Дайджест на оптичните технологии - какво да очакваме през 2025 г.

Септември 30, 2024

Съвременните технологии бързо променят нашия свят. Това, което изглеждаше като научна фантастика само преди няколко години, сега се използва широко по целия свят. Това е особено забележимо в областта на нощната и термовизионна оптика. Тази област се развива изключително бързо, така че почти всеки месец ни представят интересни нови продукти. В нашето ръководство ще ви разкажем за въздействието на оптичните технологии върху ежедневието, критичните области на модернизация и перспективите за по-нататъшно развитие. Отделно ще обсъдим и най-очакваните иновации, представени през 2025 г.

Оптичните технологии в съвременния свят

Популярни устройства
Разработването на такива оптични технологии като термично изображение и нощно виждане направи възможно създаването на няколко ценни устройства. Всички те са популярни сред военни и цивилни, като им помагат да се справят с различни ежедневни задачи. Списъкът с най-популярните устройства винаги включва очила за нощно виждане. Те са универсална оптика, еднакво подходяща за представители на всички професии. Такива очила се фиксират върху главата на потребителя, освобождавайки ръцете за извършване на специфична работа. Те са възможно най-леки и компактни, което ви позволява да избегнете дискомфорт по време на използването им. Изображението, образувано от очилата, се появява пред очите на потребителя без видимо забавяне, благодарение на което е възможно да се види всичко, което се случва на тъмно в реално време.
Биноклите и монокълите за нощно виждане са алтернативи на очилата. Освен това са сравнително малки, имат по-широка функционалност и ви позволяват да виждате на тъмно на големи разстояния. За разлика от очилата, бинокълът и монокълът трябва да се държат в ръка. Това леко ограничава действията на потребителя и го лишава от възможността да наблюдава и върши каквато и да е работа едновременно. Много предимства напълно покриват този недостатък. В допълнение към споменатите по-горе малки размери, биноклите и монокълите се отличават със способността си да работят ефективно при всякакви външни условия. Повечето съвременни модели предпазват от влага, удари и излагане на високи/ниски температури. Поради това те са подходящи за повечето военни и представители на различни цивилни професии. Всичко по-горе може да се каже за термовизионни бинокли/монокъл. Те също са от голяма полза за хората и им помагат да виждат дори в случаите, когато стандартните устройства за нощно виждане са безполезни (например при пълна тъмнина).
Популярна нощна оптика е гледка. Използва се предимно от военнослужещи. Въпреки това, в някои ситуации може да бъде полезно за полицаи, охранители и ловци. Прицелите за нощно виждане, като правило, имат увеличен обхват. Те могат да формират ясен и детайлен образ дори при слаба светлина. В пълна тъмнина те са идеално заменени от термовизионни прицели, което ви позволява да се прицелите и да стреляте ефективно с минимални пропуски. Съвременните версии и на двата вида устройства са компактни, лесни за използване и могат да работят правилно във всяка среда. Това ги прави популярни и широко използвани в наши дни.
Топлинните камери и камерите за нощно виждане затварят списъка с популярни устройства, които използват различни оптични технологии. И двете се използват широко в множество области на дейност. Те често стават част от системи за сигурност, благодарение на които е възможно денонощно да наблюдавате защитена територия, собствен дом, отделни единици машини и механизми, различни комуникации и др. Такива камери често са малки по размер и имат минимално тегло. Това дава възможност да ги инсталирате почти навсякъде и да ги направите невидими за любопитни очи. Съвременните модели на такива устройства имат минимум недостатъци. Поради това те се използват активно при всякакви условия и за постигане на много цели.
Области на приложение
