Компания ОнНет комьюникейшнс предоставляет услуги на основании лицензий, выданных Министерством информационных технологий и связи РФ: Лицензия  42215 Телематические услуги связи; Лицензия  43502 Услуги местной телефонной связи, за исключением услуг местной телефонной связи с использованием таксофонов и средств коллективного доступа. Услуги Интернет позволяют клиенту получить быстрый обмен электронными сообщениями, доступ к различным страницам или серверам сети, получить дополнительные услуги, такие как создание собственных WEB-страниц, WWW и FTP-серверов, и регулярно получать новости.Подключив услугу выделенного доступа в сеть Интернет, Вы получаете высокую скорость доступа в сеть, свободный телефон и возможность получения неограниченного количества информации, доступной в Интернете.Подключив услугу местной телефонной связи, Вы получаете доступ к высококачественной связи, обеспечивающей быстрое и свободное соединение с любыми абонентами.Наша компания предлагает Вам семизначный номер городской телефонной сети Санкт-Петербурга, быстрое подкючение к сети и оперативную техническую поддержку.Услуги виртуальных сервисов мы стараемся предоставлять на основе свободного программного обеспечения. Над улучшением функциональности СПО постоянно работает большое количество разработчиков по всему миру.Одним из плюсов такого подхода является то, что при необходимости клиент может установить аналогичный пакет локально в своем офисе и пользоваться обширным функцоналом без необходимости переучиваться.
Охота без границ. Питерский Охотник. Сайт для всех любителей охоты и рыбалки

Вход

Верхнее меню

Теги

Другие факторы световосприимчивости оптических наблюдательных приборов

 

Евгений (yevogre)

 

В первой части нашего исследования мы коснулись того, как пучок лучей от предмета попадает на сетчатку глаза и какие преобразования способен сделать оптический наблюдательный прибор. Но есть ещё несколько факторов, которые влияют на способность прибора пропускать световые лучи. Это, во-первых, совокупность всех лучей, участвующих в процессе – поле зрения прибора, во-вторых, способность оптических элементов прибора пропускать световые лучи без потерь – материал элементов и оптическое просветление поверхностей и, наконец, в-третьих, внутренние потери из-за уменьшения диаметра пучков ограничителями-диафрагмами – внутреннее виньетирование. Рассмотрим их по порядку.

Влияние поля зрения

Как мы уже договорились в первой части, пространство предметов есть совокупность точечных источников света. Свет может быть прямым или отражённым, но сущность от этого меняется мало. Единственное, если источник яркий (лампочка или яркая звезда), то могут возникнуть ореолы и прочие ошибки как реакция сетчатки на некое энергетическое переполнение пикселя. Такие случаи рассматривать не будем – они не относятся к наземным наблюдениям плохо различимого объекта. Совокупность всех точек пространства предметов составляет поле зрения прибора.

Итак, угол поля зрения прицела есть угол А. Под этим углом прицел видит пространство наших точек. Наблюдателю это пространство прицел показывает под углом В.

Повторим рисунок из первой части, дополнив его более подробно окулярной частью прицела. Итак, угол поля зрения прицела есть угол А. Под этим углом прицел видит пространство наших точек. Наблюдателю это пространство прицел показывает под углом В. Т.е., образно говоря, угол В есть угол, под которым наблюдатель увидит пространство предметов, если подойдёт к мишени на расстояние, меньшее в количество крат увеличения прицела. Но при этом угол В не равен максимальному углу поля зрения глаза в случае рассматривания предмета через прицел. Этот угол ограничивается габаритными размерами окулярной части прицела и расстоянием от последней линзы до глаза наблюдателя – параметром Eye Relief.

