|
|
|
|
|
|
||
Оптические системы любой сложности в общем случае представляют собой сочетание линз, преломляющие поверхности которых могут быть сферической (в том числе плоской) и несферической формы. Вполне очевидно, что построение оптической системы невозможно без знания, прежде всего, свойств простой линзы, а возможность изготовления системы определяется достигнутым уровнем технологии формообразования поверхностей линз.
Начало истории изготовления линзоподобных деталей лежит в глубокой древности. Среди других большая, хорошо сохранившаяся плосковыпуклая линза из горного хрусталя диаметром 55 мм в оправе (фокусное расстояние около 150 мм), изготовленная 2500 лет до нашей эры, была обнаружена Г. Шлиманом в 1890 году при его знаменитых раскопках Трои. Линзы из искусственно созданного материала - стекла, изготовленные в 600-400гг. до нашей эры, были найдены в Саргоне (Месопотамия). Двояковыпуклая линза из горного хрусталя диаметром 500 мм, изготовленная в 500году, найдена в Швеции в 1877году. Список найденных античных линз весьма обширен. Однако о возможном применении этих линз можно лишь догадываться. Первое достоверное описание способности линз создавать увеличенное изображение предмета мы находим в трудах монаха францисканского ордена Роджера Бекона (1214 - 1294), выпускника Оксфордского университета, одного из замечательных ученых и мыслителей ХIII века.
Из формулы отрезков следует, что при расстоянии 
от первой главной плоскости линзы до плоскости предмета расстояние от задней главной плоскости линзы до образованного ею изображения равно:
(1.1)
где: 
- оптическая сила линзы. При этом естественно предположить, что расстояние от зрачка глаза наблюдателя до наблюдаемого изображения должно быть равно расстоянию от зрачка глаза до наблюдаемого предмета, когда линза (лупа) не применяется, то есть:
(1.2)
где: 
- расстояние от задней главной плоскости линзы до зрачка глаза. Линейное увеличение изображения, образованного линзой, равно: 
. Используя формулы (1.1) и (1.2), получаем:
(1.3)
По сути дела формула (1.3) определяет видимое увеличение изображения, образованного линзой, называемой при рассматриваемом применении лупой. Из формулы (1.3) следует, что при совмещении линзы с плоскостью предмета величина 
. При перемещении лупы в направлении от предмета величина образованного ею изображения растет, достигая максимальной величины при совмещении задней главной плоскости лупы со зрачком глаза. При этом, положив 
, получаем:
(1.4)
При 
. Важно заметить, что изображение предмета, образованное лупой, наблюдатель видит под углом, тангенс которого определяется очевидным соотношением: 
. Отсюда: 
, где 
. Если плоскость предмета совместить с передней фокальной плоскостью лупы, то 
. При этом видимое увеличение лупы становится равным:
(1.5)
Вполне очевидно, что при 
величина 
. При фокусном расстоянии лупы, сопоставимом с абсолютной величиной расстояния 
, наблюдатель естественным образом располагает лупу относительно плоскости предмета в соответствии с условием (1.2). При этом в соответствии с формулой (1.4) величина 
. Итак, в общем случае применения лупы видимое увеличение наблюдаемого изображения может изменяться в пределах: 
. Таким образом, лупа представляет собой простейшую естественным образом воспринимаемую панкратическую систему.
Заметим, что величина расстояния далеко не всегда определяется наблюдателем, а по условиям наблюдения может существенно превышать приемлемую величину. В этом случае возможность наблюдения увеличенного изображения может быть достигнута путем применения обратного телеобъектива при условии совмещения задней фокальной плоскости с плоскостью предмета. Учитывая, что при этом 
, а 
, в соответствии с формулой (1.4) получим 
.
