Restlichtverstärker und Bildwandler

Was sind Restlichtverstärker und Bildwandler?

Kurze Erläuterung der Begriffe „Restlichtverstärker“ und „Bildwandler“ und ihrer Funktionen

Ein Restlichtverstärker ist eine Form der analogen Nachtsichttechnik. Er nutzt das noch vorhandene Licht von Mond, Sternen oder entfernten künstlichen Lichtquellen und verstärkt es innerhalb einer Bildverstärkerröhre. Dadurch entsteht auch bei sehr geringer Umgebungshelligkeit ein für das menschliche Auge erkennbares Bild.

Die Bezeichnung „Bildwandler“ wird nicht immer einheitlich verwendet. Im technischen Sinn kann sie ein System bezeichnen, das eine für das menschliche Auge nicht unmittelbar sichtbare Strahlung in ein sichtbares Bild umwandelt. Dazu können historische Infrarot-Bildwandlerröhren ebenso gehören wie moderne elektronische Sensorsysteme.

Ein Bildwandler darf jedoch nicht pauschal mit einer Wärmebildkamera gleichgesetzt werden. Digitale Nachtsichtgeräte erfassen sichtbares und nahes infrarotes Licht mit einem elektronischen Sensor. Wärmebildgeräte registrieren dagegen die von Objekten abgegebene Wärmestrahlung im langwelligen Infrarotbereich.

Bei modernen Geräten solltest du deshalb zwischen drei grundlegenden Technologien unterscheiden:

• Analoge Restlichtverstärker: Sie verstärken vorhandenes Restlicht mithilfe einer Bildverstärkerröhre.
• Digitale Nachtsichtgeräte: Sie erfassen sichtbares und nahes infrarotes Licht mit einem elektronischen Sensor und stellen das Bild auf einem Display dar.
• Wärmebildgeräte: Sie erkennen Temperaturunterschiede und benötigen weder sichtbares Restlicht noch einen IR-Aufheller.

In unserem aktuellen Sortiment liegt der Schwerpunkt bei der klassischen Nachtsicht auf digitalen Geräten. Ein Beispiel ist das SYTONG HT-88 Nachtsicht-Nachsatzgerät. Das Dual-Use-Modell ist als handgeführtes Beobachtungsgerät und – bei rechtlicher Zulässigkeit – als Nachsatzgerät in Verbindung mit einer geeigneten Tagesoptik nutzbar.

Weitere Modelle und passendes Zubehör findest du in unserer Kategorie Nachtsichtgeräte für die Jagd.

Kontext, in dem diese Technologien am häufigsten eingesetzt werden

Restlichtverstärker und digitale Nachtsichtgeräte werden überall dort eingesetzt, wo bei geringer Umgebungshelligkeit sichtbare Strukturen, Konturen und Oberflächenmerkmale beurteilt werden sollen. Mögliche Einsatzbereiche sind die Wildbeobachtung, jagdliche Anwendungen, Sicherheitsaufgaben, Naturbeobachtungen und professionelle Überwachungssituationen.

Analoge Restlichtverstärker spielen ihre Stärken vor allem bei sehr wenig vorhandenem Licht aus. Ihr Bild wird innerhalb der Bildverstärkerröhre erzeugt und ohne vollständige digitale Verarbeitung dargestellt. Bewegungen erscheinen dadurch besonders unmittelbar.

Digitale Nachtsichtgeräte bieten dagegen häufig zusätzliche Funktionen wie Foto- und Videoaufnahmen, verschiedene Bildmodi, digitalen Zoom und eine Verbindung zu einem Smartphone. Bei völliger Dunkelheit benötigen sie in der Regel eine aktive Infrarotbeleuchtung.

Das SYTONG HT-88 wird in unterschiedlichen Varianten angeboten. Ein 850-nm-IR-Strahler ermöglicht üblicherweise ein helleres Sensorbild und eine größere nutzbare Beleuchtungsreichweite. An der Lichtquelle kann jedoch ein schwaches rotes Glimmen erkennbar sein.

Eine Variante mit 940-nm-IR-Strahler arbeitet für das menschliche Auge unauffälliger. Abhängig von Sensor, Leistung und Umgebungsbedingungen fällt die praktisch nutzbare Reichweite häufig geringer aus als bei einer vergleichbaren 850-nm-Ausführung.

Wärmebildgeräte werden eingesetzt, wenn Wärmequellen unabhängig vom vorhandenen Licht möglichst schnell erkannt werden sollen. Für kurze bis mittlere Beobachtungsdistanzen eignet sich beispielsweise die Nocpix Lumi P13 Wärmebildkamera. Ihr breites Sehfeld unterstützt das Absuchen von Waldflächen, Wechseln und Feldrändern.

