Округлим  радиусы кривизны по ГОСТ 1807-75 (ряд 250) 

     Конструктивные  парметры объектива и его параксиальные  характеристики (Приложение 6: рис.18).

     Проведем  аберрационный расчет при помощи программы Opal. Результаты расчета (Приложение 6: рис.19, рис.20).

     Расчет  аберраций III порядка

     Для рассчета аберраций III порядка следует найти суммы Зейделя (Прил. 6: рис.21) 

     Полученные значения запишем в таблицу 18. 

     Таблица 18

       

    Так как синтез объектива был выполнен на основе аберраций III порядка, а высшие порядки не учитывались, то фактические значения аберраций могут не совпадать с требуемыми.  Таким образом, сравнивая требуемые и фактические значения аберраций для нашего объектива, можно сделать вывод, что мы получили с высокой точностью требуемое значение аберрации меридиональная кома, так как расчет радиусов кривизны поверхностей линз вели по параметру W. Хроматизм положения также получили близко к заданному. Для продольной сферической аберрации значение отличается от заданного.

     Расчет  положения объектива

     Для окончательного формирования оптической системы призменного монокуляра необходимо вычислить расстояние d₃ между последней поверхностью объектива и передней поверхностью призмы

           

     Аберрационный расчет всей системы

     Конструктивные  параметры и параксиальные характеристики призменного монокуляра (Приложение 7: рис. 22, рис. 23).

     Результат аберрационного расчета призменного  монокуляра при помощи программы  “Opal” приведен в таблице 19 (Приложение 7: рис. 24-рис.30).

     Таблица 19

       

     °°°

     Из  таблицы 19 выпишем остаточные аберрации и занесем их в таблицу 20. 
 

     Таблица 20

 

       сферическая аберрация;

       меридиональная кома;

       хроматизм положения;

       хроматизм увеличения;

       астигматизм;

       дисторсия.

     Оптическая  система призменного монокуляра будет давать изображение удовлетворительного  качества, если:

      -остаточные аберрации в угловой  мере не превышают 2-3';

     -хроматизм  положения – 0,25-0,5 дптр;

      -астигматизм и кривизна поля  изображения: для обычных окуляров – 3-4 дптр, для широкоугольных – 5-6 дптр;

     -дисторсия:  для обычных окуляров – 5-7%,

                              для широкоугольных – до 10%.

     Как следует из таблицы 20, мы получили призменный монокуляр с требуемыми по ТЗ характеристиками Г, 2, D’, у которого исправлены следующие аберрации: меридиональная кома и хроматизм положения, поперечная сферическая аберрация. Астигматизм, дисторсия и хроматизм увеличения, вышли из допуска на телескопические системы, т.к. метод Г.Г. Слюсарева, использовавшийся в данной работе, позволяет исправить или получить заданные значения только трех аберраций: хроматизм положения, сферическая аберрация и меридиональная кома.

 
     Светоэнергетический расчет

     Для призменного монокуляра светоэнергетический  расчет сводится к вычислению коэффициента пропускания полученной оптической системы (τ).

     Для определения величины этого коэффициента необходимо учесть физические причины, вызывающие потери света при его  прохождении через оптический прибор. Первой из этих причин является отражение света от преломляющих поверхностей.

     Отражение на преломляющих поверхностях можно  учесть, воспользовавшись формулами Френеля. Для границ раздела оптических сред в призменном монокуляре коэффициенты пропускания равны:

     Стекло  - воздух 

     Стекло  БК6 - воздух 

     Стекло  К8 - воздух 

     Вторая  физическая причина, вызывающая потери света, заключается в поглощении и рассеянии света в массе  стекла оптических деталей. Хотя оптическое стекло и отличается высокой чистотой и прозрачностью, часть световой энергии теряется в массе стекла. Сами молекулы стекла (и других прозрачных сред) поглощают и рассеивают часть  светового потока. Кроме того, такое  же действие производят и имеющиеся  в стекле посторонние включения: мелкие непрозрачные частицы и пузырьки газов, образующиеся при варке стекла. Поглощение излучения в оптических средах учтем на основе закона Бугера:  , где , что соответствует поглощению 0,1% в стекле толщиной 5мм, толщина оптического стекла вдоль оптической оси. 

     Тогда суммарный коэффициент пропускания  находится перемножением вычисленных  составляющих: 
 

     Потери  в оптической системе превышают 34%, для их уменьшения необходимо просветление поверхностей.

 

 
      Список литературы

 

1. Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. Теория оптических систем – М.: Машиностроение, 1992.

 

2. С.И.Кирюшин  Габритный и аберрационный расчет призменного монокуляра. Учебное пособие для курсового проектирования по курсу «Прикладная оптика». Электронный вариант переработан и дополнен ассистентом кафедры РЛ-3 Качуриным Ю.Ю.-МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2010.

 

3. Трубко С.В. Расчет двухлинзовых склеенных объективов. - Л.: Машиностроение, 1984.

 

4. Шорин В.А., Гонтарь  И.Н., Денисова Н.Е. Оформление учебно-конструкторской документации

 

 

     

 
     Приложения скриншотов Opal

     Приложение 1

 
---

рис. 1. Конструктивные параметры окуляра ST010Z15. 

рис. 2. Параксиальные  характеристики окуляра ST010Z15.

     Приложение  2

 

рис. 3. Аберрации  осевого пучка окуляра.

рис. 4. Аберрации  внеосевых пучков окуляра.

     Приложение 3

 

рис. 5. Конструктивные параметры системы «Окуляр+призма».

рис. 6. Аберрации  осевого пучка системы «Окуляр+призма».

рис. 7. Аберрации  внеосевых пучков системы «Окуляр+призма».

     Приложение 4

 
 

рис. 8. Конструктивные параметры и параксиальные характеристики объектива.

рис. 9. Аберрации  осевого пучка объектива. 
 
 
 
 

рис. 10. Аберрации  внеосевых пучков объектива. 

рис. 11. Суммы  Зейделя и аберрации III порядка объектива.

 

     Приложение 5

рис. 12. Конструктивные параметры призменного монокуляра. 

рис. 13. Параксиальные  характеристики призменного монокуляра. 

рис. 14. Аберрации  осевого пучка призменного монокуляра (Хроматизм: аберрации) 

рис. 15. Аберрации  осевого пучка призменного монокуляра (Хроматизм: спектр) 

рис. 16. Аберрации внеосевых пучков призменного монокуляра (меридиональное сечение). 

рис.17. Аберрации внеосевых пучков призменного монокуляра (сагиттальное сечение). 
 
 

     Приложение 6