今天為大家?guī)淼氖侨⒐鈱W瞄具的一個比較系統(tǒng)完整的介紹，作為一個比較新奇的技術(shù),，大家想必對這種聽起來就十分酷的裝備的原理和歷史比較好奇,，主頁君到處查找求證，寫出這篇文章,。由于今天的內(nèi)容涉及的東西比較復雜,，但又十分關(guān)鍵的，主頁君也不是專業(yè)的物理系學生,，所以肯定會有解釋不詳細甚至錯誤的地方,，到時候歡迎大家指出。

我們最常見到的全息瞄準具的外形和前一篇文章介紹的反射式瞄準具（紅點鏡）十分相像,，甚至使用的方法都是一樣的,，都是通過“兩像重疊”的方式來瞄準，所以有很多朋友都把它們混淆,，實際上它們有很大的不同,，相信各位看官只要仔細的看懂了今天這篇文章，就不會認為它們是同一個東西了,。

（兩種瞄具,，上面是EOTECH的553型全息鏡，下圖是TRIJICON的RMR小型紅點鏡,，如果不注意它們的大小區(qū)別的話,，外形確實很相似）

說到全息瞄準具，我們就不得不提到“全息”這,；兩個字,，可以說正是這個“全息”才能讓這個瞄具成為全息瞄具（+_+這不是廢話么）。為了讓解說更直觀,，我們來看看這張圖

這個圖是全息瞄準具的光路圖,，看起來似乎很復雜？實際上準直反射鏡,、平面反射鏡甚至那個反射衍射光柵我們可以暫時忽略,，就把這幅圖片簡化成下面這個模型。

看到這一步,，你就會發(fā)現(xiàn)這個光路與前面介紹的反射式瞄具有些不同了,。為了解說方便我們把這兩個光路放在一起對比一下,。

如上面兩張圖,，左邊的圖為反射式瞄準具的光路，右邊為全息瞄具的光路，仔細比較,，我們可以發(fā)現(xiàn),，反射式瞄具中我們看到紅點的實際上是一個處于析光鏡焦點處激光管的像，光線在經(jīng)過反射后并沒有實質(zhì)上的變化,，而全息瞄具中,，我們看不到類似于紅點的東西，光線在穿過全息板前和全息板后是不一樣的,，如果我們直接看那束平行激光,，想必會亮瞎狗眼，但是透過全息板,，準確的說是經(jīng)過全息板“處理”后,，我們卻看到了分劃的圖像?？偟膩碚f,，光線在經(jīng)過那個全息板后發(fā)生了一些變化，這個變化使得本來瞎眼的激光變成了攜帶了圖像信息的光線,，這個圖像信息指的就是我們看到的瞄準分劃,。

好了，既然我們搞清楚了這兩者本質(zhì)上的區(qū)別,，那么我們就應該關(guān)心這束光線在穿過這塊神奇的全息板時發(fā)生到底發(fā)生了什么,？講到這里，主頁君就該帶來一些專業(yè)一些的知識了,，各位懂行看官輕噴,。

光線在這里發(fā)生了什么變化，兩個字“衍射”,。光線在這里發(fā)生了所謂的衍射現(xiàn)象,，衍射實際上就是光線的一種傳播方式，如果我們把光線理解成一個波的模型的話,，可能會好些理解,。

準確來說，衍射現(xiàn)象是指波遇到障礙物時偏離原來直線傳播的物理現(xiàn)象,。用通俗的語言來解釋就是光在遇到障礙物會繞個彎走,。由于光這個概念有些抽象，我們可以把它類比到生活中常見的水波,，雖然它們尺度不同,，但是物理意義相近。我們來看看下面的圖,。

這張圖片顯示了水波的一個衍射實驗,，圖片右下角平行的水波為入射前的,，左上角的半圓形擴散的水波為衍射后的，利用惠更斯作圖可以給出這個入射水波傳遞方向的變化,。如圖紅色線條所示,。

上圖顯示了堤壩上的水波衍射現(xiàn)象，類似于上面的圖,，我們同樣可以看到那半圓形的衍射波,。

要觀察的光衍射現(xiàn)象也比較簡單，你只需要找一個比較細小的物體,，比如針尖,。然后你把這個小物體對準一束較強的光線，這個時候注意觀察物體邊緣的部分,，如果在你眼睛沒被晃瞎之前夠仔細的話,，你可以若隱若現(xiàn)得觀察的小物體的邊緣有了一些模糊或者重影。

