Keiler-1 kädessä

Esittelyssä: pimeänäkölaitteet, niiden ominaisuudet ja käyttöönotto

PIMEÄNÄKÖLAITTEET

Pimeänäkölaitteet ovat tulleet myös metsästykseen ja hinnaltaan kuluttajien saataville. Tässä Ruutia ja Rautaa -blogitekstissä on tietopaketti pimeänäkölaitteista.

 

PÄÄTYYPIT

Valonvahvistin

Valonvahvistin perustuu periaatteeseen, jossa fotoneja kerätään ja muutetaan elektroneiksi, elektronien varausta vahvistetaan ja elektronit muutetaan takaisin fotoneiksi, joista muodostetaan optiikan avulla silmillä nähtävä kuva. Toteutus on toki huomattavasti monisäikeisempää.

Valonvahvistimet jaotellaan tekniikan mukaan eri sukupolviin, joita on luokittelijasta riippuen viidestä seitsemään ja numeroilla 0:sta 4:ään. Karkeasti mitä suurempi on valonvahvistajan sukupolven numero, sen tarkempi ja selkeämpi kuva on katsojalle. Käytännössä siviililaitteet ovat enintään 2. sukupolven (Gen. 2 tai Gen 2+) laitteita.

Valonvahvistin voi olla mono-okulaari, kahdella silmällä katsottava kiikari tai tähtäin. Tähtäimenä se on useimmiten kokonainen tähtäin säätömekanismeineen ja harvemmin päiväoptiikan eteen tuleva lisälaite.

Valonvahvistaja on pelkästään pimeäkäyttöön tarkoitettu ja sen käyttö muussa käytössä on käytännössä mahdotonta. Tähtäimissä on toki useimmiten varusteena linssinsuojus, jonka avulla kohdistaminen on mahdollista myös päivänvalossa.

Lämpökamera

Lämpökamera on yleinen nimitys optoelektronisille laitteille, jotka muodostavat kuvan kohteesta sen lähettämän infrapunasäteilyn perusteella. Lämpökameran toiminta on riippumatonta vallitsevista valaistusolosuhteista ja se toimii samalla tavalla päivänvalossa ja täydellisessä pimeydessä. Lämpökameralla voi nähdä ainakin rajoitetusti sumun, savun ja kevyiden esteiden kuten oksiston läpi. Edelleen lämpökameralla voi erottaa esim. eläimen jälkiä ainakin rajoitetusti.

Lämpökameroita käytetään monenlaisissa siviilipuolen sovellutuksissa kunnossapidosta ja rakennusalalta teollisuuteen, mutta käytön pääpaino on sotilaallisessa käytössä, jota metsästykseenkin käytettävät laitteet tietyllä tavalla sivuavat.

Lämpökameroita on olemassa kahta päätyyppiä eli laitteita, joissa on jäähdytetty ilmaisin ja sellaisia, joissa on jäähdyttämätön ilmaisin. Muitakin jaottelutapoja kuten esim. jaottelu aallon pituuden mukaan on olemassa.

Lämpökameroihin liittyvän tekniikan yleistyessä ja halventuessa, kooltaan pienet ja kevyet, jäähdyttämättömällä ilmaisimella varustetut lämpökamerat ovat tulleet kuluttajatuotteisiin. Lämpökamerat ovat yleensä mono-okulaareja eli yhden silmän tähystyslaitteita tai tähtäimiä. Kahden silmän kiikareitakin on toki olemassa, mutta ne ovat siviilimarkkinoilla tuiki harvinaisia.

Aseeseen tarkoitettuja lämpökameroita eli lämpötähtäimiä on kahta päätyyppiä eli kokonaisia tähtäimiä, jotka sisältävät tähtäysristikon ja säätömekanismin sekä aseen optisen tähtäimen jatkeeksi kiinnitettäviä laitteita, jotka hyödyntävät päiväoptiikkaa.

