全息衍射瞄准镜出现得比较晚，商业化的产品在1996年才问世，但它的瞄准原理其实早已在战斗机的第四代平视显示器（HUD）上得以应用。
全息衍射瞄准镜的操作方法以及显示效果都和反射式瞄准镜差不多，都是把红点对准目标即可，但是那个“红点”的产生原理和内部结构却大相庭径。
在反射式瞄准镜上看到的红点是光源的光照射到分划板上再经由分光镜的曲面反射到人眼中形成的虚像。而在全息衍射瞄准镜上看到的红点则是用全息摄像/显像技术产生的分划板的全息图像。
全息瞄准镜的屏幕其实是一块全息照片（或者叫底片更合适），上面记录着通过分划板的透射光波的振幅和位相等全部信息。当然这个分划板是不会装在瞄准镜里的，它只是在工厂生产全息瞄准镜时拿来拍摄全息照片用的，全息瞄准镜的屏幕也就是对分划板拍摄的一张激光全息照片。拍摄的方式如图12所示
图12，分划板的全息拍照过程
在拍摄时，从激光器发出激光被分光器分为两束，其中一束经过透镜组括束并准直成平行光，作为参考光直接照射到全息感光底片上；而令一束光则经过括束后作为照明光照射到分划板上，从分划板上的透明部分透过后，再由透镜校正成平行光，最后也照射到全息感光底片上，这样就完成了对分划板的全息图像的拍摄。在拍摄过程中对整个光路系统中的每个原件的位置、角度以及拍摄环境震动（尽可能减小震动）都有很严格的要求。
全息片拍出来了，可是要怎么才能看到全息图像呢？这可不是像普通胶卷一样冲晒出来的。如图11所示，要让全息片显像，需要用一束与拍摄时的参考光相同波长的平行光线作为再现光，以与拍照时照射在全息感光底片上的参考光角度相同的入射角度照射到全息片上，经过衍射后再从全息片的后方射出。而从全息片后方射出的光线就能再现出拍摄时照射在分划板上的光线落到全息底片时候的信息，包括频率、方向等等。