Оптичните технологии играят съществена роля в съвременния свят. Те се използват в различни области на дейност, всяка от които носи значителни ползи за хората. На първо място е необходимо да се подчертае военната индустрия. Там нощната и термична оптика са незаменим атрибут на военнослужещите от всички части. Първоначално е създаден специално за нуждите на военните, така че дори и днес всичко най-добро, което съществува в света на оптичните технологии, първо отива в армията и едва след това става достъпно за цивилни. Днешните модели помагат на военния персонал да усъвършенства уменията си и да овладее уменията за водене на бойни действия на тъмно. Те се използват и за оценка на възможностите на врага, координиране на действията на единицата, планиране на определени събития и много други.
Съвременните оптични технологии са незаменими при операции по търсене и спасяване. Различни термични камери и устройства за нощно виждане помагат да се търсят изчезнали хора, да се извадят изпод развалините, да се спасят от огън и вода и много други. Съвременните модели оптика работят ефективно дори при екстремни условия, така че са идеални. Друга област на приложение на оптичните технологии е автомобилната индустрия. Тук термовизионната техника и уредите за нощно виждане стават част от системите за безопасност. С тяхна помощ водачите, които шофират през нощта, получават максимална информация за други превозни средства, пешеходци и препятствия по пътя, което помага да се намали вероятността от злополуки и други проблеми. Технологиите за термично изображение и нощно виждане също се използват активно за създаване на безпилотни превозни средства, които могат напълно да заменят бъдещите автомобили, управлявани от хора.
Технологиите за нощно виждане и термични изображения също помагат на хората в медицината. Тук те се използват в различни съоръжения, предназначени за диагностични мерки. С помощта на съвременни оптични технологии е възможно да се идентифицират много опасни заболявания на ранен етап, което увеличава шансовете на човек за възстановяване. Постепенно термичните изображения и нощното виждане ще бъдат интегрирани в повечето области на медицината, което ще подобри значително качеството на диагностика и лечение на заболявания. Оптичните технологии се използват активно и в авиацията. Те се внедряват в системи за управление на различни компоненти на самолети и помагат на пилотите да управляват самолетите безопасно.
Наличните днес оптични технологии са важен компонент от ефективната работа на правоприлагащите органи и различни организации за сигурност. С помощта на модерна апаратура е възможно да се видят нарушителите в тъмното, да се идентифицират и изправят пред съда. Тепловизионната оптика и уредите за нощно виждане също предотвратяват всякакви опити за навлизане в охранявана територия и извършване на противоправни действия.
Оптичните технологии също са търсени в дейности като лов, риболов и наблюдение на птици. В първия от тях различни устройства помагат за откриване на животни в тъмното, точно определяне на техния вид, прицелване и стрелба с минимална вероятност да липсват. При нощен риболов оптичните технологии ще ви помогнат да наблюдавате оборудването на места, където прониква минимална светлина, да изберете оптималния маршрут на движение по вода или по крайбрежната зона и много повече. Нощна и термовизионна оптика ще позволи на любителите на наблюдението на птици да наблюдават птици, които водят нощен начин на живот. Оптичните технологии са преобладаващи дори в спорта. Те се използват по време на състезания, провеждани на изкуствено осветление. С помощта на модерна оптика съдиите следят за спазването на правилата, а треньорите следят действията на своите подопечни. Оптичните технологии са най-търсени в еърсофт, пейнтбол, биатлон, колоездене и състезания с автомобили и мотоциклети. Насоки за развитие на оптичните технологии
Универсализация
Основният проблем на повечето устройства, които използват различни оптични технологии, е тяхната тясна специализация. Те са идеални за изпълнение на определени задачи или работа при специфични външни условия, но са безполезни в повечето други ситуации. Този недостатък трябва да бъде премахнат скоро. Това може да се постигне чрез универсализиране на произвежданите устройства. Производителите трябва да ги създават, като вземат предвид възможността за работа при всякакви условия на околната среда и ги правят подходящи за изпълнение на много задачи. Тази посока на развитие на оптичните технологии днес е приоритетна и скоро ще й бъде отделено специално внимание.

