新時(shí)期射擊瞄準(zhǔn)鏡光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的若干思考

齊魯工業(yè)大學(xué)(山東省科學(xué)院) 山東省科學(xué)院激光研究所 山東 濟(jì)南 250103

引言

槍炮類(lèi)武器在國(guó)際上已經(jīng)有了上百年的發(fā)展歷史,自從人類(lèi)進(jìn)入熱兵器時(shí)代后,槍炮的使用不僅成為了扭轉(zhuǎn)戰(zhàn)局的關(guān)鍵,更加彰顯了一個(gè)國(guó)家的武器裝備和軍事力量。隨著現(xiàn)代化戰(zhàn)爭(zhēng)需求的不斷轉(zhuǎn)變,其武器裝備的聯(lián)合作戰(zhàn)需求也在不斷的提高和適應(yīng)當(dāng)中,作為射擊必備的瞄準(zhǔn)鏡,其需要提高的不僅有精確性,還有全面性,為了能夠更好的使用戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境的波云詭譎,瞄準(zhǔn)系統(tǒng)需要更加輕巧便于攜帶和轉(zhuǎn)移,因此,自十九世紀(jì)以后,光學(xué)瞄準(zhǔn)裝置開(kāi)始逐步的走上歷史的舞臺(tái)。從機(jī)械瞄準(zhǔn)設(shè)備到光學(xué)瞄準(zhǔn)設(shè)備,可以說(shuō)是一個(gè)巨大的飛躍,而在非機(jī)械瞄具的發(fā)展進(jìn)程中,其光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)更為細(xì)致和有針對(duì)性。

1 瞄準(zhǔn)鏡的光學(xué)特征

瞄準(zhǔn)鏡的光學(xué)特性與其各部分的組成有關(guān),物鏡組在整個(gè)瞄準(zhǔn)鏡中起到的是采集光點(diǎn)的作用,瞄準(zhǔn)鏡在不同環(huán)境下都要具備明確看到目標(biāo)的能力,清晰的目標(biāo)影像會(huì)直接提高其射擊的準(zhǔn)確度,因此,較大尺寸的物鏡在瞄準(zhǔn)的過(guò)程中能夠提高目標(biāo)物體展示的亮度,給予更好的瞄準(zhǔn)能力。校正鏡管主要有兩個(gè)功能,一個(gè)是調(diào)整角度,通過(guò)校正鏡管的高低按鈕可以對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的成像進(jìn)行校正。另一個(gè)是可以改變倍率,根據(jù)當(dāng)前所處環(huán)境的不同對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整,有其相對(duì)應(yīng)的放大倍率環(huán)。目鏡組主要負(fù)責(zé)調(diào)整光線,確保在不同光環(huán)境下都能夠看到清晰的成像,能夠在一個(gè)較大的視野下觀察目標(biāo)。

2 瞄準(zhǔn)鏡的分類(lèi)

光學(xué)瞄準(zhǔn)鏡主要由物鏡組、校正光管、目鏡組這三大部分構(gòu)成。其中構(gòu)成物鏡組的三個(gè)部分為:攝遠(yuǎn)型鏡組、正場(chǎng)鏡和對(duì)稱(chēng)式轉(zhuǎn)向鏡組。目鏡組的作用類(lèi)似與放大鏡,能夠方便觀察物體,在瞄準(zhǔn)的同時(shí)可以將遠(yuǎn)處事物匹配到物鏡中,二者結(jié)合完成放大。目鏡可以分為惠更斯目鏡,冉斯登目鏡,對(duì)稱(chēng)式目鏡,無(wú)畸變目鏡,光角目鏡。

3 射擊瞄準(zhǔn)鏡光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 外形尺寸設(shè)計(jì) 根據(jù)其技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行外形尺寸的相關(guān)設(shè)計(jì),首先要確定目鏡的視場(chǎng)角、入瞳直徑和出瞳直徑、物鏡焦距和目鏡焦距。外形尺寸的計(jì)算需要根據(jù)相關(guān)的技術(shù)要求,采用透鏡轉(zhuǎn)向式望遠(yuǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),但是它最大的缺點(diǎn)是體積較大,可以通過(guò)在設(shè)計(jì)物鏡組的時(shí)候采用攝遠(yuǎn)型結(jié)構(gòu)來(lái)減少整個(gè)系統(tǒng)在縱向方位上的尺寸。瞄準(zhǔn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)主要由物鏡組、場(chǎng)鏡、轉(zhuǎn)向鏡組、分劃板和目鏡組成,物鏡組的正光焦度和負(fù)光焦度組成了整個(gè)的攝遠(yuǎn)型結(jié)構(gòu),場(chǎng)鏡主要是為了降低轉(zhuǎn)向鏡組的通光口徑,分劃板的表面有一定的分劃刻度,可以用來(lái)瞄準(zhǔn)時(shí)進(jìn)行測(cè)量,而目鏡主要是在分劃板后面進(jìn)行成像,人眼在瞄準(zhǔn)物體時(shí)只要對(duì)準(zhǔn)目鏡,并通過(guò)分劃板的刻度,就能夠很好的瞄準(zhǔn)目標(biāo)。

3.2 組合物鏡設(shè)計(jì) 組合物鏡組主要起到的是轉(zhuǎn)像的作用,使用透鏡轉(zhuǎn)像式結(jié)構(gòu)可以減少在瞄準(zhǔn)鏡實(shí)際使用和作戰(zhàn)過(guò)程中受到外界影響而發(fā)生的輕微震動(dòng)感,這樣一來(lái)能夠直接降低實(shí)戰(zhàn)過(guò)程中對(duì)棱鏡位置的影響。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中主要采用的是攝遠(yuǎn)型結(jié)構(gòu),場(chǎng)鏡采用的是平凸透鏡主要作用是能夠使州外的光束達(dá)到聚集降低后面轉(zhuǎn)向鏡組的通光口徑。轉(zhuǎn)向鏡組在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中被放置在物鏡的實(shí)像附近,物鏡的像平面和轉(zhuǎn)向鏡的物平面是相對(duì)一致的,且目鏡的物方焦平面和轉(zhuǎn)像鏡組的像平面是一致的。

3.3 目鏡的設(shè)計(jì) 目鏡的出瞳距離十分的重要,是整個(gè)瞄準(zhǔn)鏡光學(xué)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵,普通的望遠(yuǎn)系統(tǒng)的出瞳距離最小在20mm,最大在25mm,因此,在設(shè)計(jì)的過(guò)程中出瞳距離一定要維持在這一區(qū)間內(nèi),在實(shí)戰(zhàn)過(guò)程中,瞄準(zhǔn)系統(tǒng)會(huì)完全依靠這一距離進(jìn)行瞄準(zhǔn),不當(dāng)?shù)某鐾嚯x會(huì)直接影響到射手的眼睛,因此,很大一部分狙擊手在日常訓(xùn)練中會(huì)佩戴眼罩,這也是為了能夠降低對(duì)人員的影響,射擊過(guò)后的炮火也不容易對(duì)射手產(chǎn)生干擾。目鏡應(yīng)該具備一定的長(zhǎng)出瞳距離,這樣才能真正程度上保護(hù)射擊手。目鏡在設(shè)計(jì)的過(guò)程中需要重點(diǎn)注意彗差、像散、場(chǎng)曲、畸變這三個(gè)要素以及倍率的色差。分配光焦度會(huì)很大程度上影響場(chǎng)曲和被率色差,若前者的分配焦度合理,那么其余兩個(gè)要素就能夠被很快的進(jìn)行修正。而光焦度的分配其實(shí)較為輕松,總共分為三個(gè)正組,第一組和第二組可以合并為一個(gè)大組,成為后續(xù)的組合鏡組,其余的一個(gè)組單獨(dú)為一組,根據(jù)焦度分配的不同進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算就能得出最終的結(jié)果。

結(jié)束語(yǔ)

瞄準(zhǔn)鏡的光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)一定會(huì)隨著科學(xué)技術(shù)和綜合軍事水平的不斷發(fā)展而進(jìn)入更高層次的發(fā)展階段,未來(lái)對(duì)相關(guān)瞄準(zhǔn)鏡的光學(xué)設(shè)計(jì)一定有更大的更新和發(fā)展的空間,還可以解決更多的發(fā)展難題,將更多高的科學(xué)技術(shù)融入到儀器,真正的發(fā)揮出更高水平的武器力量。因此,我們要盡量的發(fā)現(xiàn)當(dāng)前光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的不足之處,時(shí)刻抓住科技變化的動(dòng)向,一點(diǎn)一滴的將其推進(jìn)和擴(kuò)展開(kāi)來(lái)。