Visores nocturnos y termicos

Desde tiempos lejanos, el hombre ha intentado emprender acciones que, naturalmente, le están vedadas. Ejemplo de ello es su pretensión de volar, respirar bajo el agua, poseer perfecta visión en la más completa oscuridad, o en el mejor de los casos, en condiciones adversas de visibilidad. Con el correr del tiempo se han ido desarrollando y perfeccionando dispositivos que nos han permitido salvar estas limitaciones, y en particular, aquellos que incrementan esta capacidad de visión. Como un primer intento, debemos mencionar las lentes comunes de cristal, las cuales combinadas adecuadamente, nos permiten ver los objetos distantes como si estuvieran más cerca. Esta misma capacidad de "magnificar" una imagen, se aprovechó para ver mejor en la noche. Con el desarrollo de la electrónica y el aporte de algunos descubrimientos llevados a cabo desde la segunda mitad del siglo XIX hasta nuestros días, se incrementó notablemente nuestra capacidad de visión en la oscuridad. Esta evolución impulsó el desarrollo de distintas tecnologías, entre otras: la visión activa con iluminación infrarroja (IR), la amplificación de la luz residual y la visión térmica.
Visión activa con iluminación infrarroja
A estos dispositivos se los conoce como generación "cero". En 1934, apareció el primer dispositivo o tubo de visión nocturna que consistía en un convertidor de luz IR al visible. Para su empleo, se iluminaba la zona a observar con reflectores que emitían luz IR, y se observaba a través del convertidor. Estos dispositivos presentaban la desventaja de ser activos, o sea que se debía emitir algún tipo de radiación para que funcionasen, y cualquiera que tuviera un convertidor podía localizar al emisor. Esta tecnología fue ampliamente utilizada durante la Segunda Guerra Mundial, pero actualmente su empleo no es recomendable por el peligro que representa para el usuario, ya que los sistemas modernos de amplificación de la luz residual también "ven" la luz IR y pueden detectar, sin problemas, los equipos de iluminación.
Amplificación de la luz residual
Las necesidades militares hicieron posible un rápido desarrollo de los tubos convertidores los cuales fueron la base de los amplificadores de luz residual. Básicamente, tienen una disposición y construcción similar, con la singular diferencia que estos últimos no necesitan la iluminación de la escena con luz infrarroja, y para funcionar requieren siempre algún vestigio de luz visible.
Clasificación de los tubos
Los avances tecnológicos registrados en este campo han sido agrupados en generaciones. Existen, así, tubos de primera, segunda, tercera, y muy recientemente, cuarta generación. A continuación describiremos sus características principales, sin ahondar en consideraciones de carácter técnico.
• Primera Generación:
Eran dispositivos con escasa resolución, lo que significa que la imagen observada era borrosa, en algunos casos irreconocible, y con muy poca amplificación (unas 40 veces). Para mejorar este último aspecto, se colocaban varios tubos, acoplados uno a continuación del otro (en cascada), con lo que se lograba una intensificación del orden de las 1.000 veces, lo cual resultaba suficiente para obtener una imagen aceptable en una noche clara.
Sin embargo, su respuesta a los resplandores era muy pobre, a tal punto que si se observaba una luz intensa -como el destello provocado por un arma cercana o una explosión- la ventana de salida se iluminaba completamente, encandilando al observador. En algunos casos, hasta podía producirse la destrucción del dispositivo.
Como debían emplearse varios tubos en cascada, los aparatos resultantes eran bastante voluminosos, a la vez que tenían un consumo eléctrico relativamente elevado.
El siguiente gráfico representa un corte longitudinal de tres tubos de 1ra generación, en cascada, donde se aprecia: el fotocátodo, o sea, el elemento encargado de convertir la luz incidente en electrones. Estos son acelerados y enfocados en el interior del tubo sobre la pantalla de fósforo (salida), donde son convertidos nuevamente en luz visible.

• Segunda generación:
Básicamente, mejoraron las prestaciones de los tubos de primera generación, con el agregado de un elemento denominado "placa de micro canal". En efecto, con ella se obtiene, en un solo tubo, una intensificación mayor a la que anteriormente se poseía con tres en cascada (20.000 veces). Además, ofrece otra gran ventaja: proporcionar una excelente respuesta a los destellos y un control de ganancia más eficiente.
Principio de funcionamiento: en los gráficos se aprecian dos cortes de tubos de segunda generación. A la izquierda, un tubo con enfoque electrostático, y en su parte posterior, una placa de microcanal. A la derecha, se observa, un tubo intensificador con enfoque de proximidad. Como puede observarse, en este caso se trata de un dispositivo mucho más compacto que el que poseían los anteriores.

