Ottiche: Struttura e Funzionamento

di Alessandro
(per gentile concessione del sito AZGUN e nostre integrazioni)          

Vi siete mai chiesti che cosa c’è dentro al vostro cannocchiale di puntamento ? … o cosa succede al suo interno quando ruotate le torrette di regolazione di alzo e deriva, o una delle ghiere di regolazione di zoom e parallasse ? In quest’articolo analizzeremo come è fatta e come funziona un’ottica di puntamento.

L’ottica di puntamento, la cui definizione esatta è “mirino telescopico”, è uno strumento di mira basato, dal punto di vista costruttivo, sul telescopio ottico rifrattore. I primi esperimenti atti a dare ai tiratori di armi lunghe degli ausili di puntamento ottici che gli facilitassero la mira, risalgono al 17° secolo. Ma solamente nella seconda metà del 1800 furono prodotti e commercializzati i primi mirini telescopici dotati di lenti simili a quelli che ancora oggi utilizziamo. Si trattava in ogni caso di strumenti molto differenti dagli attuali, permettevano pochissime regolazioni e costavano un vero patrimonio.
 

Il mirino telescopico moderno

Un mirino telescopico moderno è formato da tre componenti ottiche principali: la lente frontale detta “obiettivo”, la lente finale, detta “oculare”, posta dalla parte di chi guarda, ed infine, posizionato in mezzo alle due lenti, un complesso ottico in grado di raddrizzare ed ingrandire l’immagine, detto “erettore”. La lente frontale cattura la luce proveniente dal soggetto inquadrato e la fa convergere in un punto chiamato “piano focale”, o ancora meglio “primo piano focale”. La distanza del piano focale dipende dalla curvatura della lente frontale. Superato tale punto i raggi ricominciano a divergere. L’immagine è adesso rovesciata, e deve necessariamente essere raddrizzata. A farlo ci pensa l’erettore, che è formato da un complesso di lenti, in genere due. Variando la distanza tra le due lenti dell’erettore, varia anche il fattore di ingrandimento dell’immagine inquadrata. La luce uscente dall’erettore converge nuovamente in un punto detto “secondo piano focale”, ed infine la lente dell’oculare provvede e mostrare l’immagine all’occhio del tiratore.
 

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Disegno semplificato dei meccanismi interni di un cannocchiale di puntamento e percorso del fascio luminoso all’interno dello strumento

 

In una di queste fasi di trattamento della luce, all’immagine del soggetto inquadrato viene sovrapposto un disegno detto “reticolo”, il quale permette al tiratore di mirare, ovvero di prevedere con precisione quale sarà il punto di impatto del proiettile sul bersaglio inquadrato. Il reticolo, come vedremo in seguito, deve essere posizionato su uno dei due piani focali.

Dal punto di vista meccanico un mirino telescopico è formato da una struttura esterna, tipicamente in alluminio, detta “tubo”. La parte centrale del tubo ha solitamente il diametro di 1 pollice o di 30 millimetri, ed è quella a cui si fissano gli anelli per il montaggio del cannocchiale sulla carabina. La lente frontale, l’obbiettivo, ha generalmente un diametro maggiore rispetto alla parte centrale del tubo. Lo strumento assume quindi la caratteristica forma a cui tutti siamo abituati, con la parte anteriore che si allarga, la quale viene chiamata per questo motivo “campana”. Non tutti i cannocchiali sono così, ad esempio i variabili da battuta hanno la parte anteriore di diametro minore rispetto a quella posteriore. In ogni caso, tutti i meccanismi interni “importanti” del cannocchiale, quelli che permettono le regolazioni di alzo, deriva, fattore di zoom e a volte anche parallasse, sono tutti all’interno della parte centrale del tubo.

Sino ad alcuni decenni fa le ottiche avevano un ingrandimento fisso. I gruppi di lenti interne erano saldamente fissati al tubo. Il solo reticolo era fissato ad un supporto mobile che ne permetteva la regolazione. Impossibile o quasi che il reticolo si trovasse al centro dell’immagine inquadrata, a meno che non si curasse in maniera molto precisa il montaggio del cannocchiale sul fucile. Spesso l’unica regolazione possibile era solamente quella dell’alzo, per cui la deriva si regolava solo attraverso l’attacco. Ottiche di questo genere erano resistentissime ad ogni tipo di strapazzo, ma ovviamente, molto limitate a livello di regolazioni.
 

