全息瞄准镜中全息光学元件的研究
全息瞄准镜中全息光学元件的研究
姓名：蔡虎薛亮
指导老师：王海林
目录
一、题目 (1)
二、摘要 (3)
三、关键词 (3)
四、引言 (3)
五、全息元件的制作与理论分析 (4)
一、全息元件的制作 (4)
二、全息瞄准镜的原理 (5)
三、理论分析 (6)
四、实验验证 (9)
六、半导体激光器光波长漂移的影响及消除 (11)
七、实验设计 (13)
八、总结 (13)
九、后记 (14)
十、参考文献 (14)
十一、英文摘要及关键词 (15)
十二、附件 (15)
全息瞄准镜中全息光学元件的研究
蔡虎薛亮
摘要: 本文对全息瞄准镜的核心部件——全息光学元件进行了理论和实验研究。论文介绍了全息瞄准系统的原理、应用及特点，着重定量分析了全息瞄准镜中全息片的再现光束角度在水平和竖直方向微小偏移对“十”字叉虚像偏离角的影响，给出了理论关系式和相应的关系曲线，对其关系进行了实验测量，测量结果与理论分析结果一致。分析了全息片的再现半导激光峰值波长漂移对“十”字叉虚像偏移角的影响，并提出了利用光栅补偿波长漂移的再现光路的设计方法。关键词：全息光学元件、全息瞄准镜
一、引言
全息瞄准镜是一种新型的轻武器瞄准镜，它有一些其它瞄准方式不具备的特点，所以一问世就引起了广泛的关注，和其它瞄准镜(具)相比，它们的共同点和不同点如下：
(1)就所有瞄准镜(具)的瞄准方式来说，它们是相同的。机械瞄准具是三点一线方式:即准星和缺口形成一条直线，然后将目标置于这条线上以达到瞄准的目的;各种光学瞄准镜则是由光学系统确定一条光轴，在光轴上放置一个分划板，使分划和目标重合以达到瞄准的目的;全息瞄准镜也不例外，在照明光的作用下，衍射出一束和全息元件成一定角度并有一定形状(分划)的光，也就是产生了一条光轴和一个分划。但因它们各自工作原理不同，因此它们各有优点，却也有自身难以克服的缺点。其中全息瞄准镜无放大倍率，适用距离和机械瞄准具相同，但是瞄准时可以保持睁开双眼，只需要将分划对中目标即可。它的缺点是无筒身结构，在寻找瞄准图像时有一定的难度。但在经过一定的训练和适应之后，这个问题不太突出。
(2)全息瞄准镜的瞄准线和武器的机械瞄准具的瞄准线重合。当机械瞄准具校准后，可以用它来校准全息瞄准镜。当全息瞄准镜损坏时，可以直接使用武器的机械瞄准具，而不需要从武器上取下。而光学瞄准镜安装在武器上会妨碍机械瞄准具的使用，如果不在光学瞄准镜的适当位置上开孔或设计机械瞄准装置，光学
瞄准镜损坏时，必须将其卸下。这一点在紧急情况下非常重要。
(3)全息瞄准镜是一个离轴光学系统。全息瞄准镜应采取离轴式光学结构，而全息光学元件在制作离轴系统时则相对简单，因此考虑采用全息光学元件。全息光学元件具有窄带光谱特性:对特定光谱范围内的光有80%左右的衍射效率，对目标及背景的整个可见光谱范围的光(除对应窄带光谱范围)有90%左右的透射率，这是它能够替代分光镜的重要原因。离轴全息光学元件制作简单，体积和重量可做得较小，而在全息瞄准镜中它不是作为成象元件，可不考虑它的像差(像差是全息光学元件的主要缺点之一)。
(4)全息瞄准镜的光源对外辐射小。红点式瞄准镜是将光束指向目标，瞄准时暴露自己。全息瞄准镜照明光的80-90%被衍射，透射光可以被挡掉。
(5)全息瞄准镜只需将其所成虚像对准目标即可射击。使用时可保持双眼睁开，扩大了视野，提高了瞄准速度，同时眼睛相对瞄准镜的少量移动不影响瞄准，这一点对于其它瞄准方式都是一个突破。
(6)可配合夜视镜使用。目前全息瞄准镜的放大倍数都为1倍，其适用范围和机械瞄准具相同。
由于全息瞄准镜具有瞄准速度快和不影响瞄准具的使用等特点，因此它被很多国家列入部队的装备，主要用近距离作战和巷战。目前，美国、日本和以色列研制出了自已的产品，其中美国的全息瞄准镜性能最好。国内只作了一些简单的报导，没有深入研究的报导。本论文主要探讨了全息瞄准镜中关键元件—全息光学元件的制作，波长漂移对瞄准的影响和解决办法等。
二、全息元件的制作及理论分析
全息瞄准镜的关键器件是全息光学元件(HOE: Holographic Optical Element)，它遵守光的衍射定律，而不是普通光学元件所遵守的折射定律和反射定律。全息瞄准器采用了设有环的“+”字叉模式，此“+”字叉是激光束照射在全息元件上所成的衍射虚象，被设计成像在目标平面位置上(例如30m的瞄准距离)。
1、HOE的制作
全息瞄准中的全息片属于平面全息。拍摄原理光路如图3.1所示。
图3.1 全息片拍摄原理光路图
光源为激光He-Ne 激光器，波长为632.8nm ，单模。1L 和2L 组成平行光管，使参考光为平行光。“+”字叉位于透镜的焦点前，使“+”字叉物等效位于全息干版H 前一定距离处（如30m ）。实际拍摄时，光路中各个元件的位置、角度等有非常严格的要求。
2、瞄准原理
全息瞄准使用原理图如图3.2所示。再现照明光C 为半导体激光经光学系统后产生的平行光，波长通常选择650nm 。照明光C 照射全息片H ，全息片H 的+1级衍射波产生的“十”字叉虚像位于H 右边L 距离目标平面上处，人眼位于H 的左边。瞄准时，环位于目标平面上，只要将环的十字线中心与目标重合，即可实现精确瞄准。此设计满足了不影响目标的视野和双眼舒适瞄准的需要，使得瞄准变得更容易。
图3.4 平行光照明再现
图3.2 全息瞄准使用原理图
3、理论分析
如图3.3和图3.4所示，在拍摄平面全息片中, 设物点O 的坐标为
(),,O O O x y l ；
拍摄参考光R 源点的坐标为()R R R l y x ,,, 波长为0λ； 再现光C 源点的坐标为()C C C l y x ,,,波长为λ。 像点I 的坐标为()I I I l y x ,,；O l 、R l 、C l 、I l 分别为物点O 、参考光R 源点、再现光C 源点、像点I 到坐标原点的距离。有如下关系：
???? ??-+=R R O
O C C I I l x l x l x l x μ (3.1) ???? ??-+=R R O
O C C I I l y l y l y l y μ (3.2)
图3.3 平行参考光入射全息干版实现记录
设α,β分别为平行参考光R 与z 轴，y 轴的夹角；
α',β'分别为平行再现光C 与z 轴，y 轴的夹角；α'',β''分别为像点I 矢径与z 轴，y 轴的夹角。
如图3.3所示，全息片拍摄时，物点O 位于z 轴上，其坐标为()O l ,0,0，平行参考光在x -z 平面内，以α角照射全息干版，可得： 0=O O l x ， 0=O
O l y , αsin =R
R l x , 0R R y l =。 再现时，仍用平行光照射全息干版。如图3.4所示，再现光C 相对与参考光的入射方向有微小变化(其中βπγ'-=)。再现光C 经过全息干版发生衍射所成的像点I 相对于物点O 的位置也有微小变化。得到如下关系式：
α'=cos C
C l z (3.3) β'=cos C
C l y (3.4) αβ'-'-=--=22222cos cos 1C
C C C C C l z y l l x (3.5) α''=cos I
I l z (3.6) β''=cos I
I l y
(3.7) I I I
x l == (3.8) 将以上关系式代入式（3.1）和（3.2）得各角之间的关系如下：
sin μα=, （3.9） ββ'=''cos cos . （3.10）
由（3.10）式可见"'ββ=，所以平行再现光C 与y 轴的夹角调节多少角度，虚像I 与y 轴的夹角就偏离多少角度。
由（3.10）式ββ'=''，在 90≈'=''ββ， 60=α的情况下，由于α''是一个很小的量，令ααα?+='，α?也是一个很小的量，所以有：
()sinαλλ
sinαcosΔαμsinαΔααsin α0
-≈-+=''
（3.11）
1）当1=μ,()()αααααsin 211cos sin 2
?-≈-?=''，其中
()2221
1sin 1cos ααα?-≈?-=?
