Перш ніж говорити безпосередньо про зимове нічне полювання, слід розповісти, в чому сутність роботи приладів нічного бачення (ПНБ), «цифрових» ПНБ та тепловізійних приладах (ТВП), які їх особливості, відмінності та пов'язані з ними переваги та недоліки. На основі всіх цих приладів виконані серійні нічні приціли.
Конструктивні особливості та принцип роботи; ПНБ з електронно-оптичним перетворювачем
ПНО складається з об'єктиву, електронно-оптичного перетворювача (ЕОП) та окуляра. Об'єктив сфокусований на фотокатоді ЕОП, чутливого до видимого інфрачервоного випромінювання (робоча область спектра 0,4 - 0,9 мкм). Окуляр сфокусований на екран ЕОП, має жовто-зелений або чорно-білий люмінофор, яким і визначається колір світіння зображення на екрані.
Принцип дії ПНБ заснований на тому, що випромінювання зірок та Місяця відбивається від об'єкта спостереження та навколишньої сцени (фону), створюючи на них природне нічне освітлення. Це відображене випромінювання приходить на вхід об'єктива, який створює зображення об'єкта та фону на фотокатоді ЕОП. Останній перетворює зображення на видиме і посилює його за яскравістю. Зображення з ЕОП спостерігається через окуляр. Так відбувається робота ПНБ у так званому пасивному режимі, коли не застосовуються додаткові засоби підсвічування.
Якщо світла від природної нічної освітленості недостатньо чи взагалі настає повна темрява, то ПНБ не працює: він лише посилює світло, а якщо його немає, то немає й зображення. У зв'язку з цим у таких умовах доводиться працювати в активному режимі та використовувати додаткові джерела ІЧ підсвічування – ІЧ освітлювачі, виконані на базі напівпровідникових лазерних випромінювачів чи світлодіодів. Застосування останніх краще, т.к. вони створюють більш рівномірну за яскравістю пляму підсвічування, їх випромінювання безпечне для зору і вони дешевші. ІЧ освітлювачі найчастіше закріплюються на корпусі ПНБ та мають автономне харчування.
Щоб мисливець міг працювати вночі, необхідно встановити на зброї нічний приціл замість денного оптичного прицілу. Це дуже зручно, т.к. потребує певних витрат часу. Крім того, нічого ідеального немає, тому при заміні одного прицілу на інший відбувається невеликий збій положення лінії візування. Це негативно позначається на точності стрілянини. У зв'язку з цим набули поширення "денно-нічні" приціли, в яких є денний оптичний канал і нічний канал на базі ЕОП. Для переходу від роботи в режимі «день» у режим «ніч» і навпаки достатньо лише повернути важіль, що перемикає приціл із одного каналу на інший. Ясно, що при цьому зростають маса та габарити прицілу, а також його вартість. Є ще один варіант створення «денно-нічного» прицілу. Для цього на об'єктив денного оптичного прицілу, змонтованого на зброї, для роботи вночі встановлюється малогабаритний ПНБ – нічний монокуляр зі збільшенням один раз. Завдяки цьому приціл може тепер працювати вночі і має те саме збільшення та кут поля зору, що і вдень.
ПНБ поділяються за поколіннями: 0, 1, 2, 2+, 2++, 3, 3+, 4, 5. Розгляд всіх цих поколінь виходить за рамки цієї статті. Зауважу лише, що кожне наступне покоління ПНБ порівняно з попереднім має більш високу чутливість, кращу якість зображення і, відповідно, більшу дальність бачення, але при цьому вартість нічного прицілу при переході від молодших поколінь до старших зростає. У зв'язку з цим, якщо мисливець не передбачає вести вогонь на великих дальностях, то йому цілком достатньо ПНБ молодших поколінь, характер застосування яких залежить від виду завдання, що вирішується, і від фінансових можливостей мисливця.
Переваги та недоліки ПНБ з електронно-оптичним перетворювачем
До переваг ПНБ відносяться:
- Простота виконання та поводження з прицілом, висока надійність,
- Найвища якість зображення, порівняно з іншими типами нічних прицілів.