Für eine detailreichere thermische Beobachtung auf mittleren und weiteren Entfernungen kommt die Nocpix Lumi H35R Wärmebildkamera infrage. Sie kombiniert einen 640 × 512 Pixel großen Wärmesensor mit einem integrierten Laser-Entfernungsmesser.

Welche Technologie besser passt, hängt vom Einsatzzweck ab. Nachtsichttechnik zeigt sichtbare Oberflächen und Strukturen. Wärmebildtechnik hebt dagegen Temperaturunterschiede hervor und erleichtert dadurch insbesondere das schnelle Auffinden von Wild.

Eine ausführliche Gegenüberstellung findest du in unserem Ratgeber Wärmebild und Nachtsicht im Vergleich.

Technologie hinter Restlichtverstärkern

Wie Restlichtverstärker arbeiten und ihre allgemeine Funktionsweise

Die Technologie eines analogen Restlichtverstärkers basiert auf der Verstärkung des vorhandenen sichtbaren und nahen infraroten Lichts. Der gesamte Vorgang findet innerhalb einer Bildverstärkerröhre statt.

Zunächst sammelt das Objektiv das vorhandene Umgebungslicht und fokussiert es auf die Photokathode. Die Photokathode ist ein lichtempfindlicher Bestandteil der Bildverstärkerröhre. Sie wandelt die eintreffenden Photonen in Elektronen um.

Bei Röhren mit einer Mikrokanalplatte gelangen die Elektronen anschließend in sehr kleine Kanäle. Treffen sie dort auf die Innenwände, werden weitere Elektronen freigesetzt. Dadurch wird das ursprüngliche Signal vervielfacht.

Die verstärkten Elektronen treffen anschließend auf einen Phosphorschirm. Dieser wandelt das Elektronensignal wieder in sichtbares Licht um. Über das Okular kannst du das entstandene Bild betrachten.

Je nach verwendetem Phosphor erscheint das Bild beispielsweise grün oder in einer Schwarz-Weiß-Darstellung. Eine grüne Darstellung wurde traditionell häufig eingesetzt, weil das menschliche Auge viele Grünabstufungen gut unterscheiden kann. Weiße Phosphorschirme erzeugen dagegen ein eher schwarz-weißes Bild, das von vielen Nutzern als natürlich empfunden wird.

Eine Mikrokanalplatte beschleunigt die Elektronen nicht lediglich, sondern vervielfacht sie. Die benötigte elektrische Beschleunigung und Steuerung erfolgt durch die Spannungsversorgung der Bildverstärkerröhre.

Restlichtverstärker gelten grundsätzlich als passive Systeme, solange sie ausschließlich vorhandenes Umgebungslicht nutzen. Wird ein Infrarotaufheller eingeschaltet, arbeitet das Gesamtsystem aktiv, da die Umgebung mit zusätzlichem IR-Licht beleuchtet wird.

Bei vollständiger Dunkelheit steht auch einer analogen Bildverstärkerröhre kein ausreichendes Restlicht zur Verfügung. In diesem Fall kann ebenfalls ein geeigneter IR-Aufheller erforderlich sein.

Digitale Nachtsichtgeräte verwenden keine Photokathode, Mikrokanalplatte und keinen Phosphorschirm. Dort übernehmen ein CMOS- oder vergleichbarer Sensor, ein Bildprozessor und ein internes Display die Bilderzeugung.

Weitere Informationen zu den einzelnen optischen und elektronischen Bestandteilen findest du in unserem Ratgeber Aufbau und Komponenten eines Nachtsichtgeräts.

Unterscheidung zwischen verschiedenen Generationen von Restlichtverstärkern

Analoge Restlichtverstärker werden häufig in Generationen eingeteilt. Diese Einteilung soll technische Entwicklungsstufen beschreiben, ist aber nicht bei allen Herstellern und in allen Ländern vollständig einheitlich.

Geräte der ersten Generation verwenden eine vergleichsweise einfache Bildverstärkerröhre ohne moderne Mikrokanalplatte. Sie bieten eine begrenzte Lichtverstärkung und können insbesondere am Bildrand Verzerrungen oder Unschärfen zeigen. Für sehr dunkle Umgebungen ist häufig eine zusätzliche Infrarotbeleuchtung erforderlich.

