Оптический шарнир

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 191 (И) с 59 С 02 В 27/ исАние изовретени"ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУн пусо опти л.и ч целью нения нями ти ко а в видлинз в неппричелинзсфери ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(56) 1. Справочник конструктора оптико-механических приборов. Под ред М,Я.Кругера и В,А.Панова, П., "Маши ностроение", 1968, с. 305.2. Авторское свидетельство СССР 11 566475, кл. С 12 В 5/00;С 02 В 23/02, 20.06.75(прототип).(54) (57) ОПТИЧЕСКИ 11 ШАРНИР, состоящийиз сочлененных между собой неподвиж и подвижного светоэащитных .кора также размещенной в них еской отклоняющей системы, о та ю щ и й с я тем, что, с обеспечения возможности отклосветового пучка с двумя степе- свободы, сочленяемые поверхносрпусов выполнены сферическими, ическая отклоняющая система " е двух софокусных положительных установленных соответственно движном и подвижном корпусах,общий фокус положительныховпадает с центром сочлененныхеских поверхностей этих корпусоПоставленная цель достигается тем, что в оптическом шарнире, состоящем из сочлененных между собой неподвижного и подвижного светоза 55 1 1123Изобретение относится к прикладнойоптике, в частности к светопроводамдля передачи оптического излученияот источника, в том числе лазера, кобъекту обработки, и может применяться, например, для создания лазерныхмедицинских установок.Известен оптический шарнир, выполненный в виде качающейся в однойплоскости визирной призмы 11 .ОНедостатком такого устройстваявляется отсутствие возможности отклонения светового пучка с двумястепенями свободы.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности являетсяоптический шарнир, состоящий из сочлененных между собой неподвижногои подвижного светозащитных корпусов,а также размещенной в них оптическойотклоняющей системы. Сочленяемыеповерхности указанных корпусов выполнены цилиндрическими, а оптическая отклоняющая система представляетсобой качающееся в одной плоскостизеркало 21 .При этом для повышения точностии надежности работы шарнира в приводвращения зеркала введены две равноплечие тяги, концы которых закрепле 30ны на светозащитных корпусах с возможностью вращения вокруг осей, апротивоположные концы тяг имеют общую ось вращения с воэможностьюскольжения внутри направляющей, закрепленной на зеркале перпендикулярно к его отражающей поверхности,Недостатком известного устройства является его ограниченность одной степенью свободы, т.е. наклонсветового пучка возможен только в 40плоскости, перпендикулярной поверхности качающегося зеркала, Для перемещения пучка в другой плоскостизеркало вместе с шарниром и подвижным светозащитные корпусом вращают 45вокруг оптической оси неподвижногокорпуса,Все это создает неудобства в эксплуатации, например, в лазерныхмедицинских установках, и усложняет 50конструкцию шарнира в целом.Цель изобретения - обеспечениевозможности отклонения световогопучка с двумя степенями свободы. 32щитных корпусов, а также размещенной в них оптической отклоняющейсистемы, сочленяемые поверхностикорпусов выполнены сферическими,аоптическая отклоняющая системав виде двух софокусных положительныхлинз, установленных соответственнов неподвижном и подвижном корпусах,причем общий Фокус положительныхлинз совпадает с центром сочленяемыхсферических поверхностей этих корпусов.На Фиг. 1-3 приведен оптическийшарнир в разрезе, при трех различныхположениях подвижного корпуса относительно неподвижного, и ход лучейв шарнире; на фиг. 4 - зависимостимаксимально возможных углов отклонениясветового лучка от диаметраэтого пучка 21 и фокусного расстояния т, применяемых в шарнире линзвеличины 21 и 1 выражены в относительных единицах при условии, чтодиаметр 2 указанных линз принят заединицу),Оптический шарнир состоит из сочлененных между собой сферическимиповерхностями неподвижного 1 и подвижного 2 светозащитных корпусов, атакже оптической отклоняющей системы, выполненной в виде двух софо-.кусных положительных линз 3 и 4, установленных соответственно в неподвижном 1 и подвижном 2 корпусах,причем общий фокус линз 3 и 4 совпадает с центром сочленяемых сферических поверхностей корпусов 1 и 2.Шарнир работает следующим образом.Пучок лазерного излучения 5 проходит сквозь положительную линзу 3 и фокусируется в точке, совпадающей с фокусом линзы 4. Подвижный 1 и не подвижный 2 корпуса сочленены между собой с помощью шарового шарнира таким.образом, что перемещение подвижного корпуса 2 возможно только путем вращения по сферической поверхности вокруг ее центра, совпадающей с точкой общего фокуса Р обеих линз.Таким образом, при перемещении линзы 4 по сферической поверхности вокруг этого фокуса. выходящий из линзы пучок будет параллелен ее оптической оси и, соответственно, оси подвижного корпуса 2. На фиг.2 и 3 показан ход лучей при повороте корпуса 2 соответственно вверх и вниз. То же самое, очевидно, спра1112332 5 Фиг. Г ведливо и при повороте в плоскости, перпендикулярной плоскости чертежей. Из фиг. 4 видно, что для эффективной работы шарнира необходимо выбирать линзы с как можно большими значениями относительных отверстий (вплоть до предельно возможных 1 : 0,5), и малые диаметры пучков излучения, т.е. испольэовать лазерные пучки.При этом углы отклонения пучково могут достигать величин порядка +40, Таким образом, наибольшее применение шарнир может найти при работе с лазерным излучением, тем более, что в этом случае отпадает вопрос учета хроматических аберраций, Следует также отметить, что параллельность осей пучка и линзы 4 может быть нарушена из-за сферической аберрации при попадании пучков на края линзы. Однако эти искажения несущественны для работы шарнирапри не очень большойпорядка 1 м)длине подвижного корпуса 2 и неочень малых значенияхПодбором диаметра П линз и ихфокусных расстояний искажения можносвести к минимуму.При 1 =18 мм, ф =28 мм и 2111 мм(лазер типа ОКГ) максимальный10 угол поворота подвижного корпуса сооставляет +35 без заметного искажения формы пятна лазерного излучения,хотя длина плеча. подвижного корпусадоходит до 6 м,Сохранение параллельности лазерного пучка оптической оси подвижной линзы позволяет также последовательно соединить несколько шарниров и добиваться практически любых значений угла отклонения, причем с двумя системами свободы.112332 ЯЯ,6 Я ОР ОГХ витель В.КравченкоКоРРектоР В,Вутяд М.Гевгель 6 аказ 6455/32 Тираж ВНИИПИ Государсв по делам изоб 113035, Москва,.4/ П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 Редактор П.Коссей Те Р,8, нного коми тений и от 35, Раушск Подписноета СССРрытий