火炮周视瞄准镜初步设计
应用光学课程设计报告
再考虑周视情形，假设直角棱镜 1 绕 y 轴转动。根据棱镜转动定理，可以判 断经过直角棱镜 1、2 像空间旋转的情况。假设经过 1、2，y 轴的像为 y12 轴。像 空间先绕 y12 轴逆时针转动(-1)n-1θ，再绕 y 轴逆时针转动 θ 角。如图 2 所示。第 一个转动通过后面的系统后能在观察的时候实现水平周视。 而第二个转动是多余 的，所以需要通过棱镜 2 的转动来抵消。为抵消这个转动，把棱镜 2 绕光轴逆时 针转动角 α。如图 3 所示。根据棱镜转动定理，转动轴和光轴同向，n 为奇数， 像绕光轴逆时针转动 2α。因为此时光轴与 y 轴反向，所以最后通过棱镜 2 像空 间绕 y 轴顺时针转动了角 2α。 因此只需要 2α=θ， 恰好能抵消棱镜 1 产生的第二 个转动。换句话说，棱镜 2 的转角应为棱镜 1 的转角的一半。
3.共轴系统和棱镜系统的组合
保护玻璃：保护玻璃是一种高强度、耐划伤玻璃，主要用于电子、电器、仪 器仪表、显示器保护屏等。起到保护作用。在这里，保护玻璃放在直角棱镜 1 的前方。 望远物镜：为避免破坏系统的共轴性，共轴球面系统的光轴和棱镜的入射表 面要垂直。因此，将物镜放在道威棱镜后。 分划板和望远目镜：根据开普勒式望远镜的原理，分划板应放在物镜像方焦 平面，在目镜前。所以在下端直角棱镜后分别放置分划板和目镜。 孔径光阑的选择：为了使系统中各个光学零件的尺寸比较均匀，应该把孔径 光阑选在合理的地方。这里选择道威棱镜。因为在相同的通光口径下，道威棱镜 的体积最大。因此希望它的通光口径尽量小。同时，它位于前面四个光学零件的 中间位置，其他光学零件和它比较靠近，当斜光束通过时，他们的孔径比轴向光 束的口径加大较少。 至此，周视瞄准镜的最终原理图及系统结构已全部确定，如图 4 所示。
火炮周视瞄准镜初步设计
火炮周视瞄准镜设计
lz' 3 80 ' ，则目镜焦距 f目 mm ，不妨取焦距为 30mm。最终目镜参 ' f目 4 3
' 数如下：焦距 f目 30mm ，视场角 2目 35.88 ，出瞳直径 D出 4mm 。
图4
图5
2、确定物镜结构形式 由公式
E 2 (50 ) tan 5 D斜 D上直 2
其中 E
D直 n
，n 取 1.5163，所以有
D上直
(100 tan 5 D斜 ) 20.70mm tan 5 1 n
再考虑到俯仰角为 18°，如图 10 有
' E D上直 2 (50 ( x) sin 9 )) tan 5 ' 2 2 2 x D直 cos9
h h tan 2 a
所以斜光束入射口径为
h 1 3 . 1m 6m
D斜 h h tan 5 12.01mm
渐晕系数为
K
D斜 D入
100% 80.1%
图7
图8
由上可看出，无论如何计算，渐晕系数都大于 0.5，故满足要求。此外，由 于斜向下入射光线口径较大，故以后都以斜向下光束为准进行讨论。 4、确定端部棱镜与保护玻璃尺寸 不妨取端部直角棱镜斜边中点到道威棱镜中点距离 l直道 50mm ， 则为使边缘 光线仍然能进入道威棱镜，如图 9 有
a 2n 2 1 a 2 2n 2 1
0.2364a 可得 a 63.45mm ， h 15mm ，其中 a 为道威棱
镜下底边长，h 为道威棱镜高度。道威棱镜相对空气层厚度为
E
a 0.8 23.67mm 。其中 0.8 为光由 45°入射时的修正系数。 2n
周视瞄准镜设计说明书
周视瞄准镜设计说明书080116-05-尚磊周视瞄准镜设计说明书一、周视瞄准镜概述周视瞄准镜是周视望远镜的一种。
周视瞄准镜的目镜位置不动而镜头能够绕垂直轴在水平方向一定角度围进行观察。
对于周视瞄准镜，常见的一般利用上直角棱镜绕垂直轴做转动时，道威棱镜绕其自身光轴按一定关系互相配合互相转动角，可实现水平周视。
另外，上直角棱镜能绕水平轴俯仰，实现俯仰观察。
但也有少部分采用立方棱镜绕垂直轴转动实现水平周视或者一些光学元件组合实现。
按观察围划分，周视瞄准镜可以分为水平半周视和水平全周视。
其中，观察围小于360°的为水平半周视，达到360°的为水平全周视。
有周视性能的瞄准镜，可以扩大观察围，同时，俯仰时目镜不动，方便观察者不用改变自己的位置和方向，观察到四周的景物。
这个镜子最有意思的是眼睛位置不动，转动转螺可观察360°，因为它有特殊的光学结构。
二、光路设计由于系统用于对远距离目标进行观察，具有的视觉放大率，因此它必然是一个开普勒望远镜，要使用正光焦度的物镜和目镜。
为了便于观察，系统应成正像，所以必须加入倒像系统。
由于系统要求有一定的潜望高度，所以可以采用使光轴改变90°的棱镜或平面镜，但平面镜的安装、固定十分困难，而且所镀的反光膜易变质、脱落，还会在反射时造成百分之十左右的光能损失，所以用平面镜进行反射并不理想。
而棱镜则可以克服这些缺点，所以采用使光轴改变90°的棱镜形成前往高。
考虑到系统的简单易携性，两个棱镜都选用直角棱镜。
