Прицелы ночного видения

В отличие от коллиматорных прицелов (о них чуть ниже) оптические прицелы являются усилителями яркости изображения. Коэффициент усиления их определяется отношением диаметра входного зрачка объектива (диаметр линзы объектива) к выходному зрачку и может достигать нескольких десятков раз. Поэтому, в реальной боевой обстановке поле боя всегда будет подсвечено пожарами, осветительными средствами, трассирующими пулями и т.п., и у ОП с наступлением сумерек остается больше возможностей к применению. Но для наблюдения и ведения диверсионных акций в условиях полной темноты и низкой освещенности без прицелов ночного видения, работающих в диапазоне, близком к инфракрасному, не обойтись.

Дальность действия ПНВ зависит в первую очередь от используемого электронно-оптического преобразователя (ЭОП) и увеличения оптики. Наиболее доступными ПНВ являются модели с использованием ЭОП I поколения, их стоимость не превышает $300-400, и предназначены они в первую очередь для широкого использования охотниками. Прицелы на базе ЭОП поколения II и II+ можно считать профессиональными, чаще всего их используют силовые структуры, так как технические характеристики их на порядок выше. Однако и стоимость их соответственно будет колебаться в пределах $950-2000, а для II+ до $2500. Главным недостатком ПНВ можно считать относительно большие габариты и массу, а так же необходимость иметь постоянный источник питания прицела.

Внутренняя герметизированная полость ПНВ заполняется азотом, чтобы защитить от запотевания внутренние поверхности оптических деталей и позволяет вести длительные наблюдения и стрельбу в условиях повышенной влажности и больших перепадов температур. Практически во всех ПНВ предусмотрена возможность включения подсветки сетки. Выверка прицела по дальности и направлению производится с помощью верхнего и бокового маховичков, барабаны которых содержат шкалы, размеченные в тысячных долях деления дистанции. На оптических деталях нанесено пятислойное просветляющее покрытие в диапазоне длин волн 0,4 — 0,9 мкм.

Прицельные знаки ПНВ имеют различный вид и угловые размеры, могут устанавливаться в промежуточном фокусе либо проецироваться в поле зрения прицела. Не каждый снайпер согласится в период боевой работы заменить свой оптический прицел на ПНВ. Допустимая ошибка при перестановке прицела составляет 0,5 тыс. Отсюда появилось желание иметь всесуточный прицел с небольшими габаритами и массой, позволяющий решать широкий спектр задач днем и ночью. Такая возможность есть у прицелов на базе ЭОП поколения II+. Перевод режима такого прицела осуществляется поворотом рычага на прицеле.

Основная проблема универсального прицела — сохранение оси прицеливания при переключении с одного режима работы на другой. Допускаемое отклонение прицельной марки не должно быть более 3 минут, это чуть меньше 1 тыс. дистанции, и на дальности 300 метров составит 25 см. Такой увод вносит свою специфику в пользование прицелом. Стрелок должен заранее изучить «поведение» при переключении каналов и вносить коррективы при стрельбе. Так, если основной режим работы — днем, то пристреливать в «0» надо дневной канал, а зная направление и величину «увода» прицельной марки для ночного канала, следует вводить соответствующие коррективы при стрельбе ночью.

Вынос точки прицеливания ПНВ осуществляется по сетке с нанесенными на ней метками дальности от 100 до 1200 метров. Иногда сетки бывают комбинированная для нескольких видов стрелкового оружия, так как тут большую роль имеет баллистика пуль. Существенный минус такой сетки — она получается чрезмерно насыщенной, и прицеливание бывает затруднено. Особенно это характерно для ночного канала при включенной подсветки сетки.

Сетки в хороших ПНВ подсвечиваются с плавной регулировкой яркости. Прицелы не имеют дальномерных шкал, а дальность определяется сравнением размеров элементов сетки с размерами объекта в соответствии с прилагаемыми рисунками. Для точного определения дальности в широком диапазоне по танку, бегущей, поясной, грудной и головной фигурам следует запомнить не менее 20 возможных вариантов, что не так просто даже для опытного бойца.

Каждый ПНВ работает на основе принципа многократного усиления яркости изображения в области видимого и ближнего инфракрасного спектра излучений. Прибор состоит из объектива, электронно-оптического преобразователя (ЭОП) с блоком питания и окуляра. Отраженный от объекта наблюдения свет через объектив создает изображение на входе (катоде) ЭОП, которое электронным способом усиливается и проецируется в желто-зеленом свечении на выходном экране преобразователя, затем передается через окуляр на глаз наблюдателя.

