Как выбрать тепловизионный прицел

Как выбрать тепловизионный прицел

Как выбрать тепловизионный прицел?

Тепловизионный прицел – это сложное оптоэлектронное устройство, предназначенное для установки на оружие и применяемое для решения большого круга стрелковых задач в широком диапазоне дистанций стрельбы. 

Способен отображать цели на дистанциях до 2500 м и позволяет идентифицировать их на дистанциях от 350 до 1500 метров. 

Тепловизионные прицелы работают по принципу преобразования теплового излучения объектов (как естественных (люди, животные), так и искусственных (имеющих разницу температур как у любой неоднородной среды), в видимое человеческим глазом изображение, выводимое на окулярную матрицу прицела. 

В этом и есть главное преимущество таких приборов по сравнению с традиционными дневными и ночными прицелами – они дают вам способность видеть цель, вести наблюдение, прицеливание и стрельбу практически при любой освещенности (как днем, так и ночью) и при любых погодных условиях (снег, дождь, туман, дымка). 
Тепловизионный прицел при использовании в полной темноте не нуждается в дополнительном источнике света (ИК-подсветке). 

Он способен работать при дневном освещении (не боится засветок) и распознает излучающие тепло объекты сквозь заросли кустов, траву, дымовые завесы, туман, дымку, морось, маскировочные сети и другие препятствия. 


Тепловизионные прицелы могут применяться для следующих целей:
- дневная, сумеречная и ночная (круглосуточная) охота;
- охрана ответственных объектов и территорий;
- круглосуточное наблюдение;
- выполнение операций силовыми структурами;
- уничтожение живой силы противника при ведении круглосуточных и всепогодных боевых действий.


Конструкция и основные характеристики тепловизионных прицелов


Все современные компактные тепловизионные прицелы, как правило, оснащены матрицей неохлаждаемых микроболометров (еще этот узел называют детектором) на основе аморфного кремния или оксида ванадия. 

Неохлаждаемые микроболометры достаточно надежны, потребляют меньше энергии и гораздо дешевле, чем охлаждаемые. 

К другим конструктивным элементам тепловизионных прицелов относят объектив, дисплей и электронный блок для преобразования сигналов. 

Через обычное стекло ИК- излучение не проходит (по этой же причине невозможно вести наблюдение через оконное или автомобильное стекло), поэтому в тепловизионных прицелах не устанавливается обычная стеклянная оптика, как например в оптических прицелах, а применяются германиевые объективы. 

Как правило, все прицелы рассчитаны на использование на оружии крупных калибров, соответственно, к прочности их корпуса (и в целом – к степени защиты от внешних факторов) предъявляются повышенные требования. 


На что следует обратить внимание при выборе тепловизионных прицелов:
- Кратность оптического увеличения, х
- Чувствительность элемента болометрической NETD (mK - в милликельвинах) 
- Фокусное расстояние объектива, мм 
- Размер элемента болометрической матрицы, мкм 
- Разрешение болометрической матрицы (384х288, 400х300, 640х480 и более)  
- Разрешение окулярной матрицы (1024х768, 1280х960 и т.п.)
- Диафрагменное число объектива (F50 мм/1,0)
- Частота обновления микроболометрической матрицы, Гц 
- Спектральный диапазон чувствительности, мкм (как правило, 8...14 мкм) 
- Тип калибровки болометрической матрицы 
- Дальность обнаружения/идентификация цели 
- Диапазон рабочих температур, °C 


Качество изображения. Какие параметры на него влияют?


Разрешение болометрической матрицы (количество пикселей по горизонту и вертикали) – один из важных параметров, определяющих качество наблюдаемого стрелком изображения цели и ландшафта вокруг неё. Чем больше разрешение, тем более детализированное изображение мы видим на выходе. 

Размер пикселя болометрической матрицы в микронах. В используемых на сегодняшний день матрицах этот размер составляет, как правило 17 или 12 микрон, реже 25.Чем меньше размер пикселя, тем более детальное изображение мы можем получить при наблюдении в прибор. 