- Низьке енергоспоживання та високий час безперервної роботи.
- Мінімальна вартість, порівняно з нічними прицілами інших типів.
До недоліків ПНБ відносяться:
- Можливість роботи в пасивному режимі лише за досить високого рівня природного нічного освітлення.
- Можливість роботи при низьких рівнях освітленості та у темряві лише в активному режимі за умови застосування ІЧ освітлювача, випромінювання якого демаскує ПНБ.
- Неможливість роботи за зниженої прозорості атмосфери, тобто. за несприятливих умов бачення (димка, туман, дощ, снігопад та ін.): при цьому при роботі в активному режимі спостерігати особливо важко через розсіювання випромінювання підсвічування у зворотному напрямку, яке накладається на зображення об'єкта і зводить можливість його бачення до нуля.
- Неможливість працювати при попаданні в поле зору ПНБ світлових перешкод: полум'я багаття, спалахи пострілу, випромінювання фар транспорту та різних світильників та ін.
- Неможливість записати зображення, ввести його в персональний комп'ютер та інші пристрої, передати дистанційно, а також відсутність можливості дублювання зображення іншого користувача.
- Неможливість цифрової обробки зображення.
- Неможливість змінити прицільну марку під час переходу до іншого типу зброї без розбирання ПНБ.
Конструктивні особливості та принцип роботи «цифрових» ПНБ
У зв'язку з цим з'явилися звані «цифрові» ПНБ. Власне кажучи, ця назва, хоч і набула широкого поширення, неточно: «цифрові» ПНБ – зовсім не ПНО, а низькорівневі телевізійні (ТВ) системи, а це вже зовсім інший клас приладів.
Вони складаються з об'єктиву, змінного світлофільтра, ТВ камери на основі матриці ПЗЗ, підключеної до ТВ монітора, якою найчастіше використовується дисплей на основі матриці органічних світлодіодів - так званий OLED дисплей. На його екрані сфокусований окуляр.
Як і у випадку ПНБ, «цифрові» ПНБ підсилюють світло і працюють у пасивному режимі лише за достатньо
високому рівні природного нічного освітлення чи активному режимі. Об'єктив створює зображення фону та об'єкта на матриці ПЗС ТВ камери. При цьому для роботи вдень в хід променів включається один світлофільтр (найчастіше його називають просто фільтр), а для роботи вночі – інший. ТБ камера перетворює зображення на відеосигнал і передає його на ТБ монітор, який перетворює сигнал у видиме зображення, що спостерігається через окуляр.
Переваги та недоліки «цифрових» ПНБ
Переваги «цифрових» ПНБ такі:
Цілодобова робота.
- Пристрілка лише одним пострілом, після якого електроніка «цифрового» ПНБ сама підлаштовує прицільну сітку. Для пристрілки ПНБ потрібно її тривале проведення і витрата не менше 10 патронів або використовувати патрони холодного пристрілювання.
- Можливість вибору з пам'яті прицілу будь-якої потрібної сітки в залежності від виду зброї.
- Характеристики сучасних «цифрових» ПНБ ідентичні характеристикам ПНО поколінь 2+ та 3. При цьому режим «день-ніч» має високу якість і реалізується дешевше, ніж у «денно-нічних» ПНБ.
- Цифрова обробка зображення у реальному масштабі часу з метою підвищення якості зображення.
- Дублювання зображення інших користувачів.
- Дистанційна передача зображення за допомогою WiFi та Bluetooth зв'язку.
- Запис відео- та фотозображення в пам'ять комп'ютера з наступним тиражуванням та введенням в Інтернет. Інтернет-підтримка програм різних налаштувань.
- Зберігання у пам'яті результатів пристрілювання на різну зброю.
- GPS навігація та використання цифрового магнітного компасу.
- Порівняно низька вартість.
- Висока ударна стійкість, що дозволяє використовувати «цифрові» ПНО на гладкоствольному та нарізному зброї різних калібрів.
- Простота експлуатації, прийнятна як для новачків, так і професіоналів.
