РПЗ_ПО (1061166)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Факультет РЛ

Кафедра РЛ3

Расчетно-пояснительная записка

к курсовой работе на тему:

«Призменный монокуляр»

Студент _______________ (Квиткина К. Э.). Группа РЛ 3 - 61

Руководитель курсовой работы ___________________ (Сушков А. Л.)

2012 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………………………………………………………………………………………3

1. Обоснование выбора оптической схемы и определение основных оптических характеристик……………………………………………………………………………………….……4

2. Габаритный расчет……………………………………………………………………………7

3. Выбор призмы и расчет ее геометрических размеров……………………………………...9

4. Расчет хода лучей через систему тонких компонентов…………………………………...13

5. Выбор окуляра…………………………………………………………………………...…..15

6. Определение аберраций объектива…………………………...………………………..…..16

7. Расчет объектива…………………………………………………..…………………………18

8. Аберрационный расчет призменного монокуляра и оценка качества изображения оптической системы……………………………………………………………………….….……..22

9. Светоэнергетический расчет оптической системы………………………………………..24

Выводы……………………………………………………………………………………….…25

Литература………………………………………………………………………………...…….26

Приложение 1.…………………………………………………………………………………..27

Приложение 2…………………………………………………………………………………...29

Приложение 3…………………………………………………………………………………...31

ВВЕДЕНИЕ

Призменным монокуляром называется прибор, оптическая система которого представляет собой простую зрительную трубу с призмой или системой призм для перевертывания изображения, благодаря чему весь прибор создает прямое изображение.

Разработка оптической системы призменного монокуляра осуществляется в такой последовательности:

1. Обоснование выбора оптической схемы и определение основных характеристик.

2. Габаритный расчет.

3. Выбор или расчет окуляра и призмы и определение аберраций объектива.

4. Расчет объектива.

5. Оценка качества изображения.

Основанием для разработки оптической схемы прибора является техническое задание (ТЗ), которое в явном или неявном виде содержит основные характеристики системы, а также требования по достижению определенного качества изображения.

1. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ОПТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Для наблюдения за удаленным объектом необходима телескопическая система, состоящая как минимум из объектива и окуляра. Для согласования направления на объект и горизонтального расположения зрительной оси оператора необходима отражательная призма с углом отклонения 60º в соответствии с техническим заданием. А так как изображение должно быть прямым, призму снабжают крышей. Для возможности проведения измерений прибор снабжается визирной сеткой, которая наносится на плоскопараллельную пластину. Пластина устанавливается в плоскость промежуточного изображения, которая в системе Кеплера совпадает с совмещенными фокальными плоскостями объектива и окуляра. Таким образом, оптической схемой прибора является схема призменного монокуляра, состоящая из телескопической системы, построенной по схеме Кеплера, и призмы АкР-60º, размещенной между объективом и окуляром телескопической системы (рис. 1).

Рис.1. Оптическая схема прибора

1 – объектив, 2 – призма, 3 – визирная сетка, 4 – окуляр.

Рис. 2. Схема слежения за объектом

Основными оптическими характеристиками телескопической системы, как известно, являются видимое увеличение Γ_Т, угловое поле в пространстве предметов 2ω и диаметр выходного зрачка D'. Определим их численные значения.

1. Видимое увеличение можно выразить через отношение угловых пределов разрешения в пространстве изображений и в пространстве предметов :

Угловой предел разрешения определяется из указания о необходимости иметь впечатление от изображения минимального отклонения не хуже, чем от миллиметровых делений, т.е.:

, ,

где 250 мм – расстояние наилучшего зрения.

Угловой предел разрешения в пространстве предметов (рис. 2) равен

,

где – минимальное отклонение ракеты от объекта, фиксируемое прибором,

– расстояние от наблюдателя до объекта.

Призма с крышей имеет , поэтому при расчете зрительной трубы следует принимать .

2. Угловое поле зависит от расстояния до объекта и удаления ракеты от объекта, соответствующего началу слежения, (рис. 2):

3. Телескопическая система предназначена для работы с глазом наблюдателя. Поэтому при наблюдении зрачок глаза совмещается с выходным зрачком системы, и между ними желательно полное соответствие, как по положению, так и по диаметру. Телескопические системы, предназначенные для наблюдения в дневное время, должны иметь выходные зрачки 2…5 мм, а в сумеречное время – 5..7 мм. Так как по заданию необходимо обеспечить комфортные условия наблюдения и в дневное, и в сумеречное время суток, то примем диаметр выходного зрачка системы D'=5 мм.

Диаметр входного зрачка оптической системы можно найти из соотношения

D= ·D'. Таким образом, D=6·5=30 мм.

Угловой предел разрешения в пространстве изображений следует принять равным угловому пределу разрешения глаза, т. е. 1'. В таком случае требуемый предел разрешения в пространстве предметов можно найти как

.

Определим дифракционный предел разрешения для данной системы . Это позволяет прибору иметь угловой предел разрешения выше требуемого.

Итак, необходимо рассчитать оптическую систему призменного монокуляра, имеющего: Γ_Т =-6^Х, 2ω=7°, D'=5 мм , L=175 мм.

2. ГАБАРИТНЫЙ РАСЧЕТ

Габаритный расчет проводится с целью получения исходных данных для расчета отдельных оптических узлов, последующего аберрационного расчета, а также для детальной разработки механической части всего проектируемого прибора.