为了在水平面和垂直面改变光轴的方向，可以在光轴上端01点的直角棱镜绕水平和垂直轴转动。
当棱镜绕经过01点的垂直于主截面的水平轴转动时，像的方向不会发生旋转。
但当棱镜绕0102轴转动时，如果物平面相对主截面不动，像平面也将随之转动。
如果要求像平面不转，就必须使像面产生一个相反方向的转动。
这样就必须加入一个棱镜，利用它的转动来补偿像平面的转动，而不使光轴的方向改变。
火炮周视瞄准镜初步设计
火炮周视瞄准镜初步设计火炮视瞄准镜初步设计一 光学系统的技术要求光学特性：视放大率: Γ=3.7×物方视场角： 2ω=10°出瞳直径： D ’=4mm出瞳距离： 20z l mm '≥距潜望高： H=185mm要求成正像光学系统要求实现：俯仰瞄准范围±18º水平瞄准范围360º俯仰和周视中观察位置不变渐晕系数: K ＝0.5二设计系统的结构原理图1 光路系统选择：光路系统选用开普勒望远系统。
2 光学元件选择：由于选择具有瞄准功能的开普勒望远系统，所以当前能确定的光学元件有：目镜、分划板、物镜；为保护系统，在系统最前端添加保护玻璃；又因为系统要求有一定高度的潜望高，下面将对棱镜的选择，做出具体的分析。
（1）光路系统选择分析：火炮周视瞄准镜的用途是侦察远处敌情，将远距离目标放大，瞄准目标，为火炮精确打击提供方位信息，为实现这用途，首先要选用望远系统。
而现在最常用的望远系统有开普勒望远系统和伽利略望远系统，其系统结构原理图如下：开普勒望远系统伽利略望远系统图（1）根据两系统结构原理图，对于开普勒望远系统物镜和目镜有重合的焦平面，把分划板安放在这里可以实现瞄准功能，而伽利略望远系统没有这样的焦平面，综合实际情况，选用开普勒望远系统。
（2）棱镜系统选择：根据系统设计要求，系统要有一定的潜望高，为实现潜望高，可通过两次改变光轴90°实现，改变光轴的途径是让光发生反射，具有反射功能的光学元件有平面镜和棱镜，从仪器设计来分析，平面镜不易安装和固定，镀膜的反射镜每经过一次反射，光能损耗10%左右，并且反光膜容易脱落，故平面反射镜不符合设计的稳定性要求，与平面反射镜相比，棱镜的反射率高，容易安装和固定，为使光轴改变90°，因此选用直角棱镜与直角屋脊棱镜（（4）将会给出具体分析）。
（3）俯仰周视的光学元件选择：根据棱镜转动定理，经过的棱镜1反射次数为奇数，所成的像为镜像，为克服这点，应在系统潜望高段增加奇数次反射，从系统轻便性角度考虑，并且道威棱镜可以作为名义上的孔径光阑，所以选用道威棱镜。
火炮周视望远镜初步设计
一．周視望遠鏡光學系統技術要求此外，還要求系統成正像，俯視與周視中觀察位置不變。
二．設計原理（一）系統組成原則（1）望遠系統の選擇望遠鏡根據目鏡是正透鏡還是負透鏡可分為開普勒望遠鏡和伽利略望遠鏡。
其中，採用正光焦度目鏡の望遠鏡稱為開普勒望遠鏡，視放大率為負值，可以安裝分劃板；採用負光焦度目鏡の系統稱為伽利略望遠鏡，這種系統Γ為正值，為正像，但無法安裝分劃板。
由於本次所設計火炮周視望遠鏡，在使用過程中需要用到分劃板以測量和瞄準，因此應該選用能夠安裝分劃板の開普勒望遠鏡系統，這就要求望遠鏡物鏡為正透鏡，目鏡也為正透鏡，如此一來，所得の視放大率就是一個負數，得到一個倒像。
而設計要求系統成正像，因此需要在物鏡和目鏡之間加入棱鏡或透鏡式倒像系統，是像正立。
（2）改變光軸系統の選擇由於系統要求有185mmの潛望高，因此望遠物鏡與目鏡の垂直图1高度為185mm ，需要選用平面鏡或棱鏡使光線偏轉90°，改變光軸方向。
對於平面鏡來說，一般の鍍反光膜の反射面，每次反射都有百分之十左右の光能損失，同時在安裝過程中固定平面鏡十分困難，因此選用能夠發生全反射の直角棱鏡(如圖1)來改變光軸方向。
設計の周視望遠鏡技術指標要求俯仰瞄準範圍為±18°，水準瞄準範圍為360°，即要求系統能夠上下和左右旋轉；並且在俯視和周視過程中觀察位置不變，即無論系統怎樣旋轉，其像の位置和方向都不發生變化。
當頂部直角棱鏡繞過10點垂直於主截面の軸轉動時（見圖2），其像の位置和方向不發生改變，即在俯視時能夠滿足觀察位置不變の條件。
但當頂部直角棱鏡繞垂直軸1020轉動時，其像の位置和方向將會發生改變。
根據棱鏡轉動定理及棱鏡成像性質知道，在整個系統中如果最終光軸の方向沒有發生變化，則對於主截面內の物像關係來說，若光軸在系統中反射次數為偶數時，像與物體完全相同；若光軸在系統中反射次數為奇數時，則成“鏡像”。
對於垂直與主截面の物像關係來說，其結論與在主截面內情況一樣。
火炮周视瞄准镜初步设计样本
火炮周视瞄准镜初步设计样本1.引言2.设计目标-提供高清晰度和广视野的画面，以便准确地观察目标；-具备自动跟踪功能，能够迅速稳定地锁定目标；-耐久可靠的结构设计，适应各种恶劣环境条件；-易于操纵和操作，并与火炮系统实现无缝连接。