Здесь нужно слегка притормозить и рассмотреть некоторые конструктивные особенности оптических прицелов, а также указать некоторые отправные точки для сравнения приборов по техническим данным:

  1. Угловое поле зрения прибора может быть рассчитано по указаному линейному полю зрения (например, м/100м) как арктангенс отношения линейного поля к дистанции.
  2. Угол поля зрения за окуляром рассчитывается как результат умножения угла А на кратность прицела В = А*Г , где Гх – кратность.
  3. Угол поля зрения за окуляром ограничивается диаметром окуляра и параметром АйРелиф и должен находиться в пределах 23....24 градуса. В таком случае это означает, что внутренние потери от полевых диафрагм сведены к минимуму. Диаметр окуляра ограничивается его конструктивными особенностями, АйРелиф обусловлен требованиями безопасности. Это и приводит к вышеуказаным цифрам.

Если при анализе параметров поля зрения по углу угол В будет меньше, это означает потери света из-за внутренних ограничений в приборе на уровне полевых диафрагм – ограничителей в районе прицельной сетки.

Чтобы правильно оценить значение данного параметра, проведём небольшой тестовый рассчёт. Итак, как мы уже договорились, поле зрения означает суммарное количество света, которое получает глаз через прицел. Возьмём два крайних параметра угла, которые мне, как автору, встречались. Итак, нормальный угол за окуляром 24 градуса и пониженый по причине вытягивания некоторых эксплуатационных параметров (о них чуть позже) 19 градусов. Встречаются и поменьше, но это уже аномалия.

Для сопоставления суммарного количества света, получаемого глазом, надо оперировать площадями совокупности всех источников света – площадями пространства предметов. Можно взять площадь проекции цели на определённой дистанции, но мы лучше просто вычислим математически. Итак, площадь круга (которым и является наше поле предметов) есть ΠR2. Если брать сравнение полей с радиусами R1 и R2, то соотношение площадей будет просто соотношением квадратов их радиусов. А так как R = D*tg(A/2) , то можно, удалив одинаковые значения, прийти к тому, что это просто соотношение квадратов тангенсов половинок углов. Причём неважно каких – под которыми прибор видит или под которыми показывает.

Вычисляем наши тангенсы:

tg2(9,5º) = 0.03

tg2(12º) = 0.045

Их соотношение даст цифру 1.5

Это означает, что прибор с углом поля 24º за окуляром получит света на 50% больше прибора с углом поля 19º. Поначалу это может просто испугать – такие потери! Но надо вспомнить, что глаз реагирует на свет по логарифмической шкале. Соотношение по логарифмической шкале составит Lg15 = 1.17 или 17% разницы в светопередаче, а это солидно для наблюдателя. Отметим эту цифру, как результат первого раздела.

Что-же является причиной такого уменьшения угла? Для этого надобно рассмотреть ещё один параметр – zoom – или соотношение максимального и минимального увеличения у прицелов с переменной кратностью. Немного отвлечёмся на общеизвестное – для чего вообще нужен диапазон увеличений. А это напрямую касается исследуемого нами параметра – величины поля зрения прицела. Для наблюдения за местностью с целью поиска цели надо иметь как можно больший охват по площади. Это позволяет сделать наименьшее увеличение диапазона. Далее, чтобы прицелиться надо как можно детальнее цель рассмотреть – для этого нужно наибольшее увеличение диапазона. Но, как видно по предназначению диапазонов, роль играет не столько увеличение само по себе, сколько соответствующее данному увеличению угловое поле зрения – угол охвата целей. И вот тут нас поджидает первая засада на нашем тернистом пути познания. Для более полного понимания рассмотрим конкретный прицел с конкретными данными по диапазону увеличений и размером поля зрения. Чтобы не было ошибок, занесёных недобросовестными публикациями, за основу возьмём прицел Zeiss Victory Diavari 2.5 ÷ 10 Х 50Т*

  • диапазон увеличений 2,5 ÷ 10 Х (zoom = 4)
  • поле зрения на максимальном увеличении составляет 4м/100м, что соответствует углу поля 2,29º. За окуляром это составит 22,9º
  • поле зрения на минимальном увеличении составляет 14,5м/100м, что соответствует углу поля 8,25º. За окуляром это составит 20,6º

Как видно из наших рассчётов поле зрения на минимальном увеличении за окуляром несколько меньше поля при максимальном увеличении. Если взять соотношение по полям (линейным), то оно составит 14,5/4 = 3,6 и это и есть реальный zoom исследуемого прицела. Рассчитаем обратным путём, через увеличение.

