Расчет оптической системы монокуляра

ЗАДАНИЕ

Исходные данные:

??=7 секунд

2щ=5 град

L=382,86 мм Тип призмы: Порро I

1. ИДЕАЛЬНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Телескопическая система состоит из объектива и окуляра

??- разрешающая способность монокуляра

2щполное поле зрения монокуляра в пространстве предметов

Lрасстояние между объективом и окуляром в бесконечно тонкой системе Рисунок 1 — Модель идеальной оптической системы

;

где

Удаление выходного зрачка Определяем диаметр полевой диафрагмы

2. РАСЧЕТ ПРИЗМЫ

Рис. 2

Призма представлена в виде плоско параллельной пластинки П.д.

Рис. 3

Если пучок расходящийся

k-коэффициент призмы, который зависит от типа призмы Где rрисунок полевой диафрагмы

[2]

— пучок сходящийся Толщина пластинки:

K=4

Рис. 4 — Схема идеальной оптической системы плоско параллельной пластинки Осесимметричная система-система в которой центры всех поверхностей на оптической оси. (Заменяем бесконечно тонкий объектив и окуляр реальными)

3. ВЫБОР ОКУЛЯРА

Определяем окуляр по полному полю зрения монокуляр в пространстве предметов [1];

Тип окуляра — Кельнера.

Окулярное поле зрения .

Обозначение 1K-F40.

Вершинные фокусные расстояния .

Диаметр диафрагмы поля зрения .

Перемещение окуляра на 1дптр=1,6.

Габаритные размеры:

L-общ. Длина=48,0.

Световой диаметр D=39, .

Расстояние между линзами .

Рис. 5

Диафрагма поля зрения

D=39,0 стекло К8

d=9,0

D=39,0 стекло 6К5

d=8,0

D=22,5 стекло Ф3

d=2,0

II+III. d=10,0

, ,

БК6

Ф13

Параксиальные характеристики:

Параксиальные характеристики для обратного хода:

до выходного зрачка Результаты расчета окуляра в обраном ходе:

Элементарные функции

DS (мм)= - 0,39 475 850 — сферическая

SF'= 12,2 417 749 — хроматизм для линии С

SF'=12,12 071 387 — хроматизм для линии F

Y'=-14,456 592 — главный луч

Y'=-14,4 013 481 — верхний луч

Y'=-14,5 112 017 — нижний луч Вычисление комы:

0,121 061 060 хроматизм положения

— 0,321 234 — продольная сферическая аберрация Расчет системы окуляр+призма. Расстояние между призмой и окуляром

SF+S=|-12,19 436|+16=-28,19 436

4. РАСЧЕТ ОБЪЕКТИВА

Рассчитывается таким образом чтобы компенсировать аберрации системы окуляр+призма Дано:

Используя теорию Слюсарева, определяем параметры P, C, W [4];

Из формул

Находим Р:

Находим С:

Определяем W при

Если W<0,8 то крон впереди Используя диаграмму (пару марок стекол номер клетки 17>К8ТФ1 далее по таблице № 5 находим:

Находим углы первого параксиального луча

Находим радиусы кривизны Находим толщины положительной и отрицательной линз Делаем проверку по программе НЕОС.

Рассчитываем аберрации полученного объектива.

DS-сферическая аберрация 0,211 757.

Хроматизм -0,803 490.

Кома 0,317 091.

Вычислям аберрации высших порядков:

(Разность между расчетными и данными значениями).

Сферическая аб.=0,211 757-(-0,394 758)=0,606 515.

Хроматизм= - 0,803 490 — 0,121 061 060= - 0,20 141 006.

Кома=0,317 091−0,321 234=-0,41.

Проводим оптимизацию с помощью программы НЕОС.

Задаем фиксированное значение; фокусное расстояние; выходим на таблицу оптимизированных функций, задаём: заданные значения аберраций которые использовались перед началом объектива, значения аберраций и допуски (10я часть номинальных значений), толщина по краю-минимальное значение.

В результате получаем меридианальные радиусы.

194,38 351

— 142,768 563

— 547,469 228

Приводим их в соответствии с ГОСТ с помощью программы НЕОС (вид работ перестройка).

194,54

— 142,89

— 547

Осевые расстояния 2,2; 1,7

Окончательный вариант аберраций.

0,43 919-сферическая аберрация.

0,1 064 114-хроматизм.

0,34 229-кома.

Параксиальные характеристики.

F'=342,89 506 D=17,1428 SF=-342,3469 D'=17,170 244

SF'=340,96 069 L=344,86 069

5. ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Берем реальный окуляр и плоскопараллельную пластинку (призму) и реальный объектив Рис. 6

1,51 829-показатель преломления призмы К8

324,96 070+16+12,19 436=353,15 506

SF'+|SF|=340,96+12,19 436=353,15 436

6. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

Призма ПорроI

Рис. 7

D-основной конструктивный параметр

D/2=30,07/2=15,035

Определяем орты нормалей поверхностей призмы Расчет аберраций оптической системы объектив+призма Кома:

Поперечная сферическая: -0,144 791

Поперечная сферическая: 0,4 368 354-(-0,90 335)=0,5 271 704

Суммирование аберраций (из объектив+призма сферич. аб. вычесть сфер. аб. окуляра в обратном ходе)

— 0,144 791-(-0,98 706)=-0,4 609

хроматиз. об-в+призма сложить с хроматизмом обр. хода окуляра

0,5 271 704+(-0,1 210 603)=0,40 610 937

кома

— 0,5 259−0,2 875=-0,55 465

Расчет аберраций монокуляра.

Вводим показатели преломления.

Рис. 8

С помощью программы НЕОС получаем параксиальные характеристики Рис. 9

Рис. 10

оптика окуляр призма аберрация Рис. 11

Контрольные характеристики Триорта пространства изображений Результаты расчета:

Суммирование аберраций объектив+призма и окуляр приводим в угловую меру.

— 0,4 609:40=-0,115 225 (рад)-сферичес.

— 0,55 765:40=-0,1 386 625 (рад) — кома

7 ВЫПУСК ЧЕРТЕЖА СЕТКИ Расстояние между штрихами Цена деления 0−0,5 дистанции

0−0,1=3,6'

0−0,5=18'

Световой диаметр сетки

Число штрихов

1. Окуляры телескопических систем Н., 1989

2. Шульженко П. Ф. Справочник конструктора оптико-механических приборов / В. А. Панов, М. Я. Кругер Л., 1980 г.

3. Бегунов Б. Н., Заказнов Н. П. М., 1981 г.