3.主要组成部分-显示屏：采用高分辨率液晶（LCD）屏幕，以提供清晰的图像；-摄像头：采用高性能、高感光度的摄像头，以实现在低光条件下的观察和跟踪；-光学镜头：采用高质量的光学镜头，以提供广视野和锐度；-控制系统：包括控制台、按钮和控制软件，用于操纵和控制瞄准镜；-机械结构：采用钢材和合金材料，具有耐久性和强度，以抵抗外界影响；-电源系统：采用可充电的锂电池，以提供长时间的使用和备用电源。
4.工作原理-摄像头通过光学镜头取景，并将图像传输到显示屏上；-控制系统通过控制软件处理图像数据，并进行相应的图像增强和识别，以提高观察效果；-控制台提供相应的按钮和控制接口，以便操纵瞄准镜进行调节和操作；-自动跟踪算法分析图像数据，锁定目标并调整瞄准器的角度，以保持火炮的瞄准精度；-电源系统提供能量供应，以保证整个系统的正常运行。
基于上述设计目标和工作原理，我们提出了以下初步设计样本：-显示屏：采用8英寸高清晰度液晶屏幕，支持多角度观看和自动亮度调节功能；-摄像头：采用1/2英寸CMOS传感器，具有1000万像素和低照度拍摄能力；-光学镜头：采用10倍光学变焦镜头，提供广视野和清晰锐度；-控制系统：配备人机界面友好的控制台和蓝牙无线遥控器，支持实时图像观看和参数调节；-机械结构：采用钢材和铝合金材料，具有抗冲击和耐腐蚀能力；-电源系统：采用充电锂电池，提供至少8小时的连续使用时间。
6.总结本文介绍了一个火炮周视瞄准镜的初步设计样本，包括设计目标、主要组成部分、工作原理和初步设计样本。
这个样本提供了一个基本框架，可以作为进一步研究和开发的基础。
通过不断的改进和优化，我们相信火炮周视瞄准镜将在提高火炮射击精度和战场效能上发挥重要作用。
周视瞄准镜的初步设计 北京理工大学 光电学院小学期作业
火炮周视瞄准镜初步设计姓名：***班号：04111202学号：**********专业：测控技术与仪器目录一、综述 (4)二、光学系统的技术要求 (4)三、根据要求拟定光学系统的工作原理 (5)1、光学系统的基本形式 (5)2、光学系统的基本结构 (5)3、系统潜望高的形成 (5)4、俯仰和周视范围的确定 (6)5、共轴系统和棱镜系统的组合 (8)6、孔径光阑位置、物镜位置的选定 (8)四、光学系统的外形尺寸计算 (9)1、目镜的设计 (9)2、物镜的设计 (10)3、分划板的尺寸设计 (11)4、系统中光学零件的外形尺寸设计 (11)(1) 道威棱镜外形尺寸的计算 (11)(2) 物镜通光口径的计算 (14)(3) 顶端直角棱镜尺寸、保护玻璃尺寸的计算 (14)(4) 屋脊棱镜尺寸的计算 (16)(5) 目镜通光口径的计算 (17)5、验证系统参数 (17)(1)验证出瞳距离 (17)(1)验证潜望高 (18)五、设计的光学系统的参数 (18)六、系统设计图示 (19)七、参考书目 (19)附录棱镜转动定理 (20)1、目的 (20)2、棱镜转动定理 (20)3、定理证明 (22)一、 综述周视瞄准镜是一种比较特殊的潜望式瞄准镜，观察者可以通过它来观察周围环境，而不用直视被观察的物体。
射击手可以在不改变自己位置的前提下选择不同方位的瞄准点，从而避免了射击手为观察不同方位而不停转动头部引起的头晕恶心。
周视瞄准镜的目镜位置不动而镜头能够绕垂直轴在水平方向一定的角度范围内进行观察。
按观察范围划分，周视瞄准镜可以分为水平半周视和水平全周视。
其中，观察范围小于360°的为水平半周视，达到360°的为水平全周视。
在火炮上装备周视瞄准镜能使操作员更清晰方便地观察远距离目标，做出确的分析和瞄准，给予目标精确的打击。
二、光学系统的技术要求光学特性：视放大率： 3.7Γ=⨯ 物方视场角： 210ω=︒ 出瞳直径： '4D mm = 出瞳距离： '20z l mm = 潜望高： 185H mm = 要求成正像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°俯仰和周视中观察位置不变渐晕系数K=0.5.3.7倍视放大率—能获得较好的观察精度4mm的出瞳直径—能在夜间观察时，仍能获得较好的视场潜望高为185mm—能使瞄准者不被对方发现，有较好的隐藏效果出瞳距离至少20mm—能保证该装置在军事领域的使用，保证瞄准手在佩戴防毒面具等装置后仍能使用该装置水平瞄准范围和俯仰瞄准范围分别为360°和±18°—考虑到仪器的制作和使用的需求三、根据要求拟定光学系统的工作原理1、光学系统的基本形式：望远系统；由于系统用于对远距离目标进行观察，具有较大的视角放大率，且可以安装分划板，因此它必然是一个开卜勒望远镜，要使用正光焦度的物镜和目镜。
火炮周视瞄准镜初步设计
