ПАНКРАТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА Российский патент 2018 года по МПК G02B15/16 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к оптическим системам с переменным фокусным расстоянием, и может использоваться в системах преобразования лазерного излучения приборов наведения.

Известна трехкомпонентная панкратическая система [1], содержащая два подвижных компонента и один неподвижный компонент, причем оба подвижных компонента жестко связаны между собой и перемещаются вдоль оптической оси относительно третьего неподвижного компонента. Недостатком такой системы является то, что плоскость изображения сохраняет одно и то же положение только при нескольких положениях подвижных компонентов. Для трехкомпонентной панкратической системы неподвижность плоскости изображения соблюдается для 4-х положений подвижных компонентов, что значительно сокращает диапазон изменения увеличения панкратической системы из-за возникновения большой расфокусировки. Панкратическая система, реализованная по этой схеме, имеет 23-кратный перепад увеличения.

Наиболее близким к предлагаемой панкратической системе является объектив с переменным фокусным расстоянием [2], содержащий три компонента, первый из которых неподвижный и содержит два положительных мениска, обращенных выпуклой поверхностью к пространству предметов, а второй и третий компоненты установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси. Второй компонент содержит одиночную двояковогнутую линзу, третий компонент выполнен в виде одиночной положительной линзы. Данная конструкция обеспечивает увеличение до 68 крат. Недостатком прототипа является то, что она обладает недостаточным перепадом фокусных расстояний, имеет большую длину и большие перемещения подвижных компонентов.

Задачей изобретения является увеличение кратности системы при уменьшении общей длины системы и величины перемещений подвижных компонентов.

Панкратическая система состоит из трех компонентов, первый и третий компоненты которой положительные, а второй компонент - отрицательный, при этом первый компонент неподвижный и содержит две одиночные линзы, первая из которых - положительная, второй и третий компоненты установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси, в отличие от прототипа первый компонент дополнен третьей линзой, выполненной отрицательной, при этом расстояние между второй и третьей линзами этого компонента составляет не менее 0,1 фокусного расстояния первого компонента, второй компонент выполнен в виде двух одинаковых двояковогнутых линз, третий компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, причем фокусные расстояния второго f'₂ и третьего f'₃ компонентов связаны соотношением:

-0,3f'₃<f'₂<-0,2f'₃,

а расстояние L между неподвижными плоскостями предметов и изображений для этих компонентов составляет L=4(f'₂+f'₃).

Введение третьей отрицательной линзы в первый положительный неподвижный компонент и выбор расстояния между второй и третьей линзами этого компонента не менее 0,1 его фокусного расстояния уменьшает относительную величину заднего фокального отрезка по отношению к фокусному расстоянию этого компонента, что позволяет уменьшить размеры панкратической системы вдоль оптической оси. Конструктивное выполнение второго и третьего компонентов, а также выбор фокусных расстояний подвижных компонентов панкратической системы в пределах f'₂=-0,3f'₃…-0,2f'₃ и выбор расстояния между плоскостями предметов и изображений L=4(f'₂+f'₃) для этих компонентов позволил увеличить кратность изменения увеличения панкратической системы, уменьшить величины перемещений подвижных компонентов, а также длину всей панкратической системы.

На чертеже изображена панкратическая система.

Панкратическая система состоит из трех компонентов. Первый компонент 1 - положительный и неподвижный, второй компонент 2 - отрицательный, а третий компонент 3 - положительный. Первый компонент состоит из трех одиночных линз: 4, 5, 6. Первая линза 4 - положительная, и может быть выполнена как в виде положительного мениска, обращенного выпуклой стороной к пространству цели, так и двояковыпуклой. Вторая линза 5 может быть как положительной, так и отрицательной. Третья линза 6 - отрицательная и может быть выполнена двояковогнутой или в виде мениска, обращенного выпуклой поверхностью к пространству изображений, и расположена на расстоянии не менее 0,1 фокусного расстояния первого компонента от линзы 5. Второй компонент 2 выполнен в виде двух одинаковых двояковогнутых линз 7. Третий компонент 3 выполнен в виде двояковыпуклой линзы. Компоненты 2 и 3 установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси.