- Можливість функціонального поєднання з лазерним далекоміром та вимірювання з його допомогою з високою точністю дальності до мети та швидкості її переміщення.
- Можливість визначення висоти мети та кута нахилу прицілу.
- Автоматичне підстроювання контрастності та яскравості зображення (функція Sum LightTM).
- Введення у поле зору температури навколишнього середовища, атмосферного тиску, індикації розряду батарей, таймерів та інших функцій.
- Можливість використання режиму автоматичного сканування для зниження природного тремору рук.
- Приціл не боїться бічного і фронтального засвічення, має стійкість до впливу світлових перешкод середнього рівня.
- Можливість встановлення балістичного обчислювача.
- Оскільки робоча область спектра «цифрових» ПНБ становить 0,4 – 1,1 мкм, то при роботі в активному режимі можна використовувати ІЧ освітлювач з довжиною хвилі не 0,85 мкм або 0,9 мкм, як для ПНВ, а 0,915 мкм, 0,95 мкм. Це дозволяє працювати в активному режимі, не побоюючись демаскування з боку звірів.
Недоліки «цифрових» ПНБ:
- Можливість роботи в пасивному режимі лише за досить високого рівня природного нічного освітлення.
- Можливість роботи при низьких рівнях освітленості та у темряві лише в активному режимі за умови застосування ІЧ освітлювача.
- Неможливість роботи за зниженої прозорості атмосфери, тобто. за несприятливих умов бачення. Щоправда, в деяких «цифрових» ПНО за останні роки з'явилася функція придушення туману, туману та дощу, але далеко не для всіх несприятливих умов бачення.
- Неможливість роботи під впливом потужних світлових перешкод. Існуюча функція антиблюмінгу в матрицях ПЗЗ дозволяє обмежити вплив світлових перешкод лише малої потужності.
- Значне енергоспоживання та відповідно невисокий час безперервної роботи або застосовуються виносні джерела живлення.
- Нижча якість зображення в порівнянні з ПНВ
Конструктивні особливості та принцип роботи телевізійних прицілів
Перші чотири недоліки можуть бути усунені за рахунок використання тепловізійних прицілів. Вони складаються з ІЧ об'єктива, фотоприймального пристрою на основі фокально-площинної матриці фотодетекторів, що працюють в області спектру 8 – 12 мкм без охолодження, блоку електронної обробки, ТВ монітора та окуляра.
Принцип дії тепловізійних прицілів ґрунтується на створенні видимого зображення нагрітих тіл завдяки сприйняттю їх ІЧ теплового випромінювання. При цьому обов'язковою умовою створення зображення є наявність різниці температур між об'єктом і сценою вище певного порогового значення. Зображення в такий приціл своєрідне: більш теплі елементи виглядають світлішими, холоднішими – темнішими. ІЧ об'єктив сприймає теплове випромінювання від об'єкта та фону та формує їх зображення на фокально-площинній матриці фотодетекторів фотоприймального пристрою. Відеосигнал з його виходу надходить у блок електронної обробки. Тут відбувається обробка зображення в реальному масштабі часу: придушення шумів, вирівнювання чутливості пікселів матриці, оконтурювання зображення корисного об'єкта та ін. Відеосигнал з виходу цього блоку передається в ТВ монітор (найчастіше OLED дисплей), з екрана якого через окуляр спостерігається зображення.
Переваги та недоліки телевізійних прицілів
Основні переваги тепловізійних прицілів:
- Можливість роботи при будь-якій природній освітленості та у повній темряві, звідси – цілодобовість роботи.
- Можливість роботи при зниженій прозорості атмосфери і навіть диму.
- Можливість роботи при впливі потужних світлових та при впливі будь-яких засвіток – фронтальної, бічної, тилової.
- Можливість спостереження об'єктів, що ховаються за чагарником, іншими природними укриттями, аби крізь них проходило теплове випромінювання від об'єкта спостереження. Це дозволяє виявити звірів, що причаїлися, по їх тепловому випромінюванню, наприклад, зайців на тлі снігової цілини.