应用光学课程设计火炮周视瞄准镜初步设计专业：光电信息科学与工程班级：姓名：完成时间：目录一、火炮周视瞄准镜概述 (4)二、光学系统的技术要求 (4)2.1、光学特性的主要参数 (4)三、拟定光学系统的工作原理 (5)3.1、光学系统的基本形式 (5)3.2、光学系统的基本结构 (5)3.3、共轴系统和棱镜系统的组合 (7)3.4、孔径光阑的确定 (7)四、光学系统外形尺寸的计算 (7)4.1、选择物镜、目镜结构型式，计算其特性参数 (7)⑴、选择目镜结构形式并计算有关特性参数 (7)⑴、选择目镜结构形式并计算有关特性参数 (8)4.2、计算道威棱镜尺寸并验证渐晕系数 (9)4.3、计算顶部棱镜、保护玻璃尺寸 (12)4.4、计算物镜口径 (14)4.5、确定底部直角棱镜和分划板尺寸 (15)4.6、确定目镜口径 (17)4.7、验证出瞳距离与潜望高 (17)五、绘制光学系统原理图 (18)5.1、光学系统参数总结 (18)5.2、光学系统原理图 (20)六、工程伦理与职业道德 (21)七、环境与可持续性 (22)八、技术与社会 (22)九、法律法规 (24)十、个人和团队 (24)十一、创新方法 (24)附录 (24)一、棱镜转动定理 (24)二、理想光学系统光路计算公式 (28)一、火炮周视瞄准镜概述军事上火炮打击中为了搜索目标，需要在行动中进行大范围的观察从而提高火炮的破坏力以及精准度，而由于受到像差等因素的限制，传统的望远系统以及不再合适，我们需要一种光学系统，使其视准轴能够在水平面内横扫以达到全方位观察的目的，而这种光学仪器我们称之为周视瞄准镜。
火炮周视瞄准镜是一种比较特殊的潜望式瞄准镜，它的作用主要有两个：首先，观察员可以使用它来观察周围的环境、寻找需要锁定的目标，在这个过程中，观察员可以观察到自己直视方向以外任意水平方向（包括一定角度范围内的俯仰方向）的物体而不用改变自己的方向，这是由于周视瞄准镜的前端有一个道威棱镜，观察员在以速度比为一比二的速度同时转动道威棱镜以及顶端的棱镜的时候，可以保证目镜位置不变，从而可以使观察员在不改变自己的位置的前提下选择不同位置的瞄准点，这样也就避免了观察员为了观察不同方向的物体而不停转动头部引起的头晕恶心等症状。
应用光学课件设计
应用光学课程设计（小学期论文）火炮周视瞄准镜的初步设计姓名：娄树旗班级：04120901学号：20090916专业：电子科学与技术（光电子方向）火炮周视瞄准镜的初步设计摘要：火炮周视瞄准镜在战争中发挥着举足轻重的作用，不但因为其杀伤力巨大，更重要的是瞄准精度非同一般。
本文就根据已有的望远镜基本原理来对初步设计一种功能齐全的周视瞄准镜。
关键词：周视瞄准镜、瞄准精度、望远镜基本原理、功能齐全一、引言：在一战和二战期间，大炮可谓是获胜者的首要功臣，火力威猛的大炮可以在保证己方阵地不受损失的情况下给予敌方阵地以致命性的打击，但是大炮威力越大，后坐力就会越强，也就意味着每发一枚炮弹，大炮炮身就会向后撤一段距离，像德国的古斯塔夫巨炮，重达一千吨，能发射4.1吨的炮弹到27英里远的敌方阵地，这样的火炮后坐力可想而知（但由于80，因此其后坐力表现得不太明显）。
对于炮身炮身太重，且炮筒和地面的夹角几乎达到轻，炮筒与地面夹角较小的火炮，发射一枚炮弹，炮身就会向后滑行，严重时甚至会弹地而起，这样的火炮挪回原地方继续发射炮弹，完全没有精度可言，只知道敌人的大致方位，相当于是盲打。
指战员和作战员都希望自己的火炮能够准确打击敌人，而不是乱打一气，因此火炮周视瞄准镜应运而生。
二、周视瞄准镜综述：周视瞄准镜是周视望远镜的一种，是一种潜望镜式的设备，观察者可以通过它来观察周围环境，而不用直视被观察的物体。
同时，周视瞄准镜也是一种光学测角器，可以供火炮进行水平方向瞄准，它一般用于对远距离目标（大约5公里以上）的瞄准火炮攻击。
周视瞄准镜的目镜位置不动而镜头能够绕垂直轴和水平轴在水平方向和垂直方向一定的角度范围内进行观察，观察者不用动就可以明了周围的环境地形和人流物流的动向，极大地方便了侦查任务，再配上威力十足的火炮攻击系统和精准瞄准功能，“战场杀手”之名实至名归。
周视瞄准镜大量用于军事装备。
在周视瞄准镜上再增加稳像系统可组成火控瞄准系统，用于炮弹的瞄准发射。
应用光学课程设计-张一鸣
应用光学课程设计——火炮周视瞄准镜设计学院：光电学院班级：04011609姓名：张一鸣学号：1120161069 日期：2017年9月10日目录一、火炮周视瞄准镜概述 (1)二、光学系统的技术要求 (1)1.1光学系统特性的主要参数 (1)1.2主要参数的大致说明 (2)三、光学系统的设计计算内容 (2)四、光学系统的参数总结 (11)五、光学系统的原理示意图 (12)六、工程伦理与职业道德 (12)七、环境与可持续性 (13)八、技术与社会 (13)九、法律与法规 (13)十、个人与团体 (14)十一、参考文献 (14)十二、附录 (14)棱镜转动定理 (14)一、火炮周视瞄准镜概述火炮周视瞄准镜作为一种广泛应用于军事领域的、起着重要作战作用的军用瞄准镜，可以配备于多种作战炮类武器，比如加农炮、加榴炮、火箭炮、榴弹炮等等。
它可以用于车内观察，也可以标定方向，它与高低脚装定装置一起构成独立线式火炮瞄准具。
火炮周视瞄准镜，顾名思义，具有周视性能，从而可以达到扩大观察范围，全方位观察周围情况的目的。
