变倍周视瞄准镜系统的光学设计.doc
周视瞄准镜设计
火炮周视瞄准镜初步设计一、周视瞄准镜概述： (1)二、火炮周视瞄准镜设计要求及分析： (2)1.光学系统的技术要求： (2)2.设计计算内容分析： (3)三、光学系统的工作原理： (3)1.望远系统的确定 (3)2.潜望高的形成 (3)3.孔径光阑的确定 (4)4.俯仰周视和棱镜系统的分析 (4)5.总体布局 (6)四、光学系统的外型尺寸计算： (6)1.确定物镜、目镜计算的结构形式 (6)2.道威棱镜的尺寸计算 (8)3.验证道威棱镜的渐晕系数 (8)4.端部棱镜的计算 (11)5.保护玻璃的尺寸计算 (13)6.物镜口径的计算 (13)7.直角屋脊棱镜口径计算 (14)8.分划板刻画线的计算 (14)9.目镜口径的计算 (15)10.验证周视瞄准镜的出瞳距离和潜望高 (15)五.各光学元件尺寸列表 (16)六、系统原理图 (17)七、参考文献 (17)一．火炮周视瞄准镜综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的角度范围内进行观察,因而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。
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。
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。
同时它又是一种光学测角器，可以供大炮进行水平方向的瞄准。
它能周视地形，一般用于对远距离目标的瞄准引导火炮的射击。
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，用于炮弹的发射瞄准。
火炮周视瞄准镜是配备最多种火炮的一种瞄准镜，它用于加农炮、榴弹炮、加榴炮和火箭炮的瞄准，有着极其重要的军事应用价值。
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。
对周视瞄准仪光学系统的几点应用探究
对周视瞄准仪光学系统的几点应用探究摘要周视瞄准仪光学系统是一种广泛应用于一些需要精确瞄准和定位的很实用的系统，该光学系统由直角棱镜和道威棱镜组成，在观查时，目镜不动，物镜可以360度旋转观察，对于一些需要观察者不动的仪器和机器（如坦克等），周视光学系统的作用可谓相形见绌。
本文从周视光学系统的实际应用出发，对该系统的的几点应用做几点简单探究，一，该系统和望远系统的联合使用；二，对该系统进行微型化设计后，将其应用于计算机等。
三，对周视瞄准仪进行改装使其在防盗系统方面有所作为。
关键词：周视瞄准仪光学系统，望远镜系统，电子计算机，微型周视瞄准仪。
我们知道光学镜头质量的好坏直接能带动一个产业的发展，比如日本的单反相机备受国人青睐，在相机行业日本具有绝对的垄断地位。
另一方面，在军工业上，有很多地方都与那些精密的光学仪器息息相关，这是周视瞄准仪在坦克上应用的例子，装甲车辆的观瞄系统相当于装甲车辆的“眼睛”，车载的作战指挥人员依靠它观察目标，侦查搜索情报，与上下级和友邻联系，指挥车辆的行动，其功能十分重要。
随着时代的进步，科技的迅猛发展，近年来对装甲车辆的观瞄系统的要求愈来愈高，功能要求也愈来愈多，国内外近来最新推出的新一代装甲车辆的观瞄系统竞相采用多功能组合系统，如多波段宽光谱(白光、微光夜视和红外热像)、光学变倍、激光测距、稳像功能、360度周视、CCD视频摄像、无线传输、自动跟踪、光电对抗等。
可以预见，对装甲车辆的各种潜望式观察镜、瞄准镜的技术要求也将越来越高，新技术、新功能层出不穷地出现在新一代装甲车辆的光电观察瞄准镜上，多功能合一式的观察瞄准镜成为发展趋势。
下面先看一下周视观察镜在主战坦克上的应用例子; 国内外装甲车辆昼夜周视观察镜的近况与发展趋势在1916年第一次世界大战期间，英国人首次把坦克装甲车辆用于索姆河战役，从而开创了机械化地面战争的新纪元。
第二次世界大战结束至今的几十年来，装甲车辆的各种潜望式观察镜、瞄准镜不断的改进和发展。
周视瞄准镜课程设计
周视瞄准镜课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解周视瞄准镜的基本概念、结构组成及其工作原理。
2. 学生能掌握周视瞄准镜在军事及民用领域的应用。
3. 学生能了解周视瞄准镜的发展历程及其在科学技术进步中的地位。
技能目标：1. 学生具备使用周视瞄准镜进行观察、测距、瞄准的能力。
2. 学生能够通过实际操作，分析并解决周视瞄准镜使用过程中遇到的问题。
3. 学生能够运用所学知识，对周视瞄准镜的未来发展趋势进行合理预测。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对军事科技的兴趣，激发他们学习科学技术的热情。
