带有垂直腔面发射激光器的红点瞄准系统及全息瞄准系统的制作方法

1.本实用新型涉及光学系统技术领域，具体涉及带有垂直腔面发射激光器的红点瞄准系统及全息瞄准系统。


背景技术：

2.全息枪瞄是利用全息图产生的全息叉丝虚像来瞄准的光学系统。在瞄准时叉丝像清晰可见，不受任何气候、环境的影响，而且具有瞄准快速、精度高等特点，特别适合在近距离枪战中或针对快速移动目标使用。目前使用的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。(3)较长的待机和使用时间。
3.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。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种带有垂直腔面发射激光器的红点瞄准系统及全息瞄准系统，提高了光效利用率，延长了待机和使用时间，避免人为瞄准进程中个人因素对瞄准结果的影响，提高了瞄准速度和效率。
5.带有垂直腔面发射激光器的红点瞄准系统，包括若干垂直腔面发射激光器、分划板和析光镜；
6.所述分划板上具有供光线通过的图案区；所述图案区可为镂空区或透过区；
7.若干所述垂直腔面发射激光器按照所述图案区的形状进行排布，并设置在分划板的前方；所述若干垂直腔面发射激光器排布所形成的图案与所述图案区的形状相匹配；使用垂直腔体激光发射器，利用波长稳定，窄线宽，以及其对称的环形远场光束，根据所使用的分划板形状，对称排列在分划板透光部之前，激光器对称的环形远场光束照射在分光板的图案区；
8.所述析光镜位于分划板的斜上方，且所述析光镜的凹面面对所述分划板，所述析光镜的凹面上镀有一层或多层吸光膜。
9.优选地，所述分划板为表面设有一层发黑层的金属薄片，所述图案区为镂空区。
10.优选地，所述分划板为玻璃薄片，所述图案区为透过区，所述玻璃薄片上属于非透过区的表面镀有一层吸光膜或反光膜。
11.带有垂直腔面发射激光器的全息瞄准系统，包括若干垂直腔面发射激光器、分划板、第一反射镜、第二反射镜、准直透镜组和衍射光波导；
12.所述分划板上具有供光线通过的图案区，所述图案区可为镂空区或透过区；
13.若干所述垂直腔面发射激光器按照所述图案区的形状进行排布，并设置在分划板的前方；所述若干垂直腔面发射激光器排布所形成的图案与所述图案区的形状相匹配；
14.所述第一反射镜倾斜放置在所述分划板的后方，所述第一反射镜与所述分划板位于同一水平线上；
15.所述第二反射镜倾斜放置在第一反射镜的上方；所述准直透镜组位于所述第二反射镜的前方；所述衍射光波导位于所述准直透镜组的前方，所述第二反射镜、所述准直透镜组和所述衍射光波导位于同一水平线上。
16.优选地，所述分划板为表面设有一层发黑层的金属薄片，所述图案区为镂空区。
17.优选地，所述分划板为玻璃薄片，所述图案区为透过区，所述玻璃薄片上属于非透过区的表面镀有一层吸光膜或反光膜。
18.本实用新型基于平面波导型合波器的半导体激光光源模块及制造方法，与现有技术相比，还具有以下优点：
19.(1)本实用新型中的两种瞄准系统，光源排列与分划板的透过区域，大部分的光线透过分划板的透过区域，被后面的光学系统利用，光效高；
20.(2)通过光源的分换板的组合，充分利用垂直腔面发射激光器的高效率，通过其超小体积的排列匹配不同分换板形状，实现高效的光源利用效率，以此延长系统的待机时间和使用时间。
附图说明
21.图1为实施例1中带有垂直腔面发射激光器的红点瞄准系统的原理图；
22.图2为实施例1中分划板的结构示意图；
23.图3为实施例2中带有垂直腔面发射激光器的全息瞄准系统的原理图；
24.图4为实施例1以及实施例2中的垂直腔面发射激光器与分化板的光路示意图；
25.图5为现有技术中的光源与分划板的光路示意图。
具体实施方式
26.以下结合附图和具体实施例，对本实用新型做进一步说明。
27.实施例1
28.如图1所示，一种带有垂直腔面发射激光器的红点瞄准系统，包括若干垂直腔面发射激光器1、分划板2和析光镜4。
29.如图2所示，所述分划板2上具有供光线通过的图案区6，所述图案区6可为镂空区或透过区。
