Научная статья на тему 'Особенности проектирования объективов телескопических панкратических систем'

Особенности проектирования объективов телескопических панкратических систем Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
204
66
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОБЪЕКТИВ / ПЕРЕМЕННОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ / ПАНКРАТИЧЕСКИЙ ПРИЦЕЛ / ТЕЛЕСКОПИЧЕСКАЯ СИСТЕМА / ПАНКРАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА / ОПТИЧЕСКОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ / ВЫХОДНОЙ ЗРАЧОК / OBJECTIVE LENSES / VARIABLE MAGNIFICATION / ZOOM / OPTICAL ZOOM SIGHT / ZOOM RIFLESCOPE / OPTICAL TELESCOPIC SYSTEM / AFOCAL SYSTEM / OPTICAL ZOOM RELAY SYSTEM WITH TWO MOVING COMPONENTS / ZOOM SYSTEM / OPTICAL DESIGN / EXIT PUPIL

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Волкова Ксения Дмитриевна, Хацевич Татьяна Николаевна

Приводятся и обсуждаются оптические схемы объективов для телескопических систем с переменным увеличением. Показано, что применение оптических схем объективов с вынесенным выходным зрачком, который располагается в центре качания панкратической оборачивающей системы или вблизи от него, позволяет увеличить диапазон углов выверки, прицеливания и поправки. Найдены соотношения между параметрами оптической схемы объектива, длиной оборачивающей панкратической системой, положением выходного зрачка прицела. Приводятся результаты разработки оптических систем панкратических прицелов с использованием полученных соотношений и характеристик объективов.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

FEATURES OF DESIGNING OBJECTIVE FOR TELESCOPIC ZOOM SYSTEMS

Optical systems of objective lenses for telescopic systems with variable magnification are discussed. The article provides the exit pupil of objective lenses for sights should be located in the center rotation of zoom erector system. It is allows to increase the range of windage and elevation adjustments in the system. The relationships between the parameters and characteristics of objective lenses, the length of the zoom system and the position of the exit pupil are found. The results of the development of optical zoom systems for telescopic sights using the obtained ratios and characteristics are presented.

Текст научной работы на тему «Особенности проектирования объективов телескопических панкратических систем»

УДК 535.3: 681.75

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ОБЪЕКТИВОВ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКИХ ПАНКРАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Ксения Дмитриевна Волкова

ООО «Оптическое Расчетное Бюро», 630120, Россия, г. Новосибирск, Красный пр., 200, инженер-конструктор, тел. (923)240-77-94; e-mail: volkova_kd@mail.ru

Татьяна Николаевна Хацевич

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, профессор кафедры фотоники и приборостроения, тел. (383)343-29-29, e-mail: khatsevich@rambler.ru

Приводятся и обсуждаются оптические схемы объективов для телескопических систем с переменным увеличением. Показано, что применение оптических схем объективов с вынесенным выходным зрачком, который располагается в центре качания панкратической оборачивающей системы или вблизи от него, позволяет увеличить диапазон углов выверки, прицеливания и поправки. Найдены соотношения между параметрами оптической схемы объектива, длиной оборачивающей панкратической системой, положением выходного зрачка прицела. Приводятся результаты разработки оптических систем панкратических прицелов с использованием полученных соотношений и характеристик объективов.

Ключевые слова: объектив, переменное увеличение, панкратический прицел, телескопическая система, панкратическая система, оптическое проектирование, выходной зрачок.

FEATURES OF DESIGNING OBJECTIVE FOR TELESCOPIC ZOOM SYSTEMS

Ksenia D. Volkova

Optical Design Office Co Ltd, 200, Krasny Prospect St., Novosibirsk, 630120, Russia, Design Engineer, phone: (923)240-77-94; e-mail: volkova_kd@mail.ru

Tatyana N. Khatsevich

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Ph. D., Professor, Department of Photonics and Device Engineering, phone: (383)343-29-29, e-mail: khatsevich@rambler.ru

Optical systems of objective lenses for telescopic systems with variable magnification are discussed. The article provides the exit pupil of objective lenses for sights should be located in the center rotation of zoom erector system. It is allows to increase the range of windage and elevation adjustments in the system. The relationships between the parameters and characteristics of objective lenses, the length of the zoom system and the position of the exit pupil are found. The results of the development of optical zoom systems for telescopic sights using the obtained ratios and characteristics are presented.

