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

Текст из файла

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Московский государственный технический университет имени Н.Э.Баумана»

Факультет «Радиоэлектроника и лазерная техника» (РЛ)

Кафедра «Оптико-электронные приборы научных исследований» (РЛ3)

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе на тему:

«Расчет призменного монокуляра»

Студент _____________________________________________________ Швед М.А., гр. РЛ3-61

Руководитель работы _____________________________________ Бодров С.В.

Оглавление

Задание на выполнение курсовой работы 3

Выбор оптической схемы и определение основных оптических характеристик 3

Габаритный расчет 6

Определение фокусного расстояния окуляра 7

Определение фокусного расстояния объектива 7

Определение входного зрачка монокуляра 7

Определение углового поля окуляра 7

Определение диаметра полевой диафрагмы 7

Расчет геометрических параметров призмы 7

Выбор окуляра 11

Аберрационный расчет окуляра и окуляра с призмой 13

Проектирование объектива 14

Расчет аберрационных параметров 14

Расчет положения объектива 18

Аберрационный расчет всей системы 19

Светоэнергетический расчет 21

Список литературы 23

Приложение 1 24

Приложение 2 26

Приложение 3 28

Задание на выполнение курсовой работы

Для определения момента запуска ракеты длиной с самолета, находящегося на расстоянии (по горизонту) в от пункта наблюдения и на такой же высоте, спроектировать оптическую систему прибора, который по своим данным позволял бы одновременное наблюдение самолета и ракеты (перекрестие на самолете) в течение . Скорость самолета , ракеты - . Запуск ракеты в направлении полета самолета, наблюдение перпендикулярно этому направлению. Длина оптической системы L = 212,5 мм.

Таблица 1

Выбор оптической схемы и определение основных оптических характеристик

Для наблюдения объекта на удалении необходимо использовать телескопическую систему. Заданным условиям наблюдения удовлетворяет телескопическая труба, построения по схеме Кеплера. Зрительная труба Кеплера состоит из положительных объектива и окуляра. Применение положительного окуляра позволяет обеспечить достаточно большие угловые поля. К достоинствам такой трубы можно отнести наличие плоскости действительного промежуточного изображение. В эту плоскость можно установить сетку, экран или фильтр.

Для согласования направления на объект (визирная ось) и горизонтально расположенной оси окуляра в конструкции предусмотрена одиночная призма. Кроме того, для адекватного наблюдения за объектами возникает необходимость получения прямого изображения. В монокуляре будем использовать одиночную призму, следовательно для получения прямого изображения она должна иметь крышу.

Таким образом, оптической схемой прибора является схема призменного монокуляра, состоящая из телескопической системы, построенной по схеме Кеплера, и призмы с крышей, размещенной между объективом и окуляром телескопической системы (рис. 1).

Рис. 1 Оптическая схема призменного монокуляра

Основными оптическими характеристиками телескопической системы являются:

• видимое увеличение ;

• угловое поле ;

• диаметр выходного зрачка .

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

Угловой предел разрешения определим, исходя из целесообразности 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 равен

где длина ракеты, расстояние, на которой находится ракета (рис.2).

Рис.2

Подставим найденные значения и найдем видимое увеличение.

Определим угловое поле в пространстве предметов

где - максимальное смещение ракеты, т.е. расстояние, на которое ракета отдалится от самолета за время .

За диаметр выходного зрачка принимаем диаметр зрачка глаза, который может быть в пределах от 1,1 до 8 мм. Так как наблюдение ведется в дневное время, то примем диаметр выходного зрачка .

Рассчитанные основные оптические характеристики прибора в таблице 2.

Таблица 2

Габаритный расчет

Габаритный расчет проводится с целью получения исходных данных для расчета отдельных оптических узлов и последующего аберрационного расчета.

Для удобства расчета оптическую схему (рис. 3) монокуляра развернем по горизонтальной оси и заменим призму эквивалентной плоскопараллельной пластиной. На рис. 3 показаны осевой и наклонный пучки лучей, рассмотрев ход которых, мы можем провести габаритный расчет. Для уменьшения размеров монокуляра, главным образом призмы, и достижения лучшего качества изображения на краю поля из всего наклонного пучка лучей, поступающего во входной зрачок под наибольшим углом , через систему пропускают только часть пучка, симметричную относительно главного луча. Ширина этой части наклонного пучка во входном зрачке измеряется величиной , где – диаметр входного зрачка, a – коэффициент виньетирования, который примем равным 0,5.

Виньетирование в схеме обеспечивается:

• по верхнему лучу – оправой на выходной грани призмы;

• по нижнему лучу – оправой первой или последней линз окуляра.

Рис.3 Эквивалентная оптическая схема монокуляра

Габаритный расчет будем выполнять в предположении, что оптическая система обладает свойствами идеальной, а ее компоненты являются бесконечно тонкими.

Определение фокусного расстояния окуляра

Видимое увеличение призмы с крышей равно , следовательно, видимое увеличение зрительной трубы с призмой равно

Зная основные характеристики зрительной трубы , , , ее длину L, коэффициент виньетирования , определим фокусное расстояние окуляра по формуле:

Определение фокусного расстояния объектива

Фокусное расстояние объектива равно

Определение входного зрачка монокуляра

Определим диаметр входного зрачка по формуле

Определение углового поля окуляра

Угловое поле окуляра равно

Определение диаметра полевой диафрагмы

Диаметр полевой диафрагмы равен

Полевая диафрагма находится в передней фокальной плоскости окуляра.

Расчет геометрических параметров призмы

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

Угол отражения призмой лучей равен углу между визирной осью и горизонтальной линией наблюдения в окуляр:

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

Данную задачу можно решить, используя призму АкР-45, которая имеет одно отражение и отклоняет оптическую ось на угол 45°. Призма снабжена крышей для получения прямого изображения.

Внешний вид и конструктивные параметры призмы приведены на рис. 4

Рис. 4 Призма АкР-45

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 (воздушные пузыри, мелкие царапины и пылинки) будут резко видны в поле окуляра и помешают наблюдению;

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

Рис. 5

Выберем такое положение призмы, при котором расстоянию от призмы до фокальной плоскости в пространстве изображений после окуляра будет соответствовать разность сходимостей в 10 - 20 дптр. Расстояние , от фокальной плоскости окуляра до призмы (рис.5), соответствующее разности сходимостей в диоптрий, можно определить по формуле

Знак минус говорит о том, что отрезок измеряется от передней фокальной плоскости окуляра.

и разности сходимостей в одну диоптрию будет соответствовать , а при разности сходимостей в 10…20 дптр – . Примем (16 дптр), а связанный с ним отрезок , измеряемый от задней поверхности призмы до задней фокальной плоскости объектива, будет равен

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

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