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。
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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。