火炮周视瞄准镜的光学设计

功夫猪

求高手帮忙设计火炮周视瞄准镜，要求如下：
一 光学系统的技术要求
1.光学特性:
视放大率                         Γ=3.7×  
物方视场角                         2w=10°
出瞳直径                         D'=4mm
出瞳距离                         lｚ'≥20mm
2.潜望高                           H=185mm
3.要求成正相
4.光学系统要求实现俯仰瞄准范围±18°
光学系统要求实现水平瞄准范围360°
5.俯仰和周视中观察位置不变
6.渐晕系数K=0.5.
二   设计计算内容
光学系统的外形尺寸计算:  
选择物镜,目镜的结构形式,计算有关参数:相对孔径D'/f',焦距f',物方像方视场角ω, ω'.
计算道威棱镜尺寸并验证渐晕系数.
计算端部棱镜,保护棱镜尺寸.
计算底部棱镜和分划板尺寸.
物镜目镜尺寸计算.
验算出瞳距离和潜望高.
说明：
1.综述
2.技术要求分析
3.设计计算内容分析
4.原理拟定：望远系统分析，俯仰周视分析，棱镜系统分析，保护玻璃，分划板，总体布局
5.物镜和目镜选型分析
6.计算，目镜计算，物镜计算，道威棱镜口径及渐晕计算，端部棱镜口径计算，保护玻璃口径计算，底部屋脊棱镜计算，物镜及目镜口径计算，
7.分划板刻画线计算
8.出瞳距离和潜望高计算
9.画出总的系统原理图

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二．系统外型尺寸的计算
选择物镜，目镜的结构型式，计算相关参数D/f’，f’：
物方视场角 2ω=10°
∵tgω'=τ×tgω=3.7×tg5°=0.324
∴ω'=17.94°   ∴2ω'=35.52° 
因为出瞳距离l’z要不小于20mm，所以应该选一个长出瞳距离的目镜，同时考虑到是瞄准仪器，所以选用对称目镜较为合适。
因为对称目镜l’z/f’目≈3/4，而且l’z≥20mm，所以f’目＞27mm。考虑到长出瞳距离对观察并无影响，所以取f’目=30mm。
∵τ= f’物/ f’目                 
∴f’物=3.7×30=111mm
因为出瞳直径D’=4mm，根据τ=D/D’， 所以入瞳直径为：D=3.7×4=14.8mm。所以物镜相对口径D/f’物=14.8/111=0.13。
根据物镜焦距和相对口径选用双胶物镜较合适，而且物方视场角2w=10°也满足双胶物镜的视场要求。 ;O5zUl-`  
道威棱镜的尺寸：
因为道威棱镜的体积在系统中最大，考虑到系统的总体积，重量不可过大，所以选择道威棱镜作为系统的孔径光阑。取道威棱镜的通光口径为D=15mm。道威棱镜采用K9玻璃，所以a=D/0.334=44.91mm。其中a为道威棱镜展开成玻璃板后，沿光轴方向的斜高度。其相对空气层厚度为Ea=44.91×0.8/1.5163=23.69mm。
∴d2=44.91×1.414=63.52

３、计算道威棱镜渐晕系数：
∵l1=Ea×1.414=23.69×1.414=33.5mm      
    l2=15mm
∴l1+l2=33.5+15=48.5mm 
∴DW=D-(l1+l2) ×tg5°=15-48.5×tg5°=10.76mm
∴渐晕系数为KD=DW/D=10.76/15=71.7％

４、计算顶端棱镜尺寸：
取道威棱镜和顶端棱镜的距离为L50mm，同时顶端棱镜为K9玻璃制成。
所以顶端棱镜的相当空气层厚度为：

E=D/1.5163=0.66D
由图可得到关系式：
(D-15)/2=(0.66D+50)
从而可以得到顶端棱镜尺寸为D=26.85mm.。
５、保护玻璃尺寸：  
取保护玻璃和顶端棱镜的距离为10mm。
保护玻璃口径为：
D’=(0.66D+50+10) ×tg5°×2+15=28.59mm。
６、计算物镜口径  
由于整个系统的渐晕系数为0.5，所以物镜也限制了成像光束的口径，因此物镜口径也为15mm。
∴道威棱镜和物镜的距离为d3=15/tg5°/2-63.52=22.21mm
７、计算目镜口径：
D=2×(f’目+f’物) ×tg5°=2×(111+30) ×tg5°=24.67mm   
８、计算底端棱镜和分化板尺寸：
　　　Ａ、底端棱镜的尺寸  
底端棱镜由K9玻璃制成，所以其相当空气层厚度为：E=1.732D/1.5163=1.14D。  
∵d4=185-63.52-22.21-50-26.85/2=35.86mm      
α’=arctg(111×tg5°-15/2)/111=1.14°
∴可由图得关系式：   
d4-D/2=(D/2-15/2)/tgα’
∴D=16.11mm  
　　　Ｂ ．分划板的尺寸：
D=111×tg5°×2=19.42mm
９、验证出瞳距离和潜望高   
A.验证出瞳距离： J8(lIk:e  
  h=111×tg5°=9.71mm 
α=arctg(h/30)=arctg(9.71/30)=17.93° 
β=arctg(19.42/2-15/2)/111=1.14°
  h’=19.42/2-30×tgβ=9.11mm   
  h0=(24.67/2+h’)/2=10.72mm
  ∴l’z=10.72/tgα=33.14mm
  B. 验证潜望高 
  H=d1+d2+d3+d4=(50+26.85/2)+63.52+22.21+35.86=185mm
至此，设计基本完成。 
三、各光学零件主要尺寸总结
１、保护玻璃　　　　　　　　 Ｌ＝28.59mm  
2、顶端棱镜　　　　　　　　 Ｄ=26.85mm
3、道威棱镜　　　     Ｄ＝１５mm
　d2=44.91×1.414=63.52　　　ＫＤ＝71.7％
4、物镜         Ｄ＝１５mm　　　d3=　22.21mm　　　　　　　　　　　　　　　 QW
YJ *  
５、目镜         Ｄ＝24.67mm  
６、底端棱镜　　　　　　　D=16.11mm
７、分划板     　　　Ｄ＝19.42mm  
系统原理图

seabeam 2006-07-12 02:15
以上为北京理工大学近几年使用的光学工艺设计题目

光人 2007-01-24 15:52
北京理工大学近几年使用的光学工艺设计题目

mjs99 2007-01-30 09:21
xiexie xuexixuexi

yazhuge 2007-02-02 18:40
这个很好的,还有就是安老师写的那本应用光学上的,给按搞设计提供了很大的帮助,大家可以仔细的学习一下,真的很有帮助的~!!

youngest

找不到资料啊，除了ls那个外

功夫猪

一楼的我有，求另外的

xdestiny

北理的小学期作业吧···

xj2010cg

学习了，谢谢

idandie

路过学习是一种好的求知态度