Коллиматорные прицелы
Автор: Александр Мухоненко, Ноябрь 2006
Источник: журнал «Популярная механика»
Стрельба по маркам
В голливудских
боевиках оружие участников перестрелок (а теперь уже и в сводках
новостей автоматы солдат миротворческих и не очень сил) бывает оснащено
необычными прицельными приспособлениями. В некоторых случаях они
отдаленно напоминают «привычные» оптические прицелы с короткими
тубусами и внутренней подсветкой. В других — выглядят пришельцами
из будущего. Объединяет их лишь наличие линз и хорошо заметное
в сумерках внутреннее свечение. Это и есть так называемые коллиматорные
прицелы.
Коллиматорные прицелы очень удобны при стрельбе на небольшие расстояния
В то время
как оптические прицелы являются неотъемлемой частью снайперского оружия
и устанавливаются главным образом на сверхточные дальнобойные винтовки,
коллиматорными прицелами оснащают преимущественно дробовики,
скорострельное автоматическое оружие и даже пистолеты.
Но иногда в них приходится менять батарейки
Чтобы
понять причины подобного различия сфер применения «оптики»
и «коллиматоров», равно как и оценить достоинства последних, следует
ознакомиться с наиболее распространенными прицельными приспособлениями
— открытыми и оптическими прицелами.
Просто и надежно
Еще
один тип искажений в простейших коллиматорных прицелах — это смещение
цели за счет преломления на границе воздуха и светоделительной линзы
(вверху). При использовании двухслойной линзы со светоделительным
покрытием эффект можно минимизировать
Открытый
прицел (часто называемый механическим) представляет собой комбинацию
«мушка-целик». Наведение оружия на цель при его помощи осуществляется
путем совмещения в поле зрения одного из глаз стрелка трех точек:
прорези целика, мушки и непосредственно цели. Преимущества подобного
прицела — крайняя простота и надежность. Сюда можно было бы добавить
и широчайшие углы обзора, но, к сожалению, к перекрытой зоне видимости
относится и часть самой цели, закрытая прицелом. Недостатком же
оказывается расположение всех трех точек линии прицеливания на разном
расстоянии от глаза, чем и обусловлена относительно низкая точность
данного типа прицелов. Ведь человеческий глаз на коротких дистанциях
имеет очень невысокую глубину резкости и при фокусировке взгляда
на целике даже изображение мушки заметно расплывается, цель же может
оказаться вообще плохо различима — и наоборот. Компромиссный вариант:
взгляд фокусируется на мушке ценой снижения резкости как цели, так
и целика. При другом способе прицеливания стрелку нужно поочередно
концентрироваться на каждой из трех точек, что, в свою очередь,
отнимает значительную часть времени на аккомодацию (перефокусировку)
глаза и не позволяет быстро произвести прицельный выстрел.
Дольше, но точнее
В простейших
коллиматорных прицелах (внизу) отражение от внешней поверхности линзы
приводит к появлению сходящегося пучка и к ошибке прицеливания. При
использовании линзы со светоделительным покрытием пучок получает
параллельным, и прицел свободен от параллакса
Описанного
недостатка лишен оптический прицел. Помимо его широко известного
свойства визуально приближать цель, то есть увеличивать ее видимые
размеры, он обладает еще одним крайне важным достоинством, о котором
расскажем чуть позже.
Конструктивно подобный тип прицела
представляет собой длиннофокусный объектив, имеющий глубину резкости
от нескольких метров или десятков метров до бесконечности. Другими
словами, глядя в окуляр прицела, стрелок одинаково резко видит как
близкорасположенный объект, так и находящийся сколь угодно далеко.
Говоря техническим языком, почти все предметы, видимые через оптический
прицел, располагаются в одной фокальной плоскости. «Слепой» зоной
остается только определенная дистанция непосредственно перед прицелом.
Здесь уместно будет провести аналогию с классическими фотоаппаратами.
При настройке объектива на расстояние, например, 3 метра резко будут
видны предметы, расположенные на дистанции приблизительно от 2 до 4
метров. В данном случае 3 метра — это точка фокусировки объектива,
а диапазон от 2 до 4 метров — его глубина резкости. При установке шкалы
расстояний на «бесконечность» фокусировка производится на 8—10 метров,
а глубина резкости «растягивается» от еще меньшей дистанции
до бесконечности. Похожим способом настраиваются и оптические прицелы,
с той лишь разницей, что для снижения отрицательного влияния параллакса
(см. врезку) точку фокусировки прицела обычно делают достаточно
удаленной (порядка 50—100 метров). Существуют и особые прицелы
с регулируемым, как у фотоаппаратов, «фокусом».
В той же
фокальной плоскости, что и все обозреваемое через прицел пространство,
расположена прицельная сетка (делают ее самой разной формы —
от простейшего перекрестья до сложных дальномерных шкал), что позволяет
произвести сверхточное прицеливание, недостижимое для открытых
прицельных приспособлений. Ведь в процессе совмещения участвуют только
два элемента — «сетка» и цель: оба они резко видны и отлично
контролируются. Да и то, что цель видна полностью, не перекрыта снизу
прицелом, сказывается на корректности выстрела.