По предлагаемому техническому решению была реализована панкратическая система, создающая информационное лазерное поле управления. Панкратическая система имеет перепад фокусных расстояний от 10,3 мм до 1043 мм, то есть 101^x. Фокусное расстояние первого компонента составляет f'₁=105,85 мм, фокусные расстояния второго и третьего компонентов равны соответственно: f_'2=-4,75 мм, f'₃=20,36 мм. Фокусные расстояния приведены для длины волны лазерного излучения. Первый компонент содержит первую положительную линзу, выполненную в виде положительного мениска, обращенного выпуклой стороной к пространству изображений, вторая линза выполнена в виде положительного мениска, обращенного выпуклой поверхностью к пространству изображений, третья линза - отрицательная и выполнена двояковогнутой. Соотношение фокусных расстояний компонентов составляет f'₂=-0,233f'₃, а расстояние между неподвижными плоскостями предметов и изображений для второго и третьего компонентов удовлетворяет условию: L=4(f'₂+f'₃), где f'₂, f'₃ - фокусные расстояния второго и третьего компонентов панкратической системы соответственно. Изменение фокусного расстояния панкратической системы осуществляется перемещением второго и третьего компонентов вдоль оптической оси на 21,5 мм и 34 мм соответственно. Расстояние между отрицательной линзой 6 и линзой 5 равно 18,55 мм, что составляет 0,175 фокусного расстояния первого компонента. Длина панкратической системы от плоскости предметов, где размещено кадровое окно, в которое проецируется модулируемое излучение, до первой поверхности первого компонента составляет 157,9 мм.

Оптическая система работает следующим образом. Коллимированное лазерное излучение, создаваемое предыдущей системой, не показанной на чертеже, попадает на растр, (или кадровое окно), который является плоскостью предметов для панкратической системы. Выходящий из этой плоскости модулированный пучок лучей попадает на компоненты 3 и 2, которые установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси и обеспечивают необходимый перепад увеличения панкратической системы, затем попадает на первый неподвижный компонент панкратической системы, после которого коллимированный пучок лучей создает на удаленном объекте информационное поле.

Источники информации

1. Прицел-прибор наведения 1К13. Техническое описание и инструкция по эксплуатации 1527.00.00.000 ТО КПБ.

2. SU №1089535А (Предприятие п/я Р-6681) 30.04.1984, весь документ - прототип.

Изобретение может использоваться в системах преобразования лазерного излучения приборов наведения. Панкратическая система состоит из трех компонентов, первый и третий компоненты которой положительные, а второй компонент – отрицательный. Первый компонент неподвижный и содержит три одиночные линзы, первая из которых - положительная, а третья – отрицательная. Второй и третий компоненты установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси. Расстояние между второй и третьей линзами первого компонента составляет не менее 0,1 его фокусного расстояния. Второй компонент выполнен в виде двух одинаковых двояковогнутых линз. Третий компонент - в виде двояковыпуклой линзы. Фокусные расстояния второго f'₂ и третьего f'₃ компонентов связаны соотношением: -0,3f'₃<f'₂<-0,2f'₃, а расстояние L между неподвижными плоскостями предметов и изображений составляет L=4(f'₂+f'₃). Технический результат - увеличение кратности системы при уменьшении общей длины и величины перемещений подвижных компонентов. 1 ил.

Панкратическая система, состоящая из трех компонентов, первый и третий компоненты которой положительные, а второй компонент - отрицательный, при этом первый компонент неподвижный и содержит две одиночные линзы, первая из которых - положительная, второй и третий компоненты установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси, отличающаяся тем, что первый компонент дополнен третьей линзой, выполненной отрицательной, при этом расстояние между второй и третьей линзами этого компонента составляет не менее 0,1 фокусного расстояния первого компонента, второй компонент выполнен в виде двух одинаковых двояковогнутых линз, третий компонент выполнен в виде двояковыпуклой линзы, причем фокусные расстояния второго f'₂ и третьего f'₃ компонентов связаны соотношением:

-0,3f'₃<f'₂<-0,2f'₃,

а расстояние L между неподвижными плоскостями предметов и изображений для этих компонентов составляет L=4(f'₂+f'₃).