齐鲁工业大学(山东省科学院) 山东省科学院激光研究所 山东 济南 250103

引言

枪炮类武器在国际上已经有了上百年的发展历史,自从人类进入热兵器时代后,枪炮的使用不仅成为了扭转战局的关键,更加彰显了一个国家的武器装备和军事力量。随着现代化战争需求的不断转变,其武器装备的联合作战需求也在不断的提高和适应当中,作为射击必备的瞄准镜,其需要提高的不仅有精确性,还有全面性,为了能够更好的使用战场环境的波云诡谲,瞄准系统需要更加轻巧便于携带和转移,因此,自十九世纪以后,光学瞄准装置开始逐步的走上历史的舞台。从机械瞄准设备到光学瞄准设备,可以说是一个巨大的飞跃,而在非机械瞄具的发展进程中,其光学系统的设计更为细致和有针对性。

1 瞄准镜的光学特征

瞄准镜的光学特性与其各部分的组成有关,物镜组在整个瞄准镜中起到的是采集光点的作用,瞄准镜在不同环境下都要具备明确看到目标的能力,清晰的目标影像会直接提高其射击的准确度,因此,较大尺寸的物镜在瞄准的过程中能够提高目标物体展示的亮度,给予更好的瞄准能力。校正镜管主要有两个功能,一个是调整角度,通过校正镜管的高低按钮可以对光学系统的成像进行校正。另一个是可以改变倍率,根据当前所处环境的不同对实际情况进行调整,有其相对应的放大倍率环。目镜组主要负责调整光线,确保在不同光环境下都能够看到清晰的成像,能够在一个较大的视野下观察目标。

2 瞄准镜的分类

光学瞄准镜主要由物镜组、校正光管、目镜组这三大部分构成。其中构成物镜组的三个部分为:摄远型镜组、正场镜和对称式转向镜组。目镜组的作用类似与放大镜,能够方便观察物体,在瞄准的同时可以将远处事物匹配到物镜中,二者结合完成放大。目镜可以分为惠更斯目镜,冉斯登目镜,对称式目镜,无畸变目镜,光角目镜。

3 射击瞄准镜光学系统设计

3.1 外形尺寸设计 根据其技术指标进行外形尺寸的相关设计,首先要确定目镜的视场角、入瞳直径和出瞳直径、物镜焦距和目镜焦距。外形尺寸的计算需要根据相关的技术要求,采用透镜转向式望远系统结构,但是它最大的缺点是体积较大,可以通过在设计物镜组的时候采用摄远型结构来减少整个系统在纵向方位上的尺寸。瞄准镜的光学系统主要由物镜组、场镜、转向镜组、分划板和目镜组成,物镜组的正光焦度和负光焦度组成了整个的摄远型结构,场镜主要是为了降低转向镜组的通光口径,分划板的表面有一定的分划刻度,可以用来瞄准时进行测量,而目镜主要是在分划板后面进行成像,人眼在瞄准物体时只要对准目镜,并通过分划板的刻度,就能够很好的瞄准目标。

3.2 组合物镜设计 组合物镜组主要起到的是转像的作用,使用透镜转像式结构可以减少在瞄准镜实际使用和作战过程中受到外界影响而发生的轻微震动感,这样一来能够直接降低实战过程中对棱镜位置的影响。在实际的设计过程中主要采用的是摄远型结构,场镜采用的是平凸透镜主要作用是能够使州外的光束达到聚集降低后面转向镜组的通光口径。转向镜组在实际的应用过程中被放置在物镜的实像附近,物镜的像平面和转向镜的物平面是相对一致的,且目镜的物方焦平面和转像镜组的像平面是一致的。

3.3 目镜的设计 目镜的出瞳距离十分的重要,是整个瞄准镜光学设计中的关键,普通的望远系统的出瞳距离最小在20mm,最大在25mm,因此,在设计的过程中出瞳距离一定要维持在这一区间内,在实战过程中,瞄准系统会完全依靠这一距离进行瞄准,不当的出瞳距离会直接影响到射手的眼睛,因此,很大一部分狙击手在日常训练中会佩戴眼罩,这也是为了能够降低对人员的影响,射击过后的炮火也不容易对射手产生干扰。目镜应该具备一定的长出瞳距离,这样才能真正程度上保护射击手。目镜在设计的过程中需要重点注意彗差、像散、场曲、畸变这三个要素以及倍率的色差。分配光焦度会很大程度上影响场曲和被率色差,若前者的分配焦度合理,那么其余两个要素就能够被很快的进行修正。而光焦度的分配其实较为轻松,总共分为三个正组,第一组和第二组可以合并为一个大组,成为后续的组合镜组,其余的一个组单独为一组,根据焦度分配的不同进行相关的计算就能得出最终的结果。

结束语

瞄准镜的光学系统设计一定会随着科学技术和综合军事水平的不断发展而进入更高层次的发展阶段,未来对相关瞄准镜的光学设计一定有更大的更新和发展的空间,还可以解决更多的发展难题,将更多高的科学技术融入到仪器,真正的发挥出更高水平的武器力量。因此,我们要尽量的发现当前光学系统设计中的不足之处,时刻抓住科技变化的动向,一点一滴的将其推进和扩展开来。