Габаритний розрахунок монокуляра з вибором оптичної схеми об'єктива та окуляра, Розрахунок параметрів об'єктива і окуляра - Огляд оптичних схем монокулярів

Вихідними даними для габаритного розрахунку монокулярів є такі параметри

Видиме (кутове) збільшення Г=10Х

Кут поля зору в просторі предметів 2щ=4?

Діаметер вихідної зіниці D=2,5мм

Довжина системи без врахування переносу зображення призмою L=225мм

Роздільна здатність системи в просторі предметів ш=6 кутових секунд

Віддаленя вихідної зіниці від останньої поверхі окуляра t=14мм

Допустимий коефіціент вінетування ?Щ=0,5.

В результаті розрахунку знаходяться фокусні відстані об'єктива і окуляра.

Розрахунок параметрів об'єктива і окуляра

Використовуючи систему рівнянь:

(1)

Знаходимо фокусну відстань окуляра

FОк===25мм (2)

Отримане значення округлюють до значення найближчого з ряду 20,25,30,35,40,45,50. Таким чином фокусна відстань окуляра має значення 30мм

Розраховуєм фокусну відстань об'єктиву

FОб=-Г -fОк=-(-10)- 25=250мм (3)

Розраховуємо кут поля зору окуляра за формулою:

2щ=2arctg(?Г?- tgщ)=2arctg(?10?-tg(1?))=38? (4)

Діаметр вхідної зіниці системи:

D вх..зін=DВих. зін-?Г?=2,5-10=25 (5)

Габарити призми визначаться найбільшим із діаметрів світлового пучка D на вхідній або вихідній гранях, який призма повинна пропустити через себе без віньєтування. В довідникових матеріалах всі розміри призм виражаються через D. Тому першочерговою задачею габаритного розрахунку призм є знаходження величини D з урахуванням типу призми, її положення і геометричних параметрів світлових пучків між об'єктивом і окуляром.

Величину D зручно визначати, використовуючи приведену розгортку відбиваючої призми. Приведеною розгорткою називають плоско паралельну пластину товщиною dP По осі, де d - осьова розгортка призми; n - показник заломлення скла для основної довжини хвилі.

Ця розгортка дозволяє не враховувати заломлення променів на гранях оскільки діаметр пучка на вихідній грані приведеної розгортки є таким же, як і на вихідній грані реальної призми.

Щоб визначити D, необхідно розглянути в меридіональній площині проходження через приведену розгортку призми двох пучків променів. Один із них є паралельним оптичній осі і заповнює всю вхідну зіницю системи, другий - заповнює лише частину отвору зіниці у відповідності з допустимим коефіцієнтом віньєтування kщ і потрапляє в зіницю під кутом щ

до розрахунку габаритів призми

Рисунок 14. До розрахунку габаритів призми

Як видно з рисунку 14, перший пучок променів має більший на вихідній грані призми:

D1=2-h1

Другий пучок в залежності від свого нахилу і збіжності може мати більший діаметр на вихідній або на вихідній гранях. Тому необхідно проводити розрахунок крайнього (верхнього) променя цього пучка через обидві грані призми, тобто знайти висоти Н1,і Н2.

Величина визначаться вибором більшого з трьох значень 2h1,2H1,2H2

Порядок габаритного розрахунку призми

Розраховується e1

Розраховується h1

Розраховується H1,H2

ВизначаєтьсяD

Розраховуються всі габаритні розміри призм.

Знаходимо відстань між вихідною граню призми і заднім фокусом обектива:

E2===9,375мм,

Де D=10...20.

Висота h1 розраховується за допомогою формул кутів і висот нульового променя, що проходить через систему, задану компонентами:

Де ?К ?К+1- кут нульового променя до і після k-го компонента, hK, hK+1- висота нульового променя на головних площинах k-го компонента, dK - відстань між k-тим і (k+1)-м компонентами ФК - оптична сила k-го компонента. Наведена формула справедлива для системи, всі компоненти якої знаходиться в повітрі.

Враховуючи, що tg?1=0, висота променя на вході в систему дорівнює m. Оскільки e1=fОб --e2;Ф1=; d=D-k=2h-k, де m=DВх. зін,k=,то маємо робочу формулу:

H1===0,669мм.