說了這么多衍射的知識,，你可能有些不耐煩,，這到底和那個全息板的衍射有什么關(guān)系，這些衍射現(xiàn)象看起來很簡單也只是光傳播路徑改變而已,，怎么會讓我們看到規(guī)則的圖形呢,？

別急，前面的幾個例子只是比較簡單的單孔衍射,，設想如果讓光線透過足夠復雜的障礙,，是否可以形成有規(guī)律的圖案，答案當然是可行的,。實際上我們說光線在經(jīng)過衍射后發(fā)生路徑的變化只是一種表面的說法,，如果從本質(zhì)上來說，衍射使得光波發(fā)生振幅和相位上的變化,。振幅代表著光的強度,，這決定了我們看到的東西的明暗，相位決定的因素很多,，比如東西的線度大小,，物體表面的凹凸等。我們?nèi)搜劭吹降南駥嶋H上就是相位信息和振幅信息的綜合,，如果能夠通過某種手段重現(xiàn)某個物體在空間中的相位和振幅信息,，即使這個物體不存在，我們也可以看到這個物體,，并且無法區(qū)分它是否真實存在,。前面說到衍射可以改變光的相位和振幅，這樣,，如果能夠設計出一個足夠精巧的具有使光線發(fā)生有規(guī)律衍射的光學器具,，那么我們可以通過衍射光線“再現(xiàn)”一個實物,，并且保證這個衍射光線在經(jīng)過人眼的雙目視覺處理后具有立體的特性（關(guān)于雙目視覺的立體特性，這里不敘述,，詳細知識請自行百度或WIKI）。

（這是一張全息照片,，有規(guī)則的條紋和明暗的斑塊共同記錄了相位和振幅信息,，直接觀看當然不會有東西，我們需要用一束光透過它來觀察）

所以總的來說,，全息瞄準具中的全息板實際上是一張很特殊的照片,。照片內(nèi)容是實現(xiàn)設計好的瞄準分劃。這種照片觀看方式比較特別,，需要用一束光照射到它的表面,，然后人眼再透過這束光來觀察。這樣我們才能看到照片中記錄的信息,。

看到這里,，你可能會有這樣的疑問，要怎樣才能形成如此復雜的紋路呢,？直接畫出來,？這聽起來似乎是天方夜譚，不過現(xiàn)有的技術(shù)確實可以實現(xiàn)直接打印全息板,，不過成本高昂,，軍方是不可能采用高昂的技術(shù)的。他們使用的技術(shù)是一種更為廉價但也十分有效的技術(shù)即——全息攝像術(shù),。

全息攝像術(shù),，是英國匈牙利裔物理學家丹尼斯·蓋伯于1947年發(fā)明的。他因此項工作獲得了1971年的諾貝爾物理學獎,。其它的一些科學家在此之前也曾做過一些研究工作,，解決了一些技術(shù)上的的問題。這種技術(shù)是他在研究電子顯微鏡增強時偶然發(fā)現(xiàn)的,。隨后,，這項技術(shù)由他所在的BTH公司在1947年12月申請了專利。

在1960年激光技術(shù)出現(xiàn)后,，由于激光具有穩(wěn)定且高的亮度,，及其好的時間空間相干性，全息攝影術(shù)才有了大規(guī)模的應用,，第一張記錄了物體三維信息的全息膠片在1962年由蘇聯(lián)科學家尤里·丹尼蘇克拍攝,。

下面我們來簡單的解釋一下什么是全息攝影技術(shù)，我們來看看一張典型的全息攝影的示意圖,。

先來敘述一下全息相片拍攝的過程,，由激光其發(fā)出的一束激光由分光器分出兩束相干的激光,，一束經(jīng)過準直透鏡作為參考光線直接透射到全息片上，另一束作為物光透過廠家實現(xiàn)做好的分化板已一定角度射到全息片上,，這個時候,，參考光和物光發(fā)生干涉現(xiàn)象，產(chǎn)生的干涉條紋由全息板記錄下來,，這個干涉條紋的紋路就記錄下了分劃板的全息信息（相位,，振幅）。

