Nachtsichtgerät: So funktioniert das Sehen im Dunkeln

Das Nachtsichtgerät kommt immer dann zum Einsatz, wenn das menschliche Auge an seine Grenzen kommt, weil die Helligkeit einfach nicht mehr ausreicht. Am häufigsten werden Nachtsichtgeräte natürlich beim Militär oder auch von Jägern benutzt. Doch auch Sicherheitsfirmen und sogar Privatpersonen nutzen immer häufiger diese Geräte.

Doch wie funktioniert eigentlich so ein Nachtsichtgerät und seit wann gibt es diese Technik?

So funktioniert ein Nachtsichtgerät

Wenn man sich mit dem Thema Nachtsichtgerät beschäftigt, dann wird schnell klar, dass es nicht nur eine Technik gibt die eingesetzt wird, sondern verschiedene Methoden. Grundsätzlich unterscheidet man drei verschiedene Methoden die eingesetzt werden:

  • das noch vorhandene schwache Licht wird verstärkt
  • das eigentlich unsichtbare Infrarotlicht (nahes Infrarot) der Umgebung wird sichtbar gemacht
  • die Wärmestrahlung des Objektes selbst wird sichtbar gemacht

Bresser digitales Nachtsichtgerät 3x14 mit AufnahmefunktionDie meisten Nachtsichtgeräte arbeiten nach der zweiten Methode und machen das unsichtbare Infrarotlicht der Umgebung sichtbar und nutzen es. Daher werden diese Geräte häufig auch als Restlichtverstärker bezeichnet. Jeder kennt diese grünlichen Bilder aus Filmen. Doch wie funktioniert diese Methode?

Die Infrarotstrahlung trifft auf der einen Seite (dem Objekt zugewandt) auf eine Fotokathode. Daraus lösen sich Elektronen und werden durch Hochspannung in einer Vakuumröhre beschleunigt. Natürlich müssen sie irgendwo auch hin. Auf der anderen Seite dieser Röhre treffen sie auf einen Leuchtschirm und erzeugen durch Fluoreszenz das bekannte grünliche Bild. Das ist eine ganz einfache Erklärung, wie ein Nachtsichtgerät funktioniert, das sich das unsichtbare Infrarotlicht zu Nutze macht.

Wenn das vorhandene unsichtbare Infrarotlicht nicht ausreicht, ob ein „klares“ Bild zu erhalten, kann man die Umgebung und das Objekt auch noch zusätzlich mit Infrarotlampen ausleuchten. Auch diese Infrarotlampen verwenden natürlich ein, für das menschliche Auge, unsichtbares Licht.

Geschichtliche Entwicklung der Nachtsichtgeräte

Newton NV4 Vivid NachtsichtgerätBisher unterscheidet man vier verschiedene Generationen von Nachtsichtgeräten (Bildwandler- und Restlichtverstärker). Und diese Generationen stellen auch die geschichtliche Entwicklung der Geräte und ihrer Möglichkeiten dar.

Es beginnt mit der Generation 0. Hierbei handelt es sich um Infrarot-Umwandler nach dem Nahfokus-Prinzip. Diese sind bereits seit 1940 bekannt und kamen im zweiten Weltkrieg in Militärfahrzeugen zu Einsatz. Grundlage war die Bildwandlerröhre AEG-Telefunken 6914. Sie wird auch heute noch bei der Bundeswehr im Fero51 Nachtsichtgerät genutzt.

Die Generation 1 setzt Bildwandlerröhren nach dem Inverterprinzip ein und erreicht damit eine Verstärkung von 1000 bis 8000-fach und auch eine Bildverkleinerung. Allerdings haben diese Geräte nur eine Lebensdauer von 1000 bis maximal 2000 Stunden. Bei Nachtsichtgeräten der Generation 1 kommen meist auch zusätzlich noch Infrarotlampen mit zum Einsatz.

Eine weitere Entwicklungsstufe ist die Generation 2. Bei Nachtsichtgeräten dieser Generation kommt eine sogenannte Mikrokanalplatte wischen der Fotokathode und dem Bildschirm zum Einsatz. Sie fungiert als Sekundärelektronenvervielfacher. Auf diese Weise kann eine Restlichtverstärkung von bis zu 20.000 fach erreicht werden. Auch die Lebensdauer konnte bei den Geräten der Generation 2 gesteigert werden. Sie beträgt nun 10.000 bis 15.000 Stunden.

Die Generation 3 ist eine Weiterentwicklung der Geräte der 2. Generation. Auch hier kommen wieder Mikrokanalplatten zum Einsatz. Allerdings kommt auch zusätzlich Galliumarsenid (GaAs), ein sehr empfindlicher chemischer Stoff zum Einsatz. Dieser Halbleiterwerkstoff wird bei der Umwandlung von elektrischen in optischen Signalen eingesetzt. So wird eine bis zu 50.000 fache Lichtverstärkung erreicht. Die Lebensdauer eines Nachtsichtgeräts der 3. Generation beträgt etwa 15.000 Stunden. Geräte der 3. Generation sind die letzen Geräte, die aktuell im Handel erworben werden können.

Die Generation 4 ist ausschließlich den Militär vorbehalten. Hier kommen digitale Signalprozessoren zur Bildverarbeitung und Bildoptimierung zum Einsatz. Diese Geräte sind natürlich nicht im Handel erhältlich.

Was alle Nachtsichtgeräte die nach dem Prinzip des Restlichtverstärkers arbeiten aber gemeinsam haben, sie können nicht am Tage eingesetzt werden. Im Gegenteil, ein Einsatz bei hellem Licht kann zur Beschädigung oder sogar zur Zerstörung der Geräte führen.

Wärmebildgeräte

Wie bereits eingangs erwähnt, gibt es ja noch eine weitere Methode, nach der ein Nachtsichtgerät funktionieren kann. Wärmebildgeräte arbeiten wie eine Wärmebildkamera. Hierbei wird mit Hilfe von pyroelektrischen oder Bolometer-Arrays (Focal Plane Array) die Wärmestrahlung eines Objektes aufgenommen und sichtbar gemacht. Der Vorteil ist, diese Geräte können auch am Tag eingesetzt werden. Aber sie haben auch einen Nachteil, sie sind deutlich teurer als als Nachtsichtgeräte, die als Restlichtverstärker arbeiten.

Anwendungsgebiete für das Nachtsichtgerät

Als Privatperson kann man im Handel nur Nachtsichtgeräte der Generation 1, 2 oder 3 kaufen. Diese Geräte gibt es in verschiedenen Bauformen. So gibt es die Nachtsichtgeräte als monokulare Bauform, ähnlich eines Spektiv oder binokularer Bauform wie ein herkömmliches Fernglas.

Natürlich finden sich die Einsatzgebiete für solche Geräte hauptsächlich im militärischen oder polizeilichen Bereich. Aber auch bei der Jagd oder der Tierbeobachtung allgemein ist der Einsatz eines Nachtsichtgerätes sinnvoll und hilfreich.

Nachtsichtgeräte die das unsichtbare Infrarotlicht sichtbar machen werden häufig auch in Überwachungskameras zum Objektschutz eingesetzt. Hier meist in Kombination mit Infrarotstrahlern zur unsichtbaren Ausleuchtung.