Разработка призменного монокуляра

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ»

(ГОУВПО «СГГА»)

Кафедра: Оптических приборов

Дисциплина: ИИоП

КУРСОВАЯ РАБОТА

Разработка призменного монокуляра

Выполнил:

Ст. гр. Оэз-42т

Чупаршнева А.В

Проверил:

Парко И.В

Новосибирск 2013



СОДЕРЖАНИЕ

НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПРИБОРА

ВЫБОР И РАСЧЕТ ОПТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

АБЕРРАЦИОННЫЙ РАСЧЕТ И АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ



НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ПРИБОРА

Призменным монокуляром называется прибор, оптическая система (ОС) которого представляет собой простую зрительную трубу с призмой или системой призм для перевертывания изображения, благодаря чему весь прибор создает прямое изображение. Кроме того, введение призм в оптическую схему позволяет получить заданный угол отклонения (угол между оптическими осями объектива и окуляра), обеспечивающий удобное положение головы наблюдателя и компенсацию вращения изображения.

Призменный монокуляр применяется и как самостоятельный прибор (буссоль, перископы и т.п.), и как составная часть стереоскопических наблюдательных систем (дальномеры, стереотрубы). Если в монокуляре используется одиночная призма, то для получения прямого изображения в приборе она должна иметь крышу.

Рассмотрим схемы некоторых призменных монокуляров. Призма Шмидта (рис. 1) позволяет иметь в монокуляре угловое поле не более 8° и образует угол отклонения в 45° между визирной осью (оптической осью в пространстве предметов) и оптической осью окуляра. Монокуляр с призмой Аббе (рис. 2) иногда используется для изготовления призматических биноклей. Призма Пехана (рис. 3) позволяет получить компактную вдоль оси оптическую систему благодаря большой длине хода лучей внутри призмы. Если наблюдательный прибор должен иметь повышенные пластичность и компактность, то следует применять в схеме призму Лемана (рис. 4).

ВЫБОР И РАСЧЕТ ОПТИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

призменный монокуляр объектив оптический

Монокуляр представляет собой наблюдательный прибор, в основу которого положена зрительная труба Кеплера. Увеличение зрительной трубы Кеплера - величина отрицательная. Для получения прямого изображения в оптическую систему введена призменная оборачивающая система. Поэтому расчет монокуляра мы производим без учета оборачивающей системы, т.е Г=-6.

1 РАСЧЕТ ОБЪЕКТИВА

Составим систему уравнений:

где L-длина зрительной трубы; f'_об- заднее фокусное расстояние объектива; f'_ок- заднее фокусное расстояние окуляра.

Преобразуем систему и получим



Определяем f'_об по формуле:

Входной зрачок совпадает с оправой объектива, поэтому диаметр объектива равен

где Д_{об -} световой диаметр объектива

Д_вх.зр. - диаметр входного зрачка

Минус опускается, т.к. диаметр не может быть отрицательным.

Определяем относительное отверстие по формуле:

Где a-относительное отверстие

По фокусному расстоянию f'_об=129мм, полю зрения 2w= и относительному отверстию a=1:5,3 выбираем по каталогу объектив со следующими параметрами:

f'_об=128,59; S_F=-127,96; S'_F'=124,67

Оптические характеристики выбранного объектива отличаются от расчетного, поэтому требуется пересчет конструктивных параметров по формуле:

Пересчитываем все параметры объектива, получаем объектив со следующими характеристиками:

f'об=129	r2=33,83
SF=128,36	r3=-264,84
S'F=125,06	d1=2
r1=69,24	d2=5

Таблица 1

№ пов-ти	r, мм	d, мм	ПД
1	69,24	2	ТФ1
2	33,83	5	К8
3	-264,84	?d=7

Рисунок 1 - Эскиз объектива

Определяем вершинные отрезки по формуле:

РАСЧЕТ ОКУЛЯРА

Заднее фокусное расстояние определили выше

f' =21,5мм

Определим увеличение окуляра по формуле:

Определим угол поля зрения окуляра по формуле:

2w'=2339'

По увеличению окуляра Г=11,6 ?, заднему фокусному расстоянию f'_ок=21,5 и полю зрения окуляра 2w'=2339' Выбираем по каталогу окуляр: F'=25мм; S_F=-23,3; S'_F'=23,9

f'ок=21,4	r2=7,82
SF=-1993	r3=-15,73
S'F'=20,49	d1=0,71
r1=20.33	d2=2,81



Рисунок 2 - Эскиз окуляра

Определяем вершинные отрезки

Определяем удаление выходного зрачка по формуле:

РАСЧЕТ СЕТКИ

В оптическую систему ввели сетку с симметричным расположением 10 делений, угловой размер между делениями 3'материал сетки БК10(n=1,5183).

