Устройство оптических прицелов

Наиболее простым оптическим прибором, дающим возможность рассматривать от наблюдателя удаленные предметы, является астрономическая зрительная труба (телескоп) Кеплера. Оптическая система этого телескопа состоит из двух собирательных линз, укрепленных в металлической оправе. Линзы закреплены так, что их оптические оси лежат на одной прямой, а фокусные плоскости почти совпадают.

Передняя линза, направленная на удаленный предмет, называется объективом, она имеет большое фокусное расстояние. Задняя короткофокусная линза обращена к глазу, ее называют окуляром. Рассматриваемый предмет находится на большом удалении, поэтому лучи, падающие на объектив из какой-либо точки предмета, можно считать параллельными. В двояковыпуклой линзе параллельные лучи после преломления собираются в фокальной плоскости. Таким образом, получается, что изображение предмета находятся в фокальной плоскости объектива. Это изображение будет действительным, уменьшенным и обратным.

Окуляр играет роль увеличительного стекла и позволяет рассматривать изображение, даваемое объективом, под углом зрения большим, чем угол, под которым видел бы изображение невооруженный глаз. Объектив, как бы, приближает изображение предмета к наблюдателю в определенное количество раз.

Принцип работы оптического прицела

Оптический прицел служит для точной наводки оружия на цель и попутно - для наблюдения за местностью и аналитического расчета расстояний до предметов.

Объектив. Та часть прицела, которая направлена на цель. В современных прицелах для компенсации негативных оптических эффектов обычно устанавливают несколько линз. По несложным правилам геометрической оптики объектив образует перевернутое и уменьшенное изображение нашей цели. Образуется оно внутри корпуса прицела на некотором расстоянии от линз, называемом фокальной плоскостью объектива.

Наиболее часто упоминаемым параметром является размер линзы объектива. Например в обозначениях 8x42, второе число 42 мм - это диаметр объектива. Чем он больше, тем светлее будет изображение, которое видит стрелок.

Оборачивающая система. Увеличительное стекло (в данном случае окуляр) дает мнимое, увеличенное и прямое изображение. Значит, перевернутое объективом изображение предмета так и остается перевернутым, из-за этого пользоваться зрительной трубой Кеплера, для наблюдения земных предметов, и тем более для прицеливания, крайне неудобно.

Чтобы получить прямое изображение, между объективом и окуляром необходима оборачивающая система. Она состоит из одной или двух собирательных линз. Назначение оборачивающей системы состоит в том, чтобы перевернуть изображение, даваемое объективом. В этом случае, перед окуляром окажется прямое изображение наблюдаемого предмета. Телескоп Кеплера с оборачивающей системой называют земной зрительной трубой или просто подзорной трубой.

Оптический прицел представляет собой именно такую подзорную трубу. Для прицеливания точно в цель в одной из фокальных плоскостей прицела помещают рамку с прицельными нитями или линзы с гравировкой. Наиболее распространены прицелы с нитями во 2-й фокальной плоскости окуляра, то есть с изменением кратности размер прицельной сетки не меняется. Но есть модели, у которых прицельные нити расположены в фокальной плоскости объектива (1-я фокальная плоскость), здесь размер прицельной сетки меняется пропорционально кратности.

Стрелок видит прицельную сетку и увеличенное изображение цели одинаково четко, так как они расположены в одной плоскости. Точка пересечения прицельных нитей вместе с оптическим центром прицела определяют положение оси трубы. Такова простейшая схема оптического прицела.

В действительности устройство современных оптических прицелов намного сложнее. Необходимость более сложного устройства обусловлена рядом причин.  Любой современный оптический прицел представляет собой сложную оптическую систему, которая как правило содержит 9-11 линз.

Большую роль играет явление сферической аберрации. Оно состоит в следующем: лучи света, проходящие через края линзы, преломляются сильнее и пересекаются ближе, чем те лучи, которые проходят ближе к центру линзы. Из-за этого каждая точка предмета получается не в виде точки, а маленького расплывчатого пятнышка.

Солнечный свет, как известно, состоит из нескольких цветов. Свет каждого цвета имеет свой коэффициент преломления. Сильнее всего преломляются фиолетовые лучи, слабее всего - красные, между ними еще лежат синие, голубые, зеленые, желтые и оранжевые лучи. В результате неодинакового преломления лучей при прохождении через линзу и разложения белого света края изображения кажутся окрашенными в радужный цвет. Это так называемая хроматическая аберрация.

Как правило, одну линзу заменяют несколькими, с разными радиусами сферической и хроматической аберрации и изготовленными из различных сортов стекла. В качественных современных оптических прицелах объектив состоит из двух линз, оборачивающая система - из четырех, а окуляр - из трех. Получается, что используется девять линз вместо трех, из которых состоит примитивная система.

Окуляр. Соответственно, другая часть прицела, в которую смотрят. Одна или несколько склеенных линз, которые увеличивает изображение объекта, полученное оборачивающей системой.

