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光通讯用非球面透镜镀膜 起底VRAR多项黑科技!革命性技术已出现,难点只剩量产 智东西内参
发布时间 : 2024-10-10
作者 : 小编
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起底VRAR多项黑科技!革命性技术已出现,难点只剩量产 智东西内参

20年受益宅经济,VR/AR行业迎来爆发式增长,VR设备出货量达670万台。目前看VR上游基础硬件性能基本完备,下游软件生态日益丰富,VR行业已具爆发条件。 22年VR出货量有望达到1400万台,同比翻倍。

而各大科技公司如苹果、Facebook、谷歌和微软等企业均在AR领域进行深入布局。AR依然是巨头们看好的下一个大蓝海,其蕴含广阔产业发展红利。

本期的智能内参,我们推荐华西证券的报告《洞察VR/AR蓝海,解锁上游供应格局》,揭秘VR/AR上游的技术发展情况。

来源 华西证券

原标题:

《洞察VR/AR蓝海,解锁上游供应格局》

作者: 孙远峰 等

一、VR/AR行业现状:爆发前夜

受益宅经济,VR产业在20年迎来爆发式增长,2020年全球VR出货量670万台,同比增长72%。21年预计全球出货量达到约800万台,22年预计1480万台,迈过最重要门槛。

VR未来作为重要的家庭娱乐终端,未来主打游戏功能的沉浸式VR在C端的市场空间可近似比拟游戏主机市场。根据数据显示,我们预计VR在未来五年出货量也有望达到5000万台。除主打游戏市场沉浸类VR外,观影类VR以及各类B端应用落地场景逐渐成熟,特别是观影类VR,潜在目标人群6亿左右,目前行业正在快速成长。

VR出货量历史数据与预测

目前VR产品主要分为主打观影的高清观影VR和主打游戏的沉浸式VR。 目前观影式VR增长迅速,知名VR厂商GOOVIS 19年出货量约6-7千万、GOOVIS 20年出货约1万台左右,处于快速增长阶段。随着硅基OLED屏幕成本进一步下降,观影VR价格下探,行业有望进一步快速发展。

主打游戏市场的沉浸式VR,主要以Oculus、SONY、HTC和PICO等主要市场玩家,目前各大VR主机厂商均会在今年下半年以及明年上半年陆续推出新款产品,行业有望进一步快速发展。

VR产品分类情况以及潜在用户

VR下游生态日渐完善,各类游戏大作推动VR活跃用户增加。根据VR陀螺数据显示,SteamVR的会话数量达到1.04亿次,平均每场会话时长达到30分钟。VR层出不穷的游戏大作持续吸引各类玩家。3A级VR游戏《Half-LifeLAlyx》刺激VR活跃用户大幅增长,预购人数超过30万,同时在线人数峰值达到42583人。

VR上游供应链已基本完善,如光学、微型显示、主芯片、结构件、定位以及代工厂等都可提供稳定成熟的产品供应。这将进一步推动VR产业走向成熟。

VR头显总结与分析

目前市场主要VR厂商有Oculus、DPVR、Pico和HTC等。其中Oculus市占率超过50%,而HTC和SONY份额下降较快。其主要原因在于当前两公司的在售产品款式较老,同时又即将发布新款产品,导致大部分消费者选择观望。凭借Sony在游戏行业内多年的积累以及出色内容产出,是Oculus短期内最有力竞争者。

VR不同厂商产品市占率情况

各家公司产品活跃度情况情况

同样受益于宅经济,AR行业也迎来了增长。20年出货量为40万台,同比增长33%。21年预计出货70万台,同比增长75%。

AR出货量预测

AR行业目前上游还处于核心零部件和技术的攻关阶段,下游生态也并不成熟,同时产品定位也并不是很清晰。关于产品定位,目前对于AR的定位有两种:一是手机屏幕的延伸,二是替代手机是下一代的计算中心 。两种产品定位对应两种完全不同市场空间,目前产品走向还并不清晰。