- Можливість бачення партнера в маскувальному одязі, який не є перешкодою для поширення теплового випромінювання.
- Можливість точного дистанційного вимірювання температури об'єкта та її розподілу на його поверхні.
- Тепловізійні приціли не вимагають підсвічування і не випромінюють.
- При використанні кольорового дисплея зображення виходить в умовних кольорах: кожному кольору відповідає певна температура об'єкта та фону. Це дозволяє виділити зображення за кольором. Однак порушення природної передачі кольору викликає складність у сприйнятті такого зображення.
- Ті ж переваги, що й у «цифрових» ПНО за пп. 1 – 3, 5 – 9, 14 – 20 їх переваг.
Недоліки тепловізійних прицілів:
- Неможливість працювати при рівній нулю або близькій до нього різниці температур між об'єктом та тлом.
- Погана якість зображення фону та лінії горизонту. Це створюють проблеми орієнтування біля при спостереженні в тепловизионный приціл.
- Високе енергоспоживання та відповідно малий час безперервної роботи.
- Низька якість зображення в порівнянні з ПНВ та «цифровими» ПНВ.
- Дуже висока вартість головним чином через ІЧ об'єктив, виконаний з германію, а також через фотоприймальний пристрій.
- Складність навчання та звикання до зображення через його своєрідний характер.
- Низька надійність через складність прицілу.
Трохи про перспективи розвитку ПНО
З усього сказаного випливає, що жоден із приладів не є ідеальним. У зв'язку з цим з'явилася ідея створення двоканального приладу, в якому недоліки одного каналу компенсувалися перевагами іншого. Нині поруч фірм виробляються утримувані до рук, переносні (встановлювані на штативі чи тринозі) і возимые (встановлювані на транспортних засобах) двухканальные прилади.
Вони складаються з каналу «цифрового» ПНО та тепловізійного каналу. Зображення обох каналів за допомогою мікропроцесора поєднуються в єдине зображення. При цьому від кожного каналу беруться найбільш інформативні ознаки зображення, так що єдине «інтегроване» зображення має якість значно вища, ніж у кожному окремому каналі. Додаткове введення лазерного далекоміра, модуля GPS, цифрового магнітного компасу та ін перетворює прилад на багатоканальний.
Однак, вартість такого приладу різко збільшиться. Тому поки що не з'явилися повідомлення про створення 2-х чи багатоканальних мисливських прицілів.
Особливості зимового полювання з різними типами нічних прицілів
Тепер можна поговорити про особливості зимового полювання із розглянутими вище прицілами.
- Взимку на тлі снігу краще виглядають усі об'єкти – їхнє зображення виходить більш контрастним, ніж на літньому або весняно-осінньому фоні. Тому в нічні приціли на базі ЕОП і в цифрові приціли дальність бачення взимку зростає в 1,5 рази. Крім того, взимку покращується прозорість атмосфери – за рахунок зниження температури частки пилу замерзають та падають на землю. Це також призводить до збільшення дальності бачення. У тепловизионные приціли збільшується різницю температур об'єкта і тла, т.к. температура об'єкта взимку не змінюється, а тло різко падає. Це призводить до зростання дальності бачення.
- Перед початком полювання зимової ночі мисливець повинен оглянути у приціл всю територію, т.к. Зимовий ландшафт дуже відрізняється від літнього ландшафту: він стає більш одноманітним, і потрібно звикнути до нього, щоб впевнено орієнтуватися вночі і не пропустити видобуток. Якщо раніше тварин повністю або частково приховували листя, то тепер вони досить чітко малюються на тлі снігової цілини. Це підвищує можливість бачення видобутку та точність пострілу. Найшвидше знайти тварину на великій місцевості за допомогою тепловізорів з можливістю зміни колірного режиму, наприклад, холодні об'єкти - білим кольором, а теплі - червоним. Така властивість має багато тепловізійних монокулярів, починаючи з бюджетних Axion Key XM22 і Axion Key XM30.