В одном из своих трудов Р. Бэкон писал: "Прозрачные тела могут быть так обработаны, что отдаленные предметы покажутся приближенными и наоборот, так что на невероятном расстоянии будем читать малейшие буквы и различать мельчайшие вещи, а также будем в состоянии усматривать звезды, как пожелаем". Из этих строк со всей очевидностью следует, что автор прекрасно понимал свойства линз, выполненных в виде обратного телеобъектива, и понимал, что если фокальный отрезок 
, то оптическая сила стремиться к нулю, при этом линза превращается в однокомпонентную зрительную трубу, о чем, собственно, и пишет Р. Бекон в конце фразы. Спустя более трех столетий подобную зрительную трубу, но из двух линзовых компонентов, изготовил выдающийся итальянский ученый Галилео Галилей (1564 -1642). Сам он об этом рассказывал так: "Месяцев десять тому назад стало известно, что некий фламандец построил перспективу, при помощи которой видимые предметы, далеко расположенные от глаз, становятся отчетливо различимы, как будто они находятся вблизи. Это и было причиной, по которой я обратился к изысканию оснований и средств для изобретения сходного инструмента. Вскоре после этого, опираясь на учение о преломлении, я постиг суть дела, и сначала изготовил свинцовую трубу, на концах которой я поместил два оптических стекла, оба плоских с одной стороны, с другой стороны одно стекло выпукло - сферическое, другое вогнутое". В ночь на 7 января 1610 года оптический прибор был впервые направлен на звездное небо.
Пусть плоскость предмета расположена на конечном расстоянии от передней главной плоскости объектива зрительной трубы. Тогда в соответствии с формулой отрезков линейное увеличение изображения, образованного объективом, определится выражением 
. Линейное увеличение изображения, образованного окуляром зрительной трубы определяется аналогичным выражением. При этом линейное увеличение изображения образованного оптической системой зрительной трубы в целом, равно:
(1.6)
Выражение (1.6) легко преобразовать к виду:
(1.7)
Из условия телескопичности рассматриваемой оптической системы следует очевидное равенство:
(1.8)
При этом выражение (1.7) принимает вид:
(1.9)
Для предмета, расположенного на бесконечно большом расстоянии, величина изображения в задней фокальной плоскости объектива и, соответственно, в передней фокальной плоскости окуляра равна: 
. При этом видимое увеличение изображения, образованного зрительной трубой, естественно определить отношением тангенсов соответствующих углов:
(1.10)
Пусть предмет расположен на конечном расстоянии. При этом 
. Учитывая выражение (1.9), получаем
(1.11)
Используя формулу отрезков и равенство (1.8), полученное выражение можно преобразовать к виду:
(1.12)
Важно обратить внимание на то обстоятельство, что при наблюдении с помощью зрительной трубы или бинокля наблюдаемые предметы воспринимаются естественной величины, но на более близком расстоянии, что противоречит формуле (1.12). Это явление можно объяснить, если предположить, что положение наблюдаемого изображения или выбирается наблюдателем в пределах глубины резкости, или устанавливается соответствующей фокусировкой путем продольного перемещения окуляра (окуляров). При втором варианте выбора плоскости наблюдения нарушается условие (1.8), а, следовательно, и справедливость формулы (1.12).
Заметим, что формула (1.6) не зависит от соблюдения равенства (1.8). Используя формулу отрезков, преобразуем выражение (1.6) к виду:
(1.13)
Пусть увеличение изображения, образованного зрительной трубой при соответствующем смещении окуляра, равно одному крату. При этом из формулы (1.13) следует, что 
. По сути дела это выражение эквивалентно выражению 
. Итак, рассмотренный вариант наблюдения позволяет сохранить естественность восприятия объекта на уменьшенном в 
раз расстоянии.
Первая научная теория оптических приборов, изложенная в фундаментальном труде "Диоптрика", была создана гением немецкого астронома Иоганна Кеплера (1571-1630). Под влиянием открытий Галилея Кеплер ставит перед собой такую задачу: "С помощью двух выпуклых линз получить увеличение предмета с полной четкостью, но в перевернутом положении". Зрительная труба по схеме Кеплера, помимо большого углового поля, давала возможность получить в фокальной плоскости объектива действительное изображение наблюдаемого объекта, что значительно расширяло возможности телескопа, превратив его не только в наблюдательный, но и измерительный инструмент.
Пусть при наблюдении с помощью зрительной трубы Кеплера увеличение образованного ею изображения в общем случае определяется формулой (1.13). Можно показать, что и в этом случае справедливо выражение 
, где 
.