目前市场大部分AR厂商的操作系统主要是基于安卓做二次开发。但几家大型AR企业均在自研操作系统,如Hololens推出基于Windows的OS,Magic Leap则重新打造Lumin OS。总体看目前整体市场还没有出现完善的操作系统。

AR的下游应用还处在探索阶段,在C端还没有找到杀手级应用。目前大部分应用主要集中在目标识别,多用于行业解决方案。

AR的上游核心技术还并不成熟,诸多技术环节还在研发阶段。微显示:因为AR需要工作在外部环境,需要使用亮度很强的微显示产品。目前看Micro LED是最理想的解决方案。但目前Micro LED还处在技术攻克阶段,从衬底/外延材料、单片集成到驱动,目前都没有成熟的解决方案。

光学:目前主要方案有自由曲面、Birdbath、光波导的方案,目前看衍射光波导方案是未来主流方案。主芯片:目前行业主要使用高通晓龙8系列芯片,目前市场还没有专门为AR设备设计的主芯片。

AR上游核心技术情况

AR行业经历高开低走,产品策略从C端转向B端。由于技术问题,面向C端市场的的Google Glass和Magic LeapOne等产品销量远不达预期,随后大部分厂商纷纷转向行业应用市场。 虽然进入短暂低谷期,但是仍是科技巨头未来重点方向。

Facebook苹果等科技公司正在加速开发面向消费者的增强现实(AR)眼镜。苹果从2006年开始申请了数百项有关AR的专利,还收购了10多家AR相关技术企业。Facebook于2017年首次宣布AR眼镜计划,之后接连申请了一系列AR技术相关专利。还正在研发AR眼镜搭配的腕带等产品。

二、VR上游,光学、显示技术不断革新

VR具有三大重要参数:FOV、PDD和 Persistence。

1、 FOV:视场角在光学工程中又称视场,视场角的大小决定了视野范围。在VR设备中视场角是最为关键的参数,市场角的大小直接决定了VR设备的沉浸感。为了得到更好的效果,需要VR设备的FOV做到90°以上。

2、 PPD:与传统屏幕衡量分辨率不同,VR等近眼设备衡量屏幕清晰度使用角分辨率PPD。指视场角表示平均每1°夹角内填充的像素点的数量。对于头戴显示类产品,PPD 数值越大,就说明对细节的显示越精细。

3、 Persistence:余晖效应指人眼在观察景物时,光信号传人大脑神经,需经过一段短暂的时间,光的作用结束后,视觉形象并不立即消失,从而产生眩晕感。为了降低晕眩感,VR设备需要高刷新率来降低屏幕余晖。

光学器件和屏幕的性能决定了上述三大核心参数。

光学镜片起到了放大屏幕图像提供合适的FOV,其次是帮助人眼聚焦清晰的看到屏幕。是VR系统中最重要的零部件。目前主要厂商产品FOV可以达到90°- 110°左右,未来产品向着160°方向进展。

目前总体看,为了进一步使VR变得更加轻薄,厂商多会选择采用菲涅尔透镜而不是非球面镜。同时为了更好的成像,厂商还会选择组合透镜的方式,来消除单一菲涅尔透镜带来的问题。

通常VR光学系统主要遇到以下几点问题:球面像差、色像差、畸变等。特别是为了消除像差问题,目前VR通常需要采用非球面镜。 非球面镜表面曲率不同,可以让近轴光线与远轴光线所形成的焦点位置重合,从而消除球面像差的问题。除此之外,非球面边缘厚度小,可以降低光学系统的重量。

菲涅尔透镜,又名螺纹透镜,多是由聚烯烃材料注压而成的薄片。其在设计时会拿掉尽可能多的光学材料,而保留表面的弯曲度,所以菲涅尔透镜的质量要比传统非球面透镜轻薄很多。 但菲涅尔的成像质量存在一定的瑕疵。由于菲尼尔透镜存在齿距和非工作面,所以会存在一球差问题,并且无法完全消除。