Для удобства расчета оптическую схему (рис. 1) монокуляра развернем по горизонтальной оси и заменим призму эквивалентной редуцированной плоскопараллельной пластиной (сеткой пренебрежем, так как ее толщина по сравнению с толщиной призмы мала.). На рис. 3 показан ход осевого и наклонного пучков лучей, рассмотрение которых позволяет провести габаритный расчет. Для уменьшения размеров компонентов монокуляра, главным образом призмы, и достижения лучшего качества изображения на краю поля из всего наклонного пучка лучей, поступающего во входной зрачок под наибольшим углом ₁, через систему пропускают только часть его, симметричную относительно главного луча. Ширина этой части наклонного лучка во входном зрачке измеряется величиной , где D – диаметр входного зрачка, a – коэффициент виньетирования, который в нашем случае принимаем равным 0,5. Виньетирование в схеме обеспечивается: по верхнему лучу – оправой призмы, по нижнему лучу – оправой первой линзы окуляра.

Рис. 3. Ход осевого и наклонного пучков лучей через оптическую систему

Проведем габаритный расчет прибора.

1. Определение углового поля окуляра

,

,

,

2. Определение фокусного расстояния окуляра

мм.

3. Определение фокусного расстояния объектива

,

мм.

4. Определение диаметра входного зрачка монокуляра

,

мм.

Относительное отверстие объектива .

5. Определение диаметра полевой диафрагмы

Лучи внеосевого пучка с наибольшим углом наклона ₁ проходят через край полевой диафрагмы, диаметр которой равен

,

мм.

3. ВЫБОР ПРИЗМЫ И РАСЧЕТ ЕЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ

Расчет призмы состоит в определении диаметра светового пучка лучей, который она должна пропустить, и положения призмы между объективом и окуляром. Все остальные размеры отражательных призм даны в нормалях и справочниках для пучка лучей круглого сечения с наибольшим диаметром D.

В нашем примере объект находится под углом к горизонту (рис. 2) равным

и, следовательно, используемая в конструкции призменного монокуляра призма должна отклонять оптическую ось на данный угол.

Т.к. изображение должно быть прямое, а используем мы одну призму, а не систему призм, призма должна иметь крышу для полного оборачивания. Т. е. как уже говорилось, следует использовать призму АкР - 60º.

Рис. 4. Эскиз призмы АкР - 60º

Основные размеры призмы:

,

где d – длина хода луча в призме.

Положение призмы в системе должно удовлетворять двум основным требованиям:

а) располагать заднюю грань слишком близко к фокальной плоскости окуляра нельзя, так как все дефекты стекла (свили, мелкие царапины и пылинки) будут резко видны в поле окуляра и помешают наблюдению;

б) располагать входную грань призмы близко к объективу также нельзя. В этом случае, во-первых, потребуется жесткий допуск на изготовление угла крыши (двоение изображения после призмы вследствие неправильного изготовления угла крыши пропорционально расстоянию от входной грани до фокальной плоскости); во-вторых, призма будет иметь большие размеры, если она будет находиться в широкой части пучка.

Рис. 5. Определение положения и габаритных размеров призмы

Считают, что наилучшим положением призмы будет такое, при котором расстоянию от призмы до фокальной плоскости в пространстве изображений после окуляра соответствует разность сходимостей в 10-20 дптр. Расстояние , от фокальной плоскости окуляра до призмы (рис. 5), соответствующее разности сходимостей в  диоптрий, можно определить по формуле

.

В рассматриваемом случае (при мм) разности сходимостей в одну диоптрию будет соответствовать мм, а разности сходимостей в 10 20 диоптрий – мм. Примем мм (15 дптр), а связанный с ним отрезок , измеряемый от задней поверхности призмы до задней фокальной плоскости объектива, будет равен

мм

Диапазон смещения окуляра: .

Для определения значения наибольшего светового диаметра D рассмотрим ход лучей после объектива (рис. 5). Свободное отверстие на входной грани призмы может определяться ходом луча 1 (D'₁), идущего через край входного зрачка параллельно оптической оси, или луча 2 (D''₁), идущего под углом ω₁ и пересекающего плоскость входного зрачка на высоте m_1:

Характеристики

Тип файла документ

Документы такого типа открываются такими программами, как Microsoft Office Word на компьютерах Windows, Apple Pages на компьютерах Mac, Open Office - бесплатная альтернатива на различных платформах, в том числе Linux. Наиболее простым и современным решением будут Google документы, так как открываются онлайн без скачивания прямо в браузере на любой платформе. Существуют российские качественные аналоги, например от Яндекса.

Будьте внимательны на мобильных устройствах, так как там используются упрощённый функционал даже в официальном приложении от Microsoft, поэтому для просмотра скачивайте PDF-версию. А если нужно редактировать файл, то используйте оригинальный файл.

Файлы такого типа обычно разбиты на страницы, а текст может быть форматированным (жирный, курсив, выбор шрифта, таблицы и т.п.), а также в него можно добавлять изображения. Формат идеально подходит для рефератов, докладов и РПЗ курсовых проектов, которые необходимо распечатать. Кстати перед печатью также сохраняйте файл в PDF, так как принтер может начудить со шрифтами.

Список файлов домашнего задания