得出α''与α?的关系如图3.5所示。
图3.5 α''与λ的关系曲线
2）在0=?α的情况下，由（3.11）式得出α''与α?关系如图3.6所示。
nm 8.6320=λ，再现光选取中心波长为nm 650半导体激光器。
图3.6 α''与α?的关系曲线
4、实验验证
在理论分析的基础上，我们通过实验分析对此进行了验证。
实验中我们通过角度微调，控制调整再现光的角偏移量（''αβ和），并检测出相应的虚像的位置（''αβ''和），由得到的角度位置画出曲线，并与理论分析的结果比较。
通过控制偏转反射镜来调整再现光的角偏移量，如图3.7所示,当反射镜绕入射面内的O 点由O-A 面转过β角到O-B 面时, 再现光束的反射光束将从O-c 转向O-b ,其偏移角x 为γx = 2β。如图(a) 所示,当反射镜绕入射面与反射镜镜面的交线AA 轴转动δ角时,法线将从n σ 转向m σ ,其出射光线也将从c σ 光束转向b σ光束,其转角为γy = 2δ(δ角很小), 如图(b) 所示。光束在空间上的方向总可以分解为沿光束传播方向的两个相互垂直的角分量,这样通过反射镜依据图(a) 、( b) 两相互垂直方向的转动,就可实现再现光束的空间角控制
γx = 2β,γy = 2δ
图3.7调整再现光入射方向方法
检测虚像的位置（''αβ''和）的方法将二像限探测器( TEPD ,two element photodiode) 光敏面中心对称线置于聚焦物镜的焦点处,与TEPD 中心对称线垂直的方向为''''0,0αβ==,如图3.8所示。当光束相对光轴以''α角入射时,光束聚焦于聚焦物镜的焦平面上并发生偏移, 见图 ,在x 轴方向，偏移TEPD 的中心位置量为Δx =α''×f 。其中, α''为光束角偏移量, f 为聚焦物镜焦距。选取较大的焦距f ,可增加TEPD 对角偏移量的探测能力。虚象在纸面方向偏移角α''为
α''=Δx×1f
图3.8
同样，虚象在垂直纸面方向偏移角''β为''β=Δy ×
1f
，Δy 为光束焦点在y 轴方向偏移距离。
实验测得出α''与α?的关系如图3.9所示。
图3.9 实验测得的α''与α?的关系
三、半导体激光器光波长漂移的影响及消除
普通激光二极管的温度稳定性差，所发射的激光波长随温度变化。实际瞄准工作中，温度变化使激光波长在中心标移波长附近漂移，漂移量nm 2±左右。而衍射角α根据布拉格定律得出:
α=arcsin[Fλ]
式中F 是全息图的空间频率，F=1/Λ，与记录时两束光夹角及记录介质的折射率有关，F 是一记录时确定的值，温度变化对它的影响很小，可以认为是不变的;只是照明光波长，因此波长漂移会导致衍射角变化。在全息瞄准镜中，衍射光所成的虚像投射到无穷远处，角度的微小变化就意味着虚象的位置会发生较大的变化，因此全息瞄准镜不能有一个稳定位置的瞄准十字叉。图3.9为衍射角度随波长漂移的变化示意图。图中的λ1、λ2、λ3、分别为激光二极管在不同温度下的光波长。解决这个问题的一个思路是稳定激光二极管的温度，但是这增加了系统的尺寸、重量和能量消耗。另一个思路是利用补偿光栅的方法全部或部分消除温度变化引起光波长漂移的影响。
一种方法是利用光栅补偿波长漂移。它的基本原理是制作一个和全息图具有
相同空间频率的光栅，使它和全息图平行。如图3.10所示。使用这种方法的优点是全息和补偿光栅用同一光路就可制作。它的缺点是光路的高度增加了。
图3.9衍射角随波长漂移的变化 图3.10 衍射角变化消除
全息瞄准镜使用激光二极管照明，激光二极管光发散角度大，且是椭圆形光斑，将照明准直成平行光，增长了光路、增大了系统的复杂性。使用另一种方法，即全息图和补偿光栅不平行，如图3.11所示。
图3.11全息图和补偿光栅
补偿光栅和全息图有一定的夹角，破坏了原来的几何关系，使得补偿不完全。分析表明，当衍射角变化1mrad 时，在100米的距离上引起分划的移动0.lm 。当波长漂移+2nm 时，未补偿时角度变化3.1×310-rad (对应分划移动0.31m)，补偿后角度变化6.7×510-rad ( l00m 的距离上分划移动6.7×310-m )。在400m 的距离上，经过补偿分划有2.68×210-m 的移动，这个精度对全息瞄准镜是可以接受的。
但是，补偿光栅和全息图之间有一个夹角，增大了装配的难度，角度偏离布拉格角会引起全息图衍射效率降低。
四、实验设计
上图是设计的轻型全息武器瞄准系统结构示意图。1为半导体激光器，作为光源，光线经面镜3反射后再经离轴校准元件5反射到反射衍射光栅4上。4的衍射光作为照明光使全息图6产生再现十字叉丝像
本系统的光路在水平方向上被大大压缩。为防止波长飘移引起的十字叉丝移动采用反射衍射光栅与全息图（相当于透射光栅）相搭配的方法消除色散。该衍射光栅在水平和垂直方向可以调节这样就可以对十字叉丝像进行校准。这样也使得调节系统更小更轻。
这些设计的目的是在完成相应功能的前提下，使得光路尽量在垂直方向传播，使得系统尽可能的简单轻便
五、总结
全息瞄准镜是一个集光全息学、电子和机械设计为一体的瞄准仪器。作者在完成课题的过程各查阅了大量的国内外资料，在此基础上，对与全息瞄准镜的相关的问题进行了深入的探讨，搞清楚了需要重点解决的问题。本课题对以下问题进行了研究，并得出了结论。
1、对全息瞄准镜的工作原理有了进一步的认识。提出了全息瞄准镜的工作原理，并在实验中得到了验证。
2、研究了波长漂移对全息瞄准镜的影响。选择了补偿光栅方案。该方案瞄准精度要高一些，且全息元件的装配的简单，有利于缩短光路。
3、定量分析了全息瞄准镜中全息片的再现光束角度在水平和竖直方向微小偏移
对“十”字叉虚像偏离角的影响，给出了理论关系式和相应的关系曲线，对其关系进行了实验测量，测量结果与理论分析结果符合较好。
后记
全息技术在当今高新技术领域中正起着越来越重要的作用。全息光学元件许多也已装备了现代军队。全息瞄准系统在当今战斗、执法、反恐、人质营救、维和行动中，尤其是环境复杂、近距离战斗（CQB）、天气恶劣的情况下表现尤为出色，大大加强了单兵的战斗力，该系统在美国、北约和俄罗斯的陆军中已经开始作为常规装备而使用。对此系统的研究能提高我国瞄准装备系统，具有重要的意义。
课题国内虽然研究全息的单位众多，但是全息瞄准系统在国内却没有任何研究文献也没有专门的研究院所或公司，产品领域更是一片空白。因此本课题的研究具有开创性，并且对国内在全息瞄准领域的的研究具有重要的推动意义。相信我国的全息技术在军事上的研究和应用前景会更加美好。
参考文献：
1、姜东，张利民，钱江.单兵作战武器平台异军突起.解放军报2002.02,06
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3、顾刚.衍射平显光学系统方案分析.电光与控制，1994 SS(3),8-12
4、周海宪.衍射光学平视显示器的研究:学位论文. 北京:清华大学精密仪器与机械学系，1990
5 、方芳译.第二代全息衍射瞄具.轻武器论证研究.2001.