折叠光路,又称短焦距光学系统,预计是未来VR光学方案的主要方向。因为镜头需要将来自显示器的光聚焦到用户眼中,而光线的聚焦必须留以足够的距离,所以VR头显必须保持一定的厚度。折叠光路则是将距离”折叠到其自身,使光线可以在更窄的空间内穿越同样的距离。这样就可以使得整体VR设备变轻薄。

与传统光学镜头不同,折叠光路主要由偏光片、分光器和透镜等组成。缺点是光线经过多次反射会损失能量,所以需要亮度足够的显示屏加以配合。 光学透镜目前主要使用光学塑料材料和注塑成型工艺作为首选方案,优势在于低成本和轻量化,注塑成型是VR光学透镜首选方案。

光学透镜加工工艺与塑料光学系统材料

整体加工过程主要分为填充阶段、保压阶段和冷却阶段。精密注塑成型是把注塑机料桶内的塑料熔融体精确的填充到模具型腔,塑料熔融体与模具型腔之间进行冷热交换而造成塑料熔融体的快速冷却,形成注塑零件的工艺过程。

影响注塑成型的关键因素主要包括模仁模具和注塑成型的仿真技术。模仁模具直接决定了镜片的性能和成本。

注塑成型的关键因素

产业链总体可分为光学塑料、光学镜片和光学镜头。其中光学镜头和镜片厂商通常为一家,但有时镜头厂商会把镜片产能外包到第三方。

PPD决定了屏幕的清晰度。与传统手机等屏幕不同,由于VR屏幕离眼睛近,所以引入了PPI的概念。在110°的FOV下,需要2800的PPI才能满足要求,对屏幕厂商提出了很大的挑战。 为了减少余晖现象,VR设备需要高刷屏才能降低人们的眩晕感。这对驱动技术、像素材料带来了很大的挑战。

VR核心参数示意图

为了降低用户的眩晕感,必须降低余晖,加快屏幕的刷新率。如果刷新率可以达到200hz,眩晕感将大幅降低。VR显示屏正在从LTPS IPS屏幕逐步向硅基OLED迈进。屏幕的选择主要在刷新率、PPI和亮度直接权衡。其中刷新率是最为关键的指标,其次考虑PPI和亮度,所以目前看硅基OLED是最佳方案。

硅基OLED产业链主要分为上游:硅基Driver、OLED材料、滤光片和薄膜封装材料、中游主要为OLED制造和各类显示模组、下游主要为各类终端厂商。

硅基OLED产业链

三、AR上游,光波导+ MicroLED是未来

AR的光学元件和VR有很大不同。AR需要See Through,与真实环境发生交互。所以AR的显示是不能直接放在眼前,需要放到眼睛旁边,这时需要一组光学元件将屏幕的像耦合到眼前。

VR与AR光学简易示意图

AR光学元件正在由自由曲面/Birdbath等向光波导演进。自由曲面等传统光学元件由于体积过大,使用它们制作出来的产品笨重,所以主流AR厂商都在选择使用光波导方案,可以让眼睛尺寸大幅缩减。但光波导的光学损耗很大,效率只有20%左右,需要光机进行配合。

光波导大致分为两类,一类是几何光波导,另一类是衍射光波导。其中几何光波导分为锯齿光波导和阵列光波导,主要代表光学公司是以色列的Lumus,市场上还未出现大规模的量产眼镜产品。

衍射光波导分为全息光波导和表面浮雕光栅波导。 HoloLens 2,Magic Leap One均使用表面浮雕光栅波导,苹果公司收购的Akonia公司采用的是全息体光栅。

几何阵列光波导的概念最先由以色列公司Lumus提出并一直致力于优化迭代,至今差不多二十年。几何光波导主要由一系列半透半反镜面组成,其中镜面是嵌入到玻璃基底里面并且与传输光线形成一个特定角度的表面,每一个镜面会将部分光线反射出波导进入人眼。

