望远镜原理图解(望远镜原理图解 制作方法)

正如《孙子兵法》在第一篇中指出“兵者奸诈”,作者在本文的开头也需要指出“眼见为实当以其为目标”。为什么会被骗?由于各种光学瞄准镜输出的图像并不全是真实信息,它们通过各

本文最后更新时间:  2023-04-22 09:30:57

正如《孙子兵法》在第一篇中指出“兵者奸诈”,作者在本文的开头也需要指出“眼见为实当以其为目标”。

为什么会被骗?由于各种光学瞄准镜输出的图像并不全是真实信息,它们通过各种手段欺骗人眼(具体来说就是大脑中负责处理视觉信号的区域),达到瞄准的目的。之所以会这样,是因为人脑一直认为光是直线传播的,所以当光经过反射和折射进入人眼时,人们无法直接判断光源的真实位置。这时,大脑自动确定光源的位置在光线进入人眼的反向延长线上,并通过这种“脑补”形成一个实际不存在的画面,也就是通常所说的虚像。

此外,人眼还有一个特点:如果一束平行光进入人眼,人眼无法判断光源的距离,人脑会认为光源在无限远处,比如我们抬头看太阳的时候。

在介绍了人眼的特性后,我们可以详细解释不同类型的光学瞄准镜,分析它们是如何欺骗人眼的。

望远镜瞄准具

图片中的步枪配备了蔡司胜利HT步枪瞄准镜望远镜。

望远瞄准镜是最古老的光学瞄准镜,其最大特点是具有图像放大功能,便于对远处目标进行精确观察。

图1

图1是典型的望远瞄准镜,采用两组凸透镜组成的开普勒望远镜系统。但是,通常的开普勒望远镜输出的是上下左右翻转的图像,所以在物镜和目镜之间有一个透镜组将翻转的图像转回。

图1举例,使用望远瞄准镜时,目标发出的光从右侧进入物镜,将首先被物镜成像,投射到第一焦平面位置。在这个位置上,安装了一个由透明材料制成的十字线,十字线描绘了十字线,也就是瞄准镜中通常看到的十字线、各种刻度之类的东西。当分划板被入射光照射时,其图像与物镜形成的目标图像重叠,然后光继续向左传播。

(其实望远瞄准镜有两个位置可以安装十字线。除了如图1所示安装在第一焦平面上,也可以安装在光线从翻转透镜组出来后会聚的第二焦平面上。)

并且当分划板和目标分划板的图像光线到达反转透镜组时,图像的方向将反转为目标的真实上、下、左、右方向。因为分划板的图像也会被反转,所以安装在反转透镜组前面的分划板也被反转安装。

从翻转镜头组输出的方向正确的图像光再向左传播,投射到第二焦平面后,通过目镜,最终进入人眼。

在上述一系列过程中,人的眼睛在哪里被骗了?就在像光从翻转镜头组出来投射到第二焦面的那一步,这也是开普勒望远镜的放大原理。如图2所示,开普勒望远镜的放大原理是先用物镜形成一个目标的实像,并使这个实像形成在目镜的焦距内,这样人眼就可以通过目镜看到一个放大的虚像。

图二。开普勒望远镜的放大原理,无翻转镜头组。

具体来说,在望远瞄准镜上,物镜将目标的实像投射到翻转镜头组上,翻转后输出,输出实像距离目镜的距离在目镜的焦距之内。这相当于凸透镜观察其焦距内的物体,人眼看到的是放大的虚像(如图3)。

图3。物距小于焦距时凸透镜的虚像。

望远瞄准镜中的翻转镜头组也是一个重要的调节装置。调节它的上下左右位置可以校正高度和风偏,调节它的前后位置可以控制它输出的实像与目镜的距离,从而调节放大倍数。

布什内尔精英战术G2 FFP十字线ERS步枪

望远瞄准器的缺点:

1.结构复杂、重量大、成本高。一个望远瞄准镜通常由几个透镜组组成,一个好的瞄准镜通常包含9个透镜,都是毛玻璃材质,重量大,成本自然高。

2.对携带稳定性要求高,不耐磕碰摔。

3.因为放大的原因,瞄准时需要单目观察。另外,放大镜本身视野有限,无法用来观察整个战场。

4.有瞳距限制,枪械安装位置有严格限制,其位置由人眼位置决定。

5.瞄准速度慢,不适合在近距离和头部频繁运动的状态下战斗。

6.当望远瞄准镜在战斗中出现故障时,只能在拆卸后用于备份机械瞄准。尽管拆除速度很快,但这一过程仍然容易延误战机,甚至危及生命。(目前的解决方案之一是将机械瞄准镜和反射式瞄准镜捆绑在一起,这样就可以不拆卸继续瞄准。)

7.有视差。

解释:视差

视差简单来说就是从不同的位置观察同一个目标,你会发现感知目标的位置发生了变化。比如,你用手指指着一个目标,然后用一只眼睛看着它,再左右摇头,你会发现目标相对于手指的位置发生了变化。那么如何消除这种视差呢?如果只以手指为参照物,就把手指按在目标上,这样无论怎么摇头,手指和目标的相对位置都不会改变。

在望远瞄准镜中,十字线相当于扮演了那根手指的角色。如果物镜形成的目标实像(对应后面安装分划板的情况,是倒像透镜组形成的目标实像)正好落在分划板所在的平面上,相当于“手指压在目标上”,此时没有视差。但是根据凸透镜成像的公式1/u+1/v= 1/f(u=物距,v=像距,f=焦距)可以知道,当物距发生变化时,像距也会发生变化。现实中,要瞄准的目标可能在50米以外,也可能在500米以外。所以没有办法始终保证物镜形成的物体实像能够始终落在分划板所在的平面上,所以这个时候就会产生视差。出现视差时,如果从不同的位置看目镜,会发现目标像的位置相对于分划板标尺发生了变化。

没有办法完全消除这种视差。通常,可以预设望远瞄准器在普通使用距离处没有视差。在低倍和近距离下,视差不是影响拍摄精度的主要原因。但在远距离、高倍率的情况下,视差对拍摄精度影响很大。这时候就需要一个焦距可调的目镜组来调节像距,但这样会增加复杂度和重量。

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