Mit der zweiten Generation wurde die Mikrokanalplatte zu einem wichtigen Bestandteil der Bildverstärkerröhre. Sie vervielfacht die von der Photokathode erzeugten Elektronen und verbessert dadurch Lichtverstärkung, Bildhelligkeit und nutzbare Auflösung.

Unter der dritten Generation werden vor allem Systeme mit weiterentwickelten Photokathoden und hoher Empfindlichkeit im nahen Infrarotbereich zusammengefasst. Die genaue Abgrenzung zu modernen Röhren der zweiten Generation ist außerhalb bestimmter militärischer Beschaffungsstandards jedoch nicht immer eindeutig.

Bezeichnungen wie „Gen 2+“, „Gen 3+“, „4G“ oder „filmless“ werden je nach Hersteller unterschiedlich verwendet. Eine allgemein einheitlich definierte vierte Generation, die jedes entsprechend beworbene Produkt zweifelsfrei derselben Leistungsklasse zuordnet, gibt es im zivilen Handel nicht.

Für den Vergleich eines analogen Restlichtverstärkers sind konkrete Leistungswerte deshalb aussagekräftiger als die Generation allein. Dazu gehören:

• Auflösung: häufig in Linienpaaren pro Millimeter angegeben
• Signal-Rausch-Verhältnis: Verhältnis des nutzbaren Bildsignals zum Bildrauschen
• FOM-Wert: rechnerische Verbindung aus Auflösung und Signal-Rausch-Verhältnis
• Photokathodenempfindlichkeit: beschreibt die Umwandlung des eintreffenden Lichts
• Autogating: schnelle Regelung bei wechselnden Lichtverhältnissen
• Bildfehler: Lage und Größe möglicher Punkte oder Unregelmäßigkeiten im Bild

Auch Objektivqualität, Sehfeld, Vergrößerung und Ergonomie beeinflussen die praktische Leistung erheblich. Eine hohe Generation oder ein hoher Einzelwert garantiert deshalb nicht automatisch, dass ein Gerät für dein Revier und deine Beobachtungsentfernungen optimal geeignet ist.

Digitale Geräte werden nicht sinnvoll anhand dieser Röhrengenerationen bewertet. Bei ihnen solltest du Sensorauflösung, Lichtempfindlichkeit, Display, Bildrate, Objektiv, Sehfeld und IR-Beleuchtung vergleichen.

Eine ausführliche Gegenüberstellung beider Technologien findest du unter Digitale und analoge Nachtsichtgeräte.

Technologie hinter Bildwandlern

Der Begriff Bildwandler beschreibt grundsätzlich eine Technik, die eine nicht unmittelbar sichtbare Bildinformation in eine für den Menschen sichtbare Darstellung überführt. Welche Technik damit gemeint ist, hängt vom jeweiligen Zusammenhang ab.

Bei historischen Infrarot-Bildwandlern wird aktiv ausgesendetes nahes Infrarotlicht von der Umgebung reflektiert, vom Gerät aufgenommen und in ein sichtbares Bild umgewandelt. Solche Systeme sind auf eine passende Infrarotlichtquelle angewiesen.

Moderne digitale Nachtsichtgeräte arbeiten nach einem ähnlichen Grundprinzip, verwenden dafür aber einen elektronischen Sensor. Das Objektiv bildet sichtbares und nahes infrarotes Licht auf dem Sensor ab. Anschließend verarbeitet ein Prozessor das Signal und zeigt das Ergebnis auf einem LCD- oder OLED-Display an.

Bei ausreichendem Restlicht kann ein empfindlicher digitaler Sensor teilweise ohne zusätzliche Beleuchtung arbeiten. Bei sehr dunklen Bedingungen verbessert ein integrierter oder externer Infrarotstrahler das Bild.

Ein externer Aufheller wie der Fritzmann Infrarotstrahler mit 940 nm lässt sich stufenlos dimmen und fokussieren. Dadurch können Lichtleistung und Lichtkegel an die Beobachtungsdistanz angepasst werden.

Eine zu starke IR-Beleuchtung kann nahe Vegetation, Äste oder andere reflektierende Gegenstände überstrahlen. Eine zu geringe Leistung liefert auf größere Entfernung möglicherweise nicht genügend Bildinformationen. Der Strahler sollte deshalb nur so stark eingestellt werden, wie es für die jeweilige Situation erforderlich ist.

Wärmebildgeräte funktionieren anders. Ihr thermischer Sensor erfasst die von Objekten abgegebene Wärmestrahlung. Die Elektronik ordnet den gemessenen Temperaturunterschieden verschiedene Helligkeits- oder Farbwerte zu und erzeugt daraus ein Wärmebild.