并且由于其自身设计的原因，我方炮兵不用改变自己的位置和方向，就可以观察到四周，并且可以精确的指示目标和瞄准射击。
因此，周视瞄准镜是一种使用的军用光学仪器。
二、光学系统的技术要求2.1光学系统特性的主要参数：视放大率： ⨯=Γ7.3物方视场角： ︒=102ω出瞳直径： mm D 4'=出瞳距离： mm l z 20'≥潜望高： mm H 185=要求成正像：光学系统要求实现：俯仰瞄准范围︒±18水平瞄准范围︒360俯仰和周视中观察位置不变渐晕系数： 5.0=K2.2主要参数的大致说明：1、视放大率3.7是角放大率，光学系统具有扩大视角的作用，同时必须保证一定的分辨角，满足仪器的精度要求。
2、视场角︒10，代表望远系统能够同时观察到的最大范围。
3、出瞳直径4mm ，应不小于人眼的瞳孔的直径（白天约2mm ，黄昏约4~5mm ，夜间可达到8mm ），从主观光亮度的要求出发，大部分军用观察瞄准仪器都要求能够在白天喝黄昏同时使用，因此取4mm 。
火炮周视瞄准镜
火炮周视瞄准镜的初步设计姓名：学号：班级：日期：,一、光学系统的技术要求光学特性视放大率： 物方视场角： 出瞳直径： D ’=4mm出瞳距离： 潜望高H ＝185毫米要求成正像 光学系统要实现：俯仰瞄准范围±18º水平瞄准范围360º(俯仰和周视中观察位置不变渐晕系数K ＝Γ=37.X︒=102ωl mmz '≥20二、周视瞄准镜综述1、周视瞄准镜概述军事上为搜索目标，需要大方位观察，由于受像差限制，望远镜的视场不能太大。
所以，只能采用光学手段使望远镜的视准轴在水平面内扫描，以实现全方位观察，这种扫描也称周视。
周视瞄准镜是周视望远镜的一种。
周视瞄准镜的目镜位置不动而镜头能够绕垂直轴在水平方向一定的角度范围内进行观察。
有周视性能的瞄准镜，可以扩大观察范围，同时，俯仰时目镜不动，方便观察者不用改变自己的位置和方向，观察到全方位的景物。
2、周视瞄准镜原理对于周视瞄准镜，常见的一般利用上直角棱镜绕垂直轴作转动时，道威棱镜绕其自身光轴按一定关系互相配合互相转动角，可实现水平周视。
另外，上直角棱镜能绕水平轴俯仰，实现俯仰观察。
但也有少部分采用立方棱镜绕垂直轴转动实现水平周视或者一些光学元件组合实现。
3、周视瞄准镜的分类按观察范围划分，周视瞄准镜可以分为水平半周视和水平全周视。
其中，观察范围小于360°的为水平半周视，达到360°的为水平全周视。
周视望远系统按照目镜是否转到可以分为目镜不动型和目镜随主镜筒一起转动型。
前者观察舒，操作方便。
后者将使操作者感到不便。
4、周视瞄准镜的用途周视瞄准镜是一种性能较完善的瞄准仪器，装备于各种火炮作间接瞄准之用。
火炮周视瞄准镜是配备最多种火炮的一种瞄准镜，广泛用于加农炮、榴弹炮、加榴炮和火箭炮。
它的目镜不动，而镜头能环视一周，它与标定器配合使用实施间接瞄准，不受地形、地物和气候条件的影响。
也能进行直接瞄准和标定。
三、]四、光学系统的工作原理1、光学系统基本形式火炮周视瞄准镜的实际用途是用于望远瞄准，所以光学系统的基本形式是望远系统。
火炮周视望远镜初步设计
一．周视望远镜光学系统技术要求二．设计原理（一）系统组成原则（1）望远系统的选择望远镜根据目镜是正透镜还是负透镜可分为开普勒望远镜和伽利略望远镜。
其中，采用正光焦度目镜的望远镜称为开普勒望远镜，视放大率为负值，可以安装分划板；采用负光焦度目镜的系统称为伽利略望远镜，这种系统Γ为正值，为正像，但无法安装分划板。
由于本次所设计火炮周视望远镜，在使用过程中需要用到分划板以测量和瞄准，因此应该选用能够安装分划板的开普勒望远镜系统，这就要求望远镜物镜为正透镜，目镜也为正透镜，如此一来，所得的视放大率就是一个负数，得到一个倒像。
而设计要求系统成正像，因此需要在物镜和目镜之间加入棱镜或透镜式倒像系统，是像正立。
（2）改变光轴系统的选择由于系统要求有185mm的潜望高，因此望远物镜与目镜的垂直图1高度为185mm ，需要选用平面镜或棱镜使光线偏转90°，改变光轴方向。
对于平面镜来说，一般的镀反光膜的反射面，每次反射都有百分之十左右的光能损失，同时在安装过程中固定平面镜十分困难，因此选用能够发生全反射的直角棱镜(如图1)来改变光轴方向。
设计的周视望远镜技术指标要求俯仰瞄准范围为±18°，水平瞄准范围为360°，即要求系统能够上下和左右旋转；并且在俯视和周视过程中观察位置不变，即无论系统怎样旋转，其像的位置和方向都不发生变化。
当顶部直角棱镜绕过10点垂直于主截面的轴转动时（见图2），其像的位置和方向不发生改变，即在俯视时能够满足观察位置不变的条件。
但当顶部直角棱镜绕垂直轴1020转动时，其像的位置和方向将会发生改变。
根据棱镜转动定理及棱镜成像性质知道，在整个系统中如果最终光轴的方向没有发生变化，则对于主截面内的物像关系来说，若光轴在系统中反射次数为偶数时，像与物体完全相同；若光轴在系统中反射次数为奇数时，则成“镜像”。
对于垂直与主截面的物像关系来说，其结论与在主截面内情况一样。
周视瞄准镜初步设计