Световой диаметр сетки определяется по формуле

Пересчитаем диаметр сетки через поле зрение

Это говорит о том, что поле зрения окуляра имеет некоторый запас и не срезает изображение сетки.

Толщина сетки равна 1,5±0.5

Рассчитаем удлинение вносимое сеткой

Определяем наименьший размер толщины штриха

Практическую толщину штриха принимаем равную 0,01мм

Рассчитаем расстояние между двумя штрихами сетки

РАСЧЕТ ОБОРАЧИВАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ

В призменном монокуляре применяется оборачивающая систему типа Порро 1 род, состоящая из 2х призм БР-180. Световые диаметры определяются из рисунка 3

Рисунок 3

Определим диаметр пучка лучей падающих на призму

2х=6.9мм

Определим длину сторон

А=2Дпр=31.2мм

С=1,414Дпр=22.05

H=Дпр=15.6мм

Определим удлинение хода луча в призме

Расчет разрешающей способности

Теоретическая разрешающая способность определяется по формуле

Реальная разрешающая способность определяется по формуле

РАСЧЕТ ДИОПТРИЙНОЙ ПОДВИЖКИ

Расчет диоптрийной подвижки необходим для того чтобы люди с разной остротой зрения могли использовать данную оптическую систему для комфортного наблюдения. Обычно для расчета значение фокусировки составляет ±5 диоптрий.

;

;

где N- число диоптрий.

Расчет коэффициента пропускания полученной оптической системы

а) без просветляющих покрытий

, где

- число несклеенных поверхностей кронов;

- число несклеенных поверхностей флинтов

- суммарная длина толщин;

; ;;

;

б) с двумя просветляющими покрытиями

;

в) с тремя просветляющими покрытиями

;

Призменный монокуляр представляет собой трубку обычного призменного бинокля с раздельной фокусировкой.

Объектив располагается в тубусе, соединенном с корпусом. Корпус снизу и сверху закрыт крышками в нем помещается призма оборачивающей системы. С корпусом жестко связан тубус, по которому на резьбе вращается муфта окуляра. Вращение муфты приводит к осевому перемещению окуляра, что необходимо для наводки монокуляра на резкость изображения. На муфте нанесена диоптрийная шкала (обычно ±5 дптр).

Для центрирования окуляра относительно глаза, т. е. для совмещения выходного зрачка со зрачком глаза наблюдателя и защиты глаза от бокового света, на муфту окуляра устанавливается эластичный или жесткий наглазник.

АБЕРРАЦИОННЫЙ РАСЧЕТ И АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

Результаты расчетов оптической системы в программе “OPTIC”

Таблица 2

Параметр	Значение
Увеличение, крат	6
Длинна системы, мм	150
Световой диаметр объектива, мм	24
Световой диаметр склейки окуляра, мм	10
Световой диаметр сетки	8.9

Таблица 3

Оптический компонент	Номер поверхности	Радиусы кривизны	Толщины и расстояния по оси	Марки стекол
Объектив	1	69.24	2	ТФ
	2	33.83	5	К8
	3	-264.84
Расстояние до первого оборачивающего компонента	70
Первый оборачивающий компонент	1	31.2	15.6	Ф2
Расстояние до сетки	59
Сетка	1	0	1.5	К8
	2	0
Расстояние от сетки до окуляра	19.9
Окуляр	1	20.33		К8
	2	7.82	0.71	ТФ1
	3	-15.73	2.81	К8
Положение выходного зрачка	24

Аберрации объектива

Осевой пучок

Параксиальные характеристики



ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенной работы был выполнен габаритный расчет призменного монокуляра с оборачивающей системой Порро 1 рода, включая расчет сетки. Проведен проверочный расчет в программе `OPTIC',

Все параметры: увеличение, длина системы, удаление выходного зрачка, диаметр выходного зрачка - лежат в приделах допуска.

Также прилагается комплект чертежей оптических деталей.



СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1 Справочник конструктора оптико-механических приборов [Текст]/ В.А Панов, М.Я Кругер, В.В Кулагин и др.; под общ. ред. В.А. Панов.-3-е издание. - М.: Машиностроение, Леннингр. отд-ние, 1980.- 742 с., ил.

2 Латнев С.Н. «Конструирование точных оптических приборов». Политехник 2007 год

3 Гародецкий Ю.А «Конструкция расчета и эксплуатации инструментов и приборов» Москва Машиностроение 1971 год

4 Хацевич, Т.Н. Лабораторный практикум [Текст] : учеб. пособие.

Размещено на Allbest.ru

...