2. 增强学生的团队合作意识，培养他们在实践操作中相互协作、共同进步的精神。
3. 培养学生热爱祖国，关注国防建设，提高他们的民族自豪感。
课程性质：本课程为军事科技知识普及课程，结合实际操作，注重培养学生的实践能力。
学生特点：五年级学生，具有一定的认知能力和动手能力，对军事科技有浓厚兴趣。
教学要求：结合学生特点，通过直观、生动的教学方式，引导学生掌握周视瞄准镜的相关知识，提高他们的实践操作能力。
在教学过程中，关注学生的情感态度价值观培养，使他们在学习知识的同时，形成正确的价值观。
二、教学内容1. 周视瞄准镜的基础知识：- 周视瞄准镜的定义、分类及发展历程- 周视瞄准镜的结构组成及工作原理- 周视瞄准镜在军事及民用领域的应用2. 周视瞄准镜的操作与使用：- 周视瞄准镜的安装、调节与保养- 观察与测距方法- 瞄准技巧及其在实战中的应用3. 周视瞄准镜实践操作：- 实操练习：使用周视瞄准镜进行观察、测距、瞄准- 问题分析与解决：针对实际操作过程中遇到的问题进行讨论与解决- 案例分析：分析周视瞄准镜在实际应用中的成功案例4. 周视瞄准镜的发展趋势与前景：- 新技术在周视瞄准镜中的应用- 周视瞄准镜在未来战争中的作用- 周视瞄准镜在民用领域的拓展教学内容安排与进度：第一课时：周视瞄准镜基础知识介绍第二课时：周视瞄准镜操作与使用方法第三课时：周视瞄准镜实践操作第四课时：周视瞄准镜发展趋势与前景教学内容与教材章节关联：本教学内容与《军事科技》教材中第四章“光电装备”相关内容紧密关联。
光学课程设计瞄准镜
光学课程设计 瞄准镜一、课程目标知识目标：1. 让学生理解并掌握光学基础知识，特别是光的传播、反射和折射原理。
2. 使学生了解瞄准镜的光学构成，包括透镜、反射镜等，并掌握其工作原理。
3. 引导学生掌握瞄准镜在军事、射击运动中的应用及其重要性。
技能目标：1. 培养学生运用光学知识分析瞄准镜中光路的能力，提高实际问题解决技能。
2. 通过实际操作，让学生学会调整和使用瞄准镜，提升操作精确性和效率。
3. 培养学生的团队合作能力，通过小组讨论和实验，增强问题分析和解决过程中的沟通技巧。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对光学知识的兴趣，培养其探索科学奥秘的热情。
2. 培养学生严谨、细心的学习态度，使其在学习和实践中认识到精确与细节的重要性。
3. 强化学生的国家安全意识，了解科学技术在国家防务和射击运动中的重要作用。
课程性质：本课程为物理学科的光学部分，结合实际应用，以瞄准镜为载体，深入浅出地讲解光学知识。
学生特点：考虑到学生所在年级的特点，课程内容将结合中学生认知水平和兴趣点，注重理论与实践相结合。
教学要求：课程要求学生在掌握光学基础知识的基础上，通过实际操作和团队合作，提高问题分析和解决能力，培养科学精神和爱国情怀。
通过具体的学习成果分解，教师可进行针对性的教学设计和评估。
二、教学内容1. 光学基础知识：- 光的传播、反射和折射原理- 透镜、反射镜的类型及作用- 光路图绘制与分析2. 瞄准镜光学构成：- 瞄准镜的结构及工作原理- 透镜、反射镜在瞄准镜中的应用- 瞄准镜的视场、放大率和分辨率等参数介绍3. 瞄准镜的应用：- 瞄准镜在军事领域的应用- 瞄准镜在射击运动中的作用- 瞄准镜使用注意事项及维护保养4. 实践操作：- 瞄准镜的组装与拆解- 瞄准镜的调校与使用- 实际射击体验与问题分析教学大纲安排：第一课时：光学基础知识学习第二课时：瞄准镜光学构成及工作原理第三课时：瞄准镜的应用及实践操作第四课时：瞄准镜的调校、使用及问题分析教学内容与课本关联性：本教学内容与物理课本中光学章节相关，结合瞄准镜的实际应用，使学生在掌握光学知识的同时，了解其在实际中的应用。
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。
8~24mm变焦目镜光学系统设计的开题报告
8~24mm变焦目镜光学系统设计的开题报告
一、选题背景和意义
随着科技的不断进步，瞄准具有高质量的透视能力的镜头越来越受
欢迎。
在摄影领域，一款可变焦距离镜头可以有多种主体尺寸和场景应用，因此变焦镜头的透视能力尤为重要。
8-24mm变焦目镜的光学系统是一种高精度透镜，优化设计可以提高光学系统的整体性能，满足人们对
高质量摄影设备的需求。
二、研究目标
本次研究的目标是设计一款性能优良的8-24mm变焦目镜，具有可
靠的透视能力、高清晰度和高灵敏度。
通过对不同参数的调整和优化设计，改进光学系统整体性能，尽可能地缩小图像偏差和色差，同时扩大
视场范围。
三、研究内容及方法
1. 光学系统设计要点分析：对8-24mm变焦目镜光学系统进行分析，确定系统的关键光学要素和设计理念。
2. 系统参数建模：通过建立光学系统模型，按照设计要求和范围确