火炮周视瞄准镜初步设计姓名：班级：04111301学号：**********专业：测控技术与仪器目录一、火炮周视瞄准镜综述二、设计要求三、周视瞄准镜光路的确定及设计3.1由设计要求得出的光学系统特点3.2 火炮周视瞄准镜构造图四、光学系统的外形尺寸计算4.1目镜和物镜尺寸4.2道威棱镜尺寸及渐晕系数的检验4.3顶部直角棱镜和保护玻璃的尺寸4.4物镜目镜口径计算4.5底部直角棱镜尺寸4.6各光学零件主要尺寸总结五、光学系统验证5.1验证出瞳距离5.2 验证潜望高六、参考文献一、火炮周视瞄准镜综述火炮周视瞄准镜是周视望远镜的一种，是一种潜望镜式的设备。
火炮周视瞄准镜的目镜位置不动而镜头能够绕垂直轴在水平方向一定的角度范围内进行观察。
这一个特点使火炮周视瞄准镜大量用于军事装备。
火炮周视瞄准镜是配备最多种火炮的一种瞄准镜，广泛用于加农炮、榴弹炮、加榴炮和火箭炮。
按观察范围划分，周视瞄准镜可以分为水平半周视和水平全周视。
其中，观察范围小于360°的为水平半周视，达到360°的为水平全周视。
有周视性能的瞄准镜，可以扩大观察范围，同时，俯仰时目镜不动，方便观察者不用改变自己的位置和方向，观察到四周的景物。
在火炮上装备周视瞄准镜能使操作员更清晰方便地观察远距离目标，并对此作出准确的分析和瞄准，必要时给予目标精确的打击。
由于周视瞄准镜采用开普勒式的望远镜，在物镜和目镜之间形成实像，因此可以通过安装分划板，将像与分划板上的刻线进行比较，更加方便地瞄准和测量，给军用带来极大的方便。
另外在军用周视瞄准镜中，出瞳距离比较大，便于观察者佩戴防毒面具。
为防止射击时撞击头部，有的瞄准镜出瞳距离达到七八十毫米，还要备用软硬适度的眼罩和护额以保证射击手的人身安全。
二、设计要求光学特性：视放大率： 3.7Γ=⨯物方视场角：210ω=︒出瞳直径： '4D mm =出瞳距离：'20z l mm =潜望高： 185H mm =要求成正像要求实现俯仰瞄准范围±18°要求实现水平瞄准范围360°俯仰和周视中观察位置不变渐晕系数K=0.5.三、周视瞄准镜光路的确定及设计3.1由设计要求得出的光学系统特点(1)由于火炮周视望远镜用于对远距离目标进行观察，因此它必然是一个望远系统，又因为要对目标距离进行精确测量，所以系统内应加装分划板，这就要求该系统所成的像必须是实像，能够在分划板上显示，所以该光学系统应是开普勒系统。
周视瞄准镜设计说明书
周视瞄准镜设计说明书080116-05-尚磊周视瞄准镜设计说明书一、周视瞄准镜概述周视瞄准镜是周视望远镜的一种。
周视瞄准镜的目镜位置不动而镜头能够绕垂直轴在水平方向一定角度范围内进行观察。
对于周视瞄准镜，常见的一般利用上直角棱镜绕垂直轴做转动时，道威棱镜绕其自身光轴按一定关系互相配合互相转动角，可实现水平周视。
另外，上直角棱镜能绕水平轴俯仰，实现俯仰观察。
但也有少部分采用立方棱镜绕垂直轴转动实现水平周视或者一些光学元件组合实现。
按观察范围划分，周视瞄准镜可以分为水平半周视和水平全周视。
其中，观察范围小于360°的为水平半周视，达到360°的为水平全周视。
有周视性能的瞄准镜，可以扩大观察范围，同时，俯仰时目镜不动，方便观察者不用改变自己的位置和方向，观察到四周的景物。
这个镜子最有意思的是眼睛位置不动，转动转螺可观察360°，因为它有特殊的光学结构。
二、光路设计由于系统用于对远距离目标进行观察，具有的视觉放大率，因此它必然是一个开普勒望远镜，要使用正光焦度的物镜和目镜。
为了便于观察，系统应成正像，所以必须加入倒像系统。
由于系统要求有一定的潜望高度，所以可以采用使光轴改变90°的棱镜或平面镜，但平面镜的安装、固定十分困难，而且所镀的反光膜易变质、脱落，还会在反射时造成百分之十左右的光能损失，所以用平面镜进行反射并不理想。
而棱镜则可以克服这些缺点，所以采用使光轴改变90°的棱镜形成前往高。
考虑到系统的简单易携性，两个棱镜都选用直角棱镜。
为了在水平面和垂直面改变光轴的方向，可以在光轴上端01点的直角棱镜绕水平和垂直轴转动。
当棱镜绕经过01点的垂直于主截面的水平轴转动时，像的方向不会发生旋转。
但当棱镜绕0102轴转动时，如果物平面相对主截面不动，像平面也将随之转动。
如果要求像平面不转，就必须使像面产生一个相反方向的转动。
这样就必须加入一个棱镜，利用它的转动来补偿像平面的转动，而不使光轴的方向改变。
周视瞄准镜的初步设计-北京理工大学-光电学院小学期作业