Съвместимост
Съвременните термовизионни камери и производители на устройства за нощно виждане се стремят да създадат оптика, която ще използва и двете популярни технологии. В тази посока вече има конкретни успехи, но желаният резултат е все още далеч. Скоро все повече ще се появяват модели, в които топлинното изображение ще допълва класическото нощно виждане. Това ще помогне устройствата да станат по-универсални и подходящи за изпълнение на десетки прости и сложни задачи. Също така, съвместимостта на технологиите ще разшири обхвата на приложения на нощната оптика. В този случай той ще стане по-полезен за военния персонал и цивилните, тъй като може да формира по-информативно изображение.

Внедряване на AI
В днешно време стана модерно да се използват възможностите на изкуствения интелект. Внедрява се в различни сфери на дейност и работата на десетки съвременни устройства. Разработчиците на нощна оптика също не пренебрегват AI. Те възлагат на изкуствения интелект ролята на коректор на крайното изображение, което се показва на дисплея на устройството. Благодарение на възможностите на AI е възможно да се премахнат различни дефекти, да се увеличи яснотата и да се регулира яркостта на картината. Това го прави по-детайлен и адаптиран за възприемане от човешкото око. В същото време разработчиците на термовизионно оборудване и устройства за нощно виждане няма да спрат дотук. Те планират да дадат на изкуствения интелект нови задачи, с които теоретично може да се справи. Поради това интегрирането на AI в оптичните технологии само ще се ускори и човечеството ще може да получи определени ползи.

Опростяване и ускоряване на работата Основната посока на развитие на всяка технология е опростяването и ускоряването на всички процеси. Оптичните технологии не правят изключение от това правило. Всяка година се създават нови термовизионни устройства и модели с класическо нощно виждане, които стават все по-достъпни и по-бързи за работа. Тази тенденция ще продължи дълго време, така че вниманието към посоката, описана от производителите на оптика, няма да намалее. Напротив, конкурирайки се една с друга, компаниите ще се стремят да изненадат клиентите с най-простите и лесни за използване устройства, които могат да реагират на потребителски команди по-бързо от моделите на конкурентите.

Повишаване на надеждността
Конструктивните характеристики на съвременните устройства, които използват различни оптични технологии, не им позволяват да се превърнат в свръхнадеждно оборудване. Този проблем съществува от няколко години и всички производители работят активно върху решение. За да направят това, те разработват актуализирани версии на различни дизайнерски елементи, използват по-модерни материали в производството, увеличават разходите за тестване на модели и много други. Всичко това постепенно подобрява ситуацията и прави новите устройства по-надеждни от NVD от предишни версии. В бъдеще ще се обърне още по-голямо внимание на въпросите за надеждността на оптиката, което ще позволи постепенно постигане на поставените цели.

Подобряване на качеството на изображението
Доскоро един от основните проблеми на термовизионните камери и уредите за нощно виждане беше ниското качество на изображението, което се дава на потребителя. Днес разработчиците успяха да коригират ситуацията. Те използваха възможностите на споменатия по-рано изкуствен интелект и направиха някои корекции в дизайна на различни оптики. Всичко това направи възможно отстраняването на повечето дефекти и постигане на високо качество на изображението. В същото време няма ограничение за съвършенство, така че работата в тази посока продължава. Скоро ще се появят нови решения, които да помогнат за по-нататъшното подобряване на качеството на картината, правейки я по-прецизна и детайлна. Ако се постигнат такива резултати, тогава оптичните технологии могат да бъдат въведени в онези области на дейност, където този аспект е критичен.

Разширяване на функционалността
Надграждането на устройства, включително тези, които поддържат различни оптични технологии, най-често е насочено към подобряване на производителността и разширяване на функционалността. Появата на нови опции веднага отваря нови хоризонти за потребителите и прави възможно въвеждането на оптика в повече индустрии. Сега производителите на термовизионни камери и Priors за нощно виждане работят активно, за да осигурят достъп до нови функции. Този процес е доста сложен и изисква известно време. Въпреки това, няма съмнение, че разработчиците могат да постигнат целите си. Много внимание ще бъде отделено на разширяването на функционалността в бъдеще, така че има причина да очакваме много вълнуващи нововъведения.

Увеличаване на наличността
Развитието на оптичните технологии изисква значителни финансови инвестиции, така че разходите за различно оборудване винаги са високи. Трудно е да се реши този проблем и да се увеличи наличността на устройства сега, но ще бъде възможно да се постигне това в бъдеще. Факт е, че конкуренцията между производителите на термовизионни камери и Priors за нощно виждане нараства всяка година. Това несъмнено ще принуди компаниите да намалят цената на своите продукти, за да задържат клиентите. Този процес ще бъде доста бавен, така че дълбоки промени трябва да се очакват едва в края на настоящото десетилетие.