Не все
прицелы со светящимися сетками или точками — коллиматорные. Для
сравнения — схема оптического прицела со светящейся сеткой,
расположенной в фокусе
На первый взгляд оптический
прицел просто вне конкуренции. И это действительно так! Но только
в жестко заданных рамках — когда требуется произвести сверхточный
выстрел на предельную дистанцию по неподвижной или малоподвижной цели,
а времени на прицеливание более чем достаточно. В любых других
ситуациях достоинства «оптики» с лихвой уравновешиваются
ее недостатками.
Trijicon TriPower
К одному
из недостатков относится необходимость точного расположения глаза
стрелка относительно прицела. Смещение зрачка в любую сторону от оси
прицела на несколько миллиметров сразу искажает наблюдаемую картину —
поле зрения теряет очертания правильного круга, а положение прицельной
сетки перестает соответствовать точке попадания. Допустимое продольное
смещение глаза относительно оптической оси имеет очень ограниченный
диапазон.
Название
этого прицела говорит само за себя. Прицельная точка в виде шеврона
может подсвечиваться одним из трех способов: внешним светом, тритием
или светодиодом
Главным же недостатком, особенно
сильно проявляющимся в «оптике» с высокой кратностью, остается крайне
ограниченный сектор обзора. Дело в том, что предметы, не попавшие
в сектор обзора «оптики», располагаются в гораздо более отдаленных,
нежели прицельная, фокальных плоскостях и в момент прицеливания видны
крайне нерезко.
Поэтому при использовании «оптики», особенно
с высокой кратностью, поиск даже неподвижной цели через окуляр отнимает
много времени. А уж при нахождении и удержании в поле зрения подвижного
или появляющегося на короткий период времени предмета эффективность
«оптики» крайне низка. Для оружия ближнего боя из-за «слепой» зоны
такой тип прицелов вообще неприменим.
Поймать и удержать!
Trijicon Reflex
А теперь
вспомним общие задачи стрелка перед выстрелом: сначала максимально
быстро обнаружить цель, затем в минимальный промежуток времени точно
навести на нее оружие и удерживать его в таком положении вплоть
до выстрела. Оружие, оснащенное открытыми прицельными приспособлениями,
позволяет превосходно справиться с первой из задач (в этом случае поле
зрения стрелка почти ничем не ограничено) и без всяких затруднений
перейти ко второй, где и возникает сложность. При относительно быстром
прицеливании сильно страдает его точность, а на более или менее точное
наведение уходит существенно больше времени. Оптический прицел, в свою
очередь, «пасует» именно в первой фазе — стрелку следует сначала
обнаружить цель без помощи «оптики», лишь примерно навести на нее
оружие, правильно расположить глаз относительно прицела и вновь перейти
к поиску цели уже через окуляр. Вторая же задача производится почти
идеально. «Почти» — потому что подвижная цель тут же пропадает из поля
зрения «оптики», и стрелку вновь приходится возвращаться к первой фазе
прицеливания.
Простой
и надежный коллиматорный прицел компании Trijicon может поставляться в
вариантах с различными прицельными марками — точками, треугольниками
или шевронами
Легко понять, что, существуй
идеальный прицел, он бы совершенно не ограничивал поле зрения
человеческих глаз и указывал точную направленность оружия независимо
от удаленности цели. Подобными качествами, пусть и с некоторыми
оговорками, обладает коллиматорный прицел.
Коллимация — это
процесс получения пучков параллельных лучей, соответствующих бесконечно
удаленным предметам. Именно на нем и основан принцип работы подобного
типа прицельных приспособлений.
Основные конструктивные
элементы прицела — тонкостенная однократная линза, установленная под
небольшим углом к линии прицеливания, и излучатель, формирующий (обычно
посредством светодиода и диафрагмы) светящееся изображение прицельной
марки, которая чаще всего представляет собой простую точку красного
цвета, хотя существуют и более сложные ее варианты. На вогнутую сторону
линзы нанесено светоделительное (полупрозрачное рефлекторное) покрытие,
излучатель же располагается в фокальной плоскости образовавшейся
собирающей линзы, но вне ее оптической оси. Подобная конструкция
позволяет стрелку одновременно наблюдать как практически неискаженное
пространство за линзой, так и изображение прицельной марки. Причем
последнее обладает крайне любопытными свойствами.
Например,
отразившись от вогнутой поверхности линзы, лучи от марки преломляются
и приходят к зрачку параллельными, а не расходящимися. Так что
результирующее изображение будет соответствовать бесконечно удаленному
предмету. Как и у описанных выше оптических приборов, глубина резкости
человеческого глаза растет в геометрической прогрессии с увеличением
расстояния до точки фокусировки. Поэтому при концентрации стрелка
на более или менее удаленной цели достаточно резко будет восприниматься
и прицельная марка.