Fuusiolaitteet

Käsitteellä fuusiolaite tarkoitetaan lämpökameran ja passiivisen valonvahvistimen tai lämpökameran ja digitaalisen videokameran yhdistelmiä. Edelliset ovat hintansa puolesta lähinnä ammattikäyttöön tehtyjä ja jälkimmäiset kuluttajamarkkinoille tarkoitettuja.

Fuusiolaitteet ovat muiden pimeänäkölaitteiden tapaan mono-okulaarin tyyppisiä tähystimiä, kiikareita tai päiväoptiikkaan kiinnitettäviä tähtäimiä.

Fuusio-laitteen pääasiallinen ero yksittäiseen digitaaliseen videokameraan tai lämpökameraan verrattuna on, että kuva on terävämpi kuin kummassakaan laitteessa yksistään. Tämä auttaa kohteiden tunnistamista yleisesti ja erityisesti olosuhteissa, joissa lämpötilaerot ovat vähäisiä. Lämpökamera ei näe ikkunan läpi, mutta videokamera näkee. Fuusiolaite ei ole mikään ihmelaite, mutta suorituskykyisempi ja kuvanlaadultaan parempi pimeänäkölaite aikaisempiin tyyppeihin verrattuna.

 

Lämpökameran ominaisuuksia

Pimeänäkölaitteista kuluttajamarkkinoilla yleisin ja ajankohtaisin on lämpökamera, seuraavat ominaisuudet liittyvät sekä tähtäimiin ja katselulaitteisiin.

Katselulaitteissa on yleensä itsessään joko optinen tai elektroninen suurennus, joka on yleensä myös säädettävä. Tähtäimessä suurennus on taas 1x tai jopa vähemmän. Tämä siksi, että kuva näkyisi tähtäimen kautta mahdollisimman terävänä. Joitain laitteita voidaan käyttää sekä katselulaitteina että tähtäiminä, mutta tämä edellyttää optisen lisäosan käyttöä tähtäimessä.

 

Rusanin valmistamalla pikakiinnityslaitteella ja tähtäinkohtaisilla sovitinosilla lämpökamera voidaan kiinnittää nopeasti useampiin tähtäimiin.

Useimmiten lämpötähtäimet ovat optisen tähtäimen eli tähtäinkaukoputken etupuolelle kiinnitettäviä laitteita (engl Clip on). Tähtäimen etupuolelle kiinnitettävä lämpökamera kiinnitetään joko kiskoon tähtäimen etupuolella tai tähtäinkaukoputken etupäähän erillisellä adapterilla, joka on yleisempi tapa. Adapteri on valmistettu yleensä alumiinista ja sen sovite tähtäimen etupäähän on mahdollisimman tiivis. Adapteri kiinnitetään paikoilleen yleensä puristeliitoksella. Lämpökameroissa on adapterin kiinnitystä varten ulkopuolinen kierre, joka voi olla esim. M52x0.75, M46x0.75, M43x0.75 tai M33x0.75.

 

Pikakiinnityslaitteen lukitusmekanismi.

Lämpökamera ei sinällään edellytä sen kanssa käytettävältä tähtäinkaukoputkelta mitään tiettyjä ominaisuuksia. Järjestely optiikan suhteen toimii niin, että tähtäimen läpi katsotaan kuvaa, joka on lämpökameran sisällä olevassa näytössä.  Sinällään optiikan ei tarvitse olla huippuluokkaa, mutta toki hyvälaatuinen optiikka toistaa kuvan selvemmin. Säädettävästä suurennuksesta on etua, koska pääsääntöisesti lämpökameran kanssa käytettävän tähtäimen maksimisuurennus on 5x – 6x. Isommalla suurennuksella kuva menee epäselväksi.