Какви иновации да очакваме през 2025 г.?
Създаване на ултратънък IR филтър
Най-очакваният нов продукт за 2025 г. е ултратънкият IR филтър. Той е разработен в ARC Center of Excellence (Австралия) от учени, работещи върху технологии за нощно виждане. Този филтър е уникален, тъй като е крехък (според разработчиците не надвишава дебелината на хранително фолио). Благодарение на това той лесно се закрепва към обикновени очила, а в различни устройства за нощно виждане значително намалява теглото на конструкцията. Такъв IR филтър ще позволи на потребителите да наблюдават спектъра на инфрачервената и видимата светлина едновременно.
Според публикуваните данни, новата разработка ще подобри съществуващата технология за преобразуване на светлина. Той ще използва метаповърхност не от добре познатия галиев арсенид, а от неместен литиев ниобат. Характеризира се с максимална прозрачност, което значително ще повиши ефективността на метаповърхността. Друга съществена разлика ще бъде способността за разпределяне на фотонния поток върху по-голяма повърхност. Това ще намали ъгловите загуби и дори по краищата картината ще бъде с най-високо качество.
По време на експериментите новият ултратънък IR филтър демонстрира отлично възможностите си. Осигурява висока ефективност на преобразуване на светлинния поток и спомага за подобряване на качеството на крайната картина. В същото време учените продължават своите експерименти. Скоро те планират да увеличат чувствителността на устройствата с ултратънък IR филтър, като по този начин разширят вълновия диапазон, който те възприемат. Теоретично подобна промяна ще помогне да се получи широколентово инфрачервено изображение и ще направи възможно по-нататъшното развитие на нощната оптика. Експериментите с новия IR филтър ще продължат до края на тази година, така че официалното представяне на новия продукт се очаква през 2025 г.
Ако проектът бъде успешно реализиран, обикновените потребители ще имат по-широк избор от възможности за използване на нощна оптика. Новият IR филтър ще стане още по-компактен и лесен за използване, а теглото на различните устройства също ще бъде значително намалено. Всичко това ще направи най-новия продукт търсен за гражданите и военната сфера. В бъдеще ултратънкият инфрачервен филтър може да се постави на обикновени очила. Ако това се случи, потребителят ще може да забележи спектъра на видимата светлина и инфрачервения спектър.

Внедряване на IVAS
През 2025 г. се очаква забележително събитие за всички въоръжени сили на САЩ. След много години на разработка и обширни тестове е планирано внедряването на IVAS версия 1.2. Тази система за визуално увеличаване е уникална очила с добавена реалност, предназначена за нуждите на пехотинци. Те трябва да позволяват на войника да вижда различна информация пред очите си, включително карта на терена, маркировки за местоположението на съюзниците и много повече. Новите очила също ще показват данните, необходими за управление на дронове и ще позволяват на пехотинци да стрелят от прикритие (те ще показват информация от камери, монтирани на оръжия). Друга съществена характеристика на IVAS 1.2 е режимът за нощно виждане. Може да се активира и деактивира възможно най-бързо, което позволява на войниците постоянно да избират оптималната работа на оборудването.
В момента IVAS 1.2 е най-новата версия на системата. Той включва ключови елементи на дизайна като радиопредавател, сензори за нощно виждане и термични изображения, дисплей с 60-градусов зрителен ъгъл, компютър, известен като "шайба", и три батерии. Всички те осигуряват нормалното функциониране на устройството и опростяват взаимодействието между войниците. В момента IVAS 1.2 не е най-лекото оборудване. Тежи 1.5 кг и ще бъде предизвикателство да го носите на главата си дълго време. В момента разработчиците се опитват да коригират този недостатък и да доведат теглото до планираните 1.3 кг.
Основното предимство на IVAS 1.2 е неговият софтуер. Сега се тества по време на тренировъчни битки и работи перфектно. Разработчиците обаче продължават да подобряват своя продукт. Те постепенно усъвършенстват софтуера и разширяват функционалността, достъпна за войниците. Плановете включват добавяне на съвети към съществуващите способности, които да помогнат за предоставянето на медицинска помощ, провеждане на по-точна стрелба, оценка на работата на единицата и на всеки пехотинец и много други.
Проектът IVAS 1.2 в момента е във финалната си фаза. Системата се тества при различни условия и въз основа на получените данни се правят определени корекции в нейната работа. Пълното използване на IVAS 1.2 е планирано за 2025 г.

Разширяване на програмата ENVG-B
През 2025 г. се очаква появата и внедряването на различни иновативни разработки в оптичните технологии, както и разширяването на свързаните с тях програми. Един от тях е ENVG-B. Като част от следващия етап на тази програма (предназначен за 2024-2025 г.) се планира да се изразходват повече от 250 милиона долара за пускането на подобрени модели очила за нощно виждане и бинокли. Те са военни оптични устройства, които са разработени специално за нуждите на американската армия. Тестването на очилата-бинокли започна през 2018 г., а първото им използване в бойни условия се състоя през 2021 г. Подобрените версии на тези устройства се разработват и произвеждат и се планира да бъдат използвани пълноценно през 2025 г.
Уредите за нощно виждане, произведени по програмата ENVG-B, имат една важна характеристика. Те едновременно използват термовизионна технология и технология за усилване на изображението, което значително разширява обхвата на приложение на такава оптика. Войниците могат да работят с уникални очила и бинокли в три режима. В първия те ще работят като обикновени NVD с електронно-оптичен преобразувател от трето поколение; във втория, като термовизионни камери; и в третата, като универсални устройства, способни да комбинират термично изображение и стандартно нощно виждане.
Очилата-бинокъл се състоят от 4 основни компонента. Те включват устройството, модулите за позициониране и монтаж на каската и батерия. Последният не е монтиран в корпуса на оптиката, а е прикрепен към задната част на каската на потребителя. Това решение позволява изместване на центъра на тежестта и намаляване на натоварването върху врата на войника. Корпусът на устройството съдържа жизненоважен елемент от дизайна: IR осветител. Предназначен е потребителят да инспектира различни обекти (например оръжия, хартиена карта, екран на друго устройство и др.).

Въвеждане в експлоатация на системата RVS 2.0
Съвременната система RVS 2.0 е планирана да бъде въведена в експлоатация през 2025 г. Това е подобрена версия на RVS 1.0, която ВВС на САЩ използват от много години за извършване на процедурата за зареждане на самолети във въздуха. Новата система получи няколко актуализации, което направи работата й по-ефективна. Основната промяна беше въвеждането на устройства за нощно виждане, които използват модерни оптични технологии и правят възможно презареждането на тъмно. Преди това RVS 1.0 нямаше нощна оптика, което значително ограничаваше времето за тази операция. RVS 2.0 беше оборудван с две камери, монтирани директно върху стрелата (уникална телескопична тръба, фиксирана под фюзелажа в опашната част и използвана за доставяне на гориво от самолети-цистерни към военни изтребители) и може ефективно да работи денем и нощем. Те подмениха две от петте досега съществуващи камери, като значително разшириха наличния период на работа на цялата система.
Теоретично RVS 2.0 ще позволи на оператора на стрелата да види какво се случва от всяка точка на самолета-цистерна. Това ще бъде възможно благодарение на уникален 3D дисплей на борда, способен да предава висококачествено видео от камери и да създава ефект на присъствие. Тази функция ще опрости задачата на оператора и ще направи възможно бързото нощно зареждане с гориво. Проектът RVS 2.0 е пред завършване. Внедряването му отне много повече от планираното (19 месеца повече), но в крайна сметка създателите на системата постигнаха целта си. Ако през оставащото време не настъпят отрицателни промени, новата система RVS 2.0 ще бъде внедрена през октомври 2025 г.

Перспективи за развитие през следващото десетилетие
Днес оптичните технологии се развиват с най-бързи темпове. Те обаче все още са далеч от върха си. Това се потвърждава от факта, че всяка година се появяват вълнуващи иновации в термичното изображение и нощното виждане, които променят нашето разбиране за оптичните технологии. Съвременните модели не могат да се нарекат стандартни, така че няма съмнение, че те ще бъдат модернизирани многократно.
През следващите десет години ще настъпят много промени. Те ще засегнат всички аспекти, от подхода за производство на различни оптики до качеството на полученото изображение. Постепенното модернизиране на устройствата, които поддържат технологията за нощно виждане и термично изображение, ще позволи нов пробив след 10 години. Неговите положителни последици ще разширят обхвата на приложение на оптичните технологии и ще ги интегрират допълнително в нашето ежедневие. Сред приоритетните области на развитие за следващото десетилетие ще бъде универсализирането на устройствата, увеличаване на влиянието на AI върху работата на различни оптики и увеличаване на наличността на произведените модели.
Активното развитие на оптичните технологии продължава от няколко години и е твърде рано да се говори за достигане на определен връх. Най-съществени промени се случват през нощта и термовизионната оптика, която постепенно става незаменима в нашето ежедневие. Създадените устройства и системи променят разбирането ни за много неща и ни карат отново да се възхищаваме на различни иновации. Този процес ще продължи доста дълго време, така че 2025 г. ще бъде просто още един етап от развитието. Въпреки това ще ни даде много вълнуващи неща и повод да се убедим отново в светлото бъдеще на оптичните технологии.