Частота обновления кадров (варьируется от 9 до 60 Гц) отвечает за комфортность наблюдения за движущимися объектами. Цифра указывает на количество обновления кадров в секунду, чем больше частота обновления кадров, тем комфортнее вести прицеливание "в динамике" и наблюдать быстро перемещающуюся цель без искажений и "шлейфа". 

Частота обновления кадров тепловизионного прицела

По факту "быстрая развертка" в 30-60 Гц позволит избежать промахов по движущейся цели, ведь в момент выстрела мы должны видеть цель (по отношению к перекрестию прицельной марки) именно там где она находится физически, а не там где ее нам "покажет" прицел с низкочастотной разверткой в 9 Гц, не успевая своевременно обновлять информацию (изображение цели) в окулярной матрице...

На сегодняшний день приемлемым значением частоты обновления кадров считается уровень не ниже  20-25 Гц.

 
Кратность оптического увеличения тепловизионного прицела

Именно оптическая кратность в большей степени будет влиять на дальность обнаружения и дальность распознавания цели. 

В первом случае речь идет об обнаружении теплых объектов, а во втором – о возможности их идентифицировать (животное, человек, транспортное средство, источник огня и т.д.). 
Если кратность достаточно высокая (3х-5х), то у охотника будет возможность не только обнаружить объект охоты на большой дистанции, но и идентифицировать его с высокой точностью. 
Это важно не только при охоте на небольших по размеру животных (косуля, волк, лиса), но и при охоте на крупного зверя (лось, олень, кабан). 

И в том, и в другом случае мы можем не только с большей точностью идентифицировать объект охоты, но и определить его трофейные качества (разглядеть рога), пол (самка/самец). 
Этот параметр так же влияет и на ширину поля зрения прицела: чем больше кратность, тем меньше поле зрения. 
 
Как правило, во всех современных тепловизионных прицелах заложена функция подключения и цифрового увеличения
Стандартные значения цифрового увеличения у многих производителей одинаковые - 2х, 4х (на прицелах с матрицей 384х288) и 2х, 4х, 8х (на прицелах с матрицей 640х480). 

Включение цифрового увеличения при оптической кратности 4х позволяет получить максимальную суммарную кратность 16х на матрицах 384х288 и 32х на матрицах 640х480. 

При этом не следует забывать, что качество изображения при подключении цифрового изображения будет неизбежно снижаться (в меньшей степени этот эффект будет проявляться на матрицах с высоким разрешением 640х480 и выше). 


Спектральный диапазон чувствительности, мкм
Практически все тепловизионные прицелы имеют рабочий спектральный диапазон от 8 мкм до 14 мкм (длинноволновой диапазон). Особенность этого диапазона в том, что матрицы таких тепловизоров не требуют охлаждения, что в значительной степени позволяет снизить вес и габариты прибора. 


Тип калибровки болометрической матрицы
Так как тепловизионная матрица построена на полупроводниковых элементах, электрические характеристики полупроводниковых элементов зависят от их собственной температуры. 

По мере изменения температуры матрицы или всего прибора в целом в результате работы, электрические характеристики сенсоров матрицы меняются. 
Меняются они при этом не равномерно и не одновременно по всему полю матрицы. 
В момент калибровки показания всех сенсоров приводятся к единому значению, и информация передается в контроллер. 

Это в свою очередь позволяет получать более "достоверное" изображение теплового контраста и наблюдаемых объектов (целей). 


Рассмотрим 3 самых распространенных способа калибровки болометрической матрицы
Калибровка шторкой (шутером) или, как её иногда называют, – "механическая калибровка затвором". Калибровка шторкой представляет собой механический затвор перед болометрической матрицей, похожий на затвор фотокамеры. При срабатывании затвора слышен характерный тихий звук (щелчок) , и перед сенсорами матрицы на короткое время закрывается поле зрения. В этот момент электроника калибруется по закрытой шторке затвора. 

Плюс данного метода калибровки – достаточно высокая степень выравнивания показаний каждого сенсора в матрице за счет полного перекрытия возможности поступления внешнего ИК-сигнала на матрицу. 
Калибровка защитной крышкой. 
Для калибровки крышкой пользователь самостоятельно должен закрыть объектив крышкой и после этого нажать кнопку калибровки. 