30.若干所述垂直腔面发射激光器1按照所述图案区6的形状进行排布，并设置在分划板2的前方；所述若干垂直腔面发射激光器1排布所形成的图案与所述图案区6的形状相匹配。
31.所述析光镜4位于分划板2的斜上方，且所述析光镜4的凹面面对所述分划板，所述析光镜4的凹面上镀有一层或多层吸光膜；由若干垂直腔面发射激光器1发出的光线通过分划板2然后在析光镜4上形成圆点(或圆环等瞄准标记)并反射以平行光进入人眼5，同时人眼透过析光镜4看到目标，当瞄准标记与目标重叠时，即完成瞄准。
32.上述红点瞄准系统的工作原理为：红点瞄准系统是利用照明光源通过分划板改变了你看到的瞄准样式，投射到析光镜。析光镜凹面处镀有单层或多层的镀膜，可以让这面透光的同时反射一部分照明光源。由于人眼的特性，我们只能看到反射的虚像，而不能看到光源的真正位置，经过大脑脑补之后认为光源在光斑的反向延长线上，而光斑与枪械平行，最后人脑“看到”一束与枪械平行的光照向了目标的图像，析光镜镜子有一层膜，前面是透镜，后面是凹面镜，这样的话你能看到前面透过镜片的景象，后面的反射镜利用了成像原理，让光源在无穷远处形成一个虚像(参考凸透镜成像，物体放在焦点处)，由于是无穷远处的像，所以像的位置只和镜片和光源位置相关，与人眼的观察角度无关，这样的话相当于这个点代表了光源与镜片的连线，和准星照门连线是同样的原理。
33.在这里发明人需要说明的是，所述分划板2可为表面设有一层发黑层的金属薄片，所述图案区为镂空区。另外所述分划板2也可为玻璃薄片，所述图案区为透过区，所述玻璃薄片上属于非透过区的表面镀有一层吸光膜或反光膜。
34.实施例2
35.如图3所示，一种带有垂直腔面发射激光器的全息瞄准系统，包括若干垂直腔面发射激光器1、分划板2、第一反射镜7、第二反射镜8、准直透镜组9和衍射光波导10；
36.所述分划板2上具有供光线通过的图案区，所述图案区可为镂空区或透过区。
37.若干所述垂直腔面发射激光器1按照所述图案区的形状进行排布，并设置在分划板2的前方；所述若干垂直腔面发射激光器1排布所形成的图案与所述图案区的形状相匹配。
38.所述第一反射镜7倾斜放置在所述分划板2的后方，所述第一反射镜7与所述分划板2位于同一水平线上。
39.所述第二反射镜8倾斜放置在第一反射镜7的上方；所述准直透镜9组位于所述第二反射镜8的前方；所述衍射光波导10位于所述准直透镜组9的前方，所述第二反射镜8、所
述准直透镜组9和所述衍射光波导10位于同一水平线上。
40.工作原理：垂直腔面发射激光器发出的光线，照射到分划板，光线透过分划板的镂空区域或透过区域，构成分化图案的光线透过分划板，通过反射镜片的两次反射之后经过准直透镜组，得到近似平光光束，照射进入衍射光波导，通过衍射波导进入人眼的光线，与被瞄准物体，进入人眼的光线平行时，即实现瞄准。
41.上述两种瞄准系统，软件模拟比较现有技术中光源通过分化板后的光学效率与本案新方案的差异：
42.如图5所示，传统方案中光源透过分划板之后的光学效率小于5％；
43.如图4所示，本专利的两种新方案中，垂直腔面发射激光器光源(即为图5中的vcsel光源)，按照匹配的分划板中图案区的形状排列，通过分划板之后的光学效率均大于50％。
44.在本说明书的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利的技术方案和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利申请的限制。
45.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
46.在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本说明书中的具体含义。
47.在本说明书中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
48.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
49.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是
示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。