6 16-19
6 、Juris Upatnieks, Anthony Tai, Richard Radler Holographic Gunsights for Small Arms SPIE 2968 210-219
7 、Juris Upatnieks, Anthony Tai, Richard Radler Holographic Gunsight一the Next Generation SPIE 3951 84-93
8 、Juris Upatnieks, Ann Arbor Holographic Light Line Sight US.Patent 4,012,150
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Holographic Sight US.Patent 5,483,362
10、Anthony M.Tai, Northville, Eric J.Sieczka Lightweight Holographic Sight
US.Patent 6490060
Research on HOE of Holographic Sights
CAI Hu, XUE Liang
Abstract: T his paper wrote about a theoretical and experimental research on the
production of HOE (holographic optical elements), which are the core components in Holographic sights. The paper introduced the principle of holographic sights, then the application and the superiority compared with the traditional sights. Furthermore, this paper discussed the location of cross guided by reappeared laser and angle excursions were measured in the experiments which were consistent with the imagination. In addition, the influence of the semiconductor laser wavelength’s changing on the performance of the system and the design of reproduction optical path which could reduce the influence of wavelength drift by grating were analyzed.
Key words: HOE, Holographic Sights
附件（实验装置照片、实物照片）
实验装置及搭设的记录光路
制作好的全息片
全息瞄准镜的半成品（包括半导体激光器、透镜和全息片）
瞄准目标
全息光学元件的设计与制作实验设计
全息光学元件的设计与制作 小组成员：李贺谢佳衡杨森用全息图可再现光波的波前，或者说它对入射光具有相位调制的能力。在某些场合，全息图有可能代替普通透镜、棱镜、光栅，作为成像、转像、准直、分光元件。这种全息图就称为全息光学元件（HOE）。它使用感光记录介质制作的，其功能基于衍射原理，是一种衍射光学元件（DOE）。普通光学元件是用透明的光学玻璃、晶体、或有机玻璃制成的，起作用基于光的直线传播、光的反射、折射等几何光学原理。全息光学元件主要有全息光栅、全息透镜、全息扫描器、全息滤波器等。我们这里要制作的是全息光栅和全息透镜。 实验一马赫-曾德干涉仪法（分振幅法）制作全息光栅 【实验目的】 1．学习掌握制作全息光栅的原理和方法。 2．学习掌握制作全息复合光栅的原理和方法，观察其莫尔条纹。 3．通过实验制作一个低频全息光栅和一个复合光栅，并观察和分析实验结果。 【实验仪器】 1. 光学防震平台一个，支架、支杆及底座若干，旋转平台一个，带三维调节架及φ15 ~25μm 针孔的针孔滤波器组合两套。 2. 扩束透镜（20~40倍显微物镜）两个，已知焦距的透镜一个，反射镜若干，分束器一个，光束衰减器两套。 3. 20mW He-Ne 激光器一台。 4. 全息干板，显影、定影设备和材料。 5. 电子快门和曝光定时器一套。 【实验原理】 全息光栅的制作原理是：两束具有特定波面形状的光束干涉，在记录平面上形成亮暗相间的干涉条纹，用全息记录介质记录干涉条纹，经处理得到全息光栅。采用不同的波面形状可得到不同用途的全息光栅，采用不同的全息记录介质和处理过程可得到不同类型或不同用途的全息光栅（如正余弦光栅、矩形光栅、平面光栅和体光栅）。下面介绍制作平面全息光栅的光路布置、设计制作原理。 1、全息光栅的记录光路 记录全息光栅的光路有多种，图 1 和图 2 是其中常见的两种光路。 在图 1 所示光路中，由激光器发出的激光经分束镜 BS 后被分为两束，一束经反射镜 M 1反射、透镜 L 1 和 L 2 扩束准直后，直接射向全息干板 H；另一束经反射镜 M 2 反射、透镜
信息光学试卷及复习资料
总分 核分人 卷号：A 信息光学试题 题 号 一二三四五六七八九十题 分 30203812 得 分 注意：学号、姓名和所在年级班级不写、不写全或写在密封线 外者，试卷作废 一单项选择题（10x3=30分） 1.下列可用来描述点光源的函数是（）； （A）矩形函数；（B）三角型函数； （C）函数；（D）圆柱函数；2. 设其中大括号前面的 表示正傅立叶变换算符，关于傅立叶变换的基本定理，下列关系错误的是（）； （A） （B） （C） （D） 3. 波长λ的单位振幅平面波垂直入射到一孔径平面上，在孔 径平面上有一个足够大的模板，其振幅透过率为 ，则透射场的角谱为（）； (A) ； (B) ； (C) ； (D) ； 4. 三角孔的衍射图样的形状为（）； (A) 三角形；(B) 十字形；(C) 星形；(D) 矩形 5. 某光学系统的出瞳是一个边长为D的正方形，其出瞳到像 ☆ ☆
面的距离为，若用波长为的相干光照明，则其相干传递函数为（）； (A)； (B); (C)； (D)； 6. 关于光学全息的下列说法，错误的是（）； (A) 全息照相记录的是干涉条纹； (B) 全息照片上每一点都记录物体的全息信息； (C) 全息照相记录的是物体的像； (D) 全息的波前记录和再现的过程，实质上是光波的于涉和衍射的结果； 7. 要想再现出菲涅耳全息图的原始像，其再现条件为（）； (A) 用原参考光进行再现；(B) 用白光进行再现； (C) 用共轭参考光进行再现；(D) 用原物光进行再现；；8. 设物光波函数分布为，其频谱函数为，平面参 考光是位于物平面上（0，－b）点处的点光源产生的，将其放在透镜的前焦面记录傅里叶变换全息图，则傅里叶变换全息图的复振幅透过率函数为( ）； (A) (B) (C) (D) 9. 对一个带宽为的带限函数在空间 域范围内进行抽样时，满足抽样定理所需的抽样点数至少为（）； (A) ; (B) ; (C) ; (D) ; 10. 为了避免计算全息图的各频谱分量的重叠，博奇全息图要 求载频满足（）； A ; B ; C ; D ；二填空题（共10x2=20分） 11. ，其中F表示傅里叶变换。
光学瞄准镜 国产轻武器瞄准镜分划解读