火炮周视瞄准镜初步设计姓名：***班号：学号：**********专业：测控技术与仪器目录一、综述 (4)二、光学系统的技术要求 (4)三、根据要求拟定光学系统的工作原理 (5)1、光学系统的基本形式 (5)2、光学系统的基本结构 (5)3、系统潜望高的形成 (5)4、俯仰和周视范围的确定 (6)5、共轴系统和棱镜系统的组合 (8)6、孔径光阑位置、物镜位置的选定 (8)四、光学系统的外形尺寸计算 (9)1、目镜的设计 (9)2、物镜的设计 (10)3、分划板的尺寸设计 (11)4、系统中光学零件的外形尺寸设计 (11)(1) 道威棱镜外形尺寸的计算 (11)(2) 物镜通光口径的计算 (14)(3) 顶端直角棱镜尺寸、保护玻璃尺寸的计算 (14)(4) 屋脊棱镜尺寸的计算 (16)(5) 目镜通光口径的计算 (17)5、验证系统参数 (17)(1)验证出瞳距离 (17)(1)验证潜望高 (18)五、设计的光学系统的参数 (18)六、系统设计图示 (19)七、参考书目 (19)附录棱镜转动定理 (20)1、目的 (20)2、棱镜转动定理 (20)3、定理证明 (22)一、 综述周视瞄准镜是一种比较特殊的潜望式瞄准镜，观察者可以通过它来观察周围环境，而不用直视被观察的物体。
射击手可以在不改变自己位置的前提下选择不同方位的瞄准点，从而避免了射击手为观察不同方位而不停转动头部引起的头晕恶心。
周视瞄准镜的目镜位置不动而镜头能够绕垂直轴在水平方向一定的角度范围内进行观察。
按观察范围划分，周视瞄准镜可以分为水平半周视和水平全周视。
其中，观察范围小于360°的为水平半周视，达到360°的为水平全周视。
在火炮上装备周视瞄准镜能使操作员更清晰方便地观察远距离目标，做出确的分析和瞄准，给予目标精确的打击。
二、光学系统的技术要求光学特性：视放大率： 3.7Γ=⨯ 物方视场角： 210ω=︒ 出瞳直径： '4D mm = 出瞳距离： '20z l mm = 潜望高： 185H mm = 要求成正像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°俯仰和周视中观察位置不变渐晕系数0.5.3.7倍视放大率—能获得较好的观察精度4的出瞳直径—能在夜间观察时，仍能获得较好的视场潜望高为185—能使瞄准者不被对方发现，有较好的隐藏效果出瞳距离至少20—能保证该装置在军事领域的使用，保证瞄准手在佩戴防毒面具等装置后仍能使用该装置水平瞄准范围和俯仰瞄准范围分别为360°和±18°—考虑到仪器的制作和使用的需求三、根据要求拟定光学系统的工作原理1、光学系统的基本形式：望远系统；由于系统用于对远距离目标进行观察，具有较大的视角放大率，且可以安装分划板，因此它必然是一个开卜勒望远镜，要使用正光焦度的物镜和目镜。
火炮周视瞄准镜初步设计
火炮周视瞄准镜初步设计一、 周视瞄准镜综述1、周视瞄准镜是周视望远镜的一种。
周视瞄准镜的目镜位置不动而镜头能够绕垂直轴在水平方向一定的角度范围内进行观察。
2、按观察范围划分，周视瞄准镜可以分为水平半周视和水平全周视。
其中，观察范围小于360°的为水平半周视，达到360°的为水平全周视。
3、有周视性能的瞄准镜，可以扩大观察范围，同时，俯仰时目镜不动，方便观察者不用改变自己的位置和方向，观察到四周的景物。
4、在火炮上装备周视瞄准镜能使操作员更清晰方便地观察远距离目标，并对此作出准确的分析和瞄准，必要时给予目标精确的打击。
二、 光学系统的技术要求 光学特性：视放大率： 3.7Γ=⨯ 物方视场角： 210ω=︒ 出瞳直径： '4D mm = 出瞳距离： '20z l mm = 潜望高： 185H mm = 要求成正像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°俯仰和周视中观察位置不变渐晕系数K=0.5.三、根据要求拟定光学系统的工作原理1、光学系统的基本形式：望远系统；光学系统的基本结构：物镜、目镜、分划板、保护玻璃，为形成潜望高，俯仰和周视，考虑如何选择棱镜；利用棱镜转动定理确定棱镜及转动方向；共轴系统和棱镜系统的组合；孔径光阑的确定。
2、设计原理（1）望远系统分析：火炮周视瞄准镜用于观察远处的物体，将远处的物体放大，便于观察和测量。
因此火炮周视瞄准镜是一个望远光学系统。
而望远光学系统有以下两种形式：开普勒望远系统伽利略望远系统由于系统是对远距离目标进行观察，具有视角放大率，因此必然是开普勒望远镜，要使用正光焦度的目镜和正透镜作为物镜。
（2）棱镜系统分析：由于系统要求有一定的潜望高度，所以可以采用两个使光轴改变90°的棱镜或平面镜，但平面镜的安装，固定十分困难，而且所镀的反光膜易脱落，还会在反射时造成百分之十左右的光能损失，所以用平面镜进行反射并不理想，而棱镜则具有易安装固定，反射效率高的特点，所以采用两个使光轴改变90°的棱镜形成潜望高。
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火炮周视瞄准镜初步设计
（卢翔学号：20092488 04120902班）
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l z'≥20mm
图1 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°O2
5.俯仰和周视中观察位置不变
6.渐晕系数K=0.5.