Key words: objective lenses, variable magnification, zoom, optical zoom sight, zoom rifle-scope, optical telescopic system, afocal system, optical zoom relay system with two moving components, zoom system, optical design, exit pupil.

Введение

Проектирование панкратических телескопических систем - сложный взаимодополняющий, итерационный процесс [1, 2], который включает этапы расчетов характеристик и параметров отдельных компонентов и их совокупности. Объект исследования направлен на группу панкратических телескопических приборов [3, 4], исследование рассматривает особенности проектирования объективов панкратических телескопических систем, зависимость параметров и характеристик объективов таких систем от общих характеристик телескопической системы.

В разное время оптики-расчетчики затрагивали вопрос проектирования панкратических телескопических систем и уделяли различным аспектам проектирования этой группе приборов, например [5-13], но анализируя монографии и статьи можно сказать, что описанию расчета объективов группе панкратиче-ских телескопических систем была уделена в них самая малая часть работы. Это объясняется тем, что, если в панкратической телескопической системе осуществлялась смена увеличения за счет оборачивающей системы, то требования к параметрам и характеристикам объективов оставались теми же, что и в простых зрительных трубах с постоянным увеличением.

Согласно [7, с. 90], выбор оптимальных значений параксиальных характеристик представляет собой неоднозначную задачу, решение которой можно получить «в результате проведения исследований и получения возможной области рациональных решений». Хотя эта фраза, в большей степени, относится в монографии к выбору параметров и характеристик именно к оборачивающей панкратической системе, она, как нельзя лучше, иллюстрирует многовариантность и, одновременно, необходимость поиска оптимального соотношения всех характеристик во всей системе в процессе расчета.

Схемные решения, обеспечивающие изменение визирной оси

при сохранении изображения визирного знака в центре поля зрения

На больших дальностях с целью прицеливания важно использовать большое увеличение, которое вступает в противоречие с возможностью обеспечения необходимого размера угла изменения направления визирной линии прицела (суммарных углов прицеливания, поправок и выверки) [14]. Это противоречие поставило задачу, которая привела к появлению схемных решений с пан-кратическими оборачивающими системами, выполненных качающимися [15]. На рис. 1 приведена оптическая система, иллюстрирующая схему панкратиче-ского визирного прибора в тонких компонентах с качающейся оборачивающей системой: компоненты оборачивающей системы 4, 5 и сетка 3 поворачиваются в пределах небольшого угла ±|3 вокруг центра качания О, совпадающего с центром полевой диафрагмой 6, расположенной во второй плоскости промежуточного изображения.

1

2

3

5 6 7 8

а

А

А /

t о

V

Ч

Ф А

1

О

v

/3

L

г у w 4

т

i т

obor.sisi

V

Рис. 1. Принципиальная оптическая схема панкратического прицела

в тонких компонентах:

1 - первый компонент объектива; 2 - второй компонент объектива; 3 - сетка; 4 - первый компонент панкратической оборачивающей системы; 5 - второй компонент панкратической оборачивающей системы; 6 - полевая диафрагма; 7 - окуляр; 8 - выходной зрачок

Использование схемных решений на основе качающейся панкратической оборачивающей системы в прицеле имеет несомненные преимущества. Изображение прицельной марки на сетке 3 при изменении направления визирной линии в пространстве предметов остается в центре поля зрения окуляра 7. При проектировании панкратического визирного прибора с качающейся оборачивающей системой обеспечивается следующее соотношение:

fob tga = WsP. (D

где f }ob - эквивалентное фокусное расстояние объектива 1 и 2, мм; Lobor - расстояние вдоль оптической оси между первой и второй плоскостями действительных изображений (длина оборачивающей системы 4,5), мм; в - угол качания плоскопараллельной пластинки 3 с прицельной маркой и шкалами и оборачивающей системы 4 и 5, градус; а - угол изменения направления визирной оси в пространстве предметов, градус.

Согласно соотношению (1), угол изменения направления визирной оси а в пространстве предметов может превышать угловое поле при наибольшем увеличении (рис. 2), что, соответственно, дает преимущество в виде увеличения диапазона вводимых углов прицеливания, углов выверки и поправок. Следовательно, поле зрения в первой плоскости действительного изображения (объектива 1, 2), на которое должен быть рассчитан объектив, определяется согласно:

2 УО b.max = 2 Утшп + 2 (2)

где 2у'0ь.тах - максимальный линейный размер в первой плоскости действительного изображения (расчетное поле зрение объектива на рис. 2) с учетом углов выверки, поправки и прицеливания и максимального поля зрения при минимальном увеличении визирной системы, мм; 2у'Гт„ - максимальное поле зрение объектива в пространстве изображения при минимальном увеличении визирной системы, мм; 2у' - поле зрения в плоскости действительного изображения объектива, которое необходимо обеспечить из-за качания панкратической оборачивающей системы (для ввода углов выверки, прицеливания и поправок), мм.