Перед розрахунком Н1,Або Н2 необхідно розрахувати tgи2.Якщо tgи2 ? 0, то крайній верхній промінь похилого пучка направляється вниз або е паралельним оптичній осі. Тоді висоти цього променя Н1?Н2 І для визначення й достатньо розрахувати тільки Н1. Якщо tgи2 ?0, то крайній верхній промінь направляється вверх. Н1?Н2. Таким чином, достатньо розрахувати тільки Н2. Величина розраховується за формулою:

Tgи2=tgщ+(m-kЩ+t-tgЩ)-=tg(1?)=(12.5-0.5+0-tg(1?))-=0.0425

Де щ половина кута поля зору (підставляється в формулу в формулу з від'ємним знаком, оскільки промінь що розглядається рухається з низу в верх);

KЩ коефіцієнт допустимого віньєтування

У випадку, коли вхідна зіниця співпадає з тонким обективом (t=0) Маемо:

Tgи2=tgщ+

Висота Н2 розраховується як різниця відповідних вертикальних відрізків в фокальній площині об'єктива:

Величина D визначається шляхом вибору найбільшого із значень висот h1 H1 і H2 з наступним помноженням вибраного значення на 2:

D=2-max(h1 H1 і H2)

Порівнюючи висоти h1,Н2 робимо висновок, що:

D=2-H2=2-(-3.9766)=7,97532мм

Для розрахунку габаритних розмірів призми до знайденого значення D додати припуск на кріплення (До декількох міліметрів), округлити це значення до найближчого із нормального ряду чисел(ГОСТ 6636-69).

Отримане нове значення D далі використовується для розрахунку габаритних призми.

Рисунок 15

Виконуємо розрахунок розмірів призми:

A=D a=10

C=2-D C=2-10мм

C1=2.618-D C1=2.618-10=26.18мм,

M=0.357-D m=.0357-10=3.57мм,

D=4,535-D d=4,535-10=45.35мм,

R=.05-D R=0.5-10=5мм

L=0.5-D l=0.5-10=5мм

Розрахунок діаметра польової діафрагми

Промені з подвійною стрілкою (рис 2.1) повинні перетинатися на краю отвору польової діафрагми. Тому діаметр польової діафрагми дорівнює:

DП. Д=2-fОб-?tgщ?=2-250-?tg(1?)?=8,7мм

Вибір окуляра

Для вибору окуляру скористаємося таблицею 1.

Відповідно до цієї таблиці, параметрам 2щ=38? і t/fОк=14/25=0,56 в найбільшій мірі відповідає Симетричний окуляр. Вибираємо симетричний окуляр.

Таблиця 1. Параметри окулярів ЗТ

Таблиця 2. Конструктивні параметри Семитричного окуляра.

№ поверхні

Радіуси кривизни, мм

Осьові відстані, мм

Показники заломлення

1,0

1

68,68

1,5

1,620539

2

21,01

7,5

1,518296

3

-30,50

0,1

0,1

4

30,58

7,5

1,518296

5

-21,01

1,5

1,620539

6

-68,86

1,0

Параксіальні характеристики Симетричного окуляра

F, мм

S'F,Мм

SF,Мм

24,97236

18,82957

-18,82957

Так як табличне значення задньої фокусної відстані f ' Симетричного окуляра 24,97236 мм, а розрахункове значення тієї ж відстані рівне 25, то значення коефіцієнта масштабування окуляра дорівнює

=1.

Далі уточнюємо відалення вихідної зіниці:

T'= =18,82957+

Де z0=f'+t - відстань від попереднього фокусу об'єктива до вихідної зіниці; - повздовжня аберація в зіницях (при великих кутах нахилу головного променя може досягти -2...-3мм).

Як бачимо, величина t 'перевищує задану величину, значить окуляр вибрано правильно.

Вибір об'єктива

Об'єктив вибирається по двом параметрам:куту поля зору та відносному отвору. Значення відносного отвору обчислюють за формулою:

А===1:10

Похожие статьи




Габаритний розрахунок монокуляра з вибором оптичної схеми об'єктива та окуляра, Розрахунок параметрів об'єктива і окуляра - Огляд оптичних схем монокулярів

Предыдущая | Следующая