Мы узнали, что максимальный угол поля за окуляром составляет 22,9º.

Угол поля зрения при минимальном увеличении составляет 8,25º.

Если поделить 22.9 на 8,25 получим значение 2,7Х. Это то увеличение, при котором поле зрения в 14.5м/100м будет показано за окуляром под углом 22,9º, т.е. полностью, без усечения.

Проверяем: 10Х / 2,7Х = 3,6 что соответствует реальному зуму.

Всё вышеизложеное говорит лишь о том, что реальный зум по полям не всегда соответствует декларируемому производителем. Т.е. масштабирование изображения действительно происходит в диапазоне 2,5 ÷ 10 Х, но реальный эксплуатационный параметр – поле зрения – изменяется в меньшем диапазоне. И в реалии между увеличениями 2.7Х и минимальным 2.5Х будет наблюдаться т.н. туннельный эффект – уменьшение масштаба изображения при неизменном поле зрения. В данном случае он очень небольшой, практически незаметен. Но у других производителей может быть выражен намного сильнее и будет вызывать дискомфорт при первом наблюдении, т.е. при выборе прибора. Поэтому эти некоторые производители идут на компромисс – снижают значение угла поля зрения на максимальном увеличении. Это и надобно проверять при выборе в первую очередь по вышеуказаной методике (поля – углы – соотношение и т.д.).

И напоследок приведу анализ пионера технологии увеличеного зума – прицела от Swarowski Z6i. Эта линейка прицелов олицетворяет некий прорыв в технологии проектирования прицелов ибо перешагнула предел в 4Х – zoom, сохранив полное поле зрения во всём диапазоне. Рассчёт проведу повторно и подробно по пунктам – это будет для наглядности при последующих сравнениях с другими псевдо-пионерами, которые умудряются выйти на 10х– zoom с сохранением диапазона по полям.

Для наглядности возьмём прицел с максимальным увеличением совпадающим с предыдущим примером:

Swarowski Z6/Z6i, 1,7 ÷ 10 Х 42

  • диапазон увеличений 1,7 ÷ 10 Х (zoom = 6)
  • поле зрения на максимальном увеличении составляет 4,2м/100м, что соответствует углу поля 2,4º. За окуляром это составит 24º
  • поле зрения на минимальном увеличении составляет 25,2м/100м, что соответствует углу поля 14,14º. За окуляром это составит 24º

Помимо того, что по углу поля за окуляром вытянуто максимальное поле, это поле реально остаётся указаным по всему диапазону 6Х зума. Смею заверить, что до сих пор это повторить не смог никто. Все остальные пользуются уловкой, описаной выше - уменьшают угол поля на максимальном увеличении с целью ухода от тунельного эффекта на минимальном. Новаторов с 6 – 7 – даже 10Х зумом сегодня достаточно. Просчитайте сами и убедитесь. И в этом причина того, что прицелы от новаторов намного темнее.

Влияние материала деталей и просветления поверхностей

Этот раздел нашего исследования будет достаточно коротким. Его назначение – уйти от предубеждений и уверенности, что материал или способ-технология просветления поверхностей играет какую-то решающую роль в вопросе светопропускания приборов. Сразу подчеркну слово – решающую, ибо на сегодня выпуск линз с непросветлёными поверхностями вообще неприемлим – это часть процесса изготовления, а производители стекла – их совсем немного – выпускают стекло одинаково высокого качества, колебания которого мало влияют на светопропускание прибора.