Рис. 2. Наибольшее рабочее поле зрения объектива

При размещении прицельной марки в плоскости первого промежуточного изображения, т. е. в фокальной плоскости объектива 1 и 2 (first focal plane -FFP) исключаются первичные ошибки, обусловленные подвижками компонентов панкратической оборачивающей системы (4 и 5) и вызывающие смещение визирной линии при смене увеличения, что имеет существенное значение для тактических оптических прицелов. А так же пользователи считают преимуществом прицелов FFP то, что прицельный знак, шкалы и марки не меняют свой угловой размер относительно объекта при смене увеличения прицела.

В соответствии с описанной выше схемой, при разработке оптических систем с компонентами конечной толщины представляется важным проведение исследований по выводу закономерностей между параметрами и характеристиками ее компонентов, которые позволяют на этапе функционально-структурного синтеза создать такую схему, которая способна удовлетворить совокупности требований, предъявляемых к рассматриваемым изделиям. Поэтому данная статья фокусируется на получении закономерностей в объективах панкратических прицелов FFP.

Зависимости между параметрами и характеристиками панкратического прицела и компонентов объектива

Разработка панкратической визирной системы, как и многие другие задачи в оптическом проектировании, является в большей степени итерационным процессом с целью поиска наилучшего оптимального решения, но сложным из-за большого количества неизвестных, которые, тем не менее, связаны между собой рядом соотношений и зависимостей, приведенных далее.

Анализ характеристик и параметров более 200 моделей оптических пан-кратических прицелов отечественных и зарубежных производителей, в которых сетка размещена в плоскости изображения объектива (FFP), показал, что zoom, равный пяти и более, имеют менее половины моделей. При этом в тех моделях, где указана информация о конструктивных внешних характеристиках, можно судить о длине объектива и оборачивающей системы. Длина объектива колеблется от 80 до 260 мм, а длина оборачивающей системы - от 80 до 145 мм, это можно записать в виде выражений:

0,3L < Lob < 0,55L, (3)

0,21L < Lobor < 0,33L, (4)

где Lob - длина объектива от первой поверхности до первой плоскости действительного изображения, мм; Lobor - длина панкратической оборачивающей системы от первого до второго действительного изображения системы, мм; L - длина панкратической визирной системы от первой поверхности объектива до последней поверхности окуляра, мм.

С целью обеспечения величины качания панкратической оборачивающей системы меньше, чем угол прицеливания, выверки и поправок, и выполняя условие сохранения положении изображения прицельной марки в центре поля зрения при изменении направления визирной оси визирной системы, в соответствии с формулой (1), на фокусное расстояние объектива поставлено ограничение

0,5Lobor < fob < 1Lobor . (5)

В совокупности с вышесказанным о соотношении углов а и в в формуле (1), условие для f rob - меньше или равно длины Lobor, обусловлено ограничением посадочного места в механике прицела для его крепления на оружии, при этом сохраняя оптимальные относительные отверстия компонентов оборачивающей системы.

Суммарный угол поправок, выверки и прицеливания ограничен техническим заданием, которое составляется с учетом мирового уровня максимального угла поля зрения при минимальном увеличении, полученного, например, эмпирическим путем через исследование - рис. 3.

25 о 20 а, „15 с в U вю С 3 ^ 5 0 4

♦ * ► f <

т < < и 11 , ж

•Hi 'ч N ! ♦ 4 ь J k.

) 1 \ 1 1 1 min. кра Ч < т ► 0 12 1

Рис. 3. Зависимость максимального поля зрения от минимального увеличения по 200 моделям

Согласно проанализированным 200 моделям панкратических прицелов, высоким уровнем диапазона углов прицеливания, выверки и поправок является 170-180 минут.