Интересно отметить, что в "Диоптрике" Кеплер, прежде всего, дает определение линзы, классификацию линз, выделяя двояковыпуклые, двояковогнутые, плосковыпуклые, плосковогнутые и "смешанные" линзы, и дает описание основных оптических свойств линз и их комбинаций. В этой связи важно обратить внимание на следующую задачу, которую ставит перед собой Кеплер: "С помощью двух выпуклых линз получить прямое изображение отдаленного предмета на бумаге". Изображение, образованное системой из двух линз, полученное в результате решения этой задачи, можно рассматривать или на бумаге (на экране), или с помощью третьей линзы (окуляра). В заключительной части "Диоптрики" Кеплер приводит схему трехлинзовой зрительной трубы, дающей прямое увеличенное изображение наблюдаемого объекта. Такая труба получила название "земной зрительной трубы". Вряд ли можно сомневаться в том, что Кеплер не понимал возможности изменения увеличения изображения, образованного зрительной трубой, путем продольного перемещения средней линзы (однолинзовой оборачивающей системы). Но, во-первых, зрительная труба его интересовала, прежде всего, как астрономический инструмент, от которого требовалось максимальное увеличение изображения при приемлемом качестве последнего, а поэтому задача изменения увеличения изображения и не ставилась, а, во - вторых, он не располагал необходимыми средствами и специалистами для их изготовления.
Благодаря своим удивительным свойствам зрительная труба довольно скоро утратила значение инструмента только для научных исследований и, в девятнадцатом века, под названием подзорной трубы достаточно широко применялась для решения задач в армии и на флоте.
При постоянной величине углового поля за окуляром линейная величина наблюдаемого предмета обратно пропорциональна величине видимого увеличения. Отсюда следует, что естественное желание видеть наблюдаемую картину в целом и иметь возможность наиболее интересные фрагменты рассматривать на более близком расстоянии, можно удовлетворить с помощью зрительной трубы переменного увеличения. Отсутствие таковой заменял набор необходимых зрительных труб. Примером может служить коллекция зрительных труб адмирала М.П.Лазарева, которую можно увидеть в Военно-морском музее Санкт- Петербурга.
Во время первой мировой войны с 31 мая по 1июня 1916 года западнее Ютландского полуострова произошло сражение между главными силами английского и германского флотов, в котором участвовало 250 кораблей, в том числе 64 линейных корабля и крейсера. Высокая эффективность применения в Ютландском сражении немецким флотом для управления артиллерийским огнем зрительных труб переменного увеличения способствовала заметному развитию их проектирования и производства. В 1920 году в ГОИ была организована оптотехническая лаборатория, которая почти сразу же приступила к разработке зрительной трубы переменного увеличения. В дальнейшем в качестве наблюдательных приборов стали применяться бинокли, а зрительные трубы, в том числе и переменного увеличения, легли в основу создания прицельной техники. В последние годы разработкой прицельной оптики переменного увеличения в ГОИ руководил доктор технических наук Д.Ю.Гальперн. В настоящее время зрительные трубы переменного увеличения находят применение на отдыхе, на охоте, в путешествиях, при посещении зрелищ и так далее. Оптические параметры панкратической системы типа "коллектив" позволяют разработать рациональную оптическую схему малогабаритной зрительной трубы. Еще более высокие оптические характеристики достигаются в зрительных трубах, схемы которых синтезируются на базе панкратических оборачивающих систем. Много внимания уделяется разработке окуляров переменного фокусного расстояния. И, наконец, ряд публикаций позволяет предположить, что и в астрономии появились задачи, для решения которых нужны телескопы, оснащенные оптической системой переменного увеличения.
