Паралакс та аберації оптичних прицілів - Енциклопедія зброї та боєприпасів

У зв'язку з великим поширенням серед людей, близьких до стрілецького спорту (снайпер - теж спортсмен) та полювання, великої кількості різноманітних оптичних приладів (біноклів, зорових труб, телескопічних та коліматорних прицілів) все частіше стали виникати питання, пов'язані з якістю зображення, що дається такими. приладами, а також фактори, що впливають на точність прицілювання. Так як народ у нас все більше з освітою та/або має доступ до Інтернету, то більшість все ж таки десь чула або бачила такі пов'язані з даною проблемою слова, як ПАРАЛЛАКС, АБЕРРАЦІЯ, ДИСТОРСІЯ, АСТИГМАТИЗМ і т.п. То що це таке і чи так воно насправді страшно?

Почнемо з поняття аберації.

Будь-який реальний оптико-механічний прилад є виробленою людиною з якихось матеріалів погіршеною версією ідеального приладу, модель якого розраховується, виходячи з простих законів геометричної оптики. Так в ідеальному приладі кожної точки розглядуваного предмета відповідає певна крапка зображення. Насправді це не так. Крапка ніколи не зображується точкою. Помилки або похибки зображень в оптичній системі, що викликаються відхиленнями променя від того напрямку, яким він мав би йти в ідеальній оптичній системі, називаються абераціями.

Аберації бувають різні. Найбільш поширені такі види аберацій оптичних систем: сферична аберація, кома, астигматизм та дисторсія. До аберацій також відносяться кривизна поля зображення та хроматична аберація (пов'язана із залежністю показника заломлення оптичного середовища від довжини хвилі світла).

Ось що написано про різні види аберацій у найзагальнішому вигляді у підручникудля технікумів (не тому наводжу це джерело, що сумніваюся в інтелектуальних здібностях читачів, а тому, що матеріал тут викладено найбільш доступно, лаконічно та грамотно):

"Сферична аберація - проявляється в розбіжності головних фокусів для променів світла, що пройшли через осесиметричну систему (лінзу, об'єктив і т.д.) на різних відстанях від оптичної осі системи. Внаслідок сферичної аберації зображення крапки, що світиться, має вигляд не точки, а кола з яскравим ядром і слабшим до периферії ореолом Виправлення сферичної аберації здійснюється підбором певного поєднання позитивних і негативних лінз, що володіють однаковими абераціями, але з різними знаками. подібне - Є.К.).

Кома. Кривизна поверхні оптичних систем, крім сферичної аберації, викликає також і іншу похибку - кому. Промені, що йдуть від точки об'єкта, що лежить поза оптичною віссю системи, утворюють у площині зображення у двох взаємно перпендикулярних

напрямках складна несиметрична пляма розсіювання, що нагадує на вигляд кому (comma, англ. - Кома). У складних оптичних системах кому виправляють разом із сферичною аберацією підбором лінз.

Астигматизм полягає в тому, що сферична поверхня світлової хвилі при проходженні оптичної системи може деформуватися, і тоді зображення точки, що не лежить на головній оптичній осі системи, є вже не крапкою, а двома взаємно перпендикулярними лініями, розташованими на різних площинах на деякій відстані один від друга. Зображення точки у проміжних між цими площинами перерізахмають вигляд еліпсів, одна з них має форму кола. Астигматизм обумовлений неоднаковістю кривизни оптичної поверхні в різних площинах перерізу падаючого на неї світлового пучка. Астигматизм може бути виправлений таким підбором лінз, щоб одна компенсувала астигматизм інший. Астигматизмом (втім, як будь-якими іншими абераціями) може мати і людське око.

Дисторсія - це аберація, яка проявляється у порушенні геометричної подоби між предметом та зображенням. Вона зумовлена неоднаковістю лінійного оптичного збільшення різних ділянках зображення. Позитивна дисторсія (збільшення в центі менше ніж по краях) зветься подушкоподібною. Негативна – бочкоподібна. Кривизна поля зображення у тому, що зображення плоского предмета виходить різким над площині, але в викривленої поверхні. Якщо лінзи, що входять до складу системи, можна вважати тонкими, і система виправлена на астигматизм, то зображення площини, перпендикулярної до оптичної осі системи являє собою сферу радіуса R, причому 1/R= , де fi- фокусна відстань i-ої лінзи, ni - показник заломлення її матеріалу. У складній оптичній системі кривизну поля виправляють, поєднуючи лінзи з поверхнями різної кривизни так, щоб величина 1/R дорівнювала нулю.

Хроматична аберація обумовлена залежністю показника заломлення прозорих середовищ від довжини хвилі світла (дисперсія світла). Внаслідок її прояву зображення предмета, освітленого білим світлом, стає забарвленим. Для зменшення хроматичної аберації в оптичних системах застосовують деталі з різною дисперсією, що призводить до взаємної компенсації цієї аберації ... "(с) 1987, А. М. Морозов, І. В. Кононов, "Оптичні прилади", М., ВШ, 1987 .