Дополнительно учитывая, что посадочный диаметр оборачивающей системы согласно мировым стандартам на посадочное место не может превышать 35 мм, было принято, что наибольшее рабочее поле объектива в плоскости действительного изображения объектива 2уbmax (мм) (рис. 1, поз. 3 и рис. 2),

значит, максимальный световой диаметр сетки не должен превышать

2Уоb.max ~ 25 . (6)

Соответственно, наибольшее рабочее угловое поле зрения объектива 2®ob.max в градусах определяется с помощью выражения

2^ob.max 2arCtg( Уо b.max/fob ). (7)

В свою очередь, чтобы избежать большого виньетирования наклонных пучков в оптической системе или увеличения массогабаритных параметров компонентов за счет обеспечения условия одновременно высокого углового поля и высокого диапазона выверки при минимальных увеличениях, диапазон крайних положений выходного зрачка (a'ob.P', мм) объектива (рис. 4) в исследовании был принят

а

' > т - а

оЪ.Р '~оЪот оЪР''

(8)

где а'оъ р' - положение плоскости действительного изображения объектива относительно главной плоскости второго компонента объектива, этот параметр не может быть меньше нуля (мм); а'оъ р - положение выходного зрачка относительно главной плоскости второго компонента объектива (мм).

Рис. 4. Принципиальная схема объектива панкратической визирной системы в тонких компонентах:

ОоЪ.Р - входной зрачок объектива; 1 - первый линзовый компонент; 2 - второй линзовый компонент; 3 - плоскость изображения; П'оЪ.Р - выходной зрачок объектива

Расширив диапазон для учета всех возможных вариантов, получаем условие ограничения на положение выходного зрачка в числовом выражении

а'оъ.Р> 60. (9)

Положение входного зрачка объектива, соответствующее положению его выходного зрачка, рассчитывается по формуле

а = /'(а'оЪ.Р Я+<ъ (/2- а'оЪ.Р')) (10)

иоъ.р / я ' - / а ' - / ' а ' + А (а ' - /

■/к 2 -Л" оЪ.Р ' ^ 2 оЪ.Р' оЪ^- оЪ.Р' ¿2*

где /'1 - фокусное расстояние (мм) первого линзового компонента объектива (поз. 1 на рис. 4); / '2 - фокусное расстояние (мм) второго линзового компонента объектива (поз. 2 на рис. 4); АоЪ - расстояние (мм) по оси между тонкими компонентами объектива; аоъР - положение входного зрачка относительно главной плоскости первого компонента объектива (мм).

При нахождении областей ограничений и областей решений параметров и характеристик объективов панкратических визирных систем численными методами было просчитано и рассмотрено около 100 тыс. вариантов систем. Значение шага характеристик /\, /'2 при расчетах было принято равным 5 мм, а шаг d был принят равным 10 мм.

В массиве полученных решений была сделана выборка области решений, приемлемых при разработке оптических систем с линзами конечной толщины. Для этого накладывались ограничения на ряд параметров.

В силу ограничения по относительному отверстию объектива, габаритным характеристикам объектива - длине системы, удаления выходного зрачка и др. (1)—(10) введено ограничение на фокусное расстояние объектива

60<ГоЪ < 170. (11)

Учитывая необходимость уменьшения массогабаритных характеристик системы, расстояние по оси d (мм) между тонкими компонентами объектива было задано

50 < dоЪ < 300, (12)

несмотря на то, что верхняя граница параметра имеет большее значение, опыт в расчете оптических систем, в том числе панкратических визирных приборов, дает возможность учесть то, что усложнение каждого из двух параксиальных компонентов, принятых в модели, до двух или трех линзовых компонентов, позволит уменьшить длину на треть в системах с компонентами конечной толщины, следовательно

(^Ъ + а \ь.Р.) < аН5)£ъ. (13)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

где ЬоЪ - длина объектива, состоящего из компонентов конечной толщины, по характеристикам и параметрам аналогичным параксиальной модели объектива. От разделения на большее количество компонентов в исходной системе было решено отказаться в виду повышения вариативности параметров и характеристик, которые было бы сложно анализировать. Для вычисления а'оъР. используется следующее выражение

(/'- Лл )/2

а -^л_о^2 (14)

/•+/2 - ^ъ ■ (14)

Исходя из ограничения на относительное отверстие второго компонента объектива, которое было наложено вследствие анализа примера исполнения объектива в прицеле с качающейся панкратической системой [15], фокусное расстояние второго компонента должно находиться в диапазоне

50 < /2 < 150.

