Расчет монокуляра

Автор: s********@mail.ru, 28 Ноября 2011 в 10:46, курсовая работа

Описание работы

Окуляр выбирается из методички «Окуляры телескопических систем» [6] по следующим параметрам: требуемое угловое поле в пространстве изображений 2ω’ и удаление выходного зрачка S’p’. Так как 2ω’ равное 29º37’19” могут обеспечить все окуляры из методички, то рассматриваются наиболее простые и технологичные в изготовлении.

Содержание

Введение
1 Габаритный расчет призменного монокуляра ………………………………………5
1.1 Расчет и выбор окуляра …………………………………………………………. 5
1.1.1 Определение углового поля окуляра………………………………………..5
1.1.2 Выбор окуляра………………………………………………………………..6
1.2 Определение углового поля окуляра……………………………………………...8
1.3 Определение фокусного расстояния объектива………………………………….8
1.4 Определение диаметра полевой диафрагмы……………………………………...8
1.5 Расчет параметров сетки…………………………………………………………..9
1.6 Расчет параметров призмы ……………………………………………………….11
2 Определение аберраций компонентов системы……………………………………..14
2.1 Аберрационный расчет окуляра и призмы ……………………………………...14
2.1.1 Расчет аберраций призмы …………………………………………………..14
2.1.2 Расчет аберраций окуляра…………………………………………………..19
2.2 Расчет аберраций объектива………………………………………………………21
3 Расчет объектива по методу Слюсарева………………………………………………23
3.1 Расчет основных параметров объектива…………………………………………..23
3.2 Определение основных параметров объектива……………………………………24
3.3 Определение марок стекол линз……………………………………………………24
3.4 Расчет радиусов тонкого объектива………………………………………………..26
3.5 Расчет конструктивных параметров объектива……………………………………29
3.6 Проверочный аберрационный расчет объектива…………………………………..31
4 Компоновка системы и её проверочный аберрационный расчет …………………….35
5 Оценка качества изображения оптической схемы……………………………………..42
6 Описание разработанной оптической схемы…………………………………………..43
Заключение…………………………………………………………………………………47
Список литературы…………………………………………………………………………48

Работа содержит 1 файл

курсовой МОЙ!!!!!!!!!!.docx

— 1.49 Мб (Скачать)

      Программа рассчитывает следующие параксиальные  характеристики объектива, аберрации  осевого и наклонного пучков лучей  – таблицы 29,30,31. 

   Таблица 29 – Параксиальные характеристики объектива

 

   Таблица 30 – Аберрации осевого пучка  лучей объектива

 
 

   Таблица 31 – Аберрации наклонных пучков лучей объектива

 

     Из  данных таблицы 29 по формуле (24) определяется продольная хроматическая аберрация  объектива ΔS’F’C’:

ΔS’F’C’ = 137,840 – 138,001 = -0,161 (мм).

      Из  данных таблицы 30 определяется значение продольной сферической аберрации объектива ΔS’:

ΔS’= ΔS’(0) = -0,208004 (мм). 

  Из данных таблицы 31 по формуле (25) определяется меридиональная кома объектива Δg’:

Δg’ =

      

              В таблице 32 приводятся значения требуемых значений аберраций и полученных у рассчитанного объектива. 

      Таблица 32 – Аберрации объектива

Аберрация Требуется Получено
ΔS’F’C’, мм - 0,1379 -0,161
ΔS’, мм 0,074857  -0,208004
Δg’, мм 0,024361  
 

      Из  таблицы 32 видно, что полученные значения аберраций объектива близки к  требуемым. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4 Компоновка системы и ее проверочный  аберрационный расчет 

      Для ввода всей системы призменного  монокуляра в программу OPTIC надо рассчитать расстояния х1, х2, х3 между компонентами системы изображенной на рисунке 7.  х1 - расстояние между последней поверхностью объектива и входной гранью призмы, х2 – расстояние между выходной гранью призмы и первой поверхностью сетки, х3 – расстояние между последней поверхностью сетки и первой поверхностью окуляра. 

      Рисунок  7 – Определение расстояний между компанентами 

      Из  рисунка 7 выражаются расстояния х1, х2, х3:

х1 =S’F’об – Δz – l +Δn,                 (44)

x2 = Δz,            (45)

x3 = -SF’об + Δc –dc,           (46) 

      где х1 – расстояние между последней поверхностью объектива и входной гранью призмы, мм;

            х2 – расстояние между выходной гранью призмы и первой поверхностью сетки, мм;

            х3 – расстояние между последней поверхностью сетки и первой поверхностью окуляра, мм;

           S’F’об – задний фокальный отрезок объектива, мм;

          Δz – расстояние между задней гранью призмы и фокальной плоскостью окуляра, мм;

           l – длина хода луча в призме, мм;

         Δn – удлинение хода луча призмой, мм;

          SFок – передний фокальный отрезок окуляра, мм;

          Δс – удлинение хода луча плоскопараллельной пластинкой, мм;

          dс – толщина сетки, мм.

      По  формулам (44), (45), (46) вычисляются значения х1, х2, х3:

х1 = 137,840835 – 20 - 58,212 + 19,871751 = 79,500586 (мм);

х2 = 20 (мм);

х3 = 10,8 + 0,6145 -1,8 = 9,6145 (мм).

  Система монокуляра в программе OPTIC компонуется введением основных характеристик, конструктивных параметров, данных по пучкам лучей и координат лучей, указанных в таблицах 33, 34, 35, 36.