定系统的参数值。
3. 优化设计方案：在确定光学系统模型和参数值的基础上，利用优
化算法和光学优化理论，进行系统性能优化，以满足透视能力要求。
4. 光学系统制造和测试：完成光学系统制造，进行系统测试，包括
形态测试、焦距测试、拉普拉斯测试和MTF测试等，进行系统性能验证。
四、研究意义
本次研究将为8-24mm变焦目镜的光学系统设计和优化提供一种系
统化的方法，推动光学系统设计理论的发展，提升光学系统设计和制造
成果的水平，进一步满足不同应用场景的需求。
同时，研究过程中的经验和实践也将推动相关领域的发展。
30×连续变倍望远镜物镜的光学设计
30×连续变倍望远镜物镜的光学设计陆金男【摘要】目前市场上现有的连续变倍望远镜物镜,总长在100 mm以内的都不超过二十几倍,为进一步提高测量精度,使体积不至于太大且方便随身携带,以原有研究作品为雏形,利用Zemax光学设计软件,通过改变结构、布局和材料等,设置操作数控制像差和总长,最后优化得出一款30×连续变倍望远镜物镜,且总长在86 mm以内.对产品的各种像差进行比较和分析,结果表明,像差量均很小,成像质量较高,可满足人眼分辨率要求.该产品有很强的实际应用价值,可大幅度提高利用连续变倍望远镜工具进行测量的精度.【期刊名称】《淮海工学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(027)004【总页数】6页(P10-15)【关键词】30×;连续变倍;望远镜物镜;光学设计;Zemax【作者】陆金男【作者单位】淮海工学院理学院,江苏连云港222005【正文语种】中文【中图分类】TH7430 引言2014年作者设计了10×连续变倍照摄像物镜[1]，作为其延续和开拓，本文进一步成功设计了30×连续变倍望远镜物镜.与10×连续变倍照摄像物镜作品相比，该30×连续变倍望远镜物镜仍由4个镜头组组成[1-2]，前固定组A、变倍组B和后固定组C均由3个透镜组成.不同的是前固定组的第一镜片为胶合透镜，变倍组B 的中间透镜设置成非球面，后固定组C的第一镜片也为非球面镜片，中间透镜为双胶合镜片.补偿组D则由2片镜片组成，它的第二镜片为双胶合透镜.考虑到望远镜的视场可以小一些，为充分矫正望远镜色差，前固定组的后2片镜片均采用边缘厚度小的低色散玻璃材料N-PK52A.变倍组主要考虑校正不同倍率时的场曲和消除像散及控制广角端的畸变，后固定组在设计时主要是减小全视场球差.选择胶合镜片的原因是为改善广角端的色差，使镜头在380～850 nm宽光谱范围内像差得到进一步校正和平衡，实现广角端完全红外共焦，这样在夜晚照度极低情况也能清晰成像.本设计突破常规，把后固定组与补偿组调换了位置，补偿组D位于物镜的最后端，再加上设置2片单透镜为非球面，作出了多方面的变化和调整，最终设计获得了成功.1 30×连续变倍望远镜物镜参数指标利用Zemax光学设计软件进行优化设计，取入瞳为“Float By Stop Size”，孔径光阑直径为12.34 mm；视场采用视场角参量，取值0°，4°，7°；波长取F，d 和C的可见光波长，其中d光为主波长；焦距在4.7～141 mm范围内变化，最大变倍范围为30倍.取5种结构进行分析，每种结构的焦距、入瞳、F数、倍率和总长见表1.通过改变第7，13，21和26面的空气层厚度变倍变焦.表1 5种结构参数Table 1 Five structural parameters结构焦距f′/mm入瞳直径/mmF数倍率总长/mm123454.79.426.556.4141.01.6612.3833.1873.4803.6515.2395.4225.6435 .7395.78530.015.05.02.51.086868686862 设置评价函数，得到优化及优化后像质图设置好镜片曲率半径和第7，13，21，26面空气层厚为变量后，打开评价函数，点击“Merit Function Editor”下的“Tools”，选择下拉菜单“Default Merit Function”，优化函数选择“Spot Radius”.控制玻璃厚度，中心和边缘最小厚度取0.1 mm，中心最大厚度取6 mm.同样控制空气层厚度，中心和边缘最小厚度取0.1 mm，中心最大厚度取35 mm.评价函数中5种结构分别插入2行，控制焦距EFFL和系统总长TTHI，分批设置非球面参数变量，经过长时间逐步优化，及时修正像差控制操作数和权重，最后得到一款像质很好的30倍连续变倍望远镜物镜系统.5种结构的场曲畸变图如图1所示，可以看出场曲均小于0.5 mm,畸变均小于1%，属于像质很好的级别.a f′=4.7 mmb f′=9.4 mmc f′=26.5 mmd f′=56.4 mme f′=141.0 mm图1 场曲畸变图Fig.1 Diagram of the field curvature and distortion点列图如图2所示，从光线追迹角度可以看出,几何半径、方均半径5个焦距位置均在几μm到三十几μm之间，分辨率很高.