簡單的說,，就是利用全息膠片記錄下了分劃板的物光和參考光的干涉條紋,，核心詞匯即“干涉”

為了便于理解，主頁君簡單介紹一下什么叫做干涉,。干涉是兩列或兩列以上的波在空間中重疊時發(fā)生疊加從而形成新波形的現(xiàn)象,。例如采用光學分束器將一束來自單色點光源的光分成兩束后，再讓它們在空間中的某個區(qū)域內(nèi)重疊,，將會發(fā)現(xiàn)在重疊區(qū)域內(nèi)的光強并不是均勻分布的：其明暗程度隨其在空間中位置的不同而變化,，最亮的地方超過了原先兩束光的光強之和，而最暗的地方光強有可能為零,，這種光強的重新分布被稱作“干涉條紋”,。

光的干涉性很重要，在理論上,，它是光的波動特性的直接證據(jù),。在實驗上，它可以提供及其高精度的測量,。歷史上許多經(jīng)典的實驗都是用了光的干涉原理制作的測量儀器,。讓我們還是把光類比到水波上，看看水波的干涉現(xiàn)象,。

這張圖片顯示了水波槽中兩個水波源發(fā)生干涉的現(xiàn)象,，兩列獨自前進的水波遇到一起后出現(xiàn)了穩(wěn)定的干涉條紋。

最簡單的光的干涉實驗是楊氏雙縫（孔）干涉實驗,。這種干涉實驗可以在屏幕形成一系列穩(wěn)定的具有明暗變化的干涉條紋,。要看到光的干涉現(xiàn)象也不難，利用生活中的一些小器具就可以做到,，用兩塊刮胡刀片,，并排靠緊并在黑色不透光紙片上切割，透過紙片上的兩條裂縫觀看一個光源,，太陽,，臺燈均可，稍微移動一下紙片或者頭部，就可以看到隨著運動而變化的彩色光帶,。如果嫌麻煩,，可以直接透過兩片刀片的縫隙去看，不過要有一個合適的角度才可以,。

上圖即為楊氏雙縫干涉實驗的光路圖,，用此圖可以推導出右邊衍射屏上的光強即明暗條紋分布的詳細關(guān)系。這里就不展示了,。

下圖是楊氏雙縫干涉實驗得到的穩(wěn)定的干涉圖樣,。

如上圖，上圖顯示a（雙縫間距）不同的楊氏干涉條紋,，左數(shù)1和3間距要大于左數(shù)2和4。

不知道大家注意到?jīng)]有,，主頁君在表述干涉條紋時,，總是要在前面加上“穩(wěn)定”兩個字，是不是有不穩(wěn)定的干涉條紋呢,？答案是肯定的,。這就涉及到發(fā)生穩(wěn)定干涉的條件。大家知道,，太陽發(fā)出的光那么明亮耀眼,，為什么我們不能夠到處看到干涉現(xiàn)象呢？可以這樣來解釋,，由于太陽光的發(fā)射是來自于光球?qū)託湓釉诟鱾€能級間躍遷作用,，這種作用具有隨機性，并且時間尺度在10*（-9）范圍內(nèi),，這使得太陽光的振幅和相位不斷發(fā)生變化,，這中變化的干涉條紋實在變的太快了，以至于人類的一般測量器具無法在這樣這樣短的時間響應,，因此我們看不到太陽光的穩(wěn)定干涉圖像,。而當光的振幅和相位具有了相關(guān)性，那么,，他們是可以發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象的,。用物理語言的來說具有相干性的光才能發(fā)生穩(wěn)定干涉。

光看文字難以理解,，讓我們用圖說話,。

上面兩張圖用比較形象的方式表現(xiàn)了兩種干涉，不穩(wěn)定干涉由于在時間和空間上兩列波沒有關(guān)聯(lián),，既相干性,，所以干涉（這里可以當成把兩個圖疊加在一起）后的波形是雜亂無章的。而右圖顯示了穩(wěn)定干涉的情況,，光波1和光波2在振幅和相位上是一樣的,，也就是說他們具有相干性,，疊加后，原來新的光波的谷更深,，峰也更高,，形成了我們看到的明暗相間的條紋。前面說到,，由于激光技術(shù)的發(fā)明,，產(chǎn)生相干性高的光線變得很容易，因此,，我們才能看到全息攝影的大規(guī)模應用,。

前面說了這么多關(guān)于干涉的知識，我們再來看看那張用于形成分劃的圖片,。

說白了,，這個裝置就是一個干涉裝置，讓參考光和物光發(fā)生穩(wěn)定干涉,，產(chǎn)生的干涉條紋包含了分化板的相位振幅信息,，全息片上有一種特殊感光材料涂層能夠把產(chǎn)生的干涉條紋的相位和振幅信息忠實的記錄下來，這個干涉條紋就是我們在前面看到的那個具有紋路的照片的模樣,。

講到這里我們就大致講完了全息照片的制作流程,，主頁君來大致總結(jié)一下

1.       全息瞄準具的全息片是一種特殊的記錄了透過分劃板物光和參考光干涉圖樣的照片。

2.       要使用這種照片,，必須要用與參考光相同的光線照射全息片,，透過它觀察衍射光場，我們就可以看到分劃,。

看到這里,，各位應該不會說全息瞄準具和反射式瞄準具是同一個東西了吧，現(xiàn)在讓我們再回到最開始的那張有些復雜的光路圖,。

現(xiàn)在這張圖就十分簡單了,，用一句話就可以概括這個全息衍射鏡里發(fā)生了什么。激光器發(fā)出的再現(xiàn)激光通過平面反射鏡和準直反射鏡提高準直平行度,，再經(jīng)過反射衍射光柵的偏角補償射到全息照片像,，在全息相片另一個面形成衍射波場，衍射波信息被人眼觀察到,，就形成了一個分劃,，同樣的，這個分劃是一個虛像,，由于是平行光,，這個虛像也可以等效的無窮遠處。

全息瞄準具的優(yōu)越性是十分明顯的，由全息照片形成的分劃遠比反射式的光電清晰,，并且可以根據(jù)更換全息照片來更改分劃形狀,，理論上甚至可以用全息板形成一個完全立體的分劃。更重要的是,，全息瞄準具也具有瞄準快速,，支持雙眼的瞄準的特點。另外由于激光具有十分優(yōu)越的平行性,，因此,，不會出現(xiàn)類似反射鏡那樣的反射光線平行度不好的問題

（全息瞄準鏡可以很方便的進行雙目瞄準）

全息光學瞄準具瞄準快速準確，使用者不需要經(jīng)過大量訓練就可以打出比較好的成績,。

另外有一個說不上是優(yōu)點的優(yōu)點,，由于全息片是記錄了光場相位振幅信息的照片，理論上照片上每一個部分都可以再現(xiàn)出原始光場的全部信息（這涉及到光場的邊值解唯一性問題,，描述它需要牛逼的數(shù)學知識,，主頁君實在看不懂，有興趣的同學可以自行搜索全息圖像的數(shù)學模型）,，因此,，這種全息鏡在打碎后仍然可以在破碎的鏡片上看到完整的分化圖像,，看到分化就意味這你可以用它來瞄準,。

上圖顯示了打碎后的全息鏡，可以看到分化依然完整,。

但是說它能夠準確使用的人還沒有考慮到這樣兩個問題,，由于全息片尺寸的減小，這個分劃的分辨率會降低,，另外由于邊緣衍射現(xiàn)象加劇,，這個分劃會變得模糊，有些玩家反應,，他們的全息瞄準具在損壞后分劃甚至出現(xiàn)了重影,。另外，產(chǎn)生這種損壞很可能會影響這個光學系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性,，從而發(fā)生不可預料的精度偏差,，所以用已經(jīng)損壞的全息鏡瞄準，是不太可能準確的,。

現(xiàn)在來說說這個全息瞄準具的兩個致命的缺點,，前面有一點主頁君沒有強調(diào)，就是在再現(xiàn)全息圖像時必須使用和參考光波長一樣的激光,，如果不滿足這一點,，那么我們看到的分劃會發(fā)生形變和位移，這將導致射擊的不準確。我們知道,，全息瞄準具是采用半導體激光發(fā)生器作為再現(xiàn)光源的,，這種激光器的特點在于發(fā)出的光線波長