   Таблица 33 – Основные характеристики монокуляра

      Таблица 34 – конструктивные параметры монокуляра

     

 

     Таблица 35 – Данные по пучкам лучей монокуляра

 

     Таблица 36 – Координаты лучей монокуляра

      Программа рассчитывает следующие параксиальные  характеристики монокуляра, аберрации  осевого и наклонного пучков лучей  – таблицы 37, 38, 39, 40. Аберрации главных лучей монокуляра указываются в таблице 41. По данным таблиц 37, 38, 39, 40, 41 строятся графики аберраций системы – рисунки 8, 9, 10, 11, 12. 

      Таблица 37 – Параксиальные характеристики монокуляра

 
 
 

     Таблица 38 – Поперечные аберрации осевого  пучка лучей монокуляра

        Рисунок 8 – Поперечная сферическая и сферохроматическая аберрации системы 

            Таблица 39 – Продольные аберрации осевого пучка лучей монокуляра

 
 
 

      Рисунок  9 – Продольная сферическая и  сферохроматическая аберрации системы

      Таблица 40 – Аберрации наклонных пучков лучей монокуляра

 

      Рисунок 10 – Аберрации широких наклонных  пучков системы, меридиональное сечение, ω = 30 
 

      Таблица 41 – Аберрации главных лучей  монокуляра

 
 
 
 

      Рисунок 11 – Астигматизм и кривизна изображения  системы 

      Рисунок 12 – Дисторсия системы

      

              Из данных таблицы 38 определяется поперечная хроматическая аберрация монокуляра Δу’F’C’:

Δу’F’C’ = ΔU’(1-2) = 0000’00”

      Из  данных таблицы 38 определяется значение поперечной сферической аберрации монокуляра Δy’:

Δy’ = ΔU’(0) = 0000’26”.

      Из  данных таблицы 40 по формуле (25) определяется меридиональная кома монокуляра Δg’:

Δg’ =  

      Из  данных таблицы 41 определяется, что  дисторсия системы равна 0,65% и рассчитываются значения астигматизма системы и кривизны изображения, определяемые по формулам 47, 48.

      астигматизм системы определяется как:

Z’s – Z’m,           (47)

      а кривизна изображения системы:

                    (48)

      где Z’s, Z’m – астигматические отрезки вдоль оптической оси, дптр. В формулы (47) и (48) подставляются значения из таблицы 41:

z’s – z’m = 0,412849 – 0,423566 = -0,011017 (дптр); 
 
 
 
 
 
 
 
 

5 Оценка  качества изображения оптической  системы 

      Все результаты расчетов аберраций сводятся в таблицу 42, для их сравнения  с допустимыми значениями остаточных аберраций для оптических систем дневных визуальных телескопических приборов.

      Таблица 42 – Оценка качества изображения  оптической системы

Аберрации Остаточные  аберрации рассчитанной оптической системы Допустимые величин остаточных аберраций телескопических систем
Поперечная  сферическая аберрация  
26’’
 
1÷2 угловые  минуты
Хроматизм положения 0’01” 1÷2 угловые  минуты
Меридиональная кома 0’12” 1÷3 угловые  минуты
Дисторсия 0,65 % 3,5 %
Астигматизм 0,01 дптр 0,5 дптр
Кривизна  изображения 0,42 дптр 0,5 дптр

      Из  таблицы 42 определяется, что значение поперечной сферической аберрации, хроматизма положения, меридиональной комы, дисторсия и астигматизм  малы и незаметны для глаза наблюдателя. Рассчитанная система призменного монокуляра обеспечивает хорошее качество изображения в пределах указанного техническим заданием поля. 
 
 
 
 
 
 
 

      6 Описание разработанной оптической  схемы 

      Разработанная оптическая система призменного  монокуляра полностью соответствует  требованиям, оговоренным в ТЗ.

      Из  параксиальных характеристик системы  указанных в таблице 37 видно, что разработанная система – афокальная, с видимым увеличением 5,03653 крат, диаметром выходного зрачка 3,5 мм. Удаление выходного зрачка системы равное 17,123 мм, отличается  от заданного в большую сторону.

      Угловое поле в пространстве предметов составляет требуемые 60.

      В качестве оборачивающей призмы использована призма Ак Р- 600.

      На  сетку монокуляра наносится шкала  с ценой деления 0-05.

      

     Общий вид разработанного призменного  монокуляра изображен на рисунке 12.

      Рисунок 12 – Оптическая схема монокуляра с призмой АкР – 600.

      1 – объектив; 2 – призма АкР – 600 ; 3 – сетка; 4,5 – окуляр 

      Для выполнения чертежа схемы оптической принципиальной и чертежа сборочных  единиц и оптической деталей, входящих в схему, требуется провести необходимые  расчеты.

      Необходимо  определить разрешающую способность  призменного монокуляра по формуле :

  ,                                                                                                            (49)

      где ψ – разрешающая способность, угловые секунды;

            D – диаметр входного зрачка, мм

      В формулу (49) подставляются значения: 

     Для компенсации аметропии глаза  наблюдателя вводится диоптрийная  подвижка окуляра, величина которой  для положительного окуляра может  быть рассчитана по следующей формуле: 

      где Δ – диоптрийная подвижка окуляра, мм;

            f’ok – фокусное расстояние окуляра, мм;

           N – обычно принимается плюс – минус 5 диоптрий. 

      В формулу (50) подставляются значения для определения диоптрийной  подвижки окуляра, результаты расчетов сводятся в таблицу 43.  

     Таблица 43 – Диоптрийная подвижка окуляра

N, дптр -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5
Δ, мм -6,1 -4,9 -3,7 -2,4 -1,2 0 1,2 2,4 3,7 4,9 6,1

Информация о работе Расчет монокуляра