- Нічне полювання можуть ускладнити снігопад, завірюха чи туман. З цього погляду взимку краще застосовувати тепловізійні приціли.
- Необхідно при придбанні прицілу для зимового нічного полювання з'ясувати, чи зовнішні оптичні поверхні об'єктива та окуляра мають захисні покриття для запобігання від запотівання або заіндевення. Замість таких покриттів може бути використаний електрообігрів цих поверхонь. Для запобігання запотівання внутрішніх оптичних поверхонь внутрішню порожнину прицілу заповнюють сухим азотом.
- Для зимових умов полювання найкраще підходить екран ЕОП або дисплея, що формує чорно-біле зображення. Вночі людина не розрізняє кольори, а сприймає лише відтінки сірого кольору. Тому чорно-біле зображення з погляду фізіології зорового сприйняття оптимальне. Таке зображення природніше для людського нічного зору, і очі не втомлюються. Але слід, що дальність бачення у своїй не збільшується, т.к. для ЕОП вона залежить від роздільної здатності екрану та його світловіддачі, а вони максимальні саме для екранів жовто-зеленого кольору свічення. Для «цифрових» ПНО і тепловізійних прицілів краще використовувати OLED дисплеї, а не рідкокристалічні (ЖК) дисплеї, т.к. OLED дисплеї працюють за мінусових температур (діапазон їх робочих температур від – 25°С до +50°С). РК індикатори не працюють за мінусових температур без відповідного обігріву. Він збільшує і так велике енергоспоживання прицілу, тому необхідні джерела зовнішнього живлення.
- Якщо мисливець використовує також спостережні нічні прилади для огляду місцевості, то для їх утримання в руках в умовах сильного морозу бажано, щоб зовнішня поверхня приладу була гумовою. Маса такого приладу для зимового полювання має перевищувати 1 кг.
- Первинне джерело живлення приладів – батареї живлення ні містити сухі елементи, т.к. вони не працюють за мінусових температур. Потрібно використовувати лише нікель-кадмієві або літієві акумулятори, які працюють у діапазоні робочих температур (-50) – (+50)°С. Для заряджання акумуляторів у польових умовах необхідно мати зарядний пристрій, який працює від напруги акумуляторної батареї автомобіля (= 12 В) або всюдихода (= 24 – 27 В). Мисливцеві бажано мати при собі запасні заряджені акумулятори. Їх слід тримати у теплі (за пазухою). Потрібно набувати таких прицілів, у поле зору яких введено індикатор розряду батарей.
- Важливою проблемою є ціна. Ціна нічних прицілів з урахуванням ЭОП становить залежно від покоління від 7000 крб. до 200 000 руб. Ціна «цифрових» прицілів коливається від 70 000 руб. до 999000 руб. Вартість тепловізійних прицілів становить від 162 000 руб. до 1440000 руб. Для зниження вартості прицілів доцільно відмовитися від низки опцій, які не так вже й потрібні мисливцеві, але значно збільшують вартість прицілу: лазерний далекомір, балістичний обчислювач та ін. до 600 м, а в тепловізійні приціли – до 800 м при дальності виявлення – до 1500 м. Однак для нічного зимового полювання на зайця реальна дальність стрілянини коливається від 20 до 30 м, а на кабана – до 60 м. Тому і тут можна заощадити , вибравши дешевшу модель з меншою дальністю бачення.
- Нічне зимове полювання хороше тим, що багато звірів (зокрема, кабан) у таких умовах втрачають пильність і тому більш вразливі. Практика показує, що для нічного полювання в засніженому лісі найкраще підходить тепловізійний приціл, особливо за несприятливих умов бачення. При виборі прицілу не мають особливої ролі можливість розглянути дрібні деталі – для точного пострілу досить чітко бачити лише контури звіра. Основний критерій при виборі прицілу – чіткість зображення та температурна чутливість. Частота кадрів має бути не менше 50 Гц. Приціл повинен мати досить високу механічну міцність і ударостійкість (припустиму установку та експлуатацію прицілу на зброї різних калібрів), герметичністю, повинен працювати при мінусовій температурі.