调制传递函数MTF曲线如图3所示，可以看出空间频率50 lp/mm的MTF值在5个焦距位置中均大于0.5，符合高像质条件.3 优化后30×连续变倍望远镜物镜的透镜数据表和多重结构表优化后5种结构的二维结构图见图4.望远镜物镜的镜片数据参数见表2，多重结构参数见表3.a f′=4.7 mmb f′=9.4 mmc f′=26.5 mmd f′=56.4 mme f′=141.0 mm图2 点列图Fig.2 Spot diagrama f′=4.7 mmb f′=9.4 mmc f′=26.5 mmd f′=56.4 mme f′=141.0 mm图3 MTF曲线图Fig.3 MTF curvea f′=4.7 mmb f′=9.4 mmc f′=26.5 mmd f′=56.4 mme f′=141.0 mm图4 5种结构的二维结构图Fig.4 Two-dimensional structural diagram of five structures表2 透镜数据参数Table 2 Lens data parameters面序号面类型半径/mm厚度/mm玻璃材料半口径/mm圆锥系数物面球面∞∞1球面72.282 2751.099 621SF574.413 702(M)0.000 0002球面-928.094 4474.679 888N-PK52A4.323 978(M)0.000 0003球面52.949 4820.100 0003.756 226(M)0.000 0004球面52.548 7943.629 888N-PK52A(P)3.742 145(M)0.000 0005球面26.060 5790.100 0003.305 923(M)0.000 0006球面14.600 8552.699 970N-PK52A(P)3.276 434(M)0.000 0007球面32.120 0661.889 605(V)2.904 621(M)0.000 0008球面85.559 0140.649728LASF352.181 017(M)0.000 0009球面7.602 1513.120 0002.088622(M)0.000 00010非球面-9.061 8580.649 999LAK16A2.301 417(M)-2.358 054(V)11非球面12.301 3000.420 0002.432 103(M)-7.233 972(V)12球面75.677 5491.799 999SF592.529 957(M)0.000 00013球面-75.677549(P)24.267 302(V)2.617 862(M)0.000 000光阑球面∞1.100 0006.168503(U)0.00000015非球面22.861 8413.419 999N-PSK534.455 345(M)-2.463 067(V)16非球面-24.093 0430.100 0004.481 248(M)16.757 640(V)17球面-79.739 1070.649 871BK74.461 513(M)0.000 00018球面5.922 2933.999 958N-PK52A(P)4.416 196(M)0.000 00019球面20.658 2572.000 0004.413 469(M)0.000 00020球面232.690 4812.999 988N-LASF444.585 890(M)0.000 00021球面-15.185 6900.099 995(V)4.699 318(M)0.000 00022球面-21.173 6691.649 900SF104.295 443(M)0.000 00023球面198.019 4210.440 0004.273 859(M)0.000 00024球面35.368 9830.649 966SF594.272667(M)0.000 00025球面19.692 9562.290 436LF6HT4.221 930(M)0.000 00026球面-197.398 05418.493 400(V)4.183 164(M)0.000 00027球面∞3.000 0001.441 7650.000 000像面球面∞1.095 8500.000 000表2中可变厚度数据示出的是焦距f′=4.7 mm的结构，其他参数在不同结构中是不变的.