CN102175096A

CN102175096A - 一种全息枪瞄光学系统

Info

Publication number: CN102175096A
Application number: CN2011100379832A
Authority: CN
Inventors: 张向苏
Original assignee: Xiamen University
Current assignee: Xiamen University
Priority date: 2011-02-14
Filing date: 2011-02-14
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2031-02-14
Also published as: CN102175096B

Abstract

一种全息枪瞄光学系统，涉及一种全息瞄准器。提供一种可使光束呈水平折叠式运行，以缩小系统的横向尺寸，引导光束的光学元件采用2个反射镜而不用透镜，不仅可降低成本，而且光路调整十分方便的全息枪瞄光学系统。设有1个激光二极管，激光二极管用于发射可见光波，为系统提供光源；2个反射镜，第1反射镜倾斜放置于激光二极管前方，第2反射镜倾斜放置于第1反射镜和激光二极管上方；1个全息透镜，全息透镜垂直放置于第2反射镜前方，将从第2反射镜反射来的扩束光转换成平行光并向上运行射向全息图；1个透射式全息图，透射式全息图置于全息透镜的后上方，在平行激光束照射下在透射式全息图前方水平方向产生一个全息图叉丝虚像，用于瞄准。

Description

一种全息枪瞄光学系统

技术领域

本发明涉及一种全息瞄准器，尤其是涉及一种全息枪瞄光学系统。

背景技术

全息瞄准器是目前国际上最新式的一种在枪械上使用的瞄准器具，可用于战斗或狩猎。它利用全息图产生的全息叉丝虚像来瞄准。在瞄准过程中，无论气候、环境、光线如何，叉丝像都清晰可见，具有瞄准快速、精度高且不受环境条件影响等特点，特别适合在近距离枪战中或针对快速移动目标使用。因此近年来全息瞄准器受到各国的高度重视。

全息瞄准器结构中的重点部分是光学系统，至今已有多项有关全息瞄准器光学系统的发明。这些发明中揭示的光学系统虽然都能产生用于瞄准的全息图像，但是在实用上都存在较大问题。一个实用性强的全息枪瞄光学系统应具备以下条件：(1)结构紧凑，才能使整个全息枪瞄装置不会太长或太高；(2)全息叉丝图像清晰且使用过程中图像位置不漂移，这样才能达到精确瞄准。

中国专利CN200420074252.0所公开的光学系统虽然很简单，但是其致命缺点是全息图像的角度会在使用过程中受温度影响而改变，使得瞄准准确度无法保证。美国专利US6490060中揭示的光学系统采用在竖直方向折叠的光路结构，使系统紧凑；并利用一个光栅来与全息图进行衍射互补，从而限制全息图像的漂移。但由于光栅相对全息图有一倾斜角，波长变化造成全息图像漂移无法完全消除，因此瞄准精度依然会受到一定影响。中国专利200810071050.3中揭示的全息枪瞄光学系统采用了一个全息透镜来代替美国专利US6490060中的光栅和凹面反射镜，所以系统较简单、成本较低。然而由于全息透镜与全息图有一倾斜角，因此也无法完全消除全息图像随温度漂移的问题。中国专利200910250486.3中揭示的光学系统采用了将一个全息光学元件与全息图匹配的方法，可完全消除全息图像随温度漂移的问题。然而中国专利200910250486.3中的光学系统存在2个比较大的问题：(1)系统采用一个双凹透镜来对激光二极管(LD)发出的激光进行扩束，而且在系统设置上LD、双凹透镜和全息透镜放置在一条水平线上。虽然双凹透镜能对LD发出的激光的扩散角进一步扩大，但是要使激光束扩大到足够的面积，LD、双凹透镜和全息透镜之间的间距必须拉得较远。此外，由于全息透镜是透射式的，全息图必须摆在它的后面，造成系统中所有元件都在横向排列，因此该光学系统在水平方向仍然较长，实用性较差。(2)光路调整时必须使LD发出的激光束的中心线严格经过凹透镜的中心点，才能使经凹透镜扩散的光束相对光轴对称扩展开，这样才能获得不变形的叉丝像。由于光束中心线与凹透镜中心对准牵涉到上下左右多个方向的调整，这使得该光学系统的光路调整比较麻烦。因此中国专利200910250486.3揭示的系统在实际制作中可行性较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可使光束呈水平折叠式运行，以缩小系统的横向尺寸，引导光束的光学元件采用2个反射镜而不用透镜，不仅可降低成本，而且光路调整十分方便的全息枪瞄光学系统。