• Tercera generación:
La principal diferencia con la segunda generación radica en el fotocátodo que ha sido reemplazado por uno de material semiconductor (arseniuro de galio, As Ga), que le proporciona una sensibilidad muy superior a los utilizados por sus predecesores.
Además, en estos tubos se ha mejorado la placa de micro canal, reduciendo considerablemente el espacio entre los canales y el diámetro de estos, logrando así una resolución muy alta, comparable casi con la de una película fotográfica de 35 mm común.
Empero, su funcionamiento resulta similar a los de segunda generación, a tal punto que éstos son intercambiables con los GEN II, sin necesidad de que deba modificarse el equipo que los utiliza.
Comparación de las prestaciones entre las distintas generaciones
El siguiente gráfico muestra las condiciones de iluminación mínimas a las que responde eficientemente cada una de las generaciones de tubos intensificadores de luz.

A continuación apreciamos una imagen vista bajo las mismas condiciones de iluminación con amplificadores de cada generación.

• Aplicaciones en la caza
Las aplicaciones en la caceria de esta tecnología se concretan, principalmente, en el campo de la observación, a distancias relativamente cortas, tales como miras para fusil, gafas y monoculares para ubicar la presa en la oscuridad. Hay que tener en cuenta que en algunos paises se prohibe el uso de estos equipos en el deporte de la caza asi como en el uso civil, ademas de que puede considerarse antideportivo, pensamiento con el cual personalmente coincido cuando se trata de miras para armas mas no para ubicar a la presa o caminar en el bosque o monte.



Visión Térmica
Esta tecnología ha tenido un desarrollo intensísimo en los últimos años, debido, en primer lugar, a la infinidad de aplicaciones que ofrece, en las que resulta un elemento positivo, y muy principalmente, en atención a los grandes desarrollos constatados en el campo de los sensores.
A diferencia de los sistemas de intensificación de la luz, esta tecnología basa su funcionamiento en la detección de las diferencias de temperaturas que irradian los cuerpos, aun en la más completa oscuridad. Esta radiación se produce en la porción del espectro que se denomina infrarrojo térmico.
Por lo expresado en el párrafo anterior, se debe tener presente, que la imagen observada en un dispositivo termográfico, es la "imagen térmica" de la escena, la cual, en muchos casos, difiere bastante de su imagen visible, motivo por el cual se requiere cierto entrenamiento para su interpretación.
Otra característica importante a tener en cuenta, consiste en que el vidrio común empleado en los sistemas ópticos para luz visible, resulta completamente opaco a la radiación térmica. Por ello, deben emplearse cristales especiales de muy alto costo.
Cabe destacar, asimismo, que la clasificación de estos dispositivos es múltiple, ya que el sistema clasificador puede responder a infinidad de características particulares. En este artículo, sólo se hará mención a algunas de ellas, particularmente a aquellas que se consideran importantes en el momento en que debe decidirse la adquisición de estos dispositivos.
La temperatura de funcionamiento del sensor
• Refrigerados: estos sensores deben funcionar a temperaturas que rondan los -200º C. Para alcanzar esta temperatura, se puede recurrir a algún gas licuado, el cual es liberado cuando el dispositivo debe ser empleado. Ello le proporciona una autonomía que alcanza los 20 minutos, al término de los cuales se debe reponer una nueva carga de gas. Otra forma de bajar la temperatura, consiste en utilizar algún sistema tipo "freezer", que demanda algún tiempo hasta alcanzar la temperatura de operación.
• No requieren refrigeración: estos sensores funcionan a temperatura ambiente. Si bien tales dispositivos parecerían constituir la elección más conveniente, presentan la desventaja de tener menor resolución, lo cual limita su empleo a la observación a distancias más cortas.
Manera como se obtiene la imagen
• Por barrido mecánico de la imagen: con la aplicación este método, la imagen es recorrida con un sistema de espejos que la descompone en puntos (píxel) y éstos son proyectados sobre un único sensor o un arreglo de éstos dispuestos en línea. La electrónica asociada al dispositivo se encarga de reconstruir la imagen sobre el display del equipo.
• Por barrido digital de la imagen: los sensores se disponen con precisión en filas y columnas, de tal manera que conforman un mosaico o matriz, sobre los que se proyecta la imagen completa. De este modo, cada sensor capta una pequeña porción (píxel) de la radiación térmica total, mientras que la electrónica asociada se encarga de procesar y representar cada uno de estos píxel sobre el display de salida del equipo. Los sensores más empleados según esta disposición, son conocidos como CCD (Charge - Coupled Devices) o dispositivos de acoplamiento de carga. En el campo de la electrónica de consumo, ellos se emplean en las cámaras de video tipo Camcorder, pero dentro del espectro visible, y en los de Arreglo de Plano Focal (FPA - Focal Plane Array).

• Por la porción del espectro IR en la que trabajan: la atmósfera terrestre no es completamente "transparente" a la radiación IR, sólo lo es en determinadas "ventanas", tal como se las denomina. Por lo tanto, los distintos tipos de sensores utilizados deben ser ajustados, o bien resultan más propicios para operar correctamente en alguna de estas ventanas. Esta sintonía del sensor con una determinada ventana, lo hace más o menos eficiente en determinadas condiciones, por ejemplo:
- Banda de 3 a 5 µm (IR cercano): estos sensores responden mejor a la observación practicada a través de la niebla. - Banda de 8 a 13 µm (IR lejano): presentan mejor respuesta a la observación practicada a través del humo.
• Aplicaciones

A diferencia de la tecnología de visión por amplificación de la luz residual, los sistemas por imagen térmica disponen de un campo de aplicación prácticamente ilimitado, ya que pueden ser utilizados tanto de día como de noche, a larga y a corta distancia, para la búsqueda y rescate de personas, etc। En consecuencia, y gracias a este sistema, el apuntador, entonces, ve representado en su display la misma escena que observaría por el aparato de puntería original. Asimismo, y mediante otro monitor

Tendencias
La tecnología de amplificación de la luz residual se ha desarrollado hasta alcanzar una real madurez, y los tubos de cuarta generación sólo aportan una ligera mejora en su sensibilidad respecto de los GEN III.
Sin embargo, la situación resulta completamente diferente respecto de la tecnología de imágenes térmicas. Esta tecnología requiere una aplicación cada vez mayor, ya que su acción se amplía más allá de la visión nocturna -en el sentido estricto de la palabra- y el resultado de esa acción juega un papel fundamental, tanto de día como de noche.
Consecuentemente, la tendencia que marcan los países desarrollados, se encamina a complementar sus sistemas de visión con tecnología de amplificación de la luz residual, utilizando los sensores de imágenes térmicas, ya que éstos, tal como se mencionó en el párrafo anterior, no sólo permiten la visión nocturna, sino que su uso también puede realizarse durante el día, inclusive con malas condiciones de visibilidad, es decir, en medio de la neblina y el humo.

Conclusiones
Cabe destacar que la tecnología de visión térmica así como sucede con todo desarrollo novedoso, aún no ha amortizado sus gastos, por lo cual su adquisición y funcionamiento resultan mucho más onerosos que los de un sistema de amplificación de luz.
También debe consignarse que si bien los sistemas termográficos permiten la observación a través de la niebla o el humo, a la vez que ofrecen mayores prestaciones que los dispositivos intensificadores de luz, no deben ser considerados sistemas "todo tiempo".
Por este motivo, a la hora de decidir su adquisición, se debería tener presente cuál será el uso que se pretende para el equipo. Así, por ejemplo, no se justificarían miras térmicas para armas portátiles o para conductores de vehículos, pero en cambio resultaría sensato pensar en ellas para los sistemas de puntería si el alcance real de dicha arma fuera mayor a 2.000 metros, en este caso se justificaría razonablemente la visión térmica.

Bibliografía - Boletín Técnico - Año 5 - Nro 5, RCA. - De La Condamine, Charles, Los medios modernos de visión nocturna: aplicación al helicóptero para el pilotaje, la vigilancia, la detección. Aerospatiale, División Engins Tactiques. - Hartl, Manfred, Avances en la tecnología de visión nocturna, Tecnología Militar Nro 6/92. - Infrared Products, Edición Litton. - Intensificadores de imagen, Edición Phillips.- Night Vision Equipment Company, 1999, Edición Litton