Tähtäimeen kiinnitettävä lämpökamera painaa yleensä n. puoli kiloa. Kiinnitystavan selkeä etu on, että lämpökamera linjautuu automaattisesti tähtäimen kanssa samalle optiselle akselille. Tähtäimeen kiinnitetty lämpökamera on lisämassa, jonka takia kannattaa valita tähtäimeen tukevat jalustat. Jalustan jämäkkyydellä on merkitystä eteenkin, jos kaliiperissa on enemmän tehoa. Tarkkaa rajaa sille, milloin tehon suhteen erityistä huomiota tähtäimen kiinnitykseen pitäisi kiinnittää, on hankala sanoa, mutta pidetään jonkinlaisena rajapyykkinä .308 Winchesteria. Tähtäimen jalustan/renkaiden tulee olla myös riittävän korkea, että lämpökamera sopii paikoilleen ja toisaalta tähtäimen edessä tulee myös olla tilaa. Sotilaskäytössä tähtäimen eteen tuleva pimeänäkölaite kiinnitetään useimmiten aseen tukissa kiinni olevaan kiskoon eikä toiseen tähtäimeen. Tällaisia jalustoja on saatavissa myös siviilikäyttöön tarkoitettuihin laitteisiin, mutta niiden sovittaminen metsästyskivääriin on hankalampaa kuin lämpökameran kiinnittäminen suoraa tähtäinkaukoputken jatkeeksi.

 

Tähtäimen koolla on merkitystä lisälaitteen asennuksen suhteen. Tässä on Liemke Luchs-1 lämpökamera Leica Amplus 2.5-15x50 tähtäimen jatkeena. 
Yhdistelmä ei tässä aseessa (AR15 20” piipulla) voi olla juurikaan pitempi.

Lämpökameralla on rajoitteita verrattuna päiväoptiikkaan. Lämpökameran kyky erotella kohteita riippuu olosuhteista. Paras erottelutarkkuus saadaan olosuhteissa, joissa kohteen ja ympäristön välillä on selkeä lämpötilaero. Kaikki mikä vaimentaa lämpösäteilyä heikentää lämpökameran kuvan laatua; sumu, sade ja ilman kosteuskin vaikuttavat näkyvyyttä heikentävästi. Lämpökamerassa syvyysvaikutelma on huonompi kuin päiväoptiikassa. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että lämpökameran elektronisesti muodostetussa kuvassa näkyvien kohteiden etäisyyttä tarkastelupaikkaan ja myös kohteiden etäisyyttä toisiinsa nähden on hankalampi arvioida kuin päiväoptiikalla. Talvella korkeapaineella on helpompi nähdä lämpökameralla kohteita kuin kesällä pilvisellä kelillä. Lämpökamera ei kerro sitä, onko tarkasteltava kohde elävä, vaan sen näytöltä on tunnistettavissa ympäristöä lämpimämmät ja kylmemmät kohteet. Vasta liike voi paljastaa onko kyseessä auringossa lämmennyt kivi vai riistaeläin.

Metsästyskäytössä lämpökameran suorituskykyä voidaan arvioida sen havainnointi- ja tunnistamisetäisyyksien pohjalta. Näistä tärkeämpi on kohteen havainnointi, joka kertoo, onko kysymyksessä eläin vai jotain muuta. Tunnistaminen tarkoittaa taas esimerkiksi sitä onko kysymyksessä kettu vai koira.

Käyttö aseessa

Kun lämpökamera asetetaan tähtäinkaukoputken eteen, osumapiste ei ole välttämättä alkuperäisen kohdistuksen mukaisessa paikassa. Lämpökameran käyttö saattaa siis edellyttää tähtäimen ja lämpökameran optista linjaamista. Tähän toimenpiteeseen ohjeet löytyvät yleensä lämpökameran käyttöohjeista. Tähtäinkaukoputkea ei kohdisteta lämpökameran mukaan, vaan lämpökameran kuva siirretään tähtäimen ristikon mukaisesti.

Ammuttaessa kasat ovat yleensä lämpökameralla suurempia kuin päiväoptiikalla. Ase-tähtäin yhdistelmän tarkkuus on kuitenkin metsästyskäyttöön täysin riittävä, jos se on sitä ilman lämpökameraa.