Практически одновременно с изобретением зрительной трубы был изобретен и сложный микроскоп. Один из претендентов на изобретение сложного микроскопа - Г.Галилей обнаружил, что его зрительная труба в сильно раздвинутом состоянии позволяет сильно увеличивать мелкие предметы. Факт изобретения микроскопа Галилеем подтверждает его биограф Д.Вивиани: "Изобретение телескопа привело великого мужа к изобретению микроскопа. В 1612 году он послал один свой микроскоп польскому королю Казимиру". Известно, что микроскопы, изготовленные Корнелием Дребелем из Алькмара в Голландии, показывали предмет в перевернутом виде. Отсюда следует, что микроскопы Дребеля состояли из двух положительных (выпуклых) линз, дающих перевернутое изображение наблюдаемого предмета. В своей "Диоптрике" Христиан Гюйгенс писал: "В 1621 году Дребель, голландец, живший в Лондоне, был известен как обладатель таких сложных микроскопов и считался всеми их изобретателем". Сложный микроскоп, состоящий из двояковыпуклого объектива и двояко - или плосковыпуклого окуляра, явился прототипом современных сложных микроскопов.
В 1747 году действительный член Петербургской академии наук Леонард Эйлер (1707-1783) предложил идею создания ахроматического объектива микроскопа. Фундаментальная работа Л.Эйлера в области геометрической оптики нашла отражение в его трехтомной "Диоптрике", вышедшей в 1769-1771 годах. О вопросах, рассмотренных в "Диоптрике", дает достаточно конкретное представление опубликованная в 1774 году Н.Фуссом - учеником Л.Эйлера работа: "Подробное наставление по приведению телескопов самых разнообразных видов к наивысшей возможной степени совершенства, извлеченное из диоптрической теории Г.Эйлера старшего и доступно изложенное для всех мастеров этого дела. С описанием микроскопа, который можно считать наиболее совершенным в своем роде и который может давать любые желательные увеличения". В 1784 году была опубликована работа действительного члена Петербургской академии наук Франца Ульриха Теодора Эпинуса (1724-1802): "Ахроматический микроскоп новой конструкции, пригодный для рассматривания объектов в свете, отраженном их поверхностью". В этом же году микроскоп Ф.Эпинуса был изготовлен. Воспитатель императора Александра I Ф.Ц. Лагарк видел этот инструмент и в письме к Ж.М.Фавру от 8 августа 1785 года об Эпинусе и его инструменте писал: "Он только что усовершенствовал микроскоп до такой степени, что больше сделать невозможно. Каждый предмет виден с необыкновенной ясностью и сохраняет свою природную окраску. Это еще не единственное преимущество. Микроскоп приделан к подзорной трубе в три фута длиною, им можно управлять с необыкновенной легкостью, и, укорачивая или удлиняя трубу, можно видеть весь предмет или только его часть, достигая произвольного увеличения, если желают с большим или меньшим вниманием рассмотреть какую-либо часть его. Наконец, так как объектив находится на расстоянии 10 дюймов от предмета, а наблюдатель на три фута позади, то вы понимаете, сударь, что можно наблюдать за всеми движениями насекомых, не пугая их. Это изобретение представляет великую возможность для естественной истории и наделает много шуму, когда с ним более познакомятся". Это весьма лаконичное, но предельно четкое описание микроскопа Ф.Эпинуса дает ясное представление о принципиальной схеме, положенной в основу его построения. Важно еще раз обратить внимание на следующие слова Ф.Ц.Лагарка: "укорачивая или удлиняя трубу, можно видеть, достигая произвольного увеличения". Отсюда следует, что в укомплектованном шестью сменными объективами ахроматическом микроскопе Ф.Эпинуса предусмотрена возможность плавного изменения увеличения за счет изменения расстояния между предметом и изображением (длины тубуса). Итак, благодаря трудам Л.Эйлера, Н.Фусса, Ф.У.Т.Эпинуса и других именно в России была разработана и осуществлена первая в мире конструкция ахроматического микроскопа переменного увеличения. Идея изменения увеличения микроскопа путем изменения длины его тубуса не получила продолжения в последующих схемах. Тем не менее, сам факт ее осуществления имеет огромное значение для понимания развития прикладной оптики.