В основном, качество ПНВ определяется характеристиками ЭОП и оптикой.

По принятой в мире терминологии, ЭОП классифицируются на три поколения — I, II и III (с некоторыми промежуточными ступенями I+, II+).

Однокаскадные ЭОП I поколения имеют стеклянную вакуумную колбу с чувствительностью фотокатода 120-250 мА/лм. Усиление света составляет 120-900, разрешение в центре 25-35 штр/мм. Отличительная особенность этих приборов в том, что они имеют четкое изображение только в центре, с искажением и меньшим разрешением к краю. Кроме этого, если в поле зрения попадают яркие источники света, например: фонари, светящиеся окна домов и др., они могут засветить все изображение, препятствуя возможности наблюдения.

Даже в одном классе ЭОП сильно отличаются по своим параметрам друг от друга. Обычно их после изготовления сортируют по качеству на группы и реализуют по разной стоимости. Отбор ЭОП идет, в основном, по чувствительности катода, разрешению и чистоте поля зрения. Мелкие черные точки, видимые на экране, как правило, не мешают наблюдению в темноте и не являются серьезным недостатком, яркие же, постоянно горящие точки или светлые пятна по центру — это уже серьезный дефект. Не стоит покупать ПНВ с низким контрастом изображения. При покупке прибора вы можете сами проверить чистоту и четкость картинки, но проверить чувствительность может только специалист на стенде или путем сравнения приборов в темноте, а именно этот параметр является определяющим для ПНВ. Из-за низкого усиления однокаскадные приборы I-го поколения очень критичны к светосиле оптики и параметрам ЭОП. Только приборы с отборными ЭОП, в сочетании с особо светосильной оптикой (фокусное число не более 1,5), могут обеспечить приемлемые параметры при наблюдении в вечернее и ночное время суток при наличии 1/4 луны на небе. При более низком освещении необходима дополнительная инфракрасная (ИК) подсветка.

Многокаскадные ЭОП I-го поколения для увеличения коэффициента усиления иногда последовательно стыкуют два, три или более ЭОП, собирая их в один корпус. Коэффициент усиления света трехкаскадного ЭОП составляет 20000-50000. Однако при стыковке сильно растут искажения, и сильно падает разрешение по краям поля изображения. Приборы, построенные на многокаскадных ЭОП, получаются очень громоздкими и тяжелыми, поэтому в последнее время их практически вытеснили малогабаритные приборы I+ и II-го поколения, имеющие лучшие характеристики и близкую стоимость.

ЭОП поколения I+ (Super I+ за рубежом) дальнейшее развитие ЭОП первого поколения. На входе (иногда на выходе) устанавливают вместо плоского стекла волоконно-оптическую шайбу, что позволяет значительно увеличить разрешение ЭОП, уменьшить искажение формы предмета и, кроме того, защитить изображение от засветок боковыми точечными источниками света. Характеристика таких ЭОП — усиление света около 1000, чувствительность фотокатода мин. 280 мА/лм, разрешение в центре мин. 45 штр/мм. Приборы, построенные на ЭОП поколения I+, отличаются от приборов I-го поколения, прежде всего, очень четкой и комфортной картинкой, низким уровнем собственных шумов и, как правило, большей дальностью действия в пассивном и активном (при использовании ИК-подсветки) режимах работы. Приборы прекрасно работают в городских условиях. На открытой местности приборы эффективны до уровней освещенности, соответствующих 1/4 луны на небе. При более низких освещенностях, необходима ИК-подсветка. Стоимость таких ЭОП в 4-9 раз выше ЭОП I-го поколения. Все приборы имеют электронную защиту от яркого света.

ЭОП II поколения конструктивно отличается от I+ наличием специального усилителя электронов — микроканальной пластины (МКП). Характеристика таких ЭОП — усиление света около 25000-50000, чувствительность фотокатода мин. 240 мА/лм, разрешение в центре 32-35 штр/мм. Ресурс ЭОП работы составляет не менее 1000-3000 часов. Различают два типоразмера ЭОП с МКП — 25 мм и 18 мм. С точки зрения наблюдателя, больший типоразмер обеспечивает больший комфорт наблюдения (как большой телевизор), но и приводит к несколько большим габаритам прибора.

Все эти приборы имеют полезную для наблюдателя возможность — ручную регулировку яркости, позволяющую выбрать оптимальное соотношение усиления яркости и уровня собственных шумов прибора для каждой конкретной ситуации наблюдения и адаптации глаза.