几何光波导运用传统几何光学设计理念,不牵扯到任何微纳米级结构。因此图像质量包括颜色和对比度可以达到很高的水准。

阵列光波导的加工流程主要是研磨、抛光、镀膜和胶合四部分。何阵列光波导总体分为四个步骤,但由于传播的光线都是偏振光,所以要在小棱镜上镀十几甚至几十层膜。同时胶合5-7个不同反射比的透镜。总体看几何光波导工艺繁琐,很难保持高良率,量产难度大。

几何阵列光波导制造流程

衍射光波导主要分为全息光波导和表面浮雕光波导,通过衍射光栅替代传统几何光学器件。衍射光栅简单来说,是一个具有周期结构的光学元件,周期可以是材料表面浮雕出来的高峰和低谷 ,也可以是全息技术在材料内部曝光形成的“明暗干涉条纹”。

光栅波导技术采用镜片表面的光栅结构实现光束的扩展和耦出。通过合理的设计光栅结构,光栅波导技术可以实现出瞳的二维扩展。工艺相对简单,批量生产成本低。

衍射光波导示意图

表面浮雕光栅波导方案中通过使用亚波长尺度的表面浮雕光栅代替传统的折反射元件作为光波导中耦入、耦出和扩展区域的光学元件,从而实现对光束的调制。根据凹槽的轮廓、形状和倾角等结构参数的不同,常用的表面浮雕光栅可以分为一维光栅与二维光栅。

一维光栅根据剖面形状划分为矩形光栅、梯形光栅、闪耀光栅和倾斜光栅等,二维光栅常用的结构有六边形分布的柱状光栅。

由于可见光波长为450nm-700nm,所以光栅尺寸是微纳米级别的。之前需要通过半导体加工工艺进行制造,成本高。目前可使用纳米压印技术来制做光栅,其中包括热压法、紫外线纳米压印光刻法和微接触压印法(亦称为软光刻)。其中,紫外线纳米压印光刻是表面浮雕光栅波导批量生产的常用方法。

目前浮雕光栅制作的方法更加成熟。同时,压印设备已经可以实现国产化,进一步大幅降低了光栅制造的成本。

通过双光束全息曝光技术在介质中形成干涉条纹,从而可以获得折射率周期性变化的光栅结构。全息体光栅并不是通过结构图型而是通过材料的不同制作光栅,理论上全息光栅的衍射销率可以达100%,有更好的成像效果。

全息体光栅材料和量产工艺是当前门槛。材料端合成难度大,且多用于军用对我国禁运。在量产方面,激光脉冲法不适用于规模量产。所以在全息体光栅方案厂商需要具有IDM能力,提供从材料到量产完整的解决方案。

制造体全息光栅波简易工艺流程示意

目前AR光机有如下几种方案:LCOS、DLP、OLED-on-Silicon和MicroLED。目前AR产品主要使用DLP或LCOS,但是业内普遍对MicroLED方案达到共识,因为各维度参数没有死角,非常适用于AR的应用场景。但当前由于该技术还在研发中,预计25年左右可以初步看到量产方案。

各方案对比情况

LCOS硅基液晶(liquid crystal on silicon,LCoS),将液晶分子填充于上层玻璃基板和下层金属反射层之间,金属反射层和顶层 ITO 公共电极之间的电压共同决定液晶分子的光通性,而显示驱动电路直接在硅基板上完成制备。

LCoS 的显示原理为:入射的S偏振光经过液晶层,若液晶不产生扭转,达到底部金属反射层反射回来时仍为S偏振光,穿过液晶层射出。随后经过 PBS 棱镜反射回到原来光路 ,光线不进入投影光路,即此像素呈现“暗态”。反之,若液晶发生偏转,入射的S偏振光在经过液晶层时会发生偏振,可穿过 PBS 棱镜是,将进入投影光路,即呈现“亮态”。

LCoS制作工艺主要为通过半导体工艺进行刻蚀与沉积制造将液晶层和各种保护反射层制备到硅基驱动。目前由于LCOS量产工艺成熟,大部分参数都适配光波导,其目前是AR主要方案。