В первой половине девятнадцатого века возникло большое число оптических фирм, выпускающих микроскопы. Современные представления о микроскопе сформировались в результате трудов выдающегося немецкого оптика Эрнста Аббе (1840-1905) в конце девятнадцатого века. Характеризуя роль его творчества, академик Д.С.Рождественский писал: "Аббе впервые ясно показал, что каждой остроте инструмента соответствует свой предел возможности. Нельзя грубыми пальцами обрабатывать даже мягкий материал с точностью до сотой доли миллиметра, для этого нужны тонкие инструменты. Тончайший же из всех инструментов - это длина волны. Нельзя видеть объекта меньше полудлины волны - утверждает дифракционная теория Аббе, - и нельзя получить изображение меньше полудлины волны, то есть меньше четверти микрона. Таким образом, гением Аббе установлено сознательное творчество в микроскопии и достигнуты пределы возможного". Теория образования изображения Э.Аббе получила развитие в трудах отечественных ученых Л.И.Мандельштама и академика Д.С.Рождественского. Д.С.Рождественский ввел понятие об относительной некогерентности освещения, выражаемой отношением апертур осветительного устройства (конденсора) и объектива микроскопа. Проблема согласования параметров осветительной системы микроскопа с параметрами сменных объективов представляется весьма непростой. Для создания оптимальных условий освещения в микроскопе сотрудником предприятия "К.Цейс" (Германия) Р.Рихтером еще в 1939 году было запатентовано осветительное устройство, содержащее панкратическую систему, назначение которой состояло в плавном изменении апертуры осветительного пучка при одновременном изменении величины освещаемого участка наблюдения. Отечественный вариант такого осветительного устройства серийно выпускался под шифром ПК-3 и входил в комплект исследовательского биологического микроскопа МБИ-15.
Принципиальная схема микроскопа в общем случае определяется сочетанием микрообъектива с окуляром. При наблюдении предметов с помощью такого микроскопа величина наблюдаемого изображения равна: 
, где: 
- линейная величина предмета. Расстояние между предметом и изображением, образованным микрообъективом, определяется равенством
(1.14)
Отсюда 
. Обозначим расстояние от зрачка глаза наблюдателя до наблюдаемого изображения через 
. Тогда в соответствии с равенством (1.3) имеем 
. При этом:
(1.15)
Принципиально эту величину можно изменять, изменяя расстояние между предметом и изображением, образованным микрообъективом как в микроскопе Ф. Эпинуса. Однако, из соображений взаимозаменяемости объективов, изготовляемых разными фирмами, это расстояние принято постоянным. Дискретное изменение увеличения осуществляется с помощью соответствующего набора сменных объективов и окуляров. Однако, плавное изменение увеличения вполне возможно, если применить окуляр переменного фокусного расстояния. В начале 60-х годов Т. Вагнеровский, Х. Фушара и Т. Кришчинский (Польша) разработали и запатентовали один из первых в мире окуляров переменного фокусного расстояния для микроскопов. Начиная с 30-х годов, сначала на заводе "Прогресс", а затем в ЛОМО разрабатывались и серийно выпускались все известные типы микроскопов и принадлежности к ним. Наряду с научным руководством разработкой оптики микроскопов самого различного назначения, доктор технических наук Т.А.Иванова на протяжении длительного времени занималась вопросами проектирования оптических систем переменного увеличения. В частности, на базе применения панкратического коллектива ею был разработан набор окуляров переменного фокусного расстояния, экранная насадка и фотовизуальная насадка. Следует отметить, что пока наиболее широкое применение находят системы дискретного изменения увеличения в стереомикроскопах.
Датой изобретения фотографии считается 19 августа 1839 года, когда в Парижской академии наук физиком Д.Ф.Араго было сделано сообщение о разработанном Л.Дагером совместно с Ж.Н.Ньепсом способе получения изображений, названном позднее дагеротипией. Принципиальное значение для развития фотографии имел переход от камеры - обскуры к фотографическому аппарату со специально рассчитанным объективом. Процесс разработки конструкции оптической системы с технологически устойчивыми характеристиками, обладающей необходимыми коррекционными возможностями, плохо поддается формализации. Видимо, поэтому удачные конструктивные решения, найденные более чем за сто лет, оставили глубокий след в истории развития проектирования оптических систем и сохраняют свое значение до наших дней. К таким системам относится объектив, разработанный венгерским ученым Й. Пецвалем, - исторически первый светосильный портретный фотографический объектив с хорошо исправленной сферической аберрацией и комой при удовлетворительном исправлении астигматизма и хроматических аберраций. Созданный в 1840 году, он далеко опередил технику того времени и до сих пор не утратил своего значения.