(15)

На одном из этапов вычислений с точки зрения оптимизации скорости компьютерных вычислений и их анализа, а так же конструкции объективов (первый компонент должен быть длиннофокусным, но в случае отрицательного значения фокусного расстояния не может сильно увеличивать световые диаметры линз второго компонента объектива) было принято ограничение

Так как / '1 приближается к плюс бесконечности, то оптическая сила первого компонента окуляра (дптр) Ф1 ^ 0. Ограничение принято в виду того, что дальнейшее увеличение диапазона незначительно влияет на результат исследования, но существенно увеличивает время вычисления и анализа результатов.

При выполнении всех перечисленных выше условий и ограничений (1)—(16) было отобрано и проанализировано около 2,5 тыс. вариантов систем.

На рис. 5 приведены области решений характеристик объективов панкра-тических систем в зависимости от различных переменных. Обозначение систем на рис. 5 и далее по тексту расшифровывается: ГтП- Ттах*В, где ГтП - минимальное увеличение, крат; Гтах - максимальное увеличение, крат; В - диаметр входного зрачка, мм.

Результаты, представленные на рис. 5, а, демонстрируют взаимосвязь оптических сил компонентов объектива (Ф1 и Ф2) и расстояния между ними и позволяют определить области решений для нахождения соотношения «оптическая сила компонента - расстояние между компонентами». Взаимосвязь между оптическими силами первого и второго компонентов от оптической силы объектива иллюстрирует рис. 5, б.

Согласно рис. 5, в, можно сделать вывод о зависимости положения выходного зрачка объектива и фокусного расстояния объектива. Рисунок 5 г демонстрирует зависимость решений положения выходного зрачка объектива от оптической силы объектива для случая, когда входной зрачок совпадает с главной плоскостью первого компонента объектива.

По результатам проведенного численного исследования можно сделать следующие выводы и рекомендации.

В телескопических оптических системах с панкратической сменой увеличения, в которых требуется обеспечить диапазон вводимых углов прицеливания, углов выверки и поправок не меньше поля зрения при наибольшем увеличении и при этом выполнить условие сохранения положения изображения прицельной марки в центре поля зрения, необходимо учесть ряд условий и ограничений (11), (12), (15), (16) при проектировании оптической системы объектива.

250 < /'<-120;

120 < /' < 600.

(16)

&

и с п

сч ©

16,00

1*

14,00

12,00

10,00

8,00

6,00 5

ф|

Ф2

.3

а)

Л 4*5

-10,00 -5.00 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00

Ф1, Ф2, дптр

б)

Рис. 5. Области ограничений и решений параметров и характеристик

объективов панкратических телескопических систем:

1 - система 1,2-6*26; 2 - система 2-10*46; 3 - система 3-15*50; 4 - система 4-20*56; 5 - система 5-25*56

С целью обеспечения угла качания панкратической оборачивающей системы меньше, чем диапазон углов прицеливания, поправок, выверки, при расчете нужно учесть, что выходной зрачок объектива должен находиться вблизи центра качания панкратической оборачивающей системы, который должен располагаться во второй плоскости действительного изображения системы.

При расчете объектива необходимо проводить проектирование при угле поля зрения большим, чем угол поля зрения при наименьшем увеличении, а именно: расчетный рабочий угол поля зрения объектива должен быть не меньше суммы углов поля зрения при наименьшем увеличении и диапазона углов прицеливания, поправок, выверки.

Первый компонент объектива должен быть длиннофокусным, но в случае отрицательного значения фокусного расстояния компонента, не должен увеличивать световой диаметр первой линзы второго компонента объектива более чем на 5 %. Второй компонент объектива является «силовым». Поэтому дополнительно рекомендуется наложить ограничения на фокусное расстояние второго компонента объектива, которое будет меньше фокусного расстояния всего объектива в 1,1 ^ ,4 раза. В этом случае длина объектива будет находиться в диапазоне от 1 до 1,3 фокусного расстояния объектива.

В следующем разделе статьи представлены результаты расчета по предложенной выше методике.

Применение методики

Результаты исследования апробированы при разработке оптических систем с компонентами конечной толщины оптических панкратических прицелов с zoom = 5.

На рис. 5, 6 приведены результаты разработок, представленные с позиций параметров исследованных объективов и положения выходного зрачка объектива при проектировании объективов визирных систем.

На рис. 5 отмечены точками 1-5 соответствующие значения решений характеристик объективов, положенных в основу разработанных оптических систем панкратических прицелов.

На рис. 6 показаны границы диапазонов изменения положения выходного зрачка объектива (arob.p1, a'ob.p2) в системах с компонентами конечной толщины в зависимости от крайних значений положений выходного зрачка всего прицела, результаты исследования по которому представлены в публикации [5]. Во всех системах смещение выходного зрачка прицела не превышает 5-10 % от номинального значения удаления выходного зрачка (95 мм). На рис. 6 также показано положение точки качания О относительно последней поверхности объектива (aO , в мм), на основании которого можно сделать вывод, что в некотором диапазоне увеличений точка О находится в диапазоне положений выходного зрачка объектива. Для четырех из пяти приведенных систем этот диапазон увеличений имеет наименьшие значения увеличений, что легко объясняется тем, что при меньших увеличениях требование к положению выходного зрачка, для обеспечения условия получения большого диапазона углов прицеливания, выверки и поправки, при виньетировании, не превышающим возможное для полевых наблюдательных приборов [17], более жесткое, чем при больших увеличениях, где угловые поля зрения в соответствующее количество раз меньше. Дополнительно рис. 6 подтверждает, что проектирование панкратических систем с zoom выше 4 более сложная задача, с точки зрения оптического расчета -для этого достаточно обратить внимание на характер изменения кривых: когда zoom начинает превышать 4, зависимости, близкие по характеру к линейным, резко меняют свой вид на зависимости высших порядков.

5-25x56

4-20x56

400 300

S 200

s

100

eu

4 о я -100 -200

\

_ |\ "-гт --- У

ч ». А s

500 g 300 s 100 5-100

о

-300 -500

Ь ч ч

ч

— — — —*

! 1

1

5 10 15 20 25 Г, крат

9 14 19 Г, крат

a'ob.p'l — a'ob.p'2 -а'о

a'ob.p'l — a'ob.p'2 -а'о

а)

3-15x50

б)

2-10x46

300

5 200

S 100

6

0

ö -100 -200

500

S 0 ^ -500 1-1000 ъ -1500 -2000

\ 4 /

1 /

1 1 1 1

1 1 1

9

Г, крат

15

2 4 6 8 10 Г, крат

a'ob.p'l — a'ob.p'2 -а'о

a'ob.p'l — a'ob.p'2 -а'о

б)

1,2-6x26

г)

300 250

I 200

150

I 100

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

та

50 0

ч / V

7

—>- /

1 2 3 4 5 6 Г, крат

a'ob.p'l — a'ob.p'2 -а'о

д)

Рис. 6. Области решений положения выходного зрачка объективов

панкратических прицелов:

а) 5-25x56; б) 4-20x56; в) 3-15x50; г) 2-10x46; д) 1,2-6x26

Все оптические системы обеспечивают качество изображения, соответствующее критериям «хорошо» и «отлично», применяемым для полевых наблюдательных приборов [7, 18, 19]. В качестве примера на рис. 7 представлена оптическая схема оптической панкратической визирной системы, построенной с использованием только сферических преломляющих поверхностей, со следующими оптическими характеристиками: увеличение от 4 до 20 крат, диаметр входного зрачка 56 мм, длина 362 мм. Таким образом, при разработке оптических систем панкратических прицелов с zoom = 5, доказана эффективность полученных рекомендаций и выводов с целью обеспечения диапазона вводимых углов прицеливания, углов выверки и поправок не меньше поля зрения при наибольшем увеличении и одновременном выполнении условия изменения направления визирной оси прицела при сохранении положения изображения прицельной марки в центре поля зрения.

12 3 4

Рис. 7. Схема панкратического прицела 4-20*56:

1 - объектив; 2 -качающаяся оборачивающая панкратическая система; 3 - окуляр; 4 - выходной зрачок; 1.1 - первый компонент объектива; 1.2 - второй компонент объектива; 2.1 - сетка; 2.2 - первый компонент оборачивающей панкратической системы; 2.3 - второй компонент оборачивающей панкратической системы; 3.1 - первый компонент окуляра; 3.2 - полевая диафрагма; 3.3 - второй компонент окуляра; О - центр поворота панкратической оборачивающей системы

По мнению авторов, результаты проведенного исследования могут быть востребованы на этапе структурного синтеза и разработки оптических систем новых панкратических прицелов, в том числе и с zoom более 5.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Шехонин А. А. Домненко В. М., Гаврилина О. А. Методология проектирования оптических приборов : учеб. пособие. - СПб. : СПбГУ ИТМО, 2006. - 91 с.

2. Systematic design processes to improve the manufacturability of zoom lenses / Chir-Weei Chang, Chy-Lin Wang, Chuan-Chung Chang, et al. // Proc. SPIE 6342 : International Optical Design Conference 2006. - 2006. - Vol. 6342. - С. 634228-1 - 634228-8.

3. Волкова К. Д., Хацевич Т. Н. Оптические системы с переменными характеристиками // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014. Х Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Си-

бОптика-2014» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). - Новосибирск : СГГА, 2014. Т. 1. - С. 13-20.

4. Волкова К. Д., Дружкин Е. В., Хацевич Т. Н. Особенности оптического проектирования систем с дискретной сменой увеличения с учетом технологических возможностей отечественных производителей // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2015. XI Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «СибОптика-2015»: сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 13-25 апреля 2015 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2015. Т. 3. - С. 191-201.

5. Хацевич Т. Н., Волкова К. Д. Обеспечение стабильности положения выходного зрачка при смене увеличения в оптических панкратических прицелах // Оптический журнал. -2017. - Т. 84, № 9. - С. 34-43.

6. Заварзин В. И. Оптический прицел переменного увеличения // Вестник МГТУ им. Баумана. Сер. «Приборостроение». - 2009. - № 2. - С. 10-21.

7. Запрягаева Л. А., Свешникова. И. С. Расчет и проектирование оптических систем. -М. : Логос, 2000. - 584 с.

8. Михайловская Л. И. Панкратическая зрительная труба : учеб. пособие. - М. : МГТУ, 1993. - 31 с.

9. Чижиков В. А., Ермакова Л. В. Оптическая схема панкратических прицелов для спортивного и охотничьего оружия // Оптико-механическая промышленность. - 1977. -№ 8. - С. 70-72.

10. Чижиков В. А. Оптические системы прицелов для спортивного и охотничьего оружия // Оптико-механическая промышленность. - 1978. - № 8. - С. 44-47.

11. Малогабаритная панкратическая зрительная труба / Е. Н. Гончаренко, Л. П. Осипо-ва, В. В. Луцько, О. Д. Шакало // Оптико-механическая промышленность. - 1975. - № 7. -С. 29-31.

12. Нгуен Ван Луен. Автоматизация проектирования панкратической телескопической системы // Оптический журнал. - 2013. - Т. 80, № 12. - С. 22-25.

13. Пахомов И. И. Панкратические системы. - М. : «Машиностроение», 1976. - 160 с.

14. Бутримов И. С., Айрапетян В. С. Оптико-электронный комплекс для контроля положения линии визирования прицельных устройств в ходе стендовых испытаний // Вестник СГУГиТ. - 2016. - Вып. 1 (33). - С. 124-138.

15. Хацевич Т. Н., Дружкин Е. В. Пат. 2501051 Российская Федерация,

7

МПК G 02 B 23/10 , F 41 G 1/38. Способ изменения направления визирной оси в оптическом прицеле и прицел с переменным увеличением, реализующий способ; патентообладатели Ха-цевич Т. Н., Дружкин Е. В. - № 2012124196/28; заявл. 09.06.2012; опубл. 10.12.2013, Бюл. № 34.

16. Хацевич Т. Н., Дружкин Е. В., Волкова К. Д. Пат. 2642889 Российская Федерация, МПК G 02 B 23/00 , F 41 G 1/38. Оптический прицел (варианты); патентообладатель ООО «Оптическое Расчетное Бюро» - № 2016118898; заявл. 16.05.2016; опубл. 29.01.2018, Бюл. № 4.

17. Панов В. А., Кругер М. Я., Кулагин В. В. и др. Справочник конструктора оптико-механических приборов. - Л. : Машиностроение, 1980. - 742 с.

18. Хацевич Т. Н. Прикладная оптика. Лабораторный практикум. - Новосибирск : СГГА, 2006. - 108 с.

19. Верхотуров О. П. Введение в вычислительную оптику : учеб. пособие. - Новосибирск : СГГА, 1998. - 273 с.

REFERENCES

1. Shehonin, A. A., Domnenko, V. M., & Gavrilina, O. A. (2006). Metodologija proektirovanija opticheskih priborov [The methodology of designing optical devices]. Saint Petersburg: ITMO University [in Russian].