La regolazione di alzo e deriva

Le numerose regolazioni di un’ottica di puntamento moderna sono ottenute costruendo il complesso di lenti che formano l’erettore all’interno di un secondo tubo in grado di muoversi e di inclinarsi ad una estremità. In questa maniera si può variare il punto di mira, lasciando sempre il reticolo al centro dell’immagine. Il tubo interno dell’erettore deve poter brandeggiare in tutte le direzioni, comandato dalle torrette esterne e da una molla di ritorno. La parte anteriore del tubo dell’erettore si muove sotto la spinta della testa delle torrette di regolazione di alzo e deriva. Avvitando le torrette, il tubo interno viene spinto e trattenuto nella giusta posizione. Al contrario, svitando le torrette, ovvero ruotandole in senso antiorario, il tubo interno viene riportato a contatto con le teste delle torrette dalla molla di recupero, meccanismo in realtà più o meno sofisticato a seconda dei modelli e del costruttore.

La criticità è data sia dalla forza della molla di recupero, che deve essere relativamente bassa, sia dal fatto che la superficie della testa delle torrette agisce sulla superficie curva del tubo dell’erettore. Spostare il tubo agendo su una delle due torrette comporta che anche il punto di contatto sull’altra torretta si sposti, causando potenzialmente movimenti indesiderati. Senza contare poi che le superfici a contatto possono consumarsi, deformarsi o ammaccarsi. Questo va ad incidere sulla ripetitività e sulla precisione delle regolazioni. La precisione della costruzione meccanica, la robustezza dei materiali e le tolleranze di lavorazione sono fondamentali.

Capita spesso, nelle ottiche più economiche, che variando di un certo numero di clic la regolazione in un senso, e poi riportandola indietro dello stesso numero di clic, il punto di impatto del proiettile non ritorni esattamente dove era in principio. Un altro punto critico è il giunto posteriore che fissa l’erettore all’altra estremità. Questo deve contemporaneamente garantire sia la libertà di movimento all’erettore all’altro capo, sia il mantenimento della posizione in quel punto. I cannocchiali più costosi e sofisticati prevedono giunti con superficie sferica, accoppiati con precisione ad una boccola, spesso registrabile tramite viti. Quelli più economici si affidano a semplici raccordi realizzati con materiali elastici. In ogni caso, lo spostamento dell’erettore avviene solo ed esclusivamente alla sua estremità anteriore, mentre la posteriore rimane in posizione fissa. Lo spostamento del reticolo, e quindi del punto mirato al variare della rotazione delle torrette, dipende dallo spostamento angolare dell’asse del tubo interno dell’erettore.
 

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Torrette di regolazione e molla antagonista per il movimento dell’erettore

 

In pratica è come se dentro al nostro cannocchiale ci fosse un secondo cannocchiale di diametro inferiore che si inclina verso l’alto, il basso, sinistra o destra. Lo spostamento del punto di mira si valuta quindi con distanze angolari, e non lineari. L’unità di misura di questo spostamento è tipicamente il M.O.A., un acronimo che sta per Minute Of Angle. Un MOA equivale ad un minuto d’angolo, ovvero ad 1/60 di grado angolare. E’ abitudine approssimare il valore del MOA in 1 pollice a 100 yard (91m) per quanto riguarda il sistema di misura anglosassone, e a 3 centimetri a 100 metri, per quello internazionale (in realtà per esattezza 29,08mm). Il movimento delle torrette avviene tramite clic, avvertibili sia con l’udito che con il tatto. In genere il valore di un clic corrisponde a 1/4 o a 1/8 di MOA, il che significa che ogni clic corrisponde ad uno spostamento del punto di impatto di 1/4 o 1/8 di pollice a 100 yard. Molte ottiche europee per la caccia utilizzano torrette il cui clic corrisponde ad 1/3 di MOA, che produce uno spostamento del punto di impatto di circa 1 centimetro a 100 metri. Questo valore è comunque sempre riportato sulla torretta. Altre torrette hanno scatti da 0.1 Mil, Mil è l’abbreviazione di milliradiante, ovvero la millesima parte di un angolo ampio 1 radiante (1 radiante = 57,3 gradi) che a 100m corrisponde ad uno spostamento di 1 centimetro.

Tutto il complesso interno che forma l’erettore può risentire dello stress dello sparo e delle continue regolazioni. Tenete presente che ogni movimento interno del tubo, dovuto alle regolazioni di alzo e deriva, è microscopico; provate a rapportare per esempio 1 MOA, che come detto corrisponde a circa 3 centimetri a 100 metri, alla lunghezza minuta dell’erettore (nell’ordine dei 10 centimetri). Spostamenti, anche minimi di questo tubo interno dovuti a sollecitazioni esterne, possono voler dire scostamenti anche molto evidenti del punto di impatto del proiettile. Subito dopo lo scossone trasmesso dal rinculo all’interno dello strumento di mira, tutto deve poter ritornare nell’esatta posizione che aveva in principio.
 