光学瞄准镜国产轻武器瞄准镜分划解读提起光学瞄准镜，相信对很多人来说既熟悉又陌生。熟悉的是，光学瞄准镜拉近了人眼与目标的距离，似手瞄准目标射击即会百分之百命中目标;陌生的是光学瞄准镜中有如此多的分划，如何瞄准又令人一时摸不着头脑。本文即展示几款我国主流轻武器的瞄准镜镜内“景观”，带你解读其中的内涵—— 目前，我军枪械瞄准镜的使用已比较普遍，但很多射手对瞄准镜特别是镜内分划了解不多，对瞄准镜的许多功能不知道如何使用，这不仅是对瞄准镜这一装备的无形浪费，也不利于射手提高射击技能。本文在此将几种常用国产瞄准镜的分划作一解读，期望借此拓展读者“视野”，了解瞄准镜的内涵。解读之前，首先简要介绍一下瞄准镜的相关知识。瞄准镜点滴 光学瞄准镜无论在结构还是性能上都经历了一个发展过程。早期的瞄准镜结构简单，功能较少，通常分划板上只有一个用作瞄准的十字刻线。而现代瞄准镜分划板上除了瞄准分划外，还有方向分划、测距分划等，既可瞄准目标，还可实现对方向偏差量的修正及概略测距等。 根据其放大倍率的不同，瞄准镜可分为固定倍率和可调倍率两种。如4×28是指物镜直径28mm，放大倍率为4倍的固定倍率瞄准镜;3,9×40则是指物镜直径 40mm，放大倍率为3,9倍的可调倍率瞄准镜。 瞄准镜还有两个重要的参数:出瞳直径和出瞳距离。出瞳直径即影像通过瞄准镜在目镜上形成的光斑大小。出瞳直径越大，所观测到的景物就越明亮，其有利于在暗弱光线下的观 ,7mm)相匹配。出瞳直径的计算方法是瞄测和瞄准，但该数值通常要与人眼瞳孔大小(约3
准镜的物镜直径与放大倍率的比值，比如4×28的瞄准镜，其出瞳直径为 28,4=7mm。由此可以看出，对于物镜直径一定的瞄准镜而言，放大倍数越高，出瞳直径就越小，从而所观测到的目标就越暗淡，所以在黎明或黄昏等光线比较昏暗的环境下，应使用低放大倍率的瞄准镜或调低瞄准镜的放大倍率。 出瞳距离是指能看清整个视场时人眼距目镜的最远距离。如果出瞳距离太短，则眼睛须贴近目镜才能看清整个视场，眼睛会非常累;而如果出瞳距离过长且目镜罩太短，则观测时容易出现黑影，造成瞄准偏差。所以我们在使用瞄准镜时，应当根据其出瞳距离，掌握眼睛到目镜的最佳距离。 下面就将我国几种常见轻武器瞄准镜镜内分划一一进行解读。 95式枪族 95式枪族瞄准镜 95式枪族所用的瞄准镜分为白光瞄准镜和微光瞄准镜两种。白光瞄准镜
全息瞄准镜中全息光学元件的研究
全息瞄准镜中全息光学元件的研究 姓名：蔡虎薛亮 指导老师：王海林
目录 一、题目 (1) 二、摘要 (3) 三、关键词 (3) 四、引言 (3) 五、全息元件的制作与理论分析 (4) 一、全息元件的制作 (4) 二、全息瞄准镜的原理 (5) 三、理论分析 (6) 四、实验验证 (9) 六、半导体激光器光波长漂移的影响及消除 (11) 七、实验设计 (13) 八、总结 (13) 九、后记 (14) 十、参考文献 (14) 十一、英文摘要及关键词 (15) 十二、附件 (15)
全息瞄准镜中全息光学元件的研究 蔡虎薛亮 摘要: 本文对全息瞄准镜的核心部件——全息光学元件进行了理论和实验研究。论文介绍了全息瞄准系统的原理、应用及特点，着重定量分析了全息瞄准镜中全息片的再现光束角度在水平和竖直方向微小偏移对“十”字叉虚像偏离角的影响，给出了理论关系式和相应的关系曲线，对其关系进行了实验测量，测量结果与理论分析结果一致。分析了全息片的再现半导激光峰值波长漂移对“十”字叉虚像偏移角的影响，并提出了利用光栅补偿波长漂移的再现光路的设计方法。关键词：全息光学元件、全息瞄准镜 一、引言 全息瞄准镜是一种新型的轻武器瞄准镜，它有一些其它瞄准方式不具备的特点，所以一问世就引起了广泛的关注，和其它瞄准镜(具)相比，它们的共同点和不同点如下： (1)就所有瞄准镜(具)的瞄准方式来说，它们是相同的。机械瞄准具是三点一线方式:即准星和缺口形成一条直线，然后将目标置于这条线上以达到瞄准的目的;各种光学瞄准镜则是由光学系统确定一条光轴，在光轴上放置一个分划板，使分划和目标重合以达到瞄准的目的;全息瞄准镜也不例外，在照明光的作用下，衍射出一束和全息元件成一定角度并有一定形状(分划)的光，也就是产生了一条光轴和一个分划。但因它们各自工作原理不同，因此它们各有优点，却也有自身难以克服的缺点。其中全息瞄准镜无放大倍率，适用距离和机械瞄准具相同，但是瞄准时可以保持睁开双眼，只需要将分划对中目标即可。它的缺点是无筒身结构，在寻找瞄准图像时有一定的难度。但在经过一定的训练和适应之后，这个问题不太突出。 (2)全息瞄准镜的瞄准线和武器的机械瞄准具的瞄准线重合。当机械瞄准具校准后，可以用它来校准全息瞄准镜。当全息瞄准镜损坏时，可以直接使用武器的机械瞄准具，而不需要从武器上取下。而光学瞄准镜安装在武器上会妨碍机械瞄准具的使用，如果不在光学瞄准镜的适当位置上开孔或设计机械瞄准装置，光学
瞄准镜技术参数说明
枪瞄的技术参数说明 光学镀膜（Coating）：在镜片表面镀膜可以减少镜片带来的反光和光的损失，并减少眼睛疲劳程度。镀膜一般是氟镁化物。镀膜的层数越多光学性能越好。镀膜的种类分为下面几种： 镀膜：至少在一块透镜上进行单层镀膜 全镀膜：在所有空气接触的镜片上进行单层镀膜 多层镀膜：至少在一块透镜上多层镀膜，所有镀膜至少镀一次 多层全镀膜：在所有接触空气的镜面上多层镀膜 出瞳直径(Exit Pupil)：瞄准镜目镜前，可视范围直径，出瞳直径越大映像越明亮。测量的方法就是物镜大小除以放大倍数，例如：3-9x40的出瞳直径就是4.44mm-13.33mm。（可以忽略不用） 出瞳距(Eye Relief)：也叫出瞳距离，它是眼睛距离目镜之间的距离。有这个距离主要有两个原因，第一是因为瞄准镜主要用于真铁，存在巨大的后坐力，如果眼睛直接接触目镜的话那就会受到损伤；第二，瞄准镜采用倒像和开普勒望远系统，只有眼睛离开目镜一定的距离，观测时眼睛、目镜和物镜尽量保持在一直线上，大倍率观测时尽量不要直接手持（瞄准镜并不是望远镜），这样才能获得最大、最圆和最亮的观察效果；眼睛间隙会随着倍数的变化会稍有改变。 视场(Filed of View)：瞄准镜所能看到的视野范围，一般以100码或100米作参照。大的视场可以在体育竞技和运动目标提供更多的支持。视场值以角度单位表示，通常越高的倍率的情况视场越小。 精度调节(Precision Adjustment)：MOA（Mintune of Anger的缩写）是调节螺钉咔嚓值的单位，瞄准镜中间部位的两个旋钮是精度调节，一般有Up标记的是调节垂直上下方向，学术上称之为“仰角调节”，另一个印有R的是调节水平左右方向，称之为“风偏调节”。一般说来，有3种形式的调节手轮，即100码一个咔塔声移动1/2英寸、1/4和1/8英寸，1/2主要用于内红点和低倍瞄准镜，而需要精确瞄准的大变倍瞄准镜一般都采用1/8手调。 材质(Material)：好的枪瞄采用高强度耐久的铝合金材质，并做阳极化处理，每支枪瞄都不会生锈、防刮同时外表美观。 密封性、防水性和防雾(Seal, Water-proof and Fog-proof)：充分的氮气填充可以完全排出瞄准镜内部的湿气，良好的O型密封圈防止外部的湿气或者灰尘进入瞄准镜内部。内部如果有湿气和灰尘，很容易在瞄准镜内部镜片上结尘、起雾，从而导致霉变影响瞄准镜性能和寿命。 视差(Parallax)：视差发生在目标影像不能精确清晰地反映到刻线分划平面上。当射击者的头
反射式瞄准镜原理及其应用介绍
瞄准具大介绍——反射式瞄准镜部分（红点镜） 前一阵子军事科技给大家介绍了机械瞄具，大家可能觉得这些瞄具太过简单，看起来不过瘾，今天军事科技为大家带来光学瞄具部分，先给大家介绍帅气又实用的反射式瞄准具 光学瞄具——反射式瞄准具 说到反射式瞄准具，大家可能有些陌生之感，那么主页君给大家看几张图片，大家肯定能马上反应过来。 大家这下明白了吧？反射式瞄准镜也就是大家俗称的红点镜，它分为两种，窗式（上图）和筒式（也叫内红点）（下图）。叫它红点镜是因为它在瞄准时，是通过视场中那个红色的光点指向目标来射击的。实际上，用reflex sight在google上搜索得到的正确结果还不如用red dot