Еще интереснее другая особенность
«коллиматоров». При наведенном на какую-либо цель оружии положение
светящейся точки будет жестко связано не с корпусом прицела...
а с самой целью! Если, глядя на цель через «коллиматор», перемещать
голову вправо-влево, то окажется, что марка «плавает» внутри прицела,
строго удерживая линию прицеливания.
В итоге стрелок,
использующий коллиматорный прицел, одним глазом видит все окружающее
его пространство, в том числе и цель, а другим — цель, яркую прицельную
марку и почти все, за исключением перекрытой корпусом прицела области,
окружающее пространство. За счет свойства подсознания объединять в одно
целое изображения от разных глаз, конечная картина содержит и ничем
не перекрытое, объемно воспринимаемое окружающее пространство,
и прицельную марку. Для прицеливания требуется лишь совместить марку
с видимой через прицел целью, не задумываясь о правильном положении
головы, а после отдачи выстрела линия прицеливания хоть и смещается,
но не «теряется», то есть остается полностью под контролем стрелка.
Параллаксом,
применительно к оптическим прицелам, называют смещение изображения цели
относительно изображения прицельной сетки при поперечном перемещении
глаза стрелка относительно оптической оси прицела. Это явление —
результат несовпадения фокальной плоскости прицельной сетки
(соответствующей дистанции фокусировки прицела) с плоскостью
изображения цели. Величина параллактической погрешности прямо
пропорциональна удаленности цели от точки фокусировки прицела
и диаметру объектива.
Существует и особый тип сверхточных
оптических прицелов с отстройкой от параллакса. Их отличие от «обычных»
заключается в регулируемой фокусировке и чрезвычайно сниженной глубине
резкости.
Портит столь идиллическую картину лишь
один эффект, вызванный кривизной поверхности линзы. Лучи, отраженные
от разных точек ее поверхности, оказываются непараллельными, вследствие
чего возникает явление, схожее с параллаксом у оптических прицелов.
Впрочем, у лучших моделей «коллиматоров» максимальная погрешность
прицеливания даже на дистанции 100 м составляет лишь
10-12 см. А относительно недавно появились и так называемые
беспараллаксные (parallax-free), или двухлинзовые, прицелы, созданные
на принципе зеркала Манжена, безошибочно указывающие на цель.
Типы «коллиматоров»
«Коллиматоры»
делятся на открытые и закрытые. Первые легче и почти не закрывают поле
зрения даже для «прицельного» глаза, но излучатель в них не защищен
от окружающей среды, а в случае его загрязнения прицельная марка
«расплывается» или даже смещается. Закрытые подобной болезнью
не страдают, но заметно тяжелее, то есть сильнее изменяют баланс
оружия. Почти всегда для использования в разных условиях освещенности
прицельная марка имеет регулируемый автоматически или вручную уровень
подсветки.
К питанию излучателя некоторые производители
стремятся подходить творчески. Так, существуют прицелы вообще без
светодиода и батарей. На некоторых моделях змеевидно расположенное
на внешней поверхности корпуса оптоволокно в светлое время суток
собирает свет и направляет его к прицельной марке (причем от внешней
освещенности зависит и яркость точки), а в условиях сумерек работу
продолжает специальный «тритиевый» элемент, гарантирующий непрерывное
слабое свечение в видимом спектре на протяжении 15 лет.
К экзотическим
типам «коллиматоров» стоит отнести модели с увеличением.
Их преимущество перед оптическими — менее строгие требования
к положению глаза стрелка относительно окуляра и стереоскопические
(«слепые») прицелы. Последние состоят из непрозрачного вогнутого
зеркала, перед которым располагается неподсвеченная прицельная марка
на контрастном фоне. Так, один глаз видит только пространство с целью,
а другой — точку прицеливания. Объединение изображений достигается
посредствам того же подсознания. Такие модели легки, компактны
и надежны, но обладают весьма низкой точностью.
В заключение
стоит упомянуть еще один тип прицельных приспособлений —
голографический прицел, который из-за аналогичного способа работы также
часто называют «коллиматором», хотя устроен он совершенно иначе.
На прозрачной пластине, находящейся в корпусе прицела, записано
голографическое изображение прицельной марки. При появлении опорного
когерентного излучения голограмма проецируется далеко в пространство.
Слабый эффект, схожий с параллактическим, есть и здесь — абсолютная
точность прицеливания независимо от положения марки внутри прицела
будет достигаться лишь на той дистанции, на которой создается
изображение. Преимущество такого прицела перед настоящими
«коллиматорами» заключается в возможности оперативной замены
фотопластины с необходимой дистанцией записи голограммы. Недостаток —
высокое энергопотребление и, как следствие, прямая зависимость времени
работы от массы батарей, а также ухудшение изображения сетки при
наблюдении ярких источников света непосредственно через прицел.
Александр Мухоненко
Допускается полная или частичная перепечатка материалов статьи, при условии сохранения авторства и ссылки на наш ресурс.
|