attention lorsque vous achetez un appareil de vision nocturne. Comme pour les appareils utilisés en plein jour, le champ de vision et le diamètre de l’objectif sont des critères essentiels. Vous devez surtout prêter attention au grossissement de votre appareil. Plus grand sera le grossissement, mieux la performance de votre appareil de vision nocturne sera.

Quels sont les différents types d’appareils de vision nocturne ?

Il existe 3 différents types d’appareils pour la vision nocturne. Les monoculaires (appareils à un seul oculaire), les binoculaires, et les lunettes. Ces différents types d’appareils peuvent offrir les mêmes performances selon la gamme de produits vers laquelle vous vous tournez. La technologie utilisée par ces appareils est aussi la même. Cependant, leur configuration varie, et l’un ou l’autre de ces 3 types d’appareils peut se révéler plus adapté pour des besoins et des utilisations spécifiques. Si vous comptez faire l’acquisition d’un appareil de vision nocturne, en apprendre un peu plus sur ces trois types d’appareils (avantages respectifs, inconvénients, etc.) peut vous aider à faire le choix le plus judicieux selon vos besoins.

Les monoculaires

Les monoculaires de vision nocturne se composent d’un objectif, d’un œilleton et d’un amplificateur de lumière présenté sous la forme d’un tube. La lentille de l’objectif peut être réglée pour adapter le focus selon les circonstances et les conditions d’observation. Les monoculaires sont des appareils relativement petits, et ils sont facilement maniables. Ils peuvent tenir dans votre poche pour un encombrement minimal. En revanche, ils ne sont pas conçus pour permettre de voir les reliefs. Vous pouvez cependant très bien vous en servir pour observer la faune, ou pour pratiquer la pêche nocturne par exemple. Le fait que le monoculaire occupe un seul œil peut se présenter comme un gros avantage si vous devez vous déplacer pendant vos séances d’observation. Cela permet en effet à l’autre œil de rester adapté à l’obscurité environnante. Ces appareils sont accessibles dès 100 euros environ.

Les binoculaires

Les binoculaires possèdent 2 œilletons, ce qui est plus confortable pour les yeux. Il existe un type de construction qui est dit symétrique. Dans ce cas précis, l’appareil possède deux objectifs, deux tubes et deux œilletons. Pour le second cas, on ne compte qu’un objectif, un tube, et deux œilletons. Cette différence a son importance. Avec la construction symétrique, il est possible de profiter d’une vision des reliefs, tandis que le second type de construction rend ce type de vision impossible, comme si l’appareil n’était en réalité qu’un monoculaire. Dans tous les cas, les binoculaires sont bien plus grosses et plus stables que les monoculaires. Leur grossissement est aussi plus fort. Si vous comptez vous livrer à des observations sans vous déplacer, ce type d’appareil est idéal.

Les lunettes

La lunette de vision nocturne est dépourvue de grossissement. Elle possède en revanche un accessoire qui permet une fixation sur la tête. Il est ainsi possible de se déplacer avec ces lunettes en gardant les mains libres. La plupart des utilisateurs trouvent cet équipement désagréable sur la durée, mais il est possible de détacher les lunettes pour les garder d’une main.

Ce qu’il faut retenir des appareils de vision nocturne 

Les appareils de vision nocturne peuvent servir dans le cadre de toutes sortes d’activités pratiquées la nuit, et pour les besoins les plus divers (sécurité et surveillance, pêche ou chasse, etc.). Toutefois, certains appareils ne sont réservés qu’à des professionnels, tandis que d’autres ne sont pas autorisés dans tous les pays. S’il vous est cependant permis d’acquérir ce type d’équipement, choisissez un appareil de génération avancé. Des options comme la résistance à l’humidité et des caractéristiques comme la légèreté et la résistance de l’appareil sont à rechercher. Enfin, plus le grossissement sera important, plus vous pourrez profiter de votre appareil pour des observations de qualité.

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