23

«Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана» (МГТУ им. Н. Э. Баумана)

Факультет РЛ

Кафедра РЛ3

Расчетно-пояснительная записка

к курсовой работе на тему:

«Призменный монокуляр»

Студент _______________ (Таганцев А.А.) Группа РЛ 3 - 61

Руководитель курсовой работы ___________________ (Сушков А.Л.)

2012 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

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

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

2. Габаритный расчет……………………………………………………………………………6

3. Выбор призмы и расчет ее геометрических размеров……………………………………...8

4. Выбор окуляра…………………………………………………………………………...…..15

5. Определение аберраций объектива…………………………………………………………17

6. Расчет объектива……………………………………………………………………………..19

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

Выводы……………………………………………………………………………………….…24

Литература………………………………………………………………………………...…….25

ВВЕДЕНИЕ

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.

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.

В данной работе необходимо рассчитать призменный монокуляр для наблюдения за сближением ракеты с объектом, которое происходит на высоте Н=20 км и в d1=10 км по горизонту от пункта наблюдения и в плоскости, перпендикулярной линии наблюдения. Слежение за сближением должно начинаться при удалении ракеты от объекта на d2=1.5 км. Ось окуляра должна быть горизонтальна. Прибор должен позволять уловить отклонение ракеты от объекта dmin=22 м. Длина системы L = 250 мм.

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 положения зрительной оси оператора необходима отражательная призма. А так как изображение должно быть прямым, призму снабжают крышей. Таким образом, оптической схемой прибора является схема призменного монокуляра, состоящая из объектива, призмы с крышей и окуляра. В случае, если с использованием данного прибора будут проводиться измерения, зрительную трубу необходимо будет снабдить визирной сеткой, которая наносится на плоскопараллельную пластину, устанавливаемую в совмещенных фокальных плоскостях объектива и окуляра. (Примечание: в данной курсовой работе расчет визирной сетки не производится т. к. толщина плоскопараллельной пластины, на которую она может быть нанесена, мала по сравнению с толщиной призмы).

Рис. 1. Оптическая схема прибора. 1 – объектив, 2 – призма, 3 – визирная сетка, 4 – окуляр.

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

Видимое увеличение можно выразить через отношение угловых пределов разрешения в пространстве изображений () и в пространстве предметов ():

Угловой предел разрешения ' определим исходя из указаний о необходимости иметь впечатление от изображения минимального отклонения не хуже, чем от миллиметровых делений, т.е. '=1/250=0,004 или '=13,3', где 250 мм – расстояние наилучшего зрения. Угловое предел разрешения в пространстве предметов равен

Тогда видимое увеличение равно Г_т=0.004/0.001=4^х или =3,3'.

Следует помнить, что призма с крышей, которую будем использовать, имеет видимое увеличение ,поэтомупри расчете зрительной трубы следует принимать

Г_т= - 4^х.

Угловое поле 2 зависит от линейного поля 2y = 3 км и высоты Н=20 км, tg=y/H, откуда tg=0,075, =4,17°. Примем 2=8°.

Для определения диаметра выходного зрачка воспользуемся [ⁱ] зависимостью диаметра зрачка глаза от яркости фона, из которой следует, что приL_v,Ф =0,45 кд/м² D_гл=5 мм. Считая, что D'=D_гл, примем D'=5 мм, так как D=Г_тD' и следовательно, D=20 мм. Тогда ожидаемый угловой предел разрешения _ож=140''/D будет равен _ож=7", что позволяет прибору иметь линейный предел разрешения в пространстве предметов значительно выше требуемого.

Итак, необходимо рассчитать оптическую систему призменного монокуляра, имеющего: Γ_Т =-4^Х, 2ω=8°, D'=5 мм , L=250 мм.