全息衍射瞄準(zhǔn)鏡簡介模板

1、XX公司息衍射瞄準(zhǔn)鏡簡介在講瞄準(zhǔn)鏡之前首先要說一下人眼的一些特點(diǎn)，因?yàn)闊o論哪種瞄 準(zhǔn)鏡都是要給人眼來看的，不先說明人眼的特性就很難從基礎(chǔ)上解釋 瞄準(zhǔn)鏡的工作原理。人眼有兩個特性，首先是在接收到一束平行光的 時候，會認(rèn)為光源的位置是在無限遠(yuǎn)處，肉眼此時無法直接判斷出光 源的距離，就比如我們盯著太陽看、或者被遠(yuǎn)距離上的探照燈直射的 時候。其次人眼也很容易上當(dāng)受騙，當(dāng)光線經(jīng)過反射、折射過再進(jìn)入 人眼的時候，人眼是無法直接判斷出光源的真正位置的，這也就是看 到了虛像。介紹了人眼的特性，還要再說一下普通反射式瞄準(zhǔn)鏡的原理，好 用來和XX公司息衍射瞄準(zhǔn)鏡做個對比。下圖是常見的反射式瞄準(zhǔn)鏡的 結(jié)構(gòu)示意圖，目

2、標(biāo)發(fā)出的光線透過分光鏡進(jìn)入人眼，人眼看到目標(biāo)的 實(shí)像。而照明系統(tǒng)照射分劃板的光傳到分光鏡的凹面上，再由這個凹 面將這些光線反射成平行光進(jìn)入人眼。人眼此時是無法識別那個分劃 板的真正位置的，只能看到它的虛像，也就是那個紅點(diǎn)，并且認(rèn)為這 個像是在無限遠(yuǎn)處的。把這個分劃板的虛像與人眼看到的目標(biāo)的實(shí)像 疊加起來就可以用來瞄準(zhǔn)。又因?yàn)楸环止忡R的凹面反射進(jìn)入人眼的是 平行光，所以人眼在哪個方向上都能看到那個虛像，就好比你在短時 間內(nèi)在地面上移動了幾公里，而看太陽的位置和你移動前還是一樣的 是一個道理。反過來說，因?yàn)橹挥腥搜劢邮盏椒止忡R反射來的平行光時才能看到那個紅點(diǎn)，那也是就是說，在一支已經(jīng)歸零的反射式瞄

3、準(zhǔn) 鏡上，如果你能看到那個紅點(diǎn)，這就表明你的視線和槍械的瞄準(zhǔn)線是 平行的，所以你只需要把紅點(diǎn)對準(zhǔn)目標(biāo)就可以射擊了。有反射式瞄準(zhǔn)鏡和XX公司息衍射使用經(jīng)驗(yàn)的人或者玩過某些 FPS 游戲的人會覺得這兩者的使用方法相同，都是把紅點(diǎn)對準(zhǔn)目標(biāo)即可。 雖然二者的操作類似，但是那個“紅點(diǎn)”的產(chǎn)生原理卻大相庭徑。前面說過的，在反射式瞄準(zhǔn)鏡上看到的紅點(diǎn)是光源的光照射到分 劃板上再經(jīng)由分光鏡的曲面反射到人眼中形成的虛像。而在XX公司息衍射瞄準(zhǔn)鏡上看到的紅點(diǎn)則是用 XX公司息攝像/顯像技術(shù)產(chǎn)生的分劃 板的XX公司息圖像。XX公司息瞄準(zhǔn)鏡的屏幕是一塊 XX公司息照片，上面記錄著通過分 劃板的透射光波的振幅和位相等 X