部分非球面参数(r,k,a2,a4,a6,a8,a10,a12)[3]分别为：第10面，(-9.061 858,-2.358 054,-0.063 673,-2.324 973E-003,2.499 539E-003,-9.975 921E-004,1.801 962E-004,-1.233 849E-005)；第11面，(12.301 300,-7.233 972,-0.047 242,-1.654 054E-003,1.679 936E-003,-6.041 968E-004,9.796 899E-005,-6.026 371E-006)；第15面，(22.861 841,-2.463 067,7.289 852E-003,1.345 376E-004,-2.455 616E-006,-1.959 537E-007,2.979 172E-008,-7.463 791E-010)；第16面，(-24.093 043,16.757 640,-2.475 572E-003,3.720 935E-004,-2.810 637E-006,1.865 318E-007,1.242 022E-008,-3.250 177E-010).为使变倍过程中镜片半口径保持不变，在半口径数据中右击，对话框中取“Maximum”，则数据后面显示“M”就行.表3 多重结构参数Table 3 Multiple structural parameters活动参数:1/5面结构1∗结构2结构3结构4结构51:厚度71.889 605(V)5.453 776(V)5.136340(V)4.096 181(V)3.383 400(V)2:厚度1324.267 302(V)16.155 070(V)10.313 162(V)8.622 084(V)7.744 133(V)3:厚度210.099 995(V)0.617 575(V)1.360 981(V)1.708 771(V)1.955 323(V)4:厚度2618.493 887(V)22.524 368(V)27.940 305(V)30.323 752(V)31.667 933(V)4 凸轮曲线的设计各透镜组的焦距可以计算[4]求得，也可在Zemax软件中输入镜片半径、厚度等数据后在下方地址栏中显示求得.得到前固定组焦距f1′=80.537 mm，变倍组焦距f2′= -3.309 mm，后固定组焦距f3′=26.206 mm，补偿组焦距f4′=-36.542 mm. 设变倍组沿光轴线性移动x，则补偿组沿光轴非线性移动y才能使物像共轭距保持不变，如图5所示，规定沿光线方向移动x或y取正，反之取负.图5 透镜组移动示意图Fig.5 Schematic diagram of lens group movementx和y之间满足以下关系式[5] ：3.629 888+0.1+2.699 97)-1.889 671=72.492 6(mm),dH2=24.267 719 mm，dH3=0.099 995 mm，dH4=18.493 40 mm.从低倍x=0，y=0开始，x每取一值可求得对应y值，得到一联动关系曲线，再在凸轮上刻划出对应关系进行非线性联动，得到变焦距望远镜物镜系统的凸轮曲线.5 结论本文设计出的这款30倍连续变倍变焦望远镜物镜，在86 mm的光学总长中实现了30×的有效光学变倍，特点是体积小、重量轻、性能好、光圈大、倍率高.对于红外长波(夜间)成像其性能几乎不变[6]，在生产制造上也是可行的.随着计算机数控技术水平的不断提高，非球面镜片的制作已不再是难事，在应用和需求上前景光明，与目镜配合组成的多种望远镜系统在测量、观察特别是在监控领域将发挥越来越重要的作用.参考文献:【相关文献】[1] 陆金男.10×连续变倍照摄像物镜的光学设计[J].光学仪器，2014,36(1)：30-35.[2] 陆金男，高照林.0.8×～8×新型连续变倍体视显微镜物镜的设计[J].光学仪器，2011,33(6)：36-42.[3] 曾赤良，蔡琳，陈纲,等.基于嵌入式系统自动连续变倍视频显微镜[J].电子科技，2013,26(2)：110-113.[4] 黄耀林，王敏，寇远风.一种激光连续变倍准直扩束系统的设计[J].光学仪器，2018,40(2)：38-43.[5] 毛文炜.光学工程基础(一)[M].北京：清华大学出版社，2006：221-239.[6] LAIKIN M. Lens Design[M]. 4th ed. New York: CPC Press Taylor & Francis Group, 2011: 322-360.。
周视瞄准镜参数设计123
周视瞄准镜参数设计作者姓名：乔宇专业名称：光电信息科学与工程指导教师：陈全学号：1303280216一 光学系统的技术要求1.光学特性:视放大率 Γ=3.5×物方视场角 2w=10°出瞳直径 D'=3mm出瞳距离 l ｚ'≥20mm2.潜望高 H=192mm3.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°4.渐晕系数K=0.5.二 设计原理1．由于系统用于对远距离目标进行观察，具有的视角放大率，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。
