Оптический шарнир

 

Изобретение относится к прикладной оптике и может использоваться в визуальных приборах, где требуется изменение направления оптической оси. Для увеличения диапазона;рабочих углов между сочленяемыми поверхностями корпусов установлено подвижное сферическое кольцо 3, позволяющее увеличить рабочие углы шарнира, сохраняя при этом его светозащитные свойства . В оптическую систему введены плоскопараллельные пластины-компенсаторы 6,7, установленные с двумя степенями свободы, позволяющие получать изображение на оптической оси. Для синхронного поворота компенсаторы соединены между собой тягами, связанными шарниром и закрепленными в направляющих неподвижного I и подвижного 2 корпусов. 5 ил. (Л 1чЭ 00 о СП СП к фиг. г

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1280559 (51)4 0 02 В 27/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

КР4,"

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1112332 (21) 3952598/10 (22) 16.09.85 (46) 30.12.86. Бюл. И 48 (72) В. Н. Аноховский (53) 535 ° 8(088.8) (56) Авторское .свидетельство СССР

М 1112332, кл. G 02 В 27/00, 1983. (54) ОПТИЧЕСКИЙ ШАРНИР (57) Изобретение относится к прикладной оптике и может использоваться в визуальных приборах, где требуется изменение направления оптической оси.

Для увеличения диапазона рабочих yrлов между сочленяемыми поверхностями корпусов установлено подвижное сферическое кольцо 3, позволяющее увеличить рабочие углы шарнира, сохраняя при этом его светозащитные свойства. В оптическую систему введены плоскопараллельные пластины-компенсаторы 6, 7, установленные с двумя степенями свободы, позволяющие получать изображение на оптической оси.

Для синхронного поворота компенсаторы соединены между собой тягами, связанными шарниром и закрепленными в направляющих неподвижного 1 и подвижного 2 корпусов. 5 ил.

1280559

Изобретение относится к прикладной оптике, в частности к лазерным оптико-механическим, оптико-электронным приборам для передачи оптического излучения. Может использоваться в визуальных приборах для изменения направления оптической оси.

Целью изобретения является расширение диапазона рабочих углов отклонения пучка излучения. !

О

На фиг. 1 и 2 изображен оптический шарнир, разрез, при различных положениях подвижного корпуса относительно неподвижного; на фиг. 3— кинематическая схема при двух положениях подвижного корпуса; на фиг. 4— кинематическая схема крепления подвижного компенсатора в светоэащитном корпусе; на фиг. 5 — график зависимости относительного смещения пучка излучения 6 /d от угла наклона компенсатора относительно. оптической оси при различных показателях преломления стекла и.

Оптический шарнир состоит из соч25 лененных между собой сферических поверхностей неподвижного 1 и подвижного 2 светозащитных корпусов, кольца 3 со сферическими поверхностями, расположенного между сферическими поверхностями корпусов, оптической отклоняющей системы, выполненной в виде двух софокусных положительных линз 4 и 5, установленных соответственно в неподвижном 1 и подвижном 2 35 корпусах, причем общий фокус линз 4 и 5 совпадает с центром сочленяемых сферических поверхностей корпусов 1, 2 и кольца 3, компенсатора 6, выполненного в виде плоскопараллельной пластины толщинои d установленной с двумя степенями свободы перед линзой 4 в корпусе 1, компенсатора 7, установленного с двумя степенями свободы в подвижном корпусе 2 после линзы 5. Компенсаторы 6 и 7 соединены тягами 8 и 9, расположенными внутри корпусов 1 и 2, с помощью шарнирных соединений 1О, 11 и 12, рамкой

13 и шарнирами 14, 15, 16 компенса,торы соединены с корпусами.

Шарнир работает следующим образом.