DLP Digital Light Processing数字光处理。原理与LCoS类似,但是不是通过液晶对光学进行处理,而是通过棱镜。

DLP核心在于DMD(Digital Micromirror Device),该核心MEMS器件由TI长期垄断。制作工艺主要为通过半导体工艺制作MEMS系统控制楞镜偏转,从而控制光路。

OLED-on-Silicon硅基OLED方案。原理与传统OLED方案,但由于在玻璃基板上很难驱动小尺寸的像素,从而用CMOS工艺来驱动小尺寸OLED像素。但由于OLED方案的光的亮度小,如果配合光波导在户外使用效果不佳。所以硅基OLED方案会限制AR的使用场景,目前看不是主流方案。

MicroLED是当前工人的AR显示的最佳解决方案,其刷新率、亮度、发光方式、像素密度等指标都可以提供最佳性能指标。目前是业界内比较公认的最佳解决方案。但由于其像素尺寸,间距都是几微米量级,给量产和全彩方案带来了极大的挑战。

MicroLED的工艺流程大致分为三部分,驱动背板、像素制备和晶圆键合。驱动背板由于没有标准,需要芯片设计厂商做定制化开发。像素制备由于发光效率问题,面临新的材料选择和相应的全彩方案结构设计问题。

MicroLED全流程

MicroLED的一大难点在于,随着像素尺寸的缩小,EQE会降低,特别是红光。所以需要选择新的结构和材料。

MicrLED发光效率

目前,MicroLED全彩色方案有四种方式。主要分为同质材料的全彩方案,主要使用AlInGaN/InGaN。对叠方案,其中红光和蓝绿光的材料不同,使用AlInGaP。最后一种是量子点技术,也是使用同质材料发光,通过量子点将蓝光转为红色和绿色。

MicroLED发红光的主要有两种方案。采用AlInGaN/InGaN为红蓝绿的像素材料,其优势在于全彩方案结构设计简单,但在GaN掺入In复杂。选择非同质材料AlInGaP为红蓝绿材料,优势在于AlInGaP技术相对成熟,但劣势在于全彩方案结构复杂,需要多次进行晶圆键合影响良率。目前两种方案都还没有成熟的量产方案。

MicroLED全彩方案采用蓝光+量子点技术,目前是短期可以实现量产的方案。该方法主要使用GaN制备蓝光,在与CMOS驱动背板键合,工艺和材料相对其他方案简单,易于量产。制备完像素后,在每个像素点喷涂量子点,使得蓝光转化为红光和绿光,完成全彩方案。

MicroLED量子点技术

目前AR最佳解决方案是波导+MicroLED方案,但由于MicroLED还在研发中,AR行业的成熟方案尚需一定时间。

AR不同光学产品与显示产品之间的匹配度

各家科技龙头企业都在积极布局全彩MicroLED方案。

智东西 认为,情背景下“宅经济”的出现,使得AR/VR在B端和C端同时拥有了更现实和迫切的入口。在新的光学、显示等技术的加持下,VR有望实现一次飞跃。而对于AR,虽然AR的远期前景好于VR,但由于现阶段诸如MicroLED等技术的不成熟,预计近期AR的表现不会好于VR。

红点VS全息,你站谁?一文看懂这两种瞄准镜

专门介绍轻武器的权威军事刊物!

或许很多人分不清红点瞄准镜和全息瞄准镜之间的区别,相当一部分人甚至认为两者是同一种产品。但实际上,红点瞄准镜和全息瞄准镜无论在成像原理还是综合性能上都有非常大的区别,让我们来认识一下吧——

关于红点瞄准镜

红点瞄准镜全称为“反射式红点瞄准镜”。其成像原理类似于镜子,即把激光射出的分划(瞄准时那个点/圈/光标/线/十字)图案的实像打在镜片上,通过镜片表面的镀膜反射进入射手眼睛,形成一个关于分划的虚像。

