博导有话说第十一期 《全息瞄具简介》

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博导有话说第十一期 《全息瞄具简介》

2024-07-14 02:01:10| 来源: 网络整理| 查看: 265

作者:Jackdaw

简介

全息瞄具最早在20世纪50年代,密歇根环境研究所(ERIM)在合成孔径雷达(SAR)的基础上,发明了全息摄影技术,应用到了战斗机和直升机瞄具上。 1995年,ERIM建立了电子-光学技术有限公司,简称EOTech。 1996年1月,EOTech公司成功将全息瞄具小型化,发布了第一代全息瞄具,并投放入了市场。2000年,EOTech推出了自家第二代产品,即HWS(Holographic Weapon Sight,全息衍射武器瞄具) 551,后来更新为HWS 553,被美军正式采用,定型为SU-231/PEQ。

EOTech是全息瞄具届的老大哥,除了551、552这种早期型号外,还有XPS系列,M40GL等型号。其他国家也或多或少的有自己的研制或仿制产品,比如瑞士Vortex的UH-1、美国Bushnell全息(其实是L3公司的代工产品,现已停产。2005年,L3收购了EOTech),西安西光创威的OS3等。

优缺点

红点瞄具瞄准时人眼必须对准由M反射的-d,束光。此光束的面积只有小针孔大,瞄准速度慢。直射人眼,使用者感受不佳。M必须是一个半透半反的镀膜平镜,因此对目标的可见度降低了50%。

全息瞄准器克服了红点瞄准器的缺点,具有激光瞄准精确度高,速度快的优点。全息瞄具的瞄准点是虚像,而非红点那样的实像,并没有一道激光照在目标上,隐蔽性更好;也因此不用考虑激光在空气中的功率损耗,电池寿命更长。

由于使用了有密位分划的卜字叉丝,当目标距离较远的时候有经验的射手可以根据密位点快速估算目标距离。全息光学元件高达85%的透过率和较大的面积使得射手具备明亮的视场和较大的视角。而清晰细致的十字叉丝和距离叉丝及足够远的瞄准点有利于射手在大面积的视场搜索的同时实施快速瞄准。由于所使用的全息光学元件是一种可视角度较小的全息图,双眼不会同时都能看到瞄准点,因此瞄准时同时睁开双眼不会相互干扰,瞄准时可以同睁开双眼,另外一只眼睛可以观察瞄准器视场外的情况,能够更快地察觉威胁,这一点在情况复杂的战场上具有较大的优点。另外由于全息瞄准器本身具备照明光源,不依赖环境光线来照明,不受外界强光及吸收物质的干扰,在强光和阴暗处都可以使用。

相对的,更好的质量意味着更高的价格。EOTech XPS3的价格为699美元,而一把顶尖的AR卡宾枪的价格为1500美元。有些护目镜内含有消除偏振的功能,其偏振方向和全息衍射的偏振方向不一致,会出现难以看清分划的情况。

EOTech XP3在官网上的价格是699美元

原理

全息瞄具的实现靠的是全息术(Holography),全息术的核心是光的衍射。根据物质的波粒二象性,如果能拍摄下物体反射光的振幅和相位,我们就能拍下物体的“三维照片”,就有机会通过其他手段用这个记录了物体所有信息的“照片”将物体还原,即使它实际不存在,但是我们还是能看到。(“全息”来自希腊字“Holos”,意即完全的信息——不仅包括光的振幅信息,还包括位相信息。)

由激光其发出的一束激光由分光器分出两束相干的激光,一束经过准直透镜作为参考光线直接透射到全息片上,另一束作为物光透过厂家实现做好的分划板已一定角度射到全息片上,这个时候,参考光和物光发生干涉现象,产生的干涉条纹由全息板记录下来,这个干涉条纹的纹路就记录下了分划板的全息信息(相位,振幅),这样我们就拍摄了一张分划板的全息照片。

全息照片的拍摄

激光器发出和参考光相同的再现激光通过平面反射镜和准直反射镜提高准直平行度,再经过反射衍射光栅的偏角补偿射到全息照片像,在全息相片另一个面形成衍射波场,衍射波信息被人眼观察到,就形成了一个分划,同样的,这个分划是一个虚像,由于是平行光,这个虚像也可以等效的无穷远处。更换分划照片,就能改变分划。

EOtech553全息瞄具内部结构 

由于全息瞄具内使用的半导体激光器发出的波长会受温度影响,使得光线通过全息片后发生偏移(绿光),它的逆路光线和原红色光线不一样,会产生分划的偏移。因此我们需要发明一个便携空调稳定温度先让光线经过一个衍射光栅改变一下入射角度,从而修正光线,使得偏移在射击误差允许的范围内。

以上全息原理以EOTech瞄具为基础,其他瞄具在实现原理上一致,细节方便有所不同,比如西安华科的全息瞄具,目镜是透射式全息光栅,物镜是反射式全息干版透镜(也可交换),消除了外界杂光的不利影响。

参考资料

枪炮世界——全息衍射瞄准镜原理:http://pewpewpew.work/sight/holo.htm 《全息瞄准镜中全息光学元件的研究》蔡虎、薛亮 TH745.4 《全息瞄准器的设计及制作研究》林凌 《全息瞄具光路及激光反射式全息瞄具》西安华科光电有限公司



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