Выбор марки стекла всегда за разработчиком-расчётчиком оптической системы. Производителей марок стекла широкого спектра, которые в основном и используются расчётчиками, в Европе немного. Это флагман – немецкий SCHOTT, американская OHARA и китайский производитель CDGM. Есть ещё некоторые, но номенклатура или качество не позволяют полностью покрыть потребности расчётчиков. Единственным недостатком оптической системы по светопропусканию по причине материала линз может быть ограниченое светопропускание некоторых марок стекла по спектральному диапазону.

Обычно это проявляется в лёгкой желтизне системы при взгляде на просвет.

Что касается просветления оптических поверхностей, то тут остановимся немного подробнее.

На представленых графиках, характеризующих оптическое многослойное просветление, указано светопропускание оптического элемента в зависимости от длины волны светового луча

На представленых графиках, характеризующих оптическое многослойное просветление, указано светопропускание оптического элемента в зависимости от длины волны светового луча. Как известно, диапазон длин волн, видимых глазу, находится в промежутке от 400 нМ до 700 нМ. При этом на крайних длинах волн диапазона глаз чувствителен очень слабо. Реальный диапазон – 480....680 нМ. Именно в этом диапазоне и просветляют оптические элементы. Как видно на графиках, светопотери в указаном диапазоне в среднем составляют 0.3%. Это означает светопропускание на уровне 99.7% на каждой границе стекло – воздух. Безусловно, существуют потери также на границах стекло – стекло в оптических склейках, но они крайне малы и ими обычно пренебрегают.

Попробуем сравнить две виртуальные системы прицела с разным качеством просветления. Оптическая система прицела в простейшем исполнении состоит из 6-ти элементов, имеющих границы стекло – воздух: объектив, 2 элемента оборачивающей системы, сетка и 2 элемента системы окуляра. Итого 12 границ стекло – воздух.

Подсчитаем светопотери и сравним. Для сравнения разницу в светопропускании назначим произвольно: №1 будет с просветлением, указаном на графике – 99,7% на границе, №2 обозначим некачественным покрытием со средними потерями 1% на поверхности или 99% светопропускания. Количество света, прошедшего первую поверхность составит соответственно 0,997 и 0,99. Количество поверхностей до глаза наблюдателя будет 11, для определения окончательного количества света надобно возвести наши цифры в 11-ю степень:

0,99711 = 0,967 или 96,7%

0,9911 = 0,895 или 89,5%

Потери света составят 8%, при приведении к логарифмической шкале это будет 3,3% разницы в светопередаче. Отметим эту цифру как результат второго раздела.

Сразу оговорюсь: цифра в 1% потерь – достаточно крайняя, взята для наглядности.

В современных оптических приборах процент светопотерь на поверхности колеблется в диапазоне 0,3.......0,5 %.

Указываемое производителем светопропускание может несколько отличаться от вычисленого нами из-за разницы в количестве элементов, но результат будет находиться в пределах нашего рассчёта.

Влияние внутреннего виньетирования

Этот раздел будет совсем коротким. Иногда при рассчётах систем разработчик не может вывести все ошибки системы – аберрации – на должный уровень. Причин может быть много и простое неумение – самая последняя из них. Обычно расчётчик поставлен производителем в определённые, порой очень жёсткие, рамки. Такие как использование узкой номенклатуры оптического стекла или определённых радиусов оптических поверхностей, что обычно вызвано ценовыми рамками на конечное изделие и, как следствие, минимизацией затрат на его производство. Результатом является сознательное уменьшение сечения световых пучков и, как следствие, светопотери системы. Обычно это выражается в несоответствии диаметра выходного зрачка заявленому. Т.е. если проще, то прицел использует не весь световой диаметр передней линзы – пучки режутся диаметрами внутренних оптических деталей.

ВЫВОД

Наиболее влиятельным на световосприимчивость оптического прибора является его поле зрения.

 

Евгений (yevogre)

Статья выложена с любезного разрешения автора