本发明设有：

1个激光二极管(LD)，激光二极管用于发射可见光波，为系统提供光源；

2个反射镜，第1反射镜倾斜放置于激光二极管前方，第2反射镜倾斜放置于第1反射镜和激光二极管上方；

1个全息透镜，全息透镜垂直放置于第2反射镜前方，将从第2反射镜反射来的扩束光转换成平行光并向上运行射向全息图；

1个透射式全息图，透射式全息图置于全息透镜的后上方，在平行激光束照射下在透射式全息图前方水平方向产生一个全息图叉丝虚像，用于瞄准。

所述激光二极管发射的激光束为发散光，沿水平方向运行；所述激光二极管至全息透镜的距离最好等于该全息透镜的焦距。

2个反射镜用于将系统光路形成折叠式结构，第1反射镜与激光二极管置于同一水平线上，面向激光二极管并倾斜放置，使反射光向斜上方运行，第2反射镜倾斜放置于第1反射镜和激光二极管的上方，将从第1反射镜反射的激光束反射到水平方向。

所述全息透镜将第2反射镜反射的扩束光转变成平行光用作全息图的照明光，全息透镜同时还能靠衍射功能将激光中不需要的波长过滤掉。

所述全息透镜和透射式全息图最好具有相同的空间频率。

所述第2反射镜的反射光的中心线在水平方向，垂直入射于全息透镜。

所述透射式全息图最好垂直放置于全息透镜的后上方，透射式全息图与全息透镜达到完全衍射匹配。

本发明具有的特点是：

1)激光束由2个反射镜引导，构成上下2层如Z字形的光路结构，大大缩短了系统的横向尺寸；同时，由于2个反射镜均倾斜放置，上下2层光学元件可以靠得很近，因此不会明显增加纵向尺寸。

2)光束引导使用反射镜而不用透镜，不仅降低成本，而且激光二极管与2个反射镜不用进行中心对准，大大简化光路调整难度。

3)将激光二极管和第1反射镜安排在光路最底层，可以容易地对它们进行移动以满足全息透镜的焦距要求。同时，只要调整2个反射镜的倾斜角，即可控制光束的行进方向。所以本发明的光学系统具备结构紧凑、成本低、调整方便的优点。

与中国专利CN200420074252.0、CN200810071050.3，以及美国专利US6490060相比，本发明的光学系统能提供一个清晰且不随环境变化而漂移的全息叉丝像，因此能保证精确瞄准。与中国专利CN200910250486.3相比，本发明的光学系统调整简单、横向尺寸较短、且成本较低，具有更高的实用性和可行性。

附图说明

图1为本发明实施例的结构组成示意图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本发明作进一步的说明。

在图1中，标记1是激光二极管，2是第1反射镜，3是第2反射镜，4是全息透镜，5是透射式全息图，6是人眼，7是全息叉丝虚像。激光二极管1和第1反射镜2置于系统的最底层，第2反射镜3和全息透镜4置于系统的第2层，全息图5置于系统的最上方。激光二极管1水平放置，其发射的激光沿水平方向运行，到达倾斜放置的第1反射镜2。第1反射镜2的反射光向斜上方运行到达第2反射镜3。第2反射镜3的反射光垂直入射于全息透镜4。全息透镜和全息图5均垂直放置。从全息透镜出射的光束由发散光转变为平行光，以某一角度向上运行到达全息图。人眼6从全息图的后方透过全息图可看见在远处水平方向有一个全息叉丝虚像7。

全息透镜和全息图的制作方法在全息教科书和部分光学教科书中有详细描述。

Claims

1.一种全息枪瞄光学系统，其特征在于设有：

1个激光二极管，激光二极管用于发射可见光波，为系统提供光源；

2.如权利要求1所述的一种全息枪瞄光学系统，其特征在于所述激光二极管发射的激光束为发散光，沿水平方向运行。

3.如权利要求1所述的一种全息枪瞄光学系统，其特征在于所述激光二极管至全息透镜的距离等于该全息透镜的焦距。

4.如权利要求1所述的一种全息枪瞄光学系统，其特征在于所述2个反射镜用于将系统光路形成折叠式结构，第1反射镜与激光二极管置于同一水平线上，面向激光二极管并倾斜放置，使反射光向斜上方运行，第2反射镜倾斜放置于第1反射镜和激光二极管的上方，将从第1反射镜反射的激光束反射到水平方向。

5.如权利要求1所述的一种全息枪瞄光学系统，其特征在于所述全息透镜和透射式全息图具有相同的空间频率。

6.如权利要求1所述的一种全息枪瞄光学系统，其特征在于所述第2反射镜的反射光的中心线在水平方向，垂直入射于全息透镜。

7.如权利要求1所述的一种全息枪瞄光学系统，其特征在于所述透射式全息图垂直放置于全息透镜的后上方，透射式全息图与全息透镜达到完全衍射匹配。