Da Wärmebildkameras ihre Informationen nicht aus reflektiertem sichtbarem oder nahem infrarotem Licht gewinnen, können sie auch bei vollständiger Dunkelheit ohne IR-Aufheller arbeiten. Sie zeigen jedoch keine natürlichen Farben und Oberflächenstrukturen wie ein digitales Nachtsichtgerät.

Eine Auswahl thermischer Beobachtungsgeräte findest du in den Kategorien monokulare Wärmebildgeräte und Wärmebildferngläser. Sämtliche verfügbaren Serien des Herstellers stehen auf unserer NOCPIX-Herstellerseite zur Verfügung.

Restlichtverstärker im Kontext der Jagd

Besondere Anforderungen bei der Jagd

Die Jagd stellt besondere Anforderungen an Nachtsichttechnik. Ein Gerät muss nicht nur ein möglichst helles Bild liefern, sondern auch eine zuverlässige Beurteilung der beobachteten Situation ermöglichen.

Bei der Auswahl spielen unter anderem Sehfeld, Vergrößerung, Bildqualität, Bedienbarkeit, Gewicht, Akkulaufzeit und Wetterfestigkeit eine wichtige Rolle. Welcher Schwerpunkt entscheidend ist, hängt von der Jagdart und der Struktur des Reviers ab.

Im Wald und auf kurzen Entfernungen erleichtert ein großes Sehfeld das Auffinden und Verfolgen von Wild. Auf offenen Feldflächen kann eine höhere Grundvergrößerung hilfreich sein. Sie verkleinert jedoch in der Regel den sichtbaren Bildausschnitt.

Ein Nachtsichtgerät sollte außerdem eine ausreichend flüssige Bilddarstellung bieten. Bei digitalen Geräten beeinflussen Sensor, Prozessor und Bildfrequenz, wie deutlich eine Verzögerung bei Bewegungen oder beim Schwenken wahrgenommen wird.

Das SYTONG HT-88 bietet sich als digitales Dual-Use-Gerät an. Du kannst es unabhängig von einer Waffe zur Beobachtung nutzen. Die Verwendung als Nachsatzgerät darf nur erfolgen, wenn die Montage und der konkrete jagdliche Einsatz nach den geltenden Vorschriften zulässig sind.

Passende Modelle und weitere Informationen zum Hersteller findest du auf unserer SYTONG-Herstellerseite.

Bei der Wildsuche kann Wärmebildtechnik eine sinnvolle Ergänzung darstellen. Eine Wärmequelle hebt sich häufig deutlich vom Hintergrund ab, wodurch Wild schneller entdeckt werden kann. Für die Beurteilung sichtbarer Oberflächenmerkmale kann anschließend ein digitales Nachtsichtgerät zusätzliche Informationen liefern.

Als kompaktes Wärmebildgerät für Wald, Wechsel und Feldrand kommt die Nocpix Lumi P13 infrage. Für höhere Detailanforderungen und größere Beobachtungsdistanzen bietet sich die Nocpix Lumi H35R mit Laser-Entfernungsmesser an.

Unabhängig von der Technik müssen Wild, Vordergelände und Kugelfang zweifelsfrei beurteilt werden. Ein elektronisches oder analoges Bild kann durch Nebel, Niederschlag, Äste, Reflexionen, digitale Vergrößerung oder falsche Einstellungen beeinflusst werden.

Auch die Reichweitenangabe eines Herstellers darf nicht automatisch mit einer sicheren Erkennungs- oder Identifikationsreichweite gleichgesetzt werden. Ein Gerät kann auf großer Entfernung anzeigen, dass sich dort ein Objekt befindet. Für die zuverlässige Beurteilung notwendiger Details ist meist eine wesentlich kürzere Entfernung erforderlich.

Beim jagdlichen Einsatz von Nachttechnik musst du das Waffenrecht und das Jagdrecht deines Bundeslandes beachten. Die Zulässigkeit eines frei geführten Beobachtungsgeräts bedeutet nicht automatisch, dass dasselbe Gerät mit einer Waffe oder Zieloptik verbunden werden darf.

Ausführlichere Hinweise zu Jagdarten, Reichweiten und Rechtsgrundlagen findest du im Ratgeber Nachtsicht und Jagd.

Militärische und Sicherheitsanwendungen von Restlichtverstärkern

Wie werden Restlichtverstärker im militärischen Kontext und in der Sicherheitsbranche eingesetzt?