sight的多，这也说明我们说的红点镜这个说法也是准确的。 后文为了表述方便，我们规定“红点镜”都代表“反射式瞄准镜”这个词。 红点镜可以说是瞄准具的一大飞跃，虽然它商品化的时间不长，世界上第一台实用型使用发光二极管电子红点镜于1975年诞生于瑞典AIMPOINT公司（这家公司也是如今最有名的红点生产商之一），在它实用化的不到半个世纪里，它的出现大大简化了枪支的使用，使得瞄准射击变得更加的轻松简单。 红点镜中的那个用于瞄准的红点是怎么产生的呢，这个就不得不说说红点镜的基本结构了，各位看官看看下面的图片。 先让主页君来解释一下这幅图的几个元件，黑色的弧线代表的是红点镜的核心部件—析光镜，这种镜有一个特点，在一面有涂层能够最大程度发射某一特定波长光线，同时它也能允许光线从镜中透过。红色的点代表发光体，一般采用能够发出波长为670nm光线的激光二极管。红色的线条代表的是光路，右边的图形则代表人的眼睛。 我们是怎么看到似乎是位于镜子中的红点的呢，这实际上利用了一个很简单的原理，大家可以把析光镜一面看成一面特殊的镜子，它只会映出（反射）那个红色光点的像，而那个红色光点是位于这个球面镜焦点位置的，所以反射光均是平行光，人眼看到平行光后会把这个发光体当成处于无穷远处。这样我们就在瞄准镜上看到了那个红点，实际上我们却无法准确判断出这个红点的具体位置在哪里。一句话概括这种原理就是：红点镜通过形成一个红点的虚像让人们用于瞄准。 红点镜的特点在于快速，射手在瞄准时甚至不需要闭上一眼，只需要在镜中看到红点就可以用它对准目标进行射击，所以红点镜虽然没有放大倍数，但是它却可以快速瞄准射击。机械瞄具需要人眼在目标，准星，缺刻之间反复对焦找准平衡位置才能够射击，相比较起来，红点镜的红点光线等效于无穷远处发光体，人眼对焦时间基本上花在看清目标上，所以红点镜能够广泛运用在各种步枪上，正是这种特点，才让射击变得更加简单。 可能有人要问，为什么说看到红点就可以瞄准呢，大家先看看下面的一个外国玩家拍摄的视频，他在这里演示的ACOG加红点组合瞄具，要想看到红点镜效果可以直接拉到1分55秒左右。 https://www.sodocs.net/doc/0413557513.html,/show/Op8_FPqvgKqXFw5g.html
光学第5章习题及答案
第五章 5—1氮原子中电子的结合能为24、5ev,试问:欲使这个原子的两个电子逐一分离,外界必须提 供多少能量？ 解:先电离一个电子即需能量E 1=24、5ev 此时He +为类氢离子,所需的电离能 E 2＝Ｅ∞－Ｅ基＝０－(－22n rch z )＝2 2n rch z 将Ｒ＝109737.315cm kev nm R c ?=24.1,2代入,可算得 E 2＝221 24.1315.1097372??ev = 54、4ev E= E 1+ E 2= 24、5ev + 54、4ev = 78、9ev 即欲使He 的两个电子逐一分离,外界必须提供78、9ev 的能量。 5—2 计算4Ｄ23态的S L ?。 解:4Ｄ23中的Ｌ＝２,Ｓ＝23,Ｊ＝23 =J S L +∴J )S L ()S L ( +?+=?J 即Ｊ2＝Ｌ2＋Ｓ2 ＋２S L S L ???＝)(21222S L J -- ＝)1()1(}1([2 2+-+-+S S L L J J h ］ ＝)]12 3(23)12(2)123(23[22+?-+?-+?h ＝－３2h 5—3 对于Ｓ＝的可能值试计算S L L ?=,2,2 1。 解:252,21=∴==J L S 或23 ）（）（）（222222 12S L J S L S L S L S L S L J J S L J --=?∴?++=+?+=?∴+= ）（）（）（111[2 2 +-+-+=S S L L J J h ］
当222)]12 1(21)12(2)125(25[225221h h S L J L S =+-+-+=?=== 时，，， 当222 3)]121(21)12(2)123(23[223221h h S L J L S -=+-+-+=?=== 时，，， 222 32h h S L -?∴或的可能值为 5—４试求23 F 态的总角动量与轨道角动量之间的夹角。 解:23F 中,Ｌ＝３,Ｓ＝１,Ｊ＝２ 32 2arccos 3 2 21321222]111133122[)1()1(2)]1()1()1([cos )(2 1cos cos )(212) ()(,,22 222222222=∴=+?++-+++= +?++-+++=∴-+==?-+=???-+=-?-=?∴-=∴+=θθθθ）（）（）（）（）（即又即h L L J J h S S L L J J S L J JL JL L J S L J L J L J L J S L J L J S S L J S S L J ５—５在氢,氦,锂,铍,镁,钾与钙中,哪些原子会出现正常塞曼效应,为什么？ 解:由第四章知识可知,只有电子数目为偶数并形成独态(基态Ｓ＝０)的原子才能发生正常 塞曼效应。 氢,氦,锂,铍,镁,钾与钙的各基态为 S S S S S S S S 12120112012 12,,,,,2,, 电子数目为偶数并且Ｓ＝０的有Ｈe, Be,Mg,Ca, 故Ｈe,Be,Mg,Ca 可发生正常塞曼效应。 ５—７依Ｌ—Ｓ耦合法则,下列电子组态可形式哪些原子态？其中哪个态的能量最低？ ))()(3(;)2(;)1(1 54d n nd np np 解:在Ｐ态上,填满６个电子的角动量之与为零,即对总角动星无贡献,这说明Ｐ态上１个电 子与５个电子对角动星的贡献就是一样,有相同的态次。和有相同的态次，同理，和即对同科电子425P P P P
瞄准镜简介及术语
瞄准镜简介及术语 光学瞄准镜 简单说，光学瞄准镜功能就是反映弹着点，并使远处目标及周围物体看起来更近。 此主题相关图片如下： 1接目镜 2出瞳直径 3目镜镜片 4放大变倍镜环 5风偏精度调节 6仰角精度调节 7物镜筒 8目镜筒 9物镜镜片 瞄准镜型号及技术参数说明 一、首先从瞄准镜的型号来解释： 举例：3-9x42E、6-24x50AOE和10-40x56E-SF等 3-9，6-24及10-40：较裸眼放大的倍数，同过倍数的放大能看清和识别远处的目标，适用于远距离精确射击，一般而言用较低的倍率搜索和瞄准近距离的目标，用较高的倍率射击远距离的目标。
42及50：代表的是物镜镜片的直径，实际上镜片外包裹着金属材质，所以真个物镜尺寸还会略大一些。 这里有一个误区，认为物镜越大，视野越大，看到的目标越大，这是错误的。物镜的大小主要还是影响的是明亮程度，物镜越大明亮度越佳。视野还主要由瞄准镜的内部结构决定，即瞄准镜的视场（Field of View）参数。 E：Electrical 电子的首字母，即为光照明的意思，并不特指红光照明。很多枪瞄厂称之为“光电”就是有此而来的。 这里也有一个误区，一般都认为“E”代表的是红光照明，而“EG”是代表红绿两光，因为G代表的是英文Green，这个解释是错误的，如果是这样代表的话，那就应该标RG。标注“G”的枪瞄厂家用“EG”来说明红绿光照明是有误区的。 AO：Adjustable Objective 物镜可调首字母缩写。视差消除和弹道补偿作用。 以上的标注都是几十年来从欧美沿袭过来的。还有近年来一些国内自行命名的，例如： SF：Side Focus的首字母，表示调焦在侧面 IO： S代表的是银色，即枪瞄为银色 ………… 二、枪瞄的技术参数说明 光学镀膜（Coating）：在镜片表面镀膜可以减少镜片带来的反光和光的损失，并减少眼睛疲劳程度。镀膜一般是氟镁化物。镀膜的层数越多光学性能越好。镀膜的种类分为下面几种： 镀膜：至少在一块透镜上进行单层镀膜 全镀膜：在所有空气接触的镜片上进行单层镀膜 多层镀膜：至少在一块透镜上多层镀膜，所有镀膜至少镀一次 多层全镀膜：在所有接触空气的镜面上多层镀膜 出瞳直径(Exit Pupil)：瞄准镜目镜前，可视范围直径，出瞳直径越大映像越明亮。测量的方法就是物镜大小除以放大倍数，例如：3-9x40的出瞳直径就是4.44mm-13.33mm。 出瞳距(Eye Relief)：也叫出瞳距离，它是眼睛距离目镜之间的距离。有这个距离主要有两个原因，第一是因为瞄准镜主要用于真铁，存在巨大的后坐力，如果眼睛直接接触目镜的话那就会受到损伤；第二，瞄准镜采用倒像和开普勒望远系统，只有眼睛离开目镜一定的距离，观测时眼睛、目镜和物镜尽量保持在一直线上，大倍率观测时尽量不要直接手持（瞄准镜并不是望远镜），这样才能获得最大、最圆和最亮的观察效果；眼睛间隙会随着倍数的变化会稍有改变。 视场(Filed of View)：瞄准镜所能看到的视野范围，一般以100码或100米作参照。大的视场可以在体育竞技和运动目标提供更多的支持。视场值以角度单位表示，通常越高的倍率的情况视场越小。
如何调校狙击步枪的瞄准镜