La regolazione del fattore di ingrandimento

La posizione reciproca delle due lenti interne all’erettore definisce il fattore di ingrandimento. Nelle ottiche a fattore di ingrandimento variabile si modifica sia la posizione reciproca che quella assoluta. La seconda variazione è necessaria per mantenere comunque costante la posizione del piano focale, come vedremo più avanti parlando della regolazione di parallasse. Esternamente al tubo dell’erettore si sviluppa un secondo tubo, che presenta due intagli che vanno a formare due piste elicoidali. Le due lenti interne all’erettore sono montate all’interno di due boccole cilindriche che scorrono all’interno del tubo. Un perno laterale avvitato ad ognuna delle due boccole funziona da camma, e scorre sia all’interno di una guida lineare fresata lungo il tubo dell’erettore, sia all’interno della pista elicoidale presente sul tubo esterno. Le due guide elicoidali hanno uno sviluppo differente tra di loro: una delle due, solitamente quella posteriore, è più inclinata e ha uno sviluppo di maggiore lunghezza, rispetto all’altra. Il che significa che la lente posteriore, quella rivolta verso al tiratore, è quella che deve avere l’escursione maggiore.
 

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Complesso erettore: sono visibili la molla antagonista a lamina, le scanalature elicoidali che spostano le lenti, il reticolo inciso su secondo piano focale. Attraverso una delle scanalature elicoidali si intravede anche la scanalatura longitudinale del tubo interno a guida delle lenti

 

Se possedete una macchina fotografica digitale tascabile, avrete sicuramente notano che manovrando il comando di zoom l’obiettivo si allontana e si avvicina al corpo della macchina. Le due parti di cui è composto l’obiettivo della macchina fotografica tascabile si comportano esattamente come le due lenti interne dell’erettore, ed hanno la stessa funzione. Aumentando il fattore di zoom le due lenti avanzano; diminuendolo, si ritraggono. Anzi, a dirla tutta la lente anteriore, quella più esterna all’apparecchio fotografico, arrivata ad un certo valore di zoom smette di avanzare, e ritorna leggermente indietro. Allo stesso modo la pista elicoidale anteriore dell’erettore, nella sua parte finale, in genere fa una piega a ritroso.
 

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Piste elicoidali sul tubo esterno all’erettore responsabili del movimento delle lenti per l’ingrandimento

 

Sulla vostra ottica avrete forse notato la testa di una vite che fuoriesce dalla ghiera di regolazione del fattore di ingrandimento. Ebbene, questa vite non è altro che un perno passante che va ad agire sul tubo esterno all’erettore, quello che presenta le due piste elicoidali. Ruotando la ghiera dello zoom, andremo a ruotare il tubo contenente il complesso dell’erettore, il quale, attraverso le due gole elicoidali, trasmetterà un movimento lineare alle due lenti interne. Inutile dire che anche in questo meccanismo la precisione meccanica dell’esecuzione è fondamentale. Le due boccole cilindriche su cui sono fissate le lenti devono scorrere in maniera assolutamente precisa e lineare. Nel caso in cui il reticolo si trovi sul secondo piano focale, qualunque movimento angolare indesiderato di una delle due lenti si tradurrà in un disallineamento del punto di mira.
 

La regolazione di parallasse

Abbiamo già dedicato un nostro precedente articolo alla definizione dell’errore di parallasse ed evidenziato quanto questo errore possa pesare sulla corretta acquisizione del bersaglio (vedi: “Ottiche: parallasse e messa a fuoco“). In estrema sintesi possiamo dire che si ha un errore di parallasse quando due oggetti allineati non si trovano sullo stesso piano. In queste condizioni, un qualunque spostamento del punto di osservazione, anche leggero, fa si che i due oggetti non ci appaiano più allineati.

Questo è ciò che può accadere con il reticolo del cannocchiale ed il bersaglio. Possiamo sempre allineare il centro del reticolo al bersaglio ma, è chiaro che se il reticolo e il bersaglio si allineano sempre in maniera differente a seconda di come muoviamo l’occhio rispetto al cannocchiale, colpire il bersaglio diventa solo questione di mera fortuna. Se invece il bersaglio e il mirino del cannocchiale, il reticolo, cadono sullo stesso piano, l’errore di parallasse risulta implicitamente annullato. Bene, questione risolta allora… beh, non direi. Come è possibile che il reticolo del cannocchiale, che si trova a pochi centimetri dal nostro naso, possa mai essere sullo stesso piano del bersaglio che si trova a decine o centinaia di metri di distanza ? Per fortuna ciò che deve giacere sullo stesso piano del reticolo non è necessariamente il bersaglio fisico ma, la sua immagine.

Il cannocchiale proietta al suo interno, in coincidenza con i due piani focali, un’immagine che sarà a fuoco ad una distanza ben stabilita, e sfocata a tutte le altre. Ora, se ricordate avevo parlato del fatto che il reticolo poteva essere montato indifferentemente sul primo o sul secondo piano focale, ecco, significa che il reticolo andrà a trovarsi sullo stesso piano dell’immagine dell’oggetto messo a fuoco dal sistema ottico. Se il nostro bersaglio si trova a quella precisa distanza, non solo la sua immagine risulterà perfettamente a fuoco, ma sarà anche automaticamente annullato l’errore di parallasse.