Соответственно, изображение, полученное оборачивающей системой, находится в фокальной плоскости окуляра. Размер окуляра обычно дается как справочная информация, и мало кого интересует (разве что подобрать наглазник или колпачки по размеру). Гораздо важнее такие характеристики, как удаление выходного зрачка (Eye Relief) и диаметр выходного зрачка (Exit Pupil). Строго говоря, они относятся не столько к окуляру, сколько ко всему прицелу в целом, но раз уж это выходные параметры, разумнее упомянуть их здесь.

Удаление выходного зрачка - то расстояние от выходной линзы до глаза, на котором стрелок будет видеть максимальное поле зрения. Для охотничьих прицелов это расстояние варьируется в пределах от 7 до 11 сантиметров. Причина простая - отдача оружия при стрельбе. Для контроля постановки глаза на определенном расстоянии (а также уменьшения бликов) используется наглазник. Правильное удаление, заложенное конструкторами, смотрится в паспорте на изделие, и обеспечивает наиболее комфортное прицеливание.

Диаметр выходного зрачка. Диаметр этот, как правило, равен диаметру зрачка человеческого глаза, около 6 мм. Потому что тоже представляет собой систему с собирающей линзой (а заодно и диафрагмой) на входе, и для наиболее полного использования этой поверхности световой поток должен быть примерно равен диаметру зрачка. 

Диоптрийная подстройка. На современных прицелах представляет собой кольцо на окуляре, используемое для коррекции взаимного расположения его линз под особенности зрения конкретного стрелка. При этом исключается необходимость пользования очками. При перемещении вдоль трубы окуляра или оборачивающей системы, выходящие из окуляра лучи получаются сходящимися, что требуется для дальнозоркого глаза, или расходящимися, что надо близорукому глазу. 

Некоторые прицелы оснащаются системой отстройки параллакса. Параллаксом называют видимый сдвиг изображения цели по отношению к изображению прицельной марки, если глаз отодвигается в сторону от центра окуляра. Это происходит вследствие того, что изображение цели сфокусировано не совсем в фокальной плоскости прицельной марки.

Максимальный параллакс возникает, когда глаз достигает границы выходного зрачка прицела. Но даже в этом случае прицел с постоянной кратностью увеличения 4x, отстроенный от параллакса на 150 v (на заводе) даст ошибку около 20 мм на дистанции 500 метров.

На коротких дистанциях эффект параллакса практически не сказывается на точности выстрела. Так, для упомянутого выше прицела на дистанции 100 м, ошибка составит лишь около 5 мм. Также следует иметь в виду, что при удержании глаза по центру окуляра (на оптической оси прицела), эффект параллакса практически отсутствует и не сказывается на точности стрельбы в большинстве охотничьих ситуаций.

Любой прицел с фиксированной системой фокусировки объектива может быть отстроен от параллакса только на какую-либо одну определенную дистанцию. Большинство прицелов имеют заводскую отстройку от параллакса на 100-150 м. Исключением являются прицелы малой кратности увеличения, ориентированные на использование с дробовиком или комбинированным оружием (40-70 м) и так называемые "тактические" и им подобные прицелы для стрельбы на дальние дистанции (300 м и более).

Охота в горах на дальних расстояниях, целевая стрельба и варминт требуют максимальной точности прицеливания. Для обеспечения требуемой точности на разных дистанциях стрельбы выпускаются прицелы с дополнительной фокусировкой на объективе или на корпусе центральной трубки и соответствующей шкалой расстояний. Такая система фокусировки позволяет совместить изображение цели и изображение прицельной марки в одной фокальной плоскости.

Чтобы устранить параллакс на выбранной дистанции, необходимо проделать следующее:
1. Изображение прицельной марки должно быть четким. Этого необходимо добиться с помощью фокусировочного механизма вашего прицела (диоптрийная коррекция).
2. Каким-либо способом измерьте расстояние до цели. Поворотом фокусировочного кольца на объективе или маховика на корпусе центральной трубки установите измеренное значение дистанции напротив соответствующей метки.
3. Надежно зафиксируйте оружие в максимально стабильном положении и посмотрите в прицел, сконцентрировавшись на центре прицельной марки. Слегка приподнимите, а затем опустите голову. Центр прицельной марки должен быть абсолютно неподвижным по отношению к цели. В противном случае выполните дополнительную фокусировку, вращая кольцо или барабан до полного устранения движения центра марки.

Преимущество прицелов с боковой отстройкой от параллакса на корпусе центральной трубки состоит в том, что при настройке прицела стрелку, приготовившемуся к стрельбе, нет необходимости менять положение.

Подводя итоги. Кратность, светосила, угловое поле зрения, выходной зрачок и его удаление формируются в каждой модели прицела индивидуально и зависят не от каждого компонента (объектив, окуляр) в отдельности, а от всей системы в целом, от геометрии и взаимного расположения линз, материала изготовления и напыления, качества сборки и т.п. Соответственно, что-либо прикидывать в уме, сравнивая лишь отдельные характеристики - некорректно. Самый правильно подобранный прицел - это тот, в который довелось посмотреть лично.

В каталоге магазина «Optic-market» представлен большой выбор оптических прицелов для нарезного и гладкоствольного оружия. На все прицелы действует официальная гарантия от производителя. Подобрать и купить наиболее подходящий оптический прицел для пневматики или охотничьего карабина можно в нашем офисе в Москве.