2. Chir-Weei Chang, Chy-Lin Wang, Chuan-Chung Chang, et al. (2006). Systematic design processes to improve the manufacturability of zoom lenses. Proceedings of SPIE 6342: International Optical Design Conference 2006, Vol. 6342, 634228-1-634228-8. doi: 10.1117/12.692249.

3. Volkova, K. D., & Khatsevich, T. N. (2014). Optical systems with variable characteristics. In Sbornik materialov Interekspo Geo-Sibir'-2014: Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii: T. 1. Sib0ptika-2014 [Proceedings of Interexpo GE0-Siberia-2014: International Scientific Conference: Vol. 1. Sib0ptics-2014] (pp. 13-20). Novosibirsk: SSGA [in Russian].

4. Volkova, K. D., Druzhkin, E. V., & Khatsevich, T. N. (2015). Specialty optical design of discrete systems according to technological possibilities of domestic producers. In Sbornik materialov Interekspo Geo-Sibir'-2015: Mezhdunarodnoy nauchnoy konferentsii: T. 3. SibOptika-2015 [Proceedings of Interexpo GE0-Siberia-2015: International Scientific Conference: Vol. 3. Sib0ptics-2015] (pp. 191-200). Novosibirsk: SSUGT [in Russian].

5. Khatsevich, T. N., & Volkova, K. D. (2017). Stabilization of the exit pupil in an optical zoom sight with variable magnification. Journal of 0ptical Technology, 84(9), 605-612. doi: 10.1364/J0T.84.000605.

6. Zavarzin, V. I. (2009). 0ptical zoom sight. Vestnik MGTU im. Baumana [Vestnik MSTU], 2, 10-21 [in Russian].

7. Zaprjagaeva, L. A., & Sveshnikova, I. S. (2000). Raschet i proektirovanie opticheskih sistem [Calculation and Design of an 0ptical Systems]. Moscow: Logos [in Russian].

8. Mihajlovskaja, L. I. (1993). Pankraticheskaja zritel'naja truba [Zoom telescope]. Moscow: MSTU [in Russian].

9. Chizhikov, V. A., & Ermakova, L. V. (1977). 0ptical system of zoom sights for sporting and hunting weapons. 0ptiko-mehanicheskaja promyshlennost' [0ptical and Mechanical Industry], 8, 70-72 [in Russian].

10. Chizhikov, V. A. (1978). 0ptical sights for sporting and hunting weapons. 0ptiko-mehanicheskaja promyshlennost' [0ptical and Mechanical Industry], 8, 44-47 [in Russian].

11. Goncharenko, E. N., 0sipova, L. P., Luc'ko, V. V., & Shakalo, 0. D. (1975). Compact zoom telescope. 0ptiko-mehanicheskaja promyshlennost' [0ptical and Mechanical Industry], 7, 2931 [in Russian].

12. Van Luen, N. (2013). Automation of the design of a telescopic zoom system. Journal of 0ptical Technology, 80(12), 735-737. doi: 10.1364/J0T.80.000735.

13. Pahomov, I. I. (1976). Pankraticheskie sistemy [Zoom systems]. Moscow: Mashinostroenie [in Russian].

14. Butrimov, I. S., & Ajrapetjan, V. S. (2016). 0ptical electronic complex for control of checking lines' position of sighting unit during stand tests. Vestnik SGUGiT [Vesnik SSUGT], 1(33), 124-138 [in Russian].

15. Khatsevich, T. N., & Druzhkin, E. V. (2012). Patent RF No 2501051. Novosibirsk: IP Russian Federation.

16. Khatsevich, T. N., Druzhkin, E. V., & Volkova, K. D. (2017). Patent RF No 2642889. Novosibirsk: IP Russian Federation.

17. Panov, V. A., Kruger, M. Ja., Kulagin, V. V., et al. (1980). Spravochnik konstruktora optiko-mehanicheskih priborov [Handbook of the designer of optical-mechanical devices]. Leningrad: Mashinostroenie [in Russian].

18. Khatsevich, T. N. (2006). Prikladnaja optika [Applied 0ptics]. Novosibirsk: SSGA [in Russian].

19. Verhoturov, 0. P. (1998). Vvedenie v vychislitel'nuju optiku [Introduction to Computational 0ptics]. Novosibirsk: SSGA [in Russian].

© К. Д. Волкова, Т. Н. Хацевич, 2018

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.