红点瞄准镜大致可以分为两种:内红点瞄准镜和开放式红点瞄准镜。这两者的区别在于,内红点瞄准镜有筒身,有物镜、目镜至少两片镜片,激光源在瞄镜内部。相比开放式红点瞄准镜,它能更好地保护激光源,在大部分场景中表现良好。

而开放式红点瞄准镜的激光源则是开放的,通常只有一片镀膜镜片充当反射镜。这种红点瞄准镜的制造工艺相对简单,容易以较低的成本实现较高的品质。

Aimpoint T-1内红点瞄准镜

Aimpoint T-1内红点瞄准镜视野

Aimpoint公司是著名的红点瞄准镜生产厂商,其他厂商产品,如Trijicon公司的Reflex开放式红点瞄准镜、MRO内红点瞄准镜、SRS内红点瞄准镜,以色列Meprolight公司的M5内红点瞄准镜等等,均在市场 上有一定影响力。

霰弹枪上加装的Trijicon Reflex 开放式红点瞄准镜

一支装有Meprolight M5内红点瞄准镜的AR步枪

虽然随着LED技术的进步,当今红点瞄准镜的续航时间已经能达到几千~几万小时,但是传统的红点瞄准镜仍存在着许多问题,主要表现在:

有视差(视差就是指人的眼睛所看到的物体与物体的客观形态有一定差距)问题,分划图案在移动至镜片边缘时发生变形;做工不够精致的红点瞄准镜在对准一参照点后,射手移动眼睛会感觉分划图案也在移动。虽然Aimpoint公司称其内红点瞄准镜不存在视差,但是很多视频博主的测试证明其确实有视差,而且在一定条件下较大。

耐极限温度不够,在极端温度下,瞄镜的各部分因热胀冷缩和相互之间的关系发生移动造成失准。这一点对于需要在极端温度下使用瞄准镜的人群而言是个很大的问题。

手枪上加装Trijicon RMR Type2开放式红点瞄准镜

机枪上加装的Trijicon 大杀器:MGRS开放式红点瞄准镜

步枪上加装的Trijicon SRS内红点瞄准镜

使用增倍镜难以对较远距离的人体目标进行精确瞄准。红点瞄准镜用于近距离瞄准,远距离瞄准时需使用增倍镜。由于红点瞄准镜产生的是反射给射手眼睛的虚像,使用增倍镜时,本来1MOA(即角分,1MOA在50m的距离上相当于1.44cm)大小的分划圆也被放大至3倍,即3MOA,而原本2MOA的分划圆将被放大为6MOA,进而在精确射击较远距离目标时遮挡住目标,使射手无法精确瞄准。

使用传统内红点瞄准镜,因筒径较小,使射手视野变得狭窄,不利于维持射手的环境感知。

隐蔽性较差,在不使用蜂窝遮光罩的情况下,红点瞄准镜的镜片镀膜产生的反光易暴露射手位置,这在敌后行动或其他秘密行动中可能是致命的。而在夜间对方使用夜视仪观察时,己方不装配蜂窝遮光罩的内红点瞄准镜从正面看起来甚至像灯笼一样明亮,更遑论开放式红点瞄准镜了。

但是,全息衍射瞄准镜的出现,极大地改善了这些情况。

关于全息瞄准镜

全息瞄准镜(全称“全息衍射瞄准镜”)的核心是全息衍射技术,其成像原理相对复杂。该技术最早应用于战斗机飞行员的平显瞄准器上,后来经过多年实验和研发,缩小为如今的全息瞄准镜。

使用全息瞄准镜,射手所看到的其实是分划图案在经过多次反射后的实像,这个实像在射手看来是在无穷远处,这也就让我们在通过全息瞄准镜观察时体会到一种纵深感。

全息衍射瞄准镜成像原理

实际上,全息瞄准镜的分划图案不仅可以做成二维,也可以做成三维。标准的EOTech全息瞄准镜分划图案在中心是一个直径1MOA的点,外部是一个直径68MOA的圆环。

全息瞄准镜并不通过物镜的反射成像,其物镜和目镜均有一层提高光通率、降低反射率的镀膜,这使得从正面几乎完全不可能看到镜片反光,又因为其内部激光光路的特点,只有射手本人才能看到激光投射出来的分划图案。