Электронная (программная) калибровка. 
Электронный метод калибровки не предполагает никаких механических или иных вмешательств пользователя в работу прибора. Прибор сам определяет неравномерность "нагрева" его сенсоров, объектива и других элементов системы и на основании этих данных автоматически корректирует их выходные сигналы по определённому алгоритму. 
Ключевые моменты:
калибровка шторкой издает еле заметный звук, на время купирует изображение и калибрует только матрицу без учета помех которые вносит объектив
калибровка крышкой бывает неудобна, так как требует ручных манипуляций с прибором, однако при этом методе достигается максимальное качество калибровки, так как участвует вся система "матрица-объектив"
электронная калибровка не издает никаких звуков, не "гасит" картинку, не имеет механических деталей. 

Однако не всегда "угадывает" истинное состояние прогрева системы объектив-матрица, что отражается на качестве картинки. 
Сейчас во многих моделях тепловизионных прицелов поддерживаются несколько типов калибровки, и пользователи могут выбирать тип калибровки самостоятельно, исходя из условий использования прицела.

Материал линзы объектива тепловизионного прицела
Как правило, во всех объективах тепловизионных прицелов используют линзы из германия, покрытого снаружи напылением тонкого слоя титанового сплава (для износостойкости). 
Объективы из германия способны пропускать только волны ИК-диапазона. 
Учтите, что обыкновенное стекло (оконное или автомобильное) непроницаемо для ИК-излучения, и наблюдение через него тепловизором невозможно! 
Относительное отверстие объектива
ИК-объективы, в силу слабого светового потока, исходящего от излучающих объектов, должны обладать большим светопропусканием или, иначе говоря, большим относительным отверстием (отношение диаметра входного зрачка объектива к его фокусному расстоянию). 

Таким образом, чувствительность тепловизора в значительной степени зависит от объектива! 
Фокусное расстояние объектива, мм
Данный параметр влияет прежде всего на оптическую кратность увеличения объектива и прицела, а значит и на детализацию изображения и ширину поля зрения прицела. 
Поэтому, когда в характеристиках пишут "линза 19 мм, 35 мм, 50 мм, 65 мм, 100 мм, 150 мм" и т.д., имеется ввиду фокусное расстояние объектива, а не диаметр входной линзы объектива. 

Дальность обнаружения/идентификация цели

Дальность обнаружения – это дистанция, на которой контрастная цель становится видимой пользователю тепловизора. 
Дальность распознавания – это дистанция, на которой мы способны идентифицировать цель (видеть, что это, – например, волк, лиса, кабан, лось). 
Диапазон рабочих температур, °C
Это возможность эксплуатации прицела в данных температурных рамках. 
Многие производители давно перешли на OLED-матрицы окулярных блоков, т.к. они способны работать до -30°C....-40°C., по сравнению с LED-матрицами, которые замерзают и тормозят уже при -5°C.
Чувствительность тепловизора, мК
Чувствительность тепловизора – это минимально различимая сенсором разница температуры объекта наблюдения. 
Измеряется эта величина в миликельвинах (мК). 
Чувствительность тепловизора складывается из чувствительности матрицы тепловизора и потерь на передачу энергии через объектив тепловизора. 
Типовая чувствительность современной неохлаждаемой матрицы тепловизора составляет около 50 мК, что равняется 0.05 °C (у лучших моделей прицелов этот показатель может достигать 14-15 мК). 
Иными словами, тепловизионный прицел способен визуально отображать тепловой контраст с разницей температур в 0.1...0.01 °C. 

Цветовые палитры тепловизионного прицела


Выбор тепловизионного прицела

При выборе прицела следует руководствоваться основной целью его приобретения и в зависимости от этого исходить из наиболее принципиальных параметров и условий стрельбы и доступных опций: 
-дальность стрельбы;
-размеры и тепловая контрастность целей;
-тип и модель оружия (наличие сменных стволов и желание использовать на них прицел);
-температурные условия использования;
-наличие необходимых дополнительных опций - лазерный дальномер, запись фото, видео, наличие пристрелочных профилей, регулировок изображения, возможности обновления через интернет, и других дополнительных пользовательских функций.

к списку

Назад к статьям