Restlichtverstärker und digitale Nachtsichtsysteme werden im militärischen und behördlichen Bereich unter anderem zur Orientierung, Beobachtung, Dokumentation und Überwachung bei geringer Umgebungshelligkeit verwendet.

Handgeführte Monokulare ermöglichen eine mobile Beobachtung. Kopf- oder helmmontierte Systeme können abhängig von ihrer Ausführung eine freihändige Orientierung ermöglichen. Stationäre Systeme werden beispielsweise zur Kontrolle bestimmter Gelände- oder Gebäudebereiche eingesetzt.

Bei Sicherheitsanwendungen können Nachtsichtgeräte helfen, Bewegungen und sichtbare Strukturen in schlecht beleuchteten Bereichen zu erkennen. Digitale Systeme bieten häufig zusätzliche Möglichkeiten zur Foto- und Videoaufzeichnung.

Infrarotaufheller können die Reichweite und Bildqualität erhöhen, wenn kaum verwertbares Restlicht vorhanden ist. Die aktive Beleuchtung kann jedoch von anderen geeigneten Nachtsichtsystemen erkannt werden. Für professionelle Anwendungen muss deshalb genau geprüft werden, ob eine aktive oder passive Beobachtung erforderlich ist.

Wärmebildtechnik ergänzt die Nachtsicht, indem sie Temperaturunterschiede sichtbar macht. Sie eignet sich besonders für die schnelle Suche nach Wärmequellen. Nachtsichttechnik zeigt dagegen eher sichtbare Konturen, Oberflächen und reflektiertes Licht.

Auch bei privaten Sicherheitsanwendungen sind Datenschutz-, Persönlichkeits- und Eigentumsrechte zu beachten. Ein Nachtsichtgerät oder eine Aufnahmefunktion darf nicht ohne geeignete Rechtsgrundlage zur Überwachung öffentlicher Wege, fremder Grundstücke oder anderer Personen eingesetzt werden.

Unterschiede zwischen zivilen und militärischen Geräten

Die grundlegende Funktionsweise ziviler und militärischer Restlichtverstärker ist vergleichbar. Unterschiede bestehen vor allem bei den Leistungsanforderungen, der Qualitätsprüfung, der mechanischen Belastbarkeit und der vorgesehenen Integration in weitere Ausrüstung.

Professionelle Systeme werden häufig nach genau definierten Vorgaben für Temperaturbereich, Stoßfestigkeit, Wasserdichtigkeit, elektromagnetische Verträglichkeit und langfristige Zuverlässigkeit geprüft.

Bei analogen Geräten können zudem besonders leistungsfähige und streng ausgewählte Bildverstärkerröhren verwendet werden. Entscheidend sind nicht allein die beworbene Generation, sondern konkrete Werte wie Auflösung, Signal-Rausch-Verhältnis, FOM und die Zahl sowie Lage möglicher Bildfehler.

Digitale professionelle Systeme können sich durch besonders lichtempfindliche Sensoren, geringe Bildverzögerung, robuste Gehäuse, sichere Schnittstellen und eine hohe Zuverlässigkeit bei schwierigen Umweltbedingungen unterscheiden.

Zivile Nachtsichtgeräte sind dagegen meist auf Beobachtung, Jagd und Outdoor-Aktivitäten ausgerichtet. Sie bieten häufig ein günstigeres Verhältnis aus Bildleistung, Bedienkomfort und Zusatzfunktionen.

Ein höherer Preis oder die Bezeichnung als professionelles Gerät bedeutet nicht automatisch, dass ein Modell für deinen Einsatzzweck besser geeignet ist. Für die Jagd können ein großes Sehfeld, ein geringes Gewicht und eine unkomplizierte Bedienung wichtiger sein als eine maximale technische Leistung.

Vergleiche deshalb das gesamte System aus Objektiv, Sensor oder Röhre, Sehfeld, Vergrößerung, Bilddarstellung, Energieversorgung und Zubehör.

In unserem Onlineshop findest du digitale Nachtsichtgeräte und IR-Zubehör sowie eine große Auswahl moderner Wärmebildkameras.

Für klassische digitale Nachtsichttechnik steht das SYTONG HT-88 Nachtsicht-Nachsatzgerät zur Verfügung. Als externer IR-Aufheller kommt der Fritzmann Infrarotstrahler mit 940 nm infrage.

Für eine rein thermische Beobachtung findest du kompakte Modelle wie die Nocpix Lumi P13 sowie leistungsfähigere Ausführungen wie die Nocpix Lumi H35R.