Lämpötähtäimen kohdistamiseen tarvitaan taulu, jossa on selkeä kontrasti väreissä ja kuvioissa. Joissain olosuhteissa toimii tavallinen mustavalkoinen pahvitaulu. Kenties helpoiten useimmissa olosuhteissa toimivan kohdistustaulun saa tehtyä päällystämällä taulun tavanomaisella alumiinifoliolla ja tekemällä folion päälle tähtäinkuvio esim. tummalla teipillä. Kuvion koon tulee olla suhteessa kohdistusetäisyyteen ja optiikan suurennukseen niin, että kuvio erottuu taustasta. Lämpökamera näkee alumiinifolion kylmänä ja teipin lämpimänä.

Lämpökamera on toimiva ja tehokas lisävaruste, mutta sen tehokas ja turvallinen käyttö edellyttää hyvää perehtymistä laitteeseen ja sen käyttöön. Lämpökamera ei toimi niin, että se otetaan kaupan hyllyltä ja laitetaan tähtäimen jatkoksi.

Yleisesti lämpökameran käyttöön ja erityisesti tähtäimenä käytettävän lämpökameran käyttöön tulee perehtyä hyvin niin ampumaradalla kuin myös maastossa. Maailmaa kannattaa tähystää lämpökameran läpi ilman aikomustakaan ampua laukausta, varsinkaan riistalaukausta. Harjoittelu on erityisen tärkeää siksi, että ei ammuta vääriä kohteita. Suomessa ei ole tiettävästi sattunut yhtään onnettomuutta pimeänäkölaitteiden käytössä ja hyvä niin.

Lämpökameraan liittyviä termejä ja käsitteitä

Resoluutio eli lämpökameran ilmaisinmatriisin koko ilmaistuna pikseleinä kertoo lämpökameran kuvan laadusta. Mitä isompi anturin koko on, sitä parempi on laitteen kuvanlaatu ja erottelukyky.

Pikselikoko eli anturin pisteiden (pikseleiden) etäisyys toisistaan mikrometreinä (µ). Mitä pienempi pikselikoko, sitä parempi on kuva. Esim. 12µ on parempi kuin 17µ.

Kuvan päivitystaajuus ilmaisee sitä, kuinka usein kuva päivittyy näytöllä. Päivitystaajuuden yksikkö on Hertsi eli Hz. Esim. 60 Hz tarkoittaa, että kuva päivittyy 60 kertaa sekunnissa.

Näyttö on laitteen sisällä oleva pienikokoinen näyttö, jolta katsotaan optiikan läpi lämpökameran tuottamaa kuvaa. Vanhemmissa lämpökameroissa näyttö oli nestekide-tyyppinen, mutta nykyisissä laitteissa näyttö on pääsääntöisesti joko OLED (Organic Light Emitting Diode) tai AMOLED (Active Matrix Organic Light Emitting Diode) tyyppinen. Näytön koko vaikuttaa myös kuvan laatuun eli mitä isompi näyttö, sen parempi kuva.

Useimmissa laitteissa kuvan näytön väripaletti on valittavissa vaihtoehdoista, jotka ovat useimmissa tapauksissa seuraavat: White Hot (lämmin näkyy valkoisena), Black Hot (lämmin näkyy mustana), Red Hot (lämmin näkyy punaisena) ja kuva, jossa lämpötilaerot näkyvät useissa väreissä. Näytön värin valinta riippuu tilanteesta, jossa laitetta käytetään ja tietysti myös henkilökohtaisista mieltymyksistä.  Useimmissa tapauksissa toimii White Hot tai Black Hot.

Kuvan kalibrointi tarkoittaa kuvan pikselivirheiden korjausta. Kuva voi aika ajoin ”palaa” väliaikaisesti ilmaisinmatriisiin ja kuvassa näkyä haamukuva. Tämä korjaantuu päivittämällä tai kalibroimalla ilmaisinmatriisi. Lämpökameroissa on tätä varten joko automaattinen tai käyttäjän toimesta aktivoitava toiminto. Automaattinen kalibrointi näkyy ja kuuluu käyttäjälle kuvan hetkellisenä jäätymisenä ja laitteen naksumisena. Englanniksi tätä kutsutaan termillä Non-Uniformity Correction (NUC).