如何调校狙击步枪的瞄准镜 作者：瞄准镜来源：https://www.sodocs.net/doc/0413557513.html,/ 瞄准镜在分类上有很多，它还可以分为突击步枪的瞄准镜，光学瞄准镜等。在一般的瞄准镜专卖网里可以见到，这些瞄准镜最主要的功能就是将目标物进行很好的瞄准，使命中率能更高，而在使用瞄准镜之前对瞄准镜进行调校是第一步，狙击步枪的瞄准镜应该诶和进行调整呢? 下面是有关狙击步枪瞄准镜的调校方法： 第一，瞄准时要注意出瞳距离出瞳距离有两个作用。一是射击时避免后座力对人眼造成的伤害。人的眼在出瞳距处才可以获得最大的成像区。 第二，瞄准时人的眼球一定要光瞄的轴线一致不然会有视差。会产生瞄准误差正确瞄准时周边的阴影区为均匀的环状出现视差的表现为成像区周边的阴影区不均匀一但出现月牙区时箭会向月牙区较大的地方偏。 第三，瞄准镜中间有两个钮这两个钮上面都有保护盖你把盖子分别旋下来后可以看到这两个钮。中间向上的那个钮是调高低偏差的。 比如，有一个UP一个是DOWN，顺着UP的方向转弹着点就会向上自动修正。如果顺着DOWN的方向转原本偏下的弹着点就会向下自动修正。UP在英文中是向上的意思DOWN是向下的意思。箭着点向下偏了就顺着UP指示的方向来转。如果打得偏高了就顺着写DOWN的那个方向。在侧面的旋钮上面一个是写的L，一个写的是R 如果顺着L的方向转弹着点就向左移。如果向R的方向转弹着点就会向右移。L和R分别是英文左和右的单词的头一个字母的大写。” 第四，狗瞄上拧一格相当于在英制100码折合公制91米处偏移1/4英寸。折合公
制是6.35毫米，如果弹着点和靶心横向偏了约30毫米(3厘米).如果在91米处一格是6.35毫米。那么在10米处拧一格的实际移动量，狗瞄上拧一格相当于在英制100码折合公制91米处偏移1/4英寸。 调校好瞄准镜是进行射击的第一个步骤，也是瞄准镜的正确使用，为了更好的提高射击的命中率，了解调校瞄准镜的方法是必不可少的。
全息光学
全息光学 0821103班余文慧 全息光学原理：用相干光照射一个物体，物体反射的光波与一束相干光参考光波发生干涉，产生可视的、按一定规律分布的光强图样，用感光胶片将这种干涉图样记录下来，就形成全息图，该图中包含了物体的相位振幅全部信息。若用参考光或其共轭光照射该全息照片，物体的相位振幅信息就会重新在现出来。无论是从基本原理上，还是从拍摄和观察方法上，全息照相和普通照相都有着本质区别： 全息照相原理图如下： ○1镜面○2物体○3激光光源○4光学系统○5全息干板○6参考光○7物光 在此过程中，“拍照”过程是一个相干光的干涉过程，“再现”过程是一个光经过衍射光栅产生衍射图样的过程，全息干板相当于衍射光栅。由于相干需要相干性很好的光源，因此全息照相所用的光源是激光光源。 为什么会产生立体的效果呢？假如用一束激光照明一个微小颗粒。从小颗粒上反射出来的光波基本上是不断向外扩大的球面波。我们向小颗粒看去，是明亮的一点。用照相机为这小
颗粒照相时，光波通过镜头在底片上形成一个亮点，这一点的亮度与小颗粒反射出来的光强有关。照相底片可以记录下这一点的亮点，但记不下小颗粒在三维空间的位置，印出来的照片上也只有一个亮点。看起来没有一点立体感觉。拍摄全息照片时，不用照相镜头，而是把一束发出平面波的激光和小颗粒反射出的球面波一起照到照相底片上。整个底片都受到光照，它记录下的不是个亮点，而是一组同心圆。底片经冲洗后，放到原来的位置，再用拍摄时那束发出平面波的激光，以拍摄时的角度照到底片上，我们可以看到原来放置微小颗粒的位置上有一个亮点。注意。这个亮点在空间，而不是在底片上，我们看到的光就像是从这个亮点发出来的。所以，全息照片记录下来的不仅是一个亮点，还包含亮点的空间位置，或者说记下从亮点发出的整个光波。 任何物体实际上都可以看成是无数个明暗不同的亮点组成的立体图像。用上面的拍摄方法拍成的全息照片就是无数个同心圆组成的复杂图形，看起来也是灰暗的一片。同样，这张全息照片不仅记录了物体各点的明暗，还记下了各点的空间位置。当用参考光束照射冲洗后的底片时，我们看到的光就像是从原物体上发出来的。 应用：在我们的生活中，常常能看到全息摄影技术的运用。比如，在一些信用卡和纸币上，就有运用了全彩全息图像技术制作出的聚酯软胶片上的“彩虹”全息图像。大型全息图既可展示轿车、卫星以及各种三维广告，也可采用脉冲全息术再现人物肖像、结婚纪念照。小型全息图可以戴在颈项上形成美丽装饰，它可再现人们喜爱的动物，多彩的花朵与蝴蝶。模压彩虹全息图，既可成为生动的卡通片、贺卡、立体邮票，也可以作为防伪标志出现在商标、证件卡、银行信用卡，甚至钞票上。装饰在书籍中的全息立体照片，以及礼品包装上闪耀的全息彩虹。 全息技术不仅在生产实践和科学研究领域中有着广泛的应用。例如：全息电影和全息电视，全息储存、全息显示及全息防伪商标等，而且全息照相的方法从光学领域推广到其他领域。如微波全息、声全息等得到很大发展，成功地应用在工业医疗等方面。地震波、电子波、X 射线等方面的全息也正在深入研究中。全息图有极其广泛的应用。如用于研究火箭飞行的冲击波、飞机机翼蜂窝结构的无损检验等。现在不仅有激光全息，而且研究成功白光全息、彩虹全息，以及全景彩虹全息，使人们能看到景物的各个侧面。全息三维立体显示正在向全息彩色立体电视和电影的方向发展。 辅助设计软件： 由于实验条件的限制，更主要的是光学辅助设计能精确的达到实验目的，我们在进行全息照相光学系统设计时采用软件模拟的方法。CODE V是美国著名的Optical Research Associates 公司研制的具有国际领先水平的大型光学工程软件。可以分析优化各种非对称非常规复杂光学系统。这类系统可带有三维偏心和／或倾斜的元件；各类特殊光学面如衍射光栅、全息或二元光学面、复杂非球面、以及用户自己定义的面型；梯度折射率材料和阵列透镜等等。 参考文献：1. Optical Research Associates. Users’Guide. Version 9.2 2. 周海宪, 程云芳. 全息光学. 化学工业出版社
信息光学论文(精品)
信息光学研究发展现状 【摘要】从全息思想的提出至今已经有半个多世纪的历史。期间，全息技术的发展取得了很大的成就。梳理一下全息技术的发展以及当今的研究和应用现状，有助于我们深入了解全息技术对生产、生活的重要影响以及其今后的发展方向。 【关键词】全息防伪存储全息透镜 【引言】全息技术一门正在蓬勃发展的光学分支，主要运用了光学原理，是一种不用透镜，而用相干光干涉得到物体全部信息的二部成像技术。如果说全息技术在照相方面的应用与普通照相技术的最大区别，那就是全息技术能够利用激光的相干性原理，将物体对光的振幅和相位反射（或透射）同时记录在感光板上，也就是把物体反射光的所有信息全部记录下来，并能够再现出立体的三维图像。也就是全息技术所记录不是图像，二是光波。全息技术近年来已渗透到社会生活的各个领域并被广泛地应用于近代科学研究和工业生产中，特别是在现代测试、生物工程、医学、艺术、商业、保安及现代存储技术等方面已显示出特殊的优势。随着全息技术的快速发展，全息技术的产品正越来越多地走向市场、应用于现代生活中。 一、全息技术的发展简介 全息照相技术是1948年英国科学家丹尼斯·伽伯(Dennis Gabor)为改善电子显微镜成像质量提出的重现波前的理论，并因此获得了诺贝尔奖。但当时由于缺乏纯净的能够相互干涉的光，全息图的质量很差。直到十二年以后的1960年，激光器问世，美国密执安大学的埃梅蒂·利斯与朱里斯·尤佩尼克拍成了第一张全息相片，全息技术才有了蓬勃快速的发展。 1948年，伽伯为提高电子显微镜的分辨率，在布拉格的“x射线显微镜”、泽尼克的相衬原理的启示下，提出了一种用光波记录物光波的振幅和相位的方法，并用实验证实了这一想法。为了进一步证实其原理，他先后采用电子波与可见光进行了验证，并在可见光中得到了证实，同时制成了第1张全息图。从那时起至20世纪5O年代末期，全息图都是用汞灯作为光源，而且是参考光与物光共
瞄准镜密位点分划的原理和使用
瞄准镜密位点分划的原理和使用: 图中的这个密位点分划瞄准镜最早出现于越战中的钢制Unertl高倍率光学瞄准镜,在早期人们用过不同的分划,但是全因为功能单一,或是过于复杂,不利于使用 而这种瞄准镜从表面上看是有许多用于定位的小圆点分布在瞄准镜的十字线上，用以进行测量距离。这种分划就是mildot瞄准镜. 现在有不少国家的军队和警队类的执法机构还有一些狩猎型的瞄准镜上,都采用了这种分划板.