Пучок лазерного излучения (фиг.1) проходит через компенсатор 6, при наклоне которого на угол Г смещения (фиг. 2) параллельно оптической оси на величину ь положительной линзой

4 разворачивается на угол Ы =arctя Мrf, rpe f — фокус линзы, совпадающий с фокусом линзы 5. Подвижный и неподвижный корпусы 1 и 2 соединены между собой с помощью шарового шарнира таким образом, что перемещение подвижного корпуса 2 возможно только путем вращения по сферической поверхности корпусов 1 и 2 и кольца 3. Кольцо 3 со сферическими поверхностями и выступои, находясь между поверхностью корпусов, позволяет увеличить рабочие углы шарнира, сохраняя при, этом его светозащитные свойства. Центры всех сферических поверхностей корпусов 1, 2 и кольца 3 совпадают с.точ-. кой общего фокуса F обеих линз. Таким образом, при перемещении линзы S по сферической поверхности вокруг этого фокуса выходящий из линзы пучок. параллелен ее оптической оси и оси неподвижного корпуса, но смещен на величину ь при условии, что фокусы ,линз равны. Пучок излучения проходит через компенсатор 7, смещается на величину ь, и возвращается на оптическую ось подвижного корпуса, Это справедливо и при повороте в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа.

Для синхронного поворота компенсаторов на углы у они связаны между собой тягами. На фиг. 3 показана кинематическая схема работы компенсатора, штриховой линией показан случай, когда рабочий угол ч, =О. Тяги 8 и 9 имеют возможность перемещаться по направляющим в неподвижном корпусе 1 и подвижном корпусе 2, причем они связаны между собой с помощью шарового шарнира 10. При повороте подвиж ного корпуса 2 шарнир 10 тяг 8 и 9 перемещается в плоскости, составляющей с оптическими осями подвижного и неподвижного корпусов равные глы, при этом тяги 8 и 9 перемещаются на равные отрезки. Каждая из тяг соединена шарнираии 11 и 12 с соответст вующей оправой компенсаторов 6 и 7.

При перемещении тяг коипенсаторы наклоняются на равные углы т . Для обеспечения работы оптического шарнира по двум координатам (Х в плоскости чертежа, У вЂ” перпендикулярно плоскости чертежа) оправы комленсаторов закрепляются сдвумя степеняии свободы в подвижном 2 и неподвижном 1 корпусах (фиг. 4), т.е. с возможностью поворота вокруг осей Х и У с помощью

1280559 рамки 14 и шарниров 15, 16. То же справедливо и для рабочих углов р„, лежащих в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежа, для этого такие же тяги, соединенные шарниром 5 друг с другом и с рамкой 13 с помощью шарниров 15, располагают в направляющих светоэащнтных корпусов I и 2, причем оба шарнира 10 соединенные тягами друг с другом в плоскостях И и У, находятся всегда в одной плоскости, равноудаленной от оптических осей корпусов и 2 и проходящей через центр сферических поверхностей этих корпусов и кольца 3.

Если"показатель преломления стекла, из которого изготовлены компенсаторы, п 4, то величина смещения пучка излучения а, зависит линейно от угла наклона g этой .плоскопараллельной пластины.. На фиг. 5 показана зависимость относительного смещения пучка излучения 4 /й от угла наклона )" этой плоскопараллельной пластины.

Как видно из графика, угол наклона может достигать 40 . После первой линзы пучок разворачивается вокруг точки F параксиального фокуса на угол 4 =arctic ь./f или по осям Х и У:

al„arctg h„/f; w Ä=arctg а„/f. Смеще- 3 1 ние входного пучка излучения относительно оптической оси и изменение угла выхода из первой линзы 4 (фиг.2) дает возможность увеличить рабочие углы оптического шарнира, перемещая вторую линзу 5 до положения, когда входящий в .нее пучок находится на краю входной апертуры. формула изобретения

Оптический шарнир по авт. св.

N 1112332, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона рабочих углов, между сочленяемыми поверхностями корпусов введено кольцо со сферическими поверхностями, а в оптической отклоняющей системе перед первой линзой в неподвижном корпусе и после второй линзы в подвижном корпусе введены два одинаковых компенсатора, выполненных в виде плоскопараллельных пластин, установленных с двумя степенями свободы и связанных между собой посредством двух введенных пар тяг, закрепленных в направляющих неподвижного и подвижного корпусов во взаимно перпендикулярных плоскостях, причем тяги в каждой паре связаны между собой и с компенсаторами шарнирами.

1280559

fl, 12

ai. ц gg Д7 4У 50

quq x

ВНИИПИ Заказ 7063/51 Тираж 501

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4