4、X公司部信息。當(dāng)然這個分劃板是不 會裝在瞄準(zhǔn)鏡里的，它只是在工廠生產(chǎn) XX公司息瞄準(zhǔn)鏡時拿來拍攝XX 公司息照片用的，XX公司息瞄準(zhǔn)鏡的屏幕也就是對分劃板拍攝的一張 XX公司息照片。拍攝的方式是這樣的：激光器發(fā)出激光被分光器分為兩束，其中一束經(jīng)過透鏡組括束并 準(zhǔn)直成平行光，作為參考光直接照射到 XX公司息感光底片上；而令一 束光則經(jīng)過括束后作為照明光照射到分劃板上，從分劃板上的透明部 分透過后，再由透鏡校正成平行光，最后也照射到XX公司息感光底片上，這樣就完成了對分劃板的 XX公司息圖像的拍攝。在拍攝過程中對 整個光路系統(tǒng)中的每個原件的位置、角度都有是有很嚴(yán)格的要求。XX公司息照片拍出來了，可

5、是要怎么才能看到 XX公司息圖像呢？ 其實(shí)也不難，只要用一束與拍攝時的參考光相同波長的平行光線，以 與參考光當(dāng)時照射在XX公司息感光底片的角度相同的入射角度作為再 現(xiàn)光照射到XX公司息片上，經(jīng)過衍射后再從 XX公司息片的后方射 出。而從XX公司息片后方射出的光線就能再現(xiàn)出當(dāng)初拍攝時照射在分 劃板上的光線落到XX公司息底片時候的信息，包括頻率、方向等等。 人眼在XX公司息片的后方接收到這些光線時就會上當(dāng)受騙，認(rèn)為自己 看到了分劃板，但實(shí)際上那是 XX公司息,片的+1級衍射波產(chǎn)生的分劃板 的虛像。又因?yàn)閄X公司息片顯像時從XX公司息片后方射出的光是能 完XX公司再現(xiàn)當(dāng)初拍攝時照射到 XX公司息膠片

6、上的光的光路的，而 初拍攝時透過分劃板的光線是經(jīng)過透鏡調(diào)校成平行光后才照射到XX公司息膠片上的，那么這個光路一旦被再現(xiàn)，人眼收到的也就是一束平 行光，因此人眼也就會認(rèn)為自己看到的像是在無限遠(yuǎn)的距離上。接下來的事情就簡單了，因?yàn)槿搜劢邮盏降墓饩€是平行光，那么 就和普通反射式瞄準(zhǔn)鏡一樣，先把那個虛像（也就是光點(diǎn)）的位置調(diào) 好歸零，然后在瞄準(zhǔn)時只要看到了那個光點(diǎn)落在了目標(biāo)上，也就表示 此時你的槍械的瞄準(zhǔn)線和你的視線也是平行的，你也就準(zhǔn)確地瞄準(zhǔn)了 目標(biāo)。那么有人要問了，反射式瞄準(zhǔn)鏡時因?yàn)槔锩婺菈K分光鏡的曲面能把照明光源發(fā)出的光線反射成平行光，所以人眼才能不管從哪個方向 上都能看到那個紅點(diǎn)，而 XX公司

7、息照片只是一個平面，它是如何做到 不管從哪個方向上都能看到那個光點(diǎn)的呢？這就是XX公司息照片的另一個特性了，因?yàn)?XX公司息膠片上每 個感光點(diǎn)都記錄了原始場景的光線的信息，從原理上說，整個場景可 以通過任意小的一部分 XX公司息照片還原出來。而人眼在專注于看光 點(diǎn)時，實(shí)際上只是接收到了 XX公司息照片上的某一部分衍射出的光線 所攜帶的原分劃板的信息，而從 XX公司息照片上的任一部分衍射出的 光線都能攜帶相同的信息。所以人眼才能不管從哪個位置上都能看到 那個光點(diǎn)虛像，而且這個虛像的位置是不隨著你所觀察的位置變化而 變化的。現(xiàn)在又有人要問了，雖然原理上有諸多不同，但是反射式瞄準(zhǔn)鏡 和XX公司息瞄準(zhǔn)

8、鏡最后的使用方式和效果不都是一樣的嘛？那為什么 還要去費(fèi)那勞什子的勁，去搞結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂的XX公司息瞄準(zhǔn)鏡呢？要回答這個問題，我們要先回過去看看反射式瞄準(zhǔn)鏡的示意圖。 圖上照明光源發(fā)出的光線被分光鏡的曲面反射成平行光進(jìn)入人眼中。 但是這個只是理想狀態(tài)下的模型，實(shí)際的情況卻很可能是這樣的：圖中下、中兩處的光線被分光鏡反射后還是平行的，可是上面那 束光線被反射后卻偏離了瞄準(zhǔn)鏡的軸線方向，這可能是分光鏡的安裝 失誤造成的，也可能是分光鏡的設(shè)計加工問題導(dǎo)致的，總之，如果人 眼從上面那個位置去看，那么看到的光點(diǎn)的位置就會如虛線所示的向 下偏移，這就是通常所說的視差。因?yàn)槟莻€虛像的像距是無限遠(yuǎn)的， 所

9、以在瞄準(zhǔn)遠(yuǎn)距離目標(biāo)的時候像的偏移就會很大，越遠(yuǎn)距離上偏移越 大，而在反射式瞄準(zhǔn)鏡上也是無法完 XX公司消除視差的，只能盡可能 降低。但是XX公司息式瞄準(zhǔn)鏡就能解決這個問題，因?yàn)樗谂恼諘r用的照明光是激光，激光本身就具有很高的平行性，然后在投射到XX公司息膠片上之前又經(jīng)過了一次平行校正，可以保證光線的平行性。在 XX 公司息照片顯像時被再現(xiàn)出來的就是這些保證平行的光路，那自然也 就不會發(fā)生視差了。下面我們來看一種典型的 XX公司息瞄準(zhǔn)鏡一一美國L3通訊公司 的EOTechXX公司息衍射瞄準(zhǔn)鏡。上圖是EOTech的光路示意圖，細(xì)心的人肯定注意到了，圖上除 了激光器、反射鏡、XX公司息照片這些元件外

10、，還多出了一個新的東 西一一光柵。為什么要裝這個光柵，它有什么用處呢？這個光柵是用來消除視差的。等等，前面不是說了 XX公司息式瞄準(zhǔn)鏡不會發(fā)生視差 么？怎么這里又要消除視差了？這個問題還要細(xì)說一下。EOTech是注重實(shí)用性的商品，不是實(shí)驗(yàn)室里的實(shí)驗(yàn)器材，因此對 它的尺寸規(guī)格有一定的要求，不能太大太重。為了使結(jié)構(gòu)緊湊， EOTech上使用的是小巧的半導(dǎo)體激光器。但是半導(dǎo)體激光器有個問 題，它對環(huán)境溫度的變化比較敏感，發(fā)出的激光的波長會隨著環(huán)境溫 度的變化而變化。前面在 XX公司息圖像的顯像那一段里有說過，要看 到包含原分劃板XX公司部信息的圖像，那么就要用一束與拍攝時的參 考光相同波長的平行光線

11、作為再現(xiàn)光，以與參考光在拍攝時照射在XX公司息感光底片的角度相同的入射角度再照射到XX公司息片上。波長一致和角度一致，這兩個條件缺一不可，如果波長不同會怎么樣呢？ 看看這張示意圖：圖中XX公司息片左側(cè)的是紅線是再現(xiàn)光， XX公司息片右側(cè)的紅線 是再現(xiàn)光與參考光波長一致的情況下的衍射光的光路，而綠色的線則 是波長不一致的情況下的衍射光光路。在波長不一致的時候，衍射光 的衍射角會發(fā)生變化，人眼看到的虛像的位置就會出現(xiàn)在綠線的反向 延長線方向上（圖中未畫出），也就是光點(diǎn)會上下偏移。該如何解決這個問題呢？給激光器上裝一個恒溫裝置？這個方法理論上是可行的，但是正如前面所說的，作為商品的EOTech瞄準(zhǔn)鏡

12、對尺寸規(guī)格有一定的要求，你不能讓使用者抱著一個空調(diào)去瞄準(zhǔn)。那又要怎么辦呢？我們再回想一下前面說過的XX公司息瞄準(zhǔn)鏡的瞄準(zhǔn)原理一一當(dāng)人眼看到虛像時，人眼的視線如果和槍械的瞄準(zhǔn)線是平行 的，那么此時就是正確的瞄準(zhǔn)狀態(tài)。也就是說只要保證從XX公司息片后面輸出的衍射光的光路方向的一致性，就可以用于瞄準(zhǔn)，而XX公司息片前面的再現(xiàn)光的光路或者波長是否與拍照時的參考光一致對使用 者來說其實(shí)并不重要。那么此時光柵就派上用場了。這是在XX公司息片前面加上一個光柵后的效果示意圖，圖中紅色 的線是再現(xiàn)光與參考光的波長、光路均一致狀態(tài)下的衍射光路，而藍(lán) 色和綠色的線則是在波長不一致狀態(tài)下的光路?？梢钥吹?，由于光柵 的

13、存在，使得波長變化時的再現(xiàn)光照射在XX公司息片上的角度也發(fā)生了變化，這樣一來，雖然因?yàn)椴ㄩL的變化而導(dǎo)致衍射光的衍射角也發(fā) 生變化，但是因?yàn)樵佻F(xiàn)光的入射角也發(fā)生了變化，入射角的變化補(bǔ)償 了衍射角的變化，使得最后輸出的衍射光的方向都一致了，這樣人眼 就可以看到一個位置穩(wěn)定的光點(diǎn)的圖像了。分析表明，當(dāng)衍射角變化 Imrad時，在100米的距離上能引起分劃移動 0.1m。當(dāng)波長漂移+ 2nm 時，未補(bǔ)償時角度變化3.1 xi0-3rad （對應(yīng)分劃移動0.31m）,補(bǔ)償后 角度變化6.7 X10-5rad （ 100m 的距離上分劃移動6.7 X10-3m ）。在 400m的距離上，經(jīng)過補(bǔ)償后分劃有

14、2.68X10-2m的移動，這個精度對 主要用于近戰(zhàn)的XX公司息瞄準(zhǔn)鏡是完XX公司可以接受的。這套系統(tǒng)實(shí)際上是個雙光柵系統(tǒng)，因?yàn)?XX公司息片本身也是一個復(fù)雜的光柵，用的是色散補(bǔ)償?shù)姆椒▉硇拚暡?。其中的原理解釋?來有些麻煩，我就不再贅述了，不過大家可以把這個系統(tǒng)想象成兩個 互相倒置的三棱鏡，當(dāng)一束光從這兩者中通過時，不論入射光的顏色 是什么樣的（也就是波長不同），這個系統(tǒng)都能輸出方向一致的光 線?？磥碛腥诉€不肯放過我，在問為什么我舉例用的光柵是透射的， 而EOTech的光路示意圖上卻是個反射光柵？其實(shí)這還是商業(yè)化的需 求，這里使用反射式光柵有利于縮短光路，控制產(chǎn)品的尺寸，透射光 柵和反射光

15、柵在功能上沒有區(qū)別。另外光柵在這里還有另一個作用， 就是可以通過對光柵在水平和垂直方向上調(diào)節(jié)來校正光點(diǎn)圖像的位 置。那么我們最后再回過頭看看 EOTech的示意圖，它的工作過程是 這樣的一一半導(dǎo)體激光器發(fā)出激光束，由平面反射鏡反射到準(zhǔn)直反射 鏡上，再由準(zhǔn)直反射鏡將光線做離軸校正成平行光并反射到反射衍射 光柵上。經(jīng)反射衍射光柵反射的光線照射到 XX公司息片上，再經(jīng)過衍 射后傳到人眼中，這時人眼就看到產(chǎn)生了原來的分劃板的XX公司息圖像，這個像是像距也是無限遠(yuǎn)的虛像。由于 XX公司息照片的每一部分 都能記錄原分劃板的信息，所以它可以讓觀察者在任意方向上都看到 它。在一支已經(jīng)歸零的EOTech上，如果

16、你能看到那個光點(diǎn)，這就表明你的視線此時和槍械的瞄準(zhǔn)線是平行的，所以你只需要把光點(diǎn)對準(zhǔn) 目標(biāo)就可以射擊了。網(wǎng)上一些軍壇有流傳著這樣一個說法，大意就是說因?yàn)閄X公司息照片的每一部分都能記錄原分劃板的信息，所以即使瞄準(zhǔn)鏡上的XX公司息照片在使用時出現(xiàn)了破損也能正常工作，不會影響瞄準(zhǔn)效果。這 個說法在我看來就像莎士比亞的威尼斯商人中“只準(zhǔn)割一磅肉而 不能流一滴血”這個條件一樣無法實(shí)現(xiàn)。XX公司息瞄準(zhǔn)鏡對系統(tǒng)中各個元件的安裝精度都有非常嚴(yán)格的要求，納米級的偏差都會造成非常 大的視差。如果EOTech上的XX公司息片都損壞了的話，誰能保證里 面的激光器、反射鏡、光柵這些零件都能安然無恙？XX公司息相片的特

17、性在XX公司息瞄準(zhǔn)鏡上也只是理論上可以實(shí)現(xiàn)，實(shí)際中則幾乎不可 能得到應(yīng)用。而且即便除了 XX公司息片以外的元件都極為好運(yùn)的沒有 受損，那么也會因?yàn)閄X公司息片的尺寸減小，而導(dǎo)致圖像的分辨率會 隨之降低，因此看到的光點(diǎn)會變得模糊，一樣會影響到瞄準(zhǔn)效果。（本文中的部分?jǐn)?shù)據(jù)和資料引用自 Wikipedia頁面上的EOTech詞條以 及蔡虎、薛亮所著的論文XX公司息瞄準(zhǔn)鏡中XX公司息光學(xué)元件的研 究） 注：視差，一般指從有一定距離的兩個點(diǎn)上觀察同一個目標(biāo)所產(chǎn)生的 方位差異。具體到光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡上來說，就是指從不同的位置上通過瞄 準(zhǔn)鏡來觀察目標(biāo)，會發(fā)現(xiàn)目標(biāo)與瞄準(zhǔn)鏡分劃的相對位置會發(fā)生變化。 因?yàn)榉瓷涫矫闇?zhǔn)鏡

18、沒有圖像放大功能，所以理論上不會像望遠(yuǎn)式瞄準(zhǔn) 鏡那樣產(chǎn)生視差。如果有，那也是分光鏡的安裝失誤或者是設(shè)計加工 問題導(dǎo)致的。但實(shí)際上，反射式瞄準(zhǔn)鏡的瞄準(zhǔn)原理其實(shí)也是通過“兩像疊加”來瞄 準(zhǔn)的，即照明光線通過分劃板再經(jīng)分光鏡反射面反射成平行光進(jìn)入人 眼所成的虛像，與目標(biāo)所發(fā)出的光線透過分光鏡進(jìn)入人眼所成的實(shí)像 疊加。既然是“兩像疊加”，那它就要求這兩個像都不出現(xiàn)視差才能 正常準(zhǔn)確地瞄準(zhǔn)。但即使在分光鏡的設(shè)計加工和安裝都不存在問題的 情況下也只能保證分劃板的虛像不會出現(xiàn)視差，卻沒法保證目標(biāo)的像 不出現(xiàn)視差。因?yàn)槊闇?zhǔn)鏡中的分光鏡不是一層膜，它本身也是有厚度的，光線當(dāng)然 也會在分光鏡內(nèi)部傳播。而分光鏡又是一個弧形結(jié)構(gòu)，那么這就造成 一個問題一一你無法保證任意位置上的光線在分光鏡外表面上射入和 從內(nèi)表面射出時的入射點(diǎn)切線都是平行的，這也就意味著你無法保證 在任意位置上的入射光和透射后的光線都是平行的。這入射光和透射 光一不平行，人眼從入射點(diǎn)切線不平行的位置上看到的目標(biāo)方位會與從切線平行位置上看到