在军事上,把周围当成一个正圆形.并且把正圆分成6400等份.在瞄准镜中,两个点的点距正好就是人代表一个等分,即1/6400. 如:10000米外的一等分.可用下列公式算出: 3.1415927x20000/6400=9.8174771875米. 大约为10米. 如:1000米外的一等分.可用下列公式算出: 3.1415927x2000/6400=0.98174771875米. 大约为1米. 如:100米外的一等分.可用下列公式算出: 3.1415927x200/6400=0.098174771875米. 大约为0.1米. 推算目标的距离，很简单，可以参照如下公式： 目标长或高 / 密位 X 1000 我们以本图中的实例来进行一次距离的估算: 这个时候,目标距离射手为100米
在图中,我们按一个中东人的身高来评估,一般欧美人身高是1.7米. 在图中人物的身高约占了图中的1.7格,即1.7密位. 现在我们来进行计算: 公式 : 身高 / 密位 x 1000 1.7/1.7x1000=1000米(码) 这里需要说明的是：在实际的瞄准镜设计中，图中的一个大格往往不是一个密位。因为笔者没有用过真正的LEUPOLD瞄准镜，所以是以一个格子一个密位来算的，实际上，图中的一格可能是五个密位。这样一来，那个图中的人，可能离射手的实际距离为200米左右。 下面我们以一个实际存在的瞄准镜来进行测算。瞄准镜是 VPOINT3。5-10X40。如下图：
红点瞄准镜原理
反射式瞄准镜简介 1.目标光线 2.析光镜 3.分划板 4.照明系统 5.眼点位置 反射式瞄准镜（Reflex）虽然也被称为“瞄准镜”，但和望远式瞄准镜的原理不一样，其光学系统比较简单，通常没有放大系统，因此也没有倒像系统。其原理如上图所示：析光镜的凹面上镀有一层或多层析光膜，由照明系统发出的光线通过分划板然后在析光镜上形成圆点（或圆环等瞄准标记）并反射以平行光进入人眼，同时人眼透过析光镜看到目标，当瞄准标记与目标重叠时，即完成瞄准。这种瞄准镜还有另一个名称——红点（Red dot）瞄准镜，因为这种瞄准镜的瞄准标记通常是一个红色或鲜橙色的光点，当然并非所有的反射式瞄准镜都是用光点的，有些会是十字线、光环甚至其他造型。 一个精确度高的光点瞄准镜，其析光镜的曲面是十分讲究的，因为它必须保证即使射手的眼睛不是正对着瞄准镜的轴线，都能保证瞄准标记在弹着点上。以下面两张图来进一步说明：
精度好的析光镜，瞄准线始终与瞄准镜轴线平行，无论瞄准标记的光反射点在什么位置，都始终在弹着点上。精度不好的析光镜，当视线偏离于瞄准镜轴线时，瞄准标记就会偏离弹着点。
从左右两张图中的准星与照门相对位置更好地说明了反射式瞄准镜的特点，在瞄准镜归零后，即使从不同的角度都可以进行瞄准，因此特别适合近战中的快速瞄 准。 由于以上优点，反射式原理对于瞄准时容许眼睛不需要对准瞄准镜轴线，因此比采用导光棒原理瞄准反应更快。这使得反射式原理的光点瞄准镜大受欢迎。进入1990年代后，各国军队都开始重视这瞄准镜的战术价值并大量配备部队。 光点瞄准镜上的瞄准标记由瞄准镜上的照明系统产生。有多种方式形成光源，电源、自然光或放射性同位素如氚、钷等等。电源产生的光点容易调节，根据不同的使用环境，调节不同的亮度；自然光是一各节省能源的方法，但在光线条件不好时会降低作用；放
光学全息照相实验报告
光学全息照相实验报告
实验II 光学全息照相 光学全息照相是利用光波的干涉现象，以干涉条纹的形式，把被摄物表面光波的振幅和位相信息记录下来，它是记录光波全部信息的一种有效手段。这种物理思想早在1948年伽柏（D.Gabor）即就已提出来了，但直到1960年，随着激光器的出现，获得了单色性和相干性极好的光源时,才使光学全息照相技术的研究和应用得到迅速地发展。光学全息照相在精密计量、无损检测、遥感测控、信息存储和处理、生物医学等方面的应用日益广泛，另外还相应出现了微波全息，X光全息和超声全息等新技术，全息技术已发展成为科学技术上的一个新领域。 本实验通过对三维物体进行全息照相并再现其立体图像，了解全息照相的基本原理及特点，学习拍摄方法和操作技术，为进一步学习和开拓应用这一技术奠定基础。 实验目的
了解光学全息照相的基本原理和主要特点； 学习静态光学全息照相的实验技术； 观察和分析全息全图的成像特性。 仪器用具 全息台、He —Ne 激光器及电源、分束镜、全反射镜、扩束透镜、曝光定时器、全息感光底版等。 基本原理 全息照片的拍摄 全息照相是利用光的干涉原理将光波的振幅和相位信息同时记录在感光板上的过程.相干光波可以是平面波也可以是球面波，现以平面波为例说明全息照片拍摄的原理。如图1所示，一列波函数为t i ae y πυ21=、振幅为a 、频率为υ、波长为λ 的平面单色光波作为参考光垂直入射到感光板上。另一列同频率、波函数为t i r T t i Be be y πυλπ222==??? ??-的相 干平面单色光波从物体出发，称为物光，以入射角θ同时入射到感光板上，物光与参考光产生干涉，在感光板上形成的光强分布为 ax ab b a I cos 222++= (1)
信息光学
1、 若对函数)(sin )(ax c a a h =进行抽样，其允许的最大抽样间隔为 ||1a 因为)()}({sin f rect x c F = 所以)(1)}({sin a f rect a ax c F = )()}({a f rect a h F =（根据尺度变换得出） 2、 一列波长为λ，振幅为A 的平面波，波矢量K 与x 轴夹角为α，与y 轴夹角 为β，与z 轴夹角为γ，则该列波在d z =平面上的复振幅表达式为)]cos cos cos (exp[),,(γβαd y x jk A d y x U ++=。 3、 透镜对光波的相位变化作用是透镜本身的性质决定的，在不考虑透镜的有限孔径效应时，焦距为f 的薄凸透镜的相位变化因子为)](2exp[22y x f jk +-。 4、 两束夹角为o 30的夹角波在记录平面上产生干涉，已知光波波长为532nm ，在对称情况下，该平面上记录的全息光栅的空间频率为mm cy /973 由于λθ=sin 2d ，（切记此θ值为光线夹角的一半） 得出λθ sin 2=d ； d 是空间的周期，则频率mm cy d f /9731053215sin 216 =?==- 5、 在直角坐标系xyz 中平面的波动方程为 )])cos cos cos (exp[),,(),,(γβαz y x jk z y x U z y x U ++=傍轴球面光波的波动方程为)2exp(|)|exp(||),,(2 20z y x jk z jk z U z y x U += 。 6、 就全息图的本质而言，散射物体的平面全息图，记录过程是物光与参考光的干涉过程，记录在全息记录介质上的是干涉条纹 。再现过程是在再现光照明情况下光的 衍射 过程，若再现光刚好是记录的参考光，其再现像有3个【+1级像 中央0级 -1级共轭像】 7、 写出菲涅尔近似条件下，像光场（衍射光场）),(y x U 与物光场),(000y x U （初始光场） 间的关系，并简述如何在频域中求解菲涅尔衍射积分？