二、设计原理
1、系统综述：由于需要设计的系统是一个望远系统，并且需要放置分划镜，所以需要设计的系统是一个开普勒型的望远镜系统，由两个正光焦度的透镜作为物镜和目镜。
2、潜望高的实现：由于系统需要一定的潜望高，所以需要两个平面镜或者直角棱镜改变光轴方向，形成潜望高。
但是，由于平面镜的安装固定有一定的难度，而且平面镜每次反射会造成一定的光能损失，其反射镀膜也容易老化，脱落。
所以，在对稳定性要求很高的军用光
学系统中，我们选用直角棱镜得到潜望高。
3、周视功能的实现：由于系统需要具有周视功能，所以应该有相应的棱镜系统来实现相应的功能。
在垂直方向上，要实现±18°俯仰观察，在俯仰观察时，顶部的棱镜1绕过O1垂直于主截面的转轴转动，由棱镜转动定理，此时像的方向不会发生旋转，因此两个直角棱镜就能满足俯仰观察的要求；在水平方向上，要实现360°周视观察，可以利用棱镜的转动来实现，当棱镜1在水平方向绕竖直镜筒转动时，会引起像场的旋转，所以考虑引入另一片棱镜来消除像场的旋转，考虑到道威棱镜在绕平行于侧面和底面的轴旋转时可以使像场发生旋转，可以在两个直角棱镜之间引入一个道威棱镜，由于反射次数为一，由棱镜转动定理，当道威棱镜绕平行于两底面和两侧面的轴旋转角度θ的时候，相应的像平面会绕轴发生2θ的转动。
所以，在两直角棱镜之间加上一个道威棱镜，并使道威棱镜与棱镜1的水平旋转方向相反，且大小等于棱镜1旋转角度的一半的时候，可以实现360°周视观察。
但是由于此时系统的反射次数变为3次，使得整个系统成镜像，为了消除这一现象，可以把棱镜2换成屋脊棱镜，从而整个系统可以成相似像。
4、倒像系统：由于开普勒望远镜成倒像，所以在系统中应该加入倒像系统。
由于道威棱镜本身也成倒像，所以整个系统组合后的结果是成正立相似像，满足我们的要求，故不需要再另加倒像系统。
5、物镜、目镜的选取：根据瞄准镜视场角的要求，可以选用双胶型物镜，根据对出瞳距离的要求，可以选用对称型目镜。
因为大的出瞳
直径不易于人眼观察且会使光能分散导致市场变暗，因此选取系统的出瞳直径为D ’=4.32mm , 由D
D ′=3.7 得 D =16 mm 因为要求出瞳距离大于等于20mm ，且对于对称型目镜，l z ‘f’≈34所以选取目镜焦距为30mm ，故物镜焦距为111mm 。
三、光学系统各部分尺寸的计算
1、物镜、目镜：物镜目镜的样式以及尺寸在上一部分已经进行了讨论，分别选用了一个焦距111mm ，直径为14.8mm 的双胶型物镜和一个焦距为30mm ，直径为4mm 的对称型目镜。
2、道威棱镜尺寸的计算：因为在整个光学系统中，道威棱镜的体积和重量最大，因为系统不可能有太大的体积和重量，所以我们选用道威棱镜作为系统的孔径光阑，取道威棱镜的同光孔径为D a =16mm ，采用K9玻璃，可以得到D a =0.334a ，故a =D 0.334=47.9mm ， a 为
棱镜所在的直角三角形的直角边高度。
所以棱镜的底边长度为L =√2a =67.75mm .至此，道威棱镜的尺寸得以确定。
3、道威棱镜渐晕系数的计算：道威棱镜展成相当空气层的厚度E a =a ×k n =47.9mm ×0.81.5163=25.27mm 展开后如图，L ’=(E a +D a )×√2=58.36mm 由图中的几何关系显然可得
D w =D a −L ’
×tan5°=16mm −5.11mm =10.89mm 所以渐晕系数为：
K =D w D a
=68.1% 渐晕系数符合设计要求。
图2
4、道威棱镜到物镜的距离：由于系统的潜望高要求为185mm，所以道威棱镜与物镜之间的距离不能太大，又受道威棱镜底边边长的限制，取道威棱镜与物镜之间的距离为d2=70mm，根据物象共轭关系，
5、计算物镜口径：如上图所示，物镜需要保证与光轴夹角5°范围内的光线全部通过物镜，则由几何关系可知物镜口径为D=2×(d2×tan5°+1
×D w)=23.13mm
2
6、计算目镜口径：对于如图所示的斜光束进行追迹，使最下面一条
斜光束通过的目镜口径即为要求的目镜口径。
由几何关系易知，目镜口径
D ′=2×（f 1×tan5°+f 2×tan α）
tan α=(8−d 2×tan5°+f 1×tan5°)/f 1
计算得
D ′=25.68mm
7、分划板尺寸计算：由光路图易得，分划板位于物镜像方焦面上，口径为
d ′=2×f 1×tan5°=19.42mm
8
设d 1=50mm
设棱镜1的口径为D 1
那么把棱镜1展开成相当空气层时
由几何关系可以得到方程
(D 1n +50−
D 12)×tan5°+8=D 12 解得
D 1=25.46mm 下面计算棱镜2的尺寸：
由潜望高的限制， d 3=65mm
由几何关系很容易得到方程：
D 2−(d3−
D2
2
)×tanβ=
D2
2
tanβ=D/2−f1×tan5°
f1
=0.0167
可以解得D2=21.52mm
由棱镜1的尺寸，保护玻璃的尺寸应该与棱镜1相同，同样具有25.46mm的口径。
9、潜望高：
由前面的讨论和计算，d1+d2+d3=(50+70+65)mm= 185mm，所以潜望高符合要求。
10、分划线刻度标度：
假设观察目标距离观察者距离200m，物镜垂轴放大率β=
200000
111
=1801.8那么高度为10m的目标在分划板面上的像高为5.55mm，当观察距离为200m时，分划镜上的刻度为每毫米表示目标高度的1.8m 。
四、系统综述：
1、综述：火炮周视瞄准镜是一个具有水平360°周视以及±18°俯仰观察功能，以及185mm潜望高的望远系统。
系统由一块保护玻璃，一块直角棱镜，一块道威棱镜，一片双胶型物镜，一块屋脊棱镜，一片对称型目镜，一片分划板组成。
这些元件的尺寸如下：保护玻璃：25.46mm
直角棱镜：D1=25.46mm
道威棱镜：D a=16mm
双胶型物镜：D=23.13mm
屋脊棱镜：D2=21.52mm
对称型目镜：D′=25.68mm
分划板：d′=19.42mm
若观察目标距离观察者距离200m，分划镜上的刻度为每毫米表示目标高度的1.8m .
2、系统光学参数总结：
渐晕系数：K=68.1%
视放大率Γ=3.7×
物方视场角2w=10°
出瞳直径D'=4.2mm
潜望高H=185mm
出瞳距离l z=33mm
系统的结构和各部分之间的距离按照图4所示，其中：
d1=50mm d2=70mm d3=65mm
参考文献：
应用光学李林，黄一帆北京理工大学出版社
光学设计教程李林，黄一帆北京理工大学出版社
光学设计手册李士贤李林北京理工大学出版社。