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，所以采用两个使光轴改变90°的棱镜形成潜望高。
考虑到系统的简单易携性，两个棱镜都选用直角棱镜。
O 2O 1为了在水平面和垂直面改变光轴的方向，可以在光轴上端O1点的直角棱镜绕水平和垂直轴转动。
当棱镜绕经过O1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O1O2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。
根据棱镜转动定理，加入的棱镜反射次数应该为奇数，再考虑系统的轻便性，选择了道威棱镜。
同样根据棱镜转动定理，道威动角度的一半，且两者的转动方向相反。
目前的倒像系统中的顶端直角棱镜和道威棱镜的反射次数之和为偶数。
加上底端棱镜，系统成镜像，故可考虑选择其中一个棱镜为屋脊棱镜，这里选底端直角棱镜为屋脊棱镜。
火炮周视瞄准镜Microsoft Word 文档
火炮周视瞄准镜的光学设计一、火炮周视瞄准镜光学系统外形尺寸计算任务书１、光学系统的技术要求２、设计计算内容二、系统结构原理图１、共轴系统的结构２、平面镜棱镜系统的结构３、棱镜转动定理４、共轴系统和棱镜系统的组合三、光学系统外形尺寸计算１、确定物镜的形式和相关参数２、确定目镜的形式和相关参数３、道威棱镜相关参数４、端部棱镜和保护玻璃的相关参数５、确定物镜口径６、确定目镜口径７、底部屋脊棱镜、分划板的外形尺寸计算８、分划板的外形尺寸计算９、演算出瞳距离和潜望高１０、各光学零件主要尺寸总结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'≥20mm2.潜望高H=185mm3.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１、拟定光学系统的工作原理:拟定光学系统原理，望远系统物镜、目镜、分划板、保护玻璃，形成潜望高、俯仰、周视，选用棱镜,利用棱镜转动定理确定道威棱镜的转动方向。
２、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.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.一．设计原理1．由于系统用于对远距离目标进行观察，具有的视角放大率，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。
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，所以采用两个使光轴改变90°的棱镜形成潜望高。
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变倍周视瞄准镜系统物镜设计
设计一个可变倍的周视瞄准系统，倍率分别为2倍和8倍，具体要求如下表。
对于一般的瞄准系统设计可分两部分设计，一是物镜的设计，二是目镜的设计。
本论文的要求是瞄准镜可以实现⨯2和⨯8两个倍率的变倍，设计的初步思想是把物镜分成两部分设计，一部分是公共的部分，一部分是可以转换的部分，转换的部分实现变倍的要求，目镜的设计和普通的目镜设计一样。
如图1.1，2是物镜公共的部分，3为变倍的部分。
系统设计图
1、直角棱镜
2、物镜
3、变倍部分
4、可变光阑
5、别汉棱镜
6、分划板
7、目镜
瞄准镜物镜的焦距越长可以观察到的距离越远。
对于⨯2的物镜，设定物镜的焦距为：
mm f o 1001='
对于⨯8的物镜，设定物镜的焦距为：
mm f o 4002='
则目镜的焦距为：mm f e 50='
就可以实现瞄准镜的变倍。
瞄准镜是望远镜系统，望远镜系统是一类应用广泛的光学系统，物镜对无限远目标进行成像，通过目镜将图像和能量信息传递给人眼。
根据望远系统的基本关系式，得到系统相应些光学指标。
D
D
f f t
g tg e o '-=''-='=
Γωω
D
K
014'
'=α 对于⨯2的系统已知的性能指标有：ο
302102=='=Γ⨯
ωmm D
则：
mm D 20=
取711='-o f D
则：1401='-o f
对于⨯8的系统已知的性能指标有：ο
8258=='=Γ⨯
ωmm D
则：
mm D 40= 取5.312='-o f D
则：1402='-o f
望远镜物镜的种类很多，有折射式、反射式和折反射式三种。
本中⨯2的视场角为30°，因此首先考虑用两个双胶合组构成的对称式物镜。
优化后的系统参数
如图。
优化后的⨯2和⨯8的结构和像差分别如图。