全息光学元件的设计与制作(精)
的便是一个离轴全息透镜。 C A M2 S D M3 L1 M1 B.S 1 图 5-18-6 透射型离轴全息透镜拍摄的一种光路把制得的离轴全息透镜放回原位，挡住球面波，只用平行光照射，同样可以再现球面波。将离轴全息透镜反转 180°放置，即用共轭平行光照射，则在它的后面得到一个会聚的球面波。由于离轴全息透镜的成像是离轴的，所以可以认为它相当于一个棱镜和一个透镜的组合。前者使光偏转，后者使光成像。 3、反射型全息透镜的实验光路如图 5-18-7 所示，使平面波与球面波分别从干版的两侧透射（仍需等光程、等光强）。这种情况下制得的全息透镜便是反射型全息透镜。在这种情形中，干涉场的条纹更密（因两束光传播方向的夹角更大），而且有沿乳胶厚度方向的条纹（两光束接近相向传播），所以，反射全息透镜可以看作是点光源的全息图，并且是一种体全息图，因而再现时对光波长有较强的选择性，而且用红光（632.8nm）制作的全息图，由于处理后乳胶的收缩，不再完全适合于红光，而向短波方向移动。此时用白光再现时出现黄绿光。此外，用反射全息透镜成像时，物和像都在透镜的同一侧。 B.S.2 A S L1 M2 M1 B.S.1 图 5-18-7 反射型离轴全息透镜拍摄的一种光路【讨论】前面讲的同轴全息透镜和离轴全息透镜是点源全息图。这种点源全息图可以帮助我们更容易地理解
普通三维物体的全息照片为什么能显示物体的立体像。因为普通物体可以看作是由许许多多的发光点组成，每个点发出一个球面波，它们分别与平面波相干，形成各自的同心圆形的干涉条纹。普通的三维物体的全息图实质上是许许多多的同心圆形条纹结构的复杂第 17 页 组合。当挡住物光（或移去物体本身），用平行光照射时，则再现出组成物体的各发光点的像，其空间位置仍在原处。因此，整个再现像便是立体的了，象原物一样。用非平行光照射时，像略有发散或缩小。拍普通三维全息图，参考光虽然不一定用平行光，但道理是一样的。参考文献 [4-1] 王仕璠、朱自强编著，《近代光学原理》，第 5、8 章，成都：电子科技大学出版社，1998 年 11 月，P.117~121, 206~209 第 18 页
第五章 信息光学基础
第五章 光学信息处理基础 光学信息处理是在全息术、光学传递函数和激光的基础上，将数学中的傅里叶变换和通信中的线性系统理论引入到光学，用光学的方法实现傅立叶变换，在频域中描述和处理光学信息。傅立叶分析的方法早在十九世纪末、二十世纪初成功地应用于光学领域，具有代表性的是阿贝关于显微镜的两次成像理论和阿贝-波特实验。上个世纪三十年代泽尼克发明的相衬显微镜是光学信息处理的早期卓越成就。激光器的出现为人们提供了相干性非常好的光源，光学信息处理得到迅速发展，例如用光学的方法实现相关运算、特征识别微分运算等。本章主要内容：1波前变换；2阿贝成像原理和相衬显微镜；3傅里叶变换；4傅立叶变换光学及光学信息处理；5光学全息照相； §1 波前变换(Wave front transformation) 1.1 对衍射的再认识 前面我们把光经过障碍物后偏离传播的现象称为衍射。应用惠更斯-菲涅耳原理讨论了光的衍射问题后，我们意识到光的衍射是光在传播的过程中波面受到某种限制，即自由传播波面被破坏，这便是衍射。 按照惠更斯-菲涅耳原理，只要将波前()0 U Q 上每一面元看成次波中心，把它们对空间某一点的贡献相干叠加，就能求衍射场的分布()U P ，并且波前()U P 由()0 U Q )唯一的确定。上述意味着，在Σ上有障碍物存在，使得Σ上波前函数 ()0U Q )发生了与自由传播有所不同的变化，光波场就会产生重新分布，这就是衍射的实质。 1.2 衍射系统的屏函数(screen function) 按照前面我们对光的衍射认识，凡能改变波前上的复振幅的物体称为衍射屏（diffraction function ）。衍射屏可以是透射物体，也可以示反射物体，有各种形状。光波经过衍射屏是光的传播问题，要用菲涅耳-基尔霍夫积分公式计算，把这种衍射看作是一种变换，衍射屏能 将输入波前()in U x,y %转化为波前()out U x,y %，衍射屏可用以下一个函数表征。 ()()(),,,out in U x y T x y U x y = 屏函数包括振幅和相位两部分，通常有以下三种 ① 相位型 ② 振幅型 ③ 振幅相位型 任何形状的孔或遮光屏是最简单的振幅型透射衍射屏，他们的函数具有如下形式
全息光学实验
全息光学实验 厦门大学物理系 §1光学全息照相 [参考文献] 1、毋国光等编《光学》§11-5，p405； 2、黄献烈编《信息光学导论》§4-1，p88； 3、[美]杨振寰著（毋国光等译）《光学信息处理》，§10-1，p412； 4、[美]W.E.科克著（李崇桂译）《激光与全息照相》§1-4和§5-1； 5、[美]H.M.Smith著（物理所译）《全息光学原理》§2-1和§3-2，§6-1； 6、[日]辻内顺平等编《光学信息处理》，§6-2，p304； 7、王永昭编《光学全息》§1-2和§4-1。 [引言] 全息照相，就是利用干涉方法将自物体发出光的振幅和位相信息同时完全地记录在感光材料上，所得的光干涉图样在经光化学处理后就成为全息图，当按照所需要的光照明此全息图，能使原先记录的物体光波的波前重现。这是六十年代发展起来的一种新的照相技术，是激光的一种重要的应用。 全息照相是D.Gabor于1948年研究成功的（他由此获得1971年诺贝尔物理学奖），由于当时还没有相干性好的光源，所以全息照相在那以后的十年间没有什么大发展。到了六十年代初，由于激光的发明，在大量新型相干性极好的激光光源的帮助和一些技术进展的扩充下，全息照相不久便成为一门得到广泛研究并有远大前景的课题，这次复兴发源于美国密执安大学的雷达实验室，是以E.N.Leith和J. Upatnieks的工作为标志。他们于1962年发表了划时代的全息术研究成果，他们成功地得到了物体的立体重现像。全息图最惊人的特征、同时也必定是它最引人兴趣的地方就在于它产生极为逼真的三维幻觉的本领。这种完全逼真的性质无疑大大地推动了全息术的发展。 [实验目的] 1、学习和掌握全息照相的基本原理； 2、掌握全息照相的实验技术； 3、了解全息图的基本性质、观察并总结全息照相的特点。 [实验原理]