После публикации статьи «Механические прицелы. Типы и особенности» мнения читателей разделились. Особенно жаркие споры вызвал вопрос о том, действительно ли диоптрический (апертурный) прицел обладает свойством подавлять параллактическое смещение. Чтобы развеять сомнения и предоставить читателям объективные данные, мы публикуем перевод исследования американских инженеров, которые провели практический эксперимент для проверки этого эффекта.
Эффект подавления параллакса при использовании апертурного прицела на целевой винтовке. Оптическая демонстрация
Дуглас А. Керр, инженер
Издание второе, 30 мая 2007 года
Права защищены. 2007, Дуглас А. Керр. Разрешается воспроизводить и распространять, но исключительно полностью, с включением этого уведомления. Краткие выдержки могут цитироваться с указанием авторства.
Аннотация
Стрелкам, использующим классический апертурный прицел, традиционно советуют строго центрировать глаз относительно целика, чтобы мушка находилась точно в середине поля зрения. Считается, что иначе возникнет параллакс, который нарушит точность прицеливания. Однако в совместной статье Роберта Берджа и Дугласа Керра было высказано предположение, что на практике такого смещения не происходит, и дано оптическое объяснение этому феномену. Чтобы визуально подтвердить эту теорию, Керр провел серию модельных испытаний, заменив человеческий глаз цифровой камерой. В данной статье описывается ход этих экспериментов и анализируются их результаты.
История вопроса
Апертурный прицел
Такой прицел, популярный в целевой стрельбе, состоит из двух элементов: целика (пластины с малым отверстием диаметром 1–1,5 мм) и мушки в виде вертикального столбика. Стрелок, располагая глаз в 40–50 мм за целиком, совмещает вершину мушки с мишенью.
Традиционный подход к прицеливанию
Для высокой точности мушка должна быть отрегулирована так, чтобы «яблочко» мишени находилось точно на ее вершине. Считается, что для этого глаз стрелка должен быть идеально отцентрован относительно отверстия целика. Любое отклонение, по мнению многих, вызовет параллакс и ошибку наведения.
Практика против теории
На деле же смещение глаза в определенных пределах не приводит к параллактической ошибке. Упрощенное объяснение таково: когда отверстие в целике меньше зрачка глаза, именно это отверстие становится входным зрачком всей оптической системы «целик-глаз». Центр перспективы системы фиксирован относительно винтовки, поэтому движение глаза не меняет картину прицеливания. В своей предыдущей работе Бердж и Керр детально описали этот механизм с позиций оптики и ввели термин «подавление параллакса».
Редукция параллакса
Расчеты показывают, что параллакс начинает проявляться лишь тогда, когда зрачок глаза выходит за границы проекции отверстия целика. При этом смещение происходит с коэффициентом примерно 0,5 от дальнейшего движения глаза. Эта задержка и постепенность эффекта означают, что общее параллактическое смещение значительно меньше ожидаемого при простом геометрическом рассмотрении. Этот феномен был назван «редукцией параллакса».
Оптические испытания на моделях
Введение и методология
Для наглядной демонстрации эффекта была создана модель, в которой роль глаза выполняла цифровая камера. Это позволило точно контролировать ее боковое смещение и фиксировать возможное параллактическое смещение на фотографиях. Масштаб модели был увеличен примерно в 4 раза для удобства измерений.
Создание прицельного муляжа
Муляж прицела состоял из целика с отверстием 4 мм и мушки шириной 4 мм, установленных на деревянном бруске длиной 1 метр. Оба элемента были окрашены в черный цвет.
На фото представлены изготовленные прицельные приспособления. Для масштаба указана линейка длиной 6 дюймов (15,24 см).
Собранный прицельный муляж.
Оборудование: «глаз» и «винтовка»
В качестве «глаза» использовалась зеркальная камера Canon EOS 20D с объективом 105 мм. Диаметр ее входного зрачка регулировался, имитируя разный размер зрачка человеческого глаза. Камера была установлена на прецизионную направляющую для макросъемки, позволяющую точно смещать ее вбок с шагом 0,1 мм. Муляж прицела был закреплен на штативе, образуя «винтовку».
Общий вид испытательной установки («винтовки»).
Мишень и наведение
Мишень представляла собой черный диск диаметром 40 мм на белом фоне. Расстояние до мишени составляло 7,5 м. Точное наведение осуществлялось не поворотом «винтовки», а перемещением самой мишени с помощью регулировок штатива.
Обратите внимание: Как заменить воздушный клапан в PCP-винтовке Kral Puncher Maxi 3.
Проведение испытаний
После первоначального совмещения мушки с мишенью камера шаг за шагом смещалась влево, и на каждой позиции делался снимок. Процедура повторялась для разных диаметров входного зрачка камеры, имитирующих зрачок глаза от 2 мм до 4,2 мм.
Результаты экспериментов
Все измерения приведены в реальном масштабе.
Зрачок 4,2 мм (средний размер)
При смещении «глаза» до 1,25 мм параллактическое смещение между мушкой и мишенью визуально не наблюдалось. Это и есть зона «подавления параллакса». При смещении на 1,5 мм эффект становился заметным, что соответствует переходу в режим «редукции параллакса». При максимальном смещении в 2 мм видимое смещение составило лишь 0,16 от ширины мушки, что в 10 раз меньше ожидаемого без учета эффекта.
Зрачок 2 мм (малый размер)
С уменьшением зрачка поле зрения через целик сузилось. Подавление параллакса наблюдалось лишь при смещении до 0,25 мм. Уже при смещении на 0,5 мм параллакс стал заметен. При смещении на 1 мм редукция составила 1:2,5.
Контрольный эксперимент без целика
Для сравнения испытания были повторены со снятой пластиной целика. В этом случае входным зрачком системы становился зрачок камеры, и наблюдался полный геометрический параллакс, пропорциональный смещению «глаза». Это наглядно демонстрирует, насколько наличие апертурного целика ослабляет параллактический эффект.
Сравнительная таблица показывает разницу в параллактическом смещении с целиком и без него для зрачка 2 мм.
Заключение
Несмотря на модельный характер испытаний, их результаты убедительно подтверждают существование эффекта подавления и редукции параллакса при использовании апертурного прицела, описанного в более ранней теоретической работе. Это объясняет, почему на практике стрелки могут допускать некоторые отклонения положения глаза без существенной потери точности.
Благодарности
Автор благодарит Роберта Берджа за идею проведения испытаний и ценные советы, а также свою жену Карлу за помощь в редактировании текста и терпение.
Больше интересных статей здесь: Оружие.
Источник статьи: Эффект подавления параллакса при использовании апертурного прицела на целевой винтовке.