全息瞄准镜的镜片不需要供激光反射的镀膜,从目镜处观察,其光通率和成像颜色同裸眼观察到的影像几乎一致。而红点瞄准镜因其一般都有供激光反射的镀膜,成像颜色和裸眼所见有一定差别,透过镜片看到的景象带有淡淡的蓝绿色,当采用较浅颜色作为背景时,对比将更加明显。

另外,仅从成像原理来讲,全息瞄准镜并不需要物镜,而即使其位于目镜端的全息胶片破损,由于拥有面积较大的成像平面和几乎零视差的成像特点,射手仍然可以通过残余部分进行瞄准。而红点瞄准镜受限于成像原理,反射镜片若有破裂则可能完全失去成像能力。观看某国外著名视频网站上多个博主的测试可发现,只要红点瞄准镜的物镜(通常也是反射镜片)破裂,即使没有完全失去成像能力,该瞄准镜也已经失去精准瞄准目标/指示瞄准点的能力,因为其镜片被破坏后导致反射的激光也不再与镜片完整时一致。

全息瞄准镜窗口被破坏或污染后仍可使用

Trijicon MRO内红点瞄准镜

因为全息瞄准镜的成像原理,其在近距离(1~30m)时会有大约4~0.2MOA的视差,随着距离的增加,视差急剧减小。这与传统红点瞄准镜的“随距离增加,视差增加”恰恰相反。有可信度高的实验证明,在夏季下午的阳光处,对于1000m外的目标,Trijicon MRO红点瞄准镜的视差高达32MOA,Aimpoint T-2红点瞄准镜的视差也有约15MOA,而EOTech全息瞄准镜的视差几乎为零。

与红点瞄准镜不同,因为全息瞄准镜的成像为实像,在增倍镜作用下,分划图案并不会随着倍率增加而增加,而是保持原来的大小,非常有利于射手进行精确射击。

夜视仪下成像效果对比,左为红点瞄准镜成像,右为全息瞄准镜成像

有夜视模式的全息瞄准镜在配合微光夜视仪使用时,相对于传统有夜视模式的内红点瞄准镜,全息瞄准镜的分划图案在夜视仪中能更容易地被识别出来,同时不会被敌方夜视设备发现。而红点瞄准镜因为其激光源是射向物镜的,在夜视模式下调至较高亮度档位时有可能被敌方从夜视仪中看到。

全息瞄准镜可估算目标的距离

从视野上比较,全息瞄准镜因其较大的镜片和相对薄的镜身,能帮助射手获得更大的周边视野,从而提升射手的环境感知,而内红点瞄准镜无法做到。同时,EOTech全息瞄准镜的分划图案可以很方便地估算目标的距离。

红点瞄准镜100码(91.4m)处在1倍和3倍放大下的瞄准视野

EOTech全息瞄准镜在100码(91m)处1倍和3倍放大时的成像

以色列Meprolight M5内红点瞄准镜

Trijicon Reflex红点瞄准镜的镜片反光状况

EOTech XPS3-0全息瞄准镜成像效果

EOTech XPS3-0全息瞄准镜正面

EOTech XPS3-0全息瞄准镜目镜

Trijicon MRO红点瞄准镜成像效果

全息瞄准镜相比红点瞄准镜,最大的缺点就是续航时间短。当然,射手应养成习惯,在每一次使用后随手关机,而且,半年更换一次电池应该被纳入标准保养流程。再者,全息瞄准镜可以自动检测电池电量,电量不足时,在开机时会连续闪烁,提醒射手更换电池。