Molti cannocchiali destinati alla caccia, generalmente ad ingrandimento fisso piuttosto basso, hanno la correzione della parallasse tarata a 100 metri. Un bersaglio posto a 50 o 200 metri apparirà non del tutto a fuoco, ma visto che l’ingrandimento di questi cannocchiali è generalmente piuttosto basso, difficilmente potremo accorgercene. E anche l’errore di mira dovuto alla non perfetta correzione della parallasse sarà, per la caccia, del tutto tollerabile. Quando aumenta il fattore di ingrandimento, non solo l’errore di parallasse aumenta, ma va tenuto anche conto che inquadrare un bersaglio e vederlo sfocato, risulta decisamente fastidioso. Ecco quindi che le ottiche dotate di fattore di ingrandimento maggiore, hanno anche un dispositivo che consente la messa a fuoco alle varie distanze, che in virtù di quanto appena spiegato, permette anche di correggere l’errore di parallasse.

Alcune ottiche hanno la correzione di parallasse posizionato direttamente sulla campana anteriore. In questo caso si tratta semplicemente del complesso che forma l’obiettivo che viene montato su una ghiera filettata, contrastata da una grossa molla a spirale. Ruotandola la ghiera estendendo in avanti l’obiettivo, si mettono a fuoco i bersagli più vicini, mentre ruotandola in senso antiorario, ovvero facendo rientrare la campana, si mettono a fuoco gli oggetti più distanti.

Oggigiorno vanno sempre più di moda le ottiche che comandano la correzione di parallasse tramite una più comoda terza torretta, posizionata sul lato sinistro del bulbo centrale del tubo. Questa ghiera comanda un braccio che avvicina e allontana una lente interna aggiuntiva. Questa ulteriore lente si comporta esattamente come il complesso dell’obiettivo dell’esempio precedente, spostandosi in avanti mette a fuoco gli oggetti vicini, mentre spostandosi all’indietro mette a fuoco gli oggetti lontani, solo che lo fa intercettando la luce che transita all’interno del tubo dopo che essa ha attraversato l’obiettivo dello strumento. La presenza di una lente aggiuntiva tende comunque a ridurre, anche se di poco, l’efficienza ottica del sistema.
 

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Regolazione di parallasse con terza torretta

 

Va de se che la messa a fuoco del bersaglio annulla automaticamente l’errore di parallasse solo ed esclusivamente se il reticolo è posizionato perfettamente su uno dei due piani focali dello strumento. Questo spiega anche il perché le piste elicoidali dell’erettore abbiano inclinazioni differenti: esse non si devono limitare a spostare avanti e indietro le due lenti dell’erettore ma, devono anche regolarne la posizione in modo che il piano focale (primo o secondo che sia) non cambi lungo il tubo. Ancora una volta, se tutte queste costruzioni meccaniche non sono più che precise, non è affatto detto che la messa a fuoco coincida con la neutralizzazione della parallasse. Se praticate il tiro di precisione, è sempre preferibile controllare, dopo aver messo a fuoco il bersaglio, che effettivamente l’errore di parallasse sia stato annullato. Bloccate l’arma con il reticolo centrato sul bersaglio, e muovete la testa per cambiare punto d’osservazione; se il vostro cannocchiale è di tipo economico, potreste avere la spiacevole sorpresa di veder “galleggiare” la croce del reticolo sopra il bersaglio.
 

Il reticolo

Il reticolo può essere posizionato sul primo piano focale, ovvero essere applicato alla parte anteriore del tubo dell’erettore, oppure sul secondo piano focale, applicato alla fine del tubo dell’erettore, dopo che l’immagine è passata attraverso il meccanismo che rovescia e ingrandisce l’immagine. Nel primo caso il disegno del reticolo rimane sovrapposto all’immagine non ancora passata attraverso l’erettore, nel secondo caso va a sovrapporsi all’immagine già raddrizzata e ingrandita. La differenza la si nota solamente su ottiche di puntamento ad ingrandimento variabile. Il reticolo posizionato sul primo piano focale diventerà sempre più grande all’aumentare del fattore di ingrandimento. Un reticolo posizionato sul secondo piano focale manterrà sempre le stesse dimensioni, anche al variare del fattore di ingrandimento dell’immagine inquadrata. Nel caso di ottiche ad ingrandimento variabile, la scelta più utilizzata dai produttori, è oggi quella di posizionare il reticolo sul secondo piano focale. Tuttavia molti produttori europei di fascia alta, offrono cannocchiali di puntamento ad ingrandimento variabile anche con il reticolo posizionato sul primo piano focale, per lasciare la scelta al tiratore. Ogni configurazione presenta vantaggi e svantaggi.

Il principale svantaggio di un reticolo posizionato sul primo piano focale è la difficoltà di realizzare un reticolo del giusto spessore. Se si realizza un reticolo che sia sottile agli ingrandimenti maggiori, probabilmente questo diventerà invisibile agli ingrandimenti più bassi. Mentre al contrario, realizzando un reticolo sufficientemente spesso da essere ben visibile al fattore di ingrandimento più basso, questo diventerà troppo spesso all’ingrandimento più alto, non permettendo una mira sufficientemente precisa. Di contro, i cannocchiali a fattore variabile con reticolo sul secondo piano focale, potrebbero subire un minimo cambiamento di punto di impatto del proiettile al variare del fattore di zoom, a causa del fatto che il reticolo è posizionato dopo il meccanismo di variazione del fattore di ingrandimento e le due lenti dell’erettore potrebbero non muoversi in modo perfettamente lineare. I tiratori orientati al tiro di precisione spesso optano per ottiche con reticoli posizionati sul primo piano focale.

Alcuni reticoli, come ad esempio i reticoli militari e quelli specifici per la caccia, hanno un disegno che permette di stimare le distanze di tiro quando si conoscono le dimensioni del bersaglio. Un tipico esempio è il reticolo mil-dot. Quando un reticolo di questo tipo è posizionato sul primo piano focale, le sue proporzioni rispetto al bersaglio restano costanti, per cui la stima è possibile qualunque sia il fattore di ingrandimento utilizzato. Al contrario, se il reticolo è posizionato sul secondo piano focale, questo tipo di stima è possibile solamente ad un preciso valore del fattore di zoom, che di solito quando non specificato diversamente dal produttore corrisponde al 10x, oppure al massimo valore, quando il cannocchiale abbia un ingrandimento massimo inferiore.
 

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Alcuni tipi di reticolo

 

Sempre dal punto di vista meccanico, il reticolo può essere di tipo fotoinciso su una lente o a filo metallico. Il reticolo a filo è ricavato per stampaggio da un sottile foglio di lamiera. Si tratta di una tecnica ormai considerata superata che sta andando a scomparire con il tempo. Il disegno di un reticolo a filo deve essere necessariamente molto semplice; una croce o poco più, e per ragioni di robustezza non può essere troppo sottile. I reticoli impressi direttamente su una lente ottica possono essere al contrario anche molto complessi, dotati di numerose stadie e riferimenti per eseguire compensazioni balistiche, oltre a poter essere sottilissimi. Inoltre i reticoli incisi sono più robusti, e risentono meno delle sollecitazioni dovute al rinculo. Di contro, un reticolo inciso implica la presenza di un elemento ottico addizionale sul percorso della luce con i conseguenti, seppur minimi, assorbimenti.

Tutte le regolazioni che abbiamo analizzato, più altre che non ho menzionato, come l’illuminazione del reticolo e altre funzioni elettroniche che si trovano su cannocchiali di ultimissima generazione, si comandano attraverso ghiere, manopole, torrette e pulsanti. In tutti i casi il tubo dell’ottica presenta fori, passaggi e punti di giunzione per consentire ai meccanismi di regolazione di uscire all’esterno. Anche le ottiche militari, che devono avere come caratteristica prioritaria la robustezza, hanno visto moltiplicare i loro comandi. Ogni punto di giunzione, una qualunque apertura verso l’esterno, nonché la presenza di complicati meccanismi interni, rappresentano dei potenziali punti deboli dello strumento ottico. Il tubo dell’ottica deve essere sufficientemente robusto da riuscire a resistere, proteggendo adeguatamente i meccanismi dalle sollecitazioni causate dal rinculo, nonché dagli eventuali maltrattamenti che l’ottica può subire sul terreno di caccia o sul campo di battaglia. Esso deve inoltre garantire la giusta tenuta stagna, per impedire a polvere e umidità di entrare. Quasi sempre l’ottica è riempita di gas azoto che impedisce alle lenti di appannarsi. I punti di giunzione e i meccanismi sono punti critici per preservare nel tempo questo tipo di caratteristica.
 

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I diversi comandi di regolazione di un’ottica moderna

 

Oggi, per un utilizzo ludico, informale o comunque non troppo specialistico, il mercato è stato invaso da ottiche di provenienza orientale, di basso costo. Stupisce la qualità ottica di questi strumenti estremamente economici, qualità che fino a non molti decenni sarebbe stata impensabile. Il punto debole di questi mirini telescopici è rappresentato appunto dalla meccanica, che come abbiamo visto, negli strumenti moderni è molto complessa. Meccanismi così complessi devono essere costruiti con la massima cura, per risultare allo stesso tempo robusti e in grado di garantire la ripetitività delle regolazioni nel tempo.

Le lenti

Ogni volta che la luce attraversa una lente avvengono delle perdite di luminosità dovute a diversi fenomeni. Il primo di questi fenomeni è la riflessione. Un esempio banale sono le immagini riflesse dai vetri delle finestre o dalle lenti degli occhiali. Quando la luce attraversa la lente, una parte semplicemente “rimbalza” sulla sua superficie dando luogo ad un riflesso. Visto che per un mirino telescopico una delle qualità basilari è quella della massima trasmissione di luce, è necessario limitare il più possibile tali perdite. I produttori quindi trattano le superfici delle lenti con dei sottili strati antiriflesso che impediscano a determinate lunghezze d’onda di essere riflesse sulla lente. Ovviamente non è possibile eliminare del tutto il fenomeno; i trattamenti antiriflesso sono generalmente costosi, e come accade per ogni campo tecnico, oltre ad un certo punto, un piccolo guadagno in termini di resa, ha un costo di realizzazione esponenzialmente maggiore. Per singola lente si arriva ad una trasmissione luminosa del 99,5% contro l’86÷96% delle lenti non trattate.

Avrete sicuramente notato come le lenti di alcuni cannocchiali di mira abbiano sfumature colorate. Quella colorazione visibile dall’esterno è appunto il trattamento antiriflesso. I diversi colori dipendono dalle frequenze di luce che il trattamento riesce ad assorbire. Sono questi trattamenti, denominati “coated” o “multicoated” in base al numero degli strati deposti, a far lievitare spesso il costo delle ottiche. A volte alcuni produttori cercano di risparmiare, applicando questi trattamenti solamente alla superficie esterna delle lenti dello strumento. Un cannocchiale con tutte le lenti, anche quelle interne, completamente trattate è definito “fully multicoated”. E’ facile ipotizzare che strumenti con questa caratteristica possano garantire una resa ottica superiore. La trasmissione di luce degli strumenti di fascia alta può raggiungere il 98%, la maggior parte dei mirini telescopici si attesta tra il 90 ed il 95%.

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Comparazione indicativa tra lenti trattate e non trattate: la lente multicoated si lascia attraversare da molta più luce

 

Un altro fenomeno dannoso è la rifrazione. Attraversando la lente, le varie frequenze del raggio luminoso subiscono deviazioni diverse. Il raggio si scompone quindi nei vari colori che lo costituiscono, dando origine ad un antipatico effetto visivo. Il rimedio è quello di incollare tra di loro più lenti con diverse curvature e differenti indici di rifrazione, per fare in modo che all’uscita dallo strumento le diverse frequenze che formano i colori si ricompongano al meglio. Ancora una volta la perfezione assoluta non è possibile, per cui tutte le ottiche commerciali sono affette, alcune più, altre meno, da questo fenomeno detto “aberrazione cromatica“. Si tratta di aloni colorati che si formano attorno ai contorni più definiti, come potrebbe essere appunto un tipico bersaglio nero riportato su un foglio di carta bianco.

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Fenomeno dell’aberrazione cromatica

 

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Correzione dell’aberrazione cromatica tramite doppietto acromatico (crown-flint)

 

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Effetto dell’aberrazione cromatica: aloni colorati in corrispondenza dei contorni degli oggetti (dettaglio molto ingrandito dell’immagine completa)

 

Altro fenomeno deleterio è il riverbero, esso è dovuto alla luce dispersa che si diffonde e riflette internamente al cannocchiale. Il riverbero deteriora il contrasto, il dettaglio e la qualità cromatica dell’immagine. Per limitarlo l’interno del cannocchiale è rivestito con uno strato a bassissima riflessione di colore nero.

La distorsione sferica si ha invece quando a causa della forma delle lenti, le superfici dei bersagli piani appaiono con deformazione concava o convessa.

Esistono infine altre aberrazioni e distorsioni dell’immagine, come:
astigmatismo: l’immagine apparirà più o meno evidentemente deformata, un punto risulterà ellittico, con parte del bordo sfocato o sdoppiato, con un’immagine principale a fuoco e una secondaria, meno incisa, sfocata e traslata rispetto a quella principale.
coma: effetto cometa sui punti luminosi periferici all’asse visivo
vignettatura: caduta di luminosità dell’immagine muovendosi dal centro verso i margini

Tali distorsioni interessano principalmente, ma non sempre, la visione periferica dell’immagine riprodotta dallo strumento. Va da se, che meno l’immagine restituita dallo strumento sarà affetta da queste aberrazioni, e più definita e nitida ci apparirà. La maggiore qualità delle lenti è uno di quei fattori che maggiormente incide sul prezzo del cannocchiale.

I cacciatori usano dire che l’ottica da sola deve costare almeno il doppio del fucile su cui è montata. La corretta valutazione della preda è una caratteristica molto importante, direi primaria, nella pratica della caccia, soprattutto in Europa. Di sicuro un’ottica economica consentirà di inquadrare l’animale e di abbatterlo, ma solamente un costoso cannocchiale di alta qualità permetterà al cacciatore di valutare con precisione l’esemplare, ed eventualmente decidere se abbatterlo o meno. Tenete presente che ottiche tipo la Konus M30, o la Hawke Sidewinder, che moltissimi appassionati montano sulle proprie carabine, e che al momento in cui scrivo costano intorno ai 5 o 600 euro, sono considerati cannocchiali di fascia economica. Per fortuna nel tiro a segno un’ottica più economica svolge alla perfezione il suo dovere, che è quello di acquisire il centro del bersaglio, e non di distinguere alla perfezione i minimi dettagli. Tuttavia anche nella pratica sportiva, montare un’ottica costosa, e con certe caratteristiche specifiche, aumenta le possibilità di vittoria e può dare risultati radicalmente differenti, soprattutto nel tiro long range.

Marchi economici come Konus, Hawke e Nikko Stirling la fanno da padroni nel campo dell’aria compressa informale e del tiro con carabine di piccolo calibro a percussione anulare. Sono ottiche robuste ed economiche, anche se la qualità dell’immagine restituita non è sempre perfetta. Vi faccio notare, ma si tratta di una mia fisima, che se non sono necessarie caratteristiche specifiche, quali la parallasse laterale o il reticolo inciso, un’ottica economica di costruzione più semplice restituisce solitamente un’immagine più luminosa e definita, rispetto ad una complessa. Se è vero che ogni lente interna genera una perdita di segnale luminoso, un’ottica con la regolazione della parallasse sulla campana, e il reticolo a filo, contiene all’interno del tubo 2 lenti in meno, e una minore complessità meccanica, rispetto alla corrispondente ottica con parallasse laterale e reticolo inciso. A parità di marca e caratteristiche tecniche, in termini di resa dell’immagine, vi assicuro che l’assenza di 2 lenti si nota decisamente.

Caratteristiche principali di uno strumento

I cannocchiali sono generalmente progettati e disegnati per rispondere a delle applicazioni d’uso specifiche. La progettazione influisce sulle caratteristiche ottiche che variano a seconda del disegno del cannocchiale. I parametri principali sono:

Ingrandimento: il rapporto tra la lunghezza focale dell’oculare e la lunghezza focale dell’obbiettivo dà il fattore di ingrandimento lineare del cannocchiale. Il fattore di ingrandimento è una caratteristica dello strumento che consente di osservare il bersaglio come se questo fosse un certo numero di volte più vicino. Ad esempio un fattore di ingrandimento 6x significa che il bersaglio inquadrato ci apparirà come se fosse 6 volte più vicino a noi. Il fattore di ingrandimento va scelto in base al reale utilizzo a cui è destinato lo strumento ottico. Un alto fattore di ingrandimento induce un maggior tremolio dell’immagine inquadrata, una minore profondità di campo e una più bassa luminosità. Quasi mai vale il concetto che più grande è il fattore di ingrandimento e meglio è, anzi molto spesso è proprio il contrario.

Diametro dell’obiettivo: è il diametro della lente frontale, espresso in millimetri, e determina la quantità di luce che entra nello strumento per formare l’immagine.

Pupilla di uscita: è il diametro del fascio di luce in uscita dal cannocchiale, ed è il cerchio di luce che si vede quando si tiene il cannocchiale alla distanza del braccio teso. Il diametro della pupilla d’uscita è una misura della quantità di luce che raggiunge l’occhio. Il valore della pupilla di uscita corrisponde al diametro dell’obiettivo diviso per il fattore di ingrandimento. L’iride dell’occhio umano, quando completamente dilatata, ha un diametro di 7 mm e si riduce con l’età. Se il valore della pupilla di uscita dello strumento è maggiore dell’effettivo diametro della pupilla dell’occhio, tutta la luce in più viene sprecata, in quanto non può essere percepita dall’occhio. Mentre se il valore della pupilla d’uscita è inferiore a quello dell’iride dell’occhio, l’immagine riprodotta apparirà poco luminosa, perché sarà troppo poca la luce che raggiungerà l’occhio al momento del tiro. Così, ad esempio, in pieno giorno quando l’iride dell’occhio è contratta, una pupilla d’uscita di circa 3 o 4 millimetri è più che accettabile, per avere un’immagine nitida.