У ЭОП поколение II+ (иногда в зарубежной литературе как поколение II) отсутствует разгонная камера, усиление света около 25000-35000, но чувствительность фотокатода достигает величины 600 мА/лм и смещена в большую ИК-область, разрешение на ЭОП 39-45 штр/мм. Ресурс ЭОП составляет 1000-3000 часов. Из-за отсутствия разгонной камеры ЭОП поколения II+ имеют меньший коэффициент усиления яркости, чем ЭОП поколения II. Однако из-за разницы в чувствительности фотокатода этих ЭОП и особенно высокой чувствительностью в ИК-диапазоне, в большинстве случаев, в приборы II+ поколения видно на открытой местности лучше, чем в поколение II. Если же основная задача для ПНВ — ночная фото- или видеосъемка, то свой выбор следует остановить на ПНВ II-го поколения с большим коэффициентом усиления яркости. Приборы поколения II и II+ имеют: автоматическую регулировку яркости, защиту от превышения общего уровня яркости, защиту от боковых и прямых засветок точечными источниками света, хорошее качество изображения без искажений по всему полю зрения. Эти приборы относятся к классу профессиональной техники и до настоящего времени стоят на вооружении большинства западных стран, так как работают при очень низких уровнях освещенности, соответствующих звездному небу и звездному небу в легких облаках.

ЭОП поколения III отличаются от ЭОП поколения II+ фотокатодом на основе арсенида галлия, с еще большим смещением пика чувствительности фотокатода в большую ИК-область и его величиной до 900-1600мА/лм, разрешение на ЭОП 32-64 штр/мм и ресурс до 10000 часов, что в 3 раза больше, чем ЭОП II-го поколения. Приборы на базе ЭОП III-го поколения очень хорошо работают в условиях предельно низкой освещенности. Картинка в приборе насыщенная, четкая с хорошим контрастом и проработкой деталей. Единственный небольшой недостаток — отсутствие защиты от боковых источников света, так как отсутствует волоконно-оптическая шайба на входе ЭОП. В связи с этим, не рекомендуется приобретать приборы III-го поколения, если Вы планируете работать в городских условиях. Стоимость приборов ЭОП III-го поколения в 1,5-2,5 раза выше, чем II+ поколении и составляет от $3000 до $7000. До недавнего времени приборы II+ и III поколений находили применение только для военных целей.

Оптическая часть ПНВ состоит из объектива и окуляра. Основное требование к объективу — это высокое светопропускание в видимом и ближнем ИК-диапазоне. Численно оно выражается геометрической светосилой (или диафрагменным числом) из ряда 1 — 1,4 — 2,0 — 2,8 — 4,0 и т.д. С увеличением числа на одну ступеньку объектив пропускает света в два раза меньше. Высокая светосила (малое значение диафрагменного числа) очень важна для ПНВ, особенно для приборов I и I+ поколения. Ухудшение светосилы до значений 2,4 — 2,8 приводит к тому, что невооруженный глаз человека видит лучше, чем с ПНВ первого поколения в пассивном режиме. Разработка и производство особо светосильной оптики с диафрагменным числом меньше 1,5 — сложная и дорогая задача. Стоимость изготовления качественной светосильной оптики, конечно, сказывается и на конечной стоимости ПНВ. Многие фирмы-производители в погоне за спросом неквалифицированного покупателя, для получения большого (3,5 — 5,0 крат) увеличения на ПНВ, оборудуют ПНВ объективами с большим фокусным расстоянием и низкой светосилой. При этом, получается парадоксальная ситуация, среди двух приборов одного поколения и одних размеров, в прибор с большим увеличением, будет видно хуже и его дальность в предельной темноте будет меньше, чем у прибора с меньшим увеличением и большей светосилой. Особенно это актуально для охотничьих ночных прицелов.

Иногда для ПНВ применяют зеркально-линзовые объективы. Они обеспечивают ПНВ несколько меньший габаритный осевой размер, но обладают демаскирующим эффектом и имеют, при прочих равных условиях, худшую светосилу. Поэтому в последнее время в России и за рубежом отказываются от применения для ПНВ зеркально-линзовых объективов. Конструкция окуляра ПНВ не влияет на дальность, но существенно сказывается на комфорте при наблюдении. Например, упрощение конструкции приводит к искажению формы объектов и снижению разрешения по краю поля зрения. Кроме того, через окуляр некоторых производителей ПНВ видно только часть поля ЭОП. Для ночных прицелов конструкция окуляра должна обеспечивать достаточное удаление (не менее 40 мм) глаза человека при стрельбе, исключающее возможность его повреждения из-за отдачи. Большинство российских ПНВ имеют качественную стеклянную оптику. Исключение составляют лишь очень дешевые ПНВ I-го поколения, в оптике которых применяются пластиковые элементы, и некоторые гражданские ПНВ известных американских фирм. Качество таких объективов значительно хуже стеклянных.