В конце девятнадцатого века получила развитие любительская фотография. Наряду с портретными и ландшафтными объективами возникает потребность в широкоугольных объективах. Заметный след в развитии фотографической оптики в этот период времени оставил сотрудник фирмы "К.Цейсс" П.Рудольф. В 1869 году П.Рудольф разработал конструкцию и выполнил расчет симметричного анастигмата "Планар" - универсального объектива повышенных возможностей, состоящего их четырех компонентов (из них два внутренних склеенных), расположенных симметрично относительно плоскости диафрагмы. В 1894 году английским оптиком Г.Тейлором для фирмы "Кук" был разработан первый анастигмат из трех несклеенных линз, получивший название триплета. Для увеличения поля этого объектива П. Рудольф в 1902 году заменил одну простую положительную линзу склеенной, назвав полученную конструкцию "Тессаром". Объектив П.Рудольфа сохранил свое значение до сих пор.
Желание получить на снимке крупный план удаленных предметов определило потребность в длиннофокусных объективах. Габаритные ограничения при решении этой задачи определили выбор принципиальной схемы телеобъектива. Применение телеобъективов для фотографических целей было, по-видимому, впервые предложено И.Порро в 1856 году. Однако, в то время в них еще не было потребности. И только в 1890 году Штейнгель рассчитал конструктивные элементы первого телеобъектива, но результатов своих вычислений не опубликовал. Первые патенты на телеобъективы были получены одновременно и, вероятно, независимо Дюбоском (Франция), Митэ (Германия) и Далльмейером (Англия) в 1891 году. Заметим, что отношение величины предмета к величине изображения, образованного фотообъективом в плоскости кадрового окна, определяется простым соотношением вида:
(1.16)
Отсюда следует, что при постоянной оптической силе объектива выбор масштаба изображения сводится к выбору места съемки. Однако, условия съемки далеко не всегда позволяют сделать это. В этом случае задача решается путем изменения фокусного расстояния объектива, если такая возможность предусмотрена. Первые попытки рассчитать телеобъективы с переменным фокусным расстоянием не увенчались успехом, так как удовлетворительное качество изображения у таких систем может быть получено только при одном определенном увеличении второго компонента. В 20-х годах нашего столетия, когда с несомненностью выяснились преимущества зрительных труб с плавно меняющимся увеличением при наблюдении за быстродвижущимися объектами, Дюнуайэ показал, что двухкомпонентные панкратические устройства с постоянным расстоянием между плоскостями предметов и изображений при надлежащем выборе оптических сил компонентов в состоянии давать значительные перепады увеличений, доходящих в параксиальной области (без учета условий коррекции аберраций) до бесконечности. Видимо, это свойство панкратических устройств из двух компонентов привело к тому, что они стали основой большинства схем переменного увеличения, применяемых в объективах для киносъемки и телевидения. Первые довоенные объективы с переменным фокусным расстоянием завоевали всеобщее признание и в настоящее время ни одна камера для кино- или телевизионной съемки не обходится без такого объектива, при этом требования к диапазону изменения фокусного расстояния и к качеству изображения постепенно растут. Даже значительные габариты и масса этих объективов не отпугивают потребителей от работы с ними. Неудивительно поэтому, что некоторые солидные фирмы занялись их разработкой и достигли замечательных успехов. Появление значительного числа объективов переменного фокусного расстояния относится к середине 50-х годов. Первый фотообъектив переменного фокусного расстояния "Фойхтлендер - Зумар", получивший мировую известность, был разработан в 1959 году и изготовлялся фирмами "Фойхтлендер" (Германия) и "Зумар" (США). Аналогичный объектив "Рубин-1" был разработан и рассчитан в ГОИ, а изготовлен на Красногорском механическом заводе в 1963 году.