La sera o la mattina presto, quando la luce ambientale è più fioca, è preferibile utilizzare strumenti con una pupilla di uscita maggiore, in quanto la pupilla umana si dilata per ricevere più luce. In ogni caso avere un’ottica che abbia un grande valore di pupilla di uscita è preferibile anche quando essa viene utilizzata prevalentemente di giorno, momento in cui le sue caratteristiche di luminosità non vengono sfruttate al massimo dall’occhio umano. Una pupilla d’uscita più grande rende però più semplice trovare la giusta distanza di collimazione dell’occhio dallo strumento. Questa facilità di posizionamento dell’occhio riduce il fenomeno detto “vignettatura”, che consiste in una totale o parziale oscuramento dell’immagine visualizzata attraverso l’oculare. Quando l’occhio finisce al di fuori del cono di luce proiettato dallo strumento, l’immagine, o zone dell’immagine, diventano nere. Una grande pupilla di uscita aumenta il cono in cui l’occhio riesce ad intercettare la luce per avere una visione corretta dell’immagine. Il vantaggio è chiaro negli strumenti nati per la caccia; in quanto diventa più semplice seguire gli eventuali movimenti rapidi degli animali, senza perdere ogni volta la visione all’interno dello strumento di mira. Ma si hanno vantaggi anche nel tiro di precisione, in quanto uno strumento che costringe l’occhio in una posizione troppo rigida, diventa ben presto faticoso per la vista.

Distanza focale: è la distanza dove deve essere posizionato l’occhio per ottenere una visione dell’immagine priva di vignettature. La distanza focale di un cannocchiale per fucile è compresa tra i 25 e i 100mm. In genere si tratta di 6 o 7 centimetri, perché con una distanza focale inferiore, il tiratore potrebbe ferirsi a causa del rinculo dell’arma. Le ottiche destinate alle pistole hanno bisogno di distanze focali ben maggiori, dato che si utilizzano a braccio teso e non è possibile avvicinare l’occhio all’oculare.

Campo visivo: è la grandezza dell’immagine che più essere inquadrata dal cannocchiale ad una determinata distanza. In genere viene indicato come la larghezza in metri dell’immagine riprodotta dallo strumento a 100 metri di distanza. Oppure può essere espressa come valore angolare.

Sezioniamo un vero mirino telescopico

A seguire una serie di immagini che mostrano la sezione longitudinale di un’ottica Weaver Super Slam, con terza torretta per la regolazione di parallasse e reticolo su secondo piano focale. Le immagini sono relative ad una teca espositiva a scopo pubblicitario. Crediamo possa essere interessante aggiungere qualche commento.

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Teca espositiva della Weaver

 

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Vista di insieme dello spaccato

 

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Porzione anteriore ottica. Si vedono da sinistra: complesso lenti obiettivo, molla antagonista e lenti per la regolazione di parallasse

 

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Porzione centrale ottica. Si vedono da sinistra: molla antagonista e lenti per la regolazione di parallasse, torrette di alzo e parallasse, una prima lente fissa dell’erettore, le due lenti mobili con le viti di trascinamento, una seconda lente fissa dell’erettore

 

La configurazione ottica di questo erettore della Weaver prevede due lenti aggiuntive oltre le due lenti mobili tradizionali: la prima lente è chiamata lente condensatrice, essa potrebbe essere scambiata per un reticolo inciso su primo piano focale (la posizione sarebbe identica), in realtà, come vedremo in una delle immagini a seguire, questo strumento ha il reticolo su secondo piano focale (estremo opposto dell’erettore).

 

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Porzione posteriore ottica. Si vedono da sinistra: la prima lente fissa dell’erettore, le due lenti mobili con le viti di trascinamento, una seconda lente fissa dell’erettore, la boccola che permette il brandeggio dell’erettore contenente il reticolo inciso, la ghiera di regolazione degli ingrandimenti, le lenti dell’oculare e la lente di regolazione diottrica

 

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Porzione posteriore ottica, particolare. Si vedono da sinistra: la seconda lente fissa dell’erettore e sopra la ghiera degli ingrandimenti, la boccola che permette il brandeggio dell’erettore contenente il reticolo inciso, le lenti dell’oculare e la lente di regolazione diottrica

 

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Porzione centrale e posteriore ottica. Si vedono da sinistra: la molla antagonista e le lenti del parallasse, torrette di alzo e parallasse, in secondo piano quella di deriva, la prima lente fissa dell’erettore, le due lenti mobili, la seconda lente fissa dell’erettore e proprio al margine della foto si vede il reticolo a croce (EBX) di tipo inciso su secondo piano focale

 

Conclusioni

Speriamo che questo viaggio all’interno delle ottiche di puntamento sia stato di vostro interesse. Come evidente i mirini telescopici, apparentemente semplici tubi di alluminio, racchiudono invece contenuti tecnologici notevoli e complessi, meccaniche accurate e sistemi ottici sofisticati. Quando in armeria spenderete lo stipendio del mese per acquistare il vostro nuovo mirino telescopico, adesso vi sarà forse più semplice trovare una ragionevole giustificazione 🙂
 


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2 Commenti

  1. KLAUSS

    Ottimo! Eccellente!

  2. decina livio

    complimenti molto esaustivo e completo nella spiegazione

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