Инфракрасная подсветка в ПНВ позволяет подсветить объект наблюдения, когда естественного отраженного света от объекта наблюдения может оказаться недостаточно для пассивного режима. ИК-осветители выпускаются на основе лазеров, светодиодов и специальных ламп накаливания. Следует знать, что лазерные осветители опасны для зрения, поэтому в большинстве развитых стран они запрещены для бытового применения. Но в России можно легко встретить опасные лазеры в продаже. Осветители на основе ИК-светодиодов безопасны и, кроме того, в отличие от лазера, обеспечивают равномерное поле свечения. В настоящий момент большинство производителей перешли на диодные ИК-осветители мощностью 3-12 мВт.

Механические характеристики ПНВ тем выше, чем меньше его габариты, вес и больше дальность его действия. Однако эти параметры находятся в противоречии друг с другом. Большую дальность при одинаковом ЭОП обеспечивает прибор с большим по размеру объективом. Особо следует сказать о конструкции ночных прицелов. Она должна выдерживать осевые ударные нагрузки до 0,5 кг, при этом прицельная марка не должна сбиваться с первоначального положения и быть хорошо видна при различных условиях эксплуатации. Ряд гражданских изделий, появившихся на Российском и западном рынке в последние 5 лет, не отвечают требованиям по ударной прочности, имеют ограничения по возможности установки, большой увод первоначальной точки прицеливания, вызванный неудачной конструкцией механизма заведения метки или крепления на оружии. Следует сказать, что особенностей конструкции и использования ночных прицелов так много, что их просто невозможно описать в одной статье.

Перед покупкой ПНВ, прежде всего, необходимо определиться, какое поколение приборов необходимо для решения поставленных задач. Чем выше поколение, тем выше характеристики и возможности ПНВ, но тем выше и стоимость изделия. Если к прибору не предъявляется больших требований по хорошей видимости ночью, то выбор можно сделать по внешнему виду с учетом стоимости изделия. Если у ПНВ должна быть лучшая видимость, чем невооруженным глазом, и особенно если это I-ое поколение, нужно выбирать из изделий с объективами с относительным отверстием не менее 1,5. Покупать следует только у тех производителей, кто без проблем обеспечивают гарантийное и послегарантийное обслуживание, оптимально, если будет возможность взять изделие для тестирования перед окончательной покупкой и сравнивать свои ожидания с возможностями ПНВ, так как часто в паспортах и рекламе технические характеристики приборов, в основном, завышаются.

Лазерные целеуказатели

В чем преимущества лазерного целеуказателя по сравнению с уже традиционными прицельными приспособлениями? Практически — в уменьшении времени на прицеливание и в увеличении точности попадания, навел пятно на цель — и стреляй.

Первыми на стрелковом оружии стали использоваться газовые ЛЦУ. Они имели большие габариты и массу, значительное энергопотребление. Аккумуляторы приходилось носить на себе. С появлением полупроводниковых лазеров ситуация в корне изменилась — минимальные габариты и масса, малое потребление тока, простота схемы источника питания — все это стало привлекательным как для пользователей, так и для производителей.

В качестве «сердца» ЛЦУ чаще всего используется японский полупроводниковый лазерный диод мощностью до 5 мВт с длиной волны 670 нм, расходимость луча которого уменьшается обычно трехлинзовым (с просветляющим покрытием) объективом. В идеале схема питания кроме его источников должна иметь и стабилизатор тока. Однако чаще всего она содержит только ограничительный резистор и защиту от неправильной установки источника питания.

Для российских пользователей все, что связано с лазерной техникой, пока малоизвестная экзотика. За рубежом существует жесткое ограничение для ЛЦУ по мощности излучения. Считается, что излучение более 5 мВт при прямом попадании в глаз человека может привести к необратимым последствиям. Поэтому мощность большинства импортных целеуказателей, в том числе и лазерных указок, не превышает 5 мВт, ток потребления от 40 до 70 мА. На этот параметр следует ориентироваться при выборе элементов питания.

Реально время работы ЛЦУ зависит в большой мере от режима и условий его использования. Один из основных факторов — уровень освещенности на цели. Уверенное восприятие пятна возможно в диапазоне освещенности от 2000 люкс (днем в тени) до 2 люкс (полутемное помещение). Дальность видения пятна при этом колеблется от 15 до 200 м. При более высокой освещенности невооруженным глазом на 15 метров пятно практически не видно, а ниже 2 люкс на дальности более 200 м не видно саму цель.

Еще один фактор — контраст яркости и цвету цели и пятна. Чем он хуже для восприятия, тем меньше дальность видения пятна. Так, если цель имеет темно-зеленый фон, при освещенности 2 люкса, дальность видения пятна уменьшается в 2 раза по сравнению со светлым фоном, не говоря при этом об ухудшении обнаружения самой цели. Разрешающая способность глаза человека — 1 минута, а угловая расходимость лазерного луча — 1 мрад (или 4 минуты, что на дальности 100 м соответствует размеру пятна 10 см). Больше делать расходимость нельзя из-за уменьшения яркости пятна и соизмеримости цели и пятна уже на небольших расстояниях, а существующая находится близко к пределу разрешения глаза, поэтому необходимо, чтобы яркость пятна была как можно больше.

Определяющую роль для конструкции ЛЦУ играет тип оружия. Проблема в том и другом случае возникает при повторном наведении пятна на цель из-за того, что в момент выстрела пятно уходит в сторону и может быть потеряно стрелком. Все эти проблемы заставили разработчиков искать пути повышения яркости пятна целеуказателей. Один из них — повышение мощности излучателя, в Туле разработали излучатель мощностью 20 мВт, причем использоваться они могут только в паре со своим видом оружия. Увеличение мощности привело к повышенному энергопотреблению, кроме того, пятно приобрело вытянутую форму.

Альтернативный способ — при мощности 5 мВт уменьшить длину волны излучения до 630 нм, так как чувствительность глаза человека к этому излучению намного выше. Восприятие яркости пятна будет такое же, как от лазера мощностью 20 мВт на длине волны 670 нм. Подобные излучатели серийно выпускаются, могут устанавливаться по заказу, однако стоимость их значительно выше. Для увеличения дальности видения пятна можно предложить использовать дополнительно оптический прицел, совмещенный с целеуказателем, а также оптический фильтр, пропускающий область спектра, близкую к рабочей длине волны ЛЦУ.

Какова же наиболее реальная сфера применения ЛЦУ видимого диапазона? Для спецподразделений — при проведении скоротечных операций в помещениях, в вечернее время. Для тренировки начинающих бойцов — когда наглядно видно процесс прицеливания и стрельбы. И, конечно, для охотников — любителей экзотических наворотов на оружии.

Можно сделать лазерный луч невидимым. Для этого достаточно заменить лазерный диод, на диод с длиной волны 830-870 нм. Однако в таком случае пользователю необходимо иметь устройство ночного видения, позволяющее обнаружить это пятно. Как правило, это очки ночного видения с увеличением 1 крат, причем дальность стрельбы ограничивается не ЛЦУ, а характеристиками «ночника». Однако следует помнить, что в реальных условиях источник лазерного луча и его пятно легко обнаруживаются в приборы ночного видения.

Следует обратить внимание также и на используемые элементы питания. Они должны соответствовать по емкости и другим параметрам условиям применения, а допустимый разрядный ток их должен быть не меньше тока потребления ЛЦУ. В противном случае при длительной работе это может привести к сильному нагреву.

На базе ЛЦУ военными был разработан прицел холодной пристрелки ПХП и трубка холодной пристрелки ТХП. Их устройство заключается в том, что выверку оси канала ствола и прицела, может выполнить один стрелок, подобрав стержень диаметром, соответствующим калибру оружия, он устанавливает ПХП в ствол и фиксирует прибор с помощью магнитов, расположенных на его корпусе. Перекрестие прибора указывает на положение оси канала ствола оружия. Наблюдая через оптический прицел перекрестие ПХП, стрелок выставляет нулевую ось прицела параллельно оси канала ствола, а затем изменяет положение метки прицела по вертикали на величину, соответствующую углу на удобную для него дальность, как правило, соответствующую постоянному прицелу для этого оружия.

Для выверки оружия может быть использован и аналог ТХП с полупроводниковым лазером. Этот компактный прибор состоит из блока, сходного по конструкции с ЛЦУ, и набора стержней с цанговыми зажимами для фиксации в стволе оружия. Оптическая ось прибора, установленного на оружии, совпадает с осью канала ствола — то есть на мишени, расположенной на любом удобном для стрелка расстоянии, пятно указывает положение оси канала ствола. Далее остается ввести необходимые поправки.

Основные достоинства ЛЦУ и приборов на их базе состоят в компактности, простоте устройства и использования.

C новыми моделями тепловизоров PULSAR можно ознакомиться и сделать осознанный выбор здесь.