Больших успехов в разработке оптических систем с широким интервалом изменения фокусного расстояния добились французская фирма "Анженье" и английская фирма "Тейлор - Гобсон". Весьма широко представлена номенклатура вариообъективов как для камер студийного (ВСТV) и внестудийного (ЕFP) вещания, так и для камер, предназначенных для электронного репортажа (ENG), разработанных немецкой фирмой "Шнайдер". В последние годы в мире появилось большое число различных типов вариообъективов производства японских фирм "Кэнон" и "Фуджинон", продукция которых отличается большим разнообразием таких параметров, как диапазон изменения фокусного расстояния, начальное относительное отверстие, минимальная дистанция съемки, наличие встроенного экстендера и так далее.
Начало развитию фото- и киносъемочной оптики в нашей стране было положено трудами члена-корреспондента АН СССР А.И. Тудоровского, профессоров Г.Г.Слюсарева, Д.С.Волосова в ГОИ, а также профессоров ЛИТМО В.С.Игнатовского, И.А.Турыгина, В.Н.Чуриловского и М.М.Русинова. Первые исследования проблем расчета трехкомпонентных оптических систем переменного фокусного расстояния были выполнены Д.С.Волосовым в предвоенные годы. В результате этих исследований им был разработан объектив "Идар", состоящий из фронтального отрицательного компонента и двух последующих положительных компонентов, при этом расстояние между первым и третьим компонентами остается неизменным при перемещении всех компонентов. Начиная с 60-х годов, систематические исследования проблем проектирования оптических систем переменного фокусного расстояния выполняли сотрудники ГОИ под научным руководством Д.С.Волосова.
Проблема создания оптики для камер вещательного телевидения определилась в конце 60-х годов. Практически все вариообъективы для съёмочных камер цветного телевидения в России были разработаны сотрудниками Г.Г.Слюсарева под его научным руководством. Первые объективы - объектив "Радуга" с 10-кратным изменением фокусного расстояния и объектив "Сокол" с 20-кратным изменением фокусного расстояния - выпускались в ЛОМО с 1974 года по 1987 год для камеры КТ-132 (размер изображения 21 мм). К Московской Олимпиаде 1980 года в ГОИ был рассчитан, а в ЛОМО изготовлен вариообъектив ОЦТ35Х13М с очень высокой для тех лет кратностью изменения фокусного расстояния, предназначенный для работы в составе студийно-внестудийной камеры КТ-178 (размер изображения 16мм). Этот 35-кратный объектив, серийно выпускаемый ЛОМО с 1985 года, состоит из 30 линз, его принципиальная схема построена на сочетании двух панкратик, работающих последовательно. С 1986 года в ЛОМО серийно выпускается объектив "Вариогоир 24" с 10-кратным изменением фокусного расстояния для репортажной камеры КТ-190 (размер изображения 11мм). Объектив имеет короткую ближнюю дистанцию съемки, небольшую массу и высокое качество изображения.
Решение всех вопросов, связанных с разработкой конструкции объективов и цветоделительных блоков, с изготовлением опытных образцов оптических комплексов (головок) передающих камер цветного телевидения и постановкой их на серийное производство в ЛОМО осуществлялось под научным руководством доктора технических наук, профессора Зверева В.А.
За последние 15-20 лет область применения панкратических систем значительно расширилась и охватывает теперь не только фотографию, кинематографию, телевидение и микроскопию, но и такие отрасли техники, как тренажеростроение, тепловидение, пирометрия, лазерная техника и так далее. Работы по созданию панкратических систем для преобразования пучков лазерного излучения и для оптических имитаторов тренажеров достаточно широко и на протяжении длительного времени ведутся в МГТУ им. Н.Э.Баумана под научным руководством доктора технических наук, профессора Пахомова И.И.
Современное устройство, оснащенное оптической системой переменного увеличения, в общем случае представляет собой сложный комплекс точной оптики и прецизионной механики, совершенной электроники и автоматики. Тем не менее, применение систем переменного увеличения в самых разнообразных устройствах стало сегодня вполне обычным делом.
Завершая очерк, следует отметить, что он составлен по материалам из следующих источников: