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全息瞄准镜的原理

发布时间:2019-10-16 16:24 来源:未知 编辑:admin

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  1、人眼:在讲瞄准镜之前首先要说一下人眼的一些特点,因为无论哪种瞄准镜都是要给人眼来看的,不先说明人眼的特性就很难从基础上解释瞄准镜的工作原理。人眼有两个特性,首先是在接收到一束平行光的时候,会认为光源的位置是在无限远处,肉眼此时无法直接判断出光源的距离,就比如我们盯着太阳看、或者被远距离上的探照灯直射的时候。其次人眼也很容易上当受骗,当光线经过反射、折射过再进入人眼的时候,人眼是无法直接判断出光源的真正位置的,这也就是看到了虚像。

  2、易混淆的瞄准镜(红点镜原理):介绍了人眼的特性,还要再说一下普通反射式瞄准镜的原理,好用来和全息衍射瞄准镜做个对比。下图是常见的反射式瞄准镜的结构示意图,目标发出的光线透过分光镜进入人眼,人眼看到目标的实像。而照明系统照射分划板的光传到分光镜的凹面上,再由这个凹面将这些光线反射成平行光进入人眼。人眼此时是无法识别那个分划板的真正位置的,只能看到它的虚像,也就是那个红点,并且认为这个像是在无限远处的。把这个分划板的虚像与人眼看到的目标的实像叠加起来就可以用来瞄准。又因为被分光镜的凹面反射进入人眼的是平行光,所以人眼在哪个方向上都能看到那个虚像,就好比你在短时间内在地面上移动了几公里,而看太阳的位置和你移动前还是一样的是一个道理。反过来说,因为只有人眼接收到分光镜反射来的平行光时才能看到那个红点,那也是就是说,在一支已经归零的反射式瞄准镜上,如果你能看到那个红点,这就表明你的视线和枪械的瞄准线是平行的,所以你只需要把红点对准目标就可以射击了。

  红点镜用的是反射原理,所以可以做成红色分划符号,也可以做成绿色分划符号,或红色与绿色互换,视差始终是存在的。

  全息瞄准镜用的是衍射原理,红色光与绿色光的衍射角度相差极大,不可能做到红色与绿色分化同时存在。这一点也是与红点镜的根本区别。

  全息瞄准镜的分划图像对远方目标物的遮挡仅是红点镜的8分之一左右,分辨率高是突出优点之一。

  全息瞄准镜原理:有反射式瞄准镜和全息衍射使用经验的人或者玩过某些FPS游戏的人会觉得这两者的使用方法相同,都是把红点对准目标即可。虽然二者的操作类似,但是那个“红点”的产生原理却大相庭径。

  前面说过的,在反射式瞄准镜上看到的红点是光源的光照射到分划板上再经由分光镜的曲面反射到人眼中形成的虚像。而在全息衍射瞄准镜上看到的红点则是用全息摄像/显像技术产生的分划板的全息图像。

  全息瞄准镜的屏幕是一块全息照片,上面记录着通过分划板的透射光波的振幅和位相等全部信息。当然这个分划板是不会装在瞄准镜里的,它只是在工厂生产全息瞄准镜时拿来拍摄全息照片用的,全息瞄准镜的屏幕也就是对分划板拍摄的一张全息照片。拍摄的方式是这样的:

  激光器发出激光被分光器分为两束,其中一束经过透镜组括束并准直成平行光,作为参考光直接照射到全息感光底片上;而另一束光则经过括束后作为照明光照射到分划板上,从分划板上的透明部分透过后,再由透镜校正成平行光,最后也照射到全息感光底片上,这样就完成了对分划板的全息图像的拍摄。在拍摄过程中对整个光路系统中的每个原件的位置、角度都有是有很严格的要求。

  全息照片拍出来了,可是要怎么才能看到全息图像呢?其实也不难,只要用一束与拍摄时的参考光相同波长的平行光线,以与参考光当时照射在全息感光底片的角度相同的入射角度作为再现光照射到全息片上,经过衍射后再从全息片的后方射出。而从全息片后方射出的光线就能再现出当初拍摄时照射在分划板上的光线落到全息底片时候的信息,包括频率、方向等等。人眼在全息片的后方接收到这些光线时就会上当受骗,认为自己看到了分划板,但实际上那是全息片的+1级衍射波产生的分划板的虚像。又因为全息片显像时从全息片后方射出的光是能完全再现当初拍摄时照射到全息胶片上的光的光路的,而初拍摄时透过分划板的光线是经过透镜调校成平行光后才照射到全息胶片上的,那么这个光路一旦被再现,人眼收到的也就是一束平行光,因此人眼也就会认为自己看到的像是在无限远的距离上。

  接下来的事情就简单了,因为人眼接收到的光线是平行光,那么就和普通反射式瞄准镜一样,先把那个虚像(也就是光点)的位置调好归零,然后在瞄准时只要看到了那个光点落在了目标上,也就表示此时你的枪械的瞄准线和你的视线也是平行的,你也就准确地瞄准了目标。

  那么有人要问了,反射式瞄准镜时因为里面那块分光镜的曲面能把照明光源发出的光线反射成平行光,所以人眼才能不管从哪个方向上都能看到那个红点,而全息照片只是一个平面,它是如何做到不管从哪个方向上都能看到那个光点的呢?

  这就是全息照片的另一个特性了,因为全息胶片上每个感光点都记录了原始场景的光线的信息,从原理上说,整个场景可以通过任意小的一部分全息照片还原出来。而人眼在专注于看光点时,实际上只是接收到了全息照片上的某一部分衍射出的光线所携带的原分划板的信息,而从全息照片上的任一部分衍射出的光线都能携带相同的信息。所以人眼才能不管从哪个位置上都能看到那个光点虚像,而且这个虚像的位置是不随着你所观察的位置变化而变化的。

  现在又有人要问了,虽然原理上有诸多不同,但是反射式瞄准镜和全息瞄准镜最后的使用方式和效果不都是一样的嘛?那为什么还要去费那劳什子的劲,去搞结构复杂、成本高昂的全息瞄准镜呢?

  要回答这个问题,我们要先回过去看看反射式瞄准镜的示意图。图上照明光源发出的光线被分光镜的曲面反射成平行光进入人眼中。但是这个只是理想状态下的模型,实际的情况却很可能是这样的:

  图中下、中两处的光线被分光镜反射后还是平行的,可是上面那束光线被反射后却偏离了瞄准镜的轴线方向,这可能是分光镜的安装失误造成的,也可能是分光镜的设计加工问题导致的,总之,如果人眼从上面那个位置去看,那么看到的光点的位置就会如虚线所示的向下偏移,这就是通常所说的视差。因为那个虚像的像距是无限远的,所以在瞄准远距离目标的时候像的偏移就会很大,越远距离上偏移越大,而在反射式瞄准镜上也是无法完全消除视差的,只能尽可能降低。

  但是全息式瞄准镜就能解决这个问题,因为它在拍照时用的照明光是激光,激光本身就具有很高的平行性,然后在投射到全息胶片上之前又经过了一次平行校正,可以保证光线的平行性。在全息照片显像时被再现出来的就是这些保证平行的光路,那自然也就不会发生视差了。

  全息瞄准镜相对于红点瞄准镜,用法是一样的,就是将分化对准目标即可。但全息瞄准镜的优点在于分化比红点镜的更加清晰,更加容易被人眼扑捉,无论在外界光线强弱的情况下。而且红点镜的绝对缺陷就是视差,永远消除不了(当你眼睛从任何角度通过分化去瞄准目标时,都会有些偏差),而全息技术则消除了这个弊端。

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