Що з усьоговищевикладеного важливо для шановного читача?

Якийсь серйозний вплив на точність прицілювання в оптичний приціл можуть надати сферична аберація, кома, астигматизм і хроматична аберація. Але, як правило, фірми, що поважають себе, роблять все від них залежне, щоб максимально виправити ці аберації. Критерієм виправлення аберацій є межа дозволу оптичної системи. Вимірюється він у кутових величинах, і що він менше (при рівному збільшенні), краще приціл виправлений на аберації.
Дисторсія не впливає на дозвіл прицілу і проявляється у деякому спотворенні різко видимого зображення. Багато хто міг стикатися з такими приладами, як дверні очі та фотооб'єктиви типу "Риб'яче око", в яких дисторсія спеціально не виправляється. Як правило, дисторсія в оптичних приціла також виправляється. Але деяка наявність її в прицілі, як буде сказано нижче, іноді дуже корисна.

Тепер про поняття паралаксу.

"Паралаксом називається уявне зміщення спостережуваного предмета внаслідок переміщення ока стрілка в будь-яку сторону; з'являється воно в результаті зміни кута, під яким був видно даний предмет до переміщення ока стрілка. помилка і є так званий паралакс.

Щоб уникнути паралаксу, слід при прицілюванні за допомогою телескопа привчити себе ставити око завжди в однаковому положенні до окуляра, що досягається прикладистою ложею і частою вправою в прицілюванні. Сучасні телескопи зброї дозволяють переміщати око вздовж оптичної осі окуляра і в сторони від неї до 4 мм без паралактичної помилки вприцілювання.

В.Є. Маркевич 1883-1956 р.р. "Мисливська та спортивна стрілецька зброя"

Це була цитата із "класика". З погляду людини середини століття вона абсолютно вірна. Але час іде ... Взагалі в оптиці паралаксом називається явище, обумовлене тим, що той самий об'єкт спостерігається одним спостерігачем під різними кутами. Так на паралаксі засноване визначення дальності оптичними далекомірами та артилерійськими буссолями, стереоскопічність людського зору також заснована на паралаксі. Паралакс оптичних систем обумовлений не однаковістю діаметрів вихідної зіниці приладу (у сучасних прицілах 5-12 мм) та людського ока (1,5-8 мм залежно від освітленості фону). Паралакс існує у будь-якому оптичному приладі, навіть максимально виправленому на аберації. Інша річ, що паралакс можна компенсувати штучним введенням аберації (дисторсія) в оптику окулярної частини прицілу так, що загальна дисторсія прицілу дорівнює нулю, а дисторсія зображення сітки така, що компенсує паралакс прицілу у всій площині вхідної зіниці. Але ця компенсація відбувається лише для зображення предмета, що знаходиться на відстані практичної нескінченності прицілу (величина дається в паспорті). Ось чому деякі професійні приціли мають т.зв. пристрій відбудови від паралаксу (Parallax Adjust-ment Knob, Ring, etc.) Суть їх у тому, щоб змінити відстань практичної нескінченності, тобто. грубо - навести на різкість. У не виправлених на паралакс прицілах найкраще дійсно цілитися оком, що знаходиться строго в центрі вихідної зіниці прицілу.

Як дізнатися, виправлений ваш приціл на паралакс чи ні? Дуже просто. Необхідно навести центр сітки прицілу на об'єкт, що знаходиться на нескінченності,зафіксувати приціл, і, переміщуючи око по всій вихідній зіниці прицілу, спостерігати за взаємним положенням зображення об'єкта та сітки прицілу. Якщо взаємне положення об'єкта і сітки не змінюється, то вам пощастило - приціл виправлений на паралакс. Люди, які мають доступ до лабораторного оптичного обладнання, можуть використовувати оптичну лаву та лабораторний коліматор для створення нескінченно віддаленої точки візування. Інші можуть використовувати пристрілювальний верстат і будь-який малогабаритний об'єкт, розташований на відстані більше 300 метрів.

Цим же нехитрим способом можна визначати наявність або відсутність паралаксу в коліматорних прицілах. У цих прицілів відсутність паралаксу – великий плюс, тому що швидкість прицілювання в таких моделях суттєво зростає за рахунок використання всього діаметра оптики.

З усього вищесказаного висновок напрошується такий:

Шановні користувачі оптичних прицілів! Не забивайте голови такими термінами, як астигматизм, дисторсія, хроматизм, аберація, кома і т.п. Нехай це залишається долею оптиків-конструкторів та розрахунків. Все, що вам треба знати про свій приціл, це виправлено він на паралакс, чи ні. З'ясуйте це, провівши нехитрий досвід, описаний у цій статті.

Бажаю всім отримати позитивний результат.