有人担心EOTech全息瞄准镜的镜体强度不够,但实际上,经过成千上万名特战队员、特警、私人军事承包商的无数次战场考验,它的结构强度完全值得信赖。

EOTech全息瞄准镜观察效果

传统红点瞄准镜观察效果

EOTech公司的全息瞄准镜在全球被广泛采用,图为公司商标

新起之秀——Vortex UH-1

RAZOR全息瞄准镜

近年来,美国Vortex公司推出一款名为UH-1 RAZOR的全息瞄准镜,试图与长期占据市场的老牌EOTech全息瞄准镜竞争。该瞄准镜采用Vortex公司专利的FHQ技术,具有能耗低、续航时间长、性能更加可靠的优点。根据笔者咨询Vortex公司得到的回复,FHQ技术“提供出色的前向踪迹抑制(forward signature suppression),所有重要的光学元件都稳设在瞄准镜底部,与其他全息瞄准镜相比,具有更好的抗撞击能力。”

Vortex公司还宣称,UH-1采用的全息成像方法和全息系统同EOTech全息瞄准镜完全不同。最神奇的是,UH-1的风偏修正钮和高度修正钮并非其全息系统的组成部分,而EOTech中这两个调节钮是其全息系统的一部分。

EOTech全息瞄准镜把很多关键的光路系统直接连接在主体的侧边,其中位于目镜端的全息胶片是构成全息成像至关重要的部分,而Vortex的UH-1的所有关键全息部件都深藏于镜身底部,这使得UH-1不需要EOTech罩在外部的那块铝合金外壳。

Vortex UH-1全息瞄准镜外貌

后起之秀——Vortex UH-1全息瞄准镜

Vortex UH-1全息瞄准镜视野与成像效果

UH-1的防水USB接口目前作为快捷充电插口使用,在未来很有可能成为瞄具与外接设备之间的数据传输接口。当今各种光电设备频出,可见Vortex在这方面还是很有远见的。

相对于EOTech的分划,该瞄准镜最突出的特点是其分划图案的下方为一个三角形。在正确调零后,该三角形的上尖端对准目标,相较EOTech的分化图案,EOTech的分划图案有好几种,提供一个快捷的瞄准点。

UH-1还提供开机14小时后自动关机的功能,该功能也可以手动选择取消,EOTech则是4小时或8小时自动关机。鉴于当今大部分欧美特种部队的任务时长都在几个小时、十几个小时或者几天,Vortex所选择的14小时自动关机确实在一定程度上可以缓解士兵战斗时所用瞄具自动关机的尴尬局面。

UH-1全镜身采用一块航空铝合金一体成型,相比EOTech主体采用塑料制成,仅用一块航空铝合金作为保护套,而且电池部分仍暴露在外,确实更加可靠。

相比EOTech采用与其镜身颜色几乎相同的黑色按键,UH-1的按键为浅灰色。这样既不至于因为颜色过于突出而暴露射手位置,也能让射手更容易地寻找到按键进行调节。

UH-1的镜身整体,相较EOTech的常规型号,如XPS2-0或3-0,棱角更少,特别是电池盖,这能在最大程度上降低其钩住其他物品,如耳机线之类的几率。

但美中不足的是,这款全息瞄准镜并不像EOTech一样,给予射手与实景完全无色差的瞄准窗口。透过其窗口能隐约看到些许蓝/绿/红/黄色,虽然这并不会影响到射手进行瞄准射击,但确实不如EOTech一般完美。Vortex称,这层淡蓝色的镀膜是为了增强视场对比度。

另外,从正面观察该瞄准镜时,在某些角度确实会出现类似红点瞄准镜物镜的红色反光,相对而言并不那么方便特种部队进行隐蔽行动。

结语

作为一项1980年代的老科技,红点瞄准镜已经几乎没有进步空间,而全息瞄准镜的发展前景仍十分乐观。总的来说,当今科技发展迅速,瞄准具也有了很大的变化,相信在未来会有更多更出色的瞄准镜出现。

就我国而言,已能制造出性能优良的红点瞄准镜,但在全息瞄准镜制造方面仍有瓶颈。期待我国在这一领域取得突破。

(本文发表于《轻兵器》2020年第1期,公众号文有删改)

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编辑:曾振宇 李昊

校对:魏开功

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