Оптический шарнир

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ЯО 12805 1)4 0 02 В 27/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ КИ,во СССР О, 1983. 54) ОПТИЧЕСКИЙ ШАРНИР57) Изобретение относитсой оптике и может исполь к прикладоваться в ребуется ческой оси. рабочи ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское,свидетельсМ 1112332, кл. О 02 В 27/ визуальных приборах, гдеизменение направления оптДля увеличения диапазона лов между сочленяемыми поверхностямикорпусов установлено подвижное сферическое кольцо 3, позволяющее увеличить рабочие углы шарнира, сохраняя при этом его светозащитные свойства. В оптическую систему введеныплоскопараллельные пластины-компенсаторы 6, 7, установленные с двумястепенями свободы, позволяющие получать изображение на оптической оси,Для синхронного поворота компенсаторы соединены между собой тягами, связанными шарниром и закрепленными внаправляющих неподвижного 1 и подвижного 2 корпусов. 5 ил.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 расши" рение диапазона рабочих углов откло" нения пучка излучения.ЮНа 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 /й от угла наклона компенсатора относительно. оптической оси при различных показателях преломления стекла и.Оптический шарнир состоит из соч 25 лененных между собой сферических поверхностей неподвижного 1 и подвижного 2 светозащитных корпусов, коль" ца 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 ф пластины толщинои 6, установленной с двумя степенями свободы перед линзой 4 в корпусе 1, компенсатора 7, установленного с двумя степенями свободы в подвижном корпусе 2 после 45 линзы 5. Компенсаторы 6 и 7 соединены тягами 8 и 9, расположенными внугри корпусов 1 и 2, с помощью шарнирных соединений О, 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 55 наклоне которого на угол Г смещения (фиг. 2) параллельно оптической оси на величину а, положительной линзой 4 разворачивается на уголЫ =агсСдд(Г,где Г - фокус линзы, совпадающий сфокусом линзы 5. Подвижный и неподвижный корпусы 1 и 2 соединены междусобой с помощью шарового шарнира таким образом, что перемещение подвижного корпуса 2 возможно только путемвращения по сферической поверхностикорпусов 1 и 2 и кольца 3, Кольцо 3со сферическими поверхностями и выступом, находясь между поверхностьюкорпусов, позволяет увеличить рабочие углы шарнира, сохраняя при этомего светозащитные свойства. Центрывсех сферических поверхностей корпусов 1, 2 и кольца 3 совпадают с.точ-.кой общего фокуса Р обеих линз. Таким образом, при перемещении линзы 5по сферической поверхности вокругэтого фокуса выходящий из линзы пучокпараллелен ее оптической оси и осинеподвижного корпуса, но смещен навеличину ь, при условии, что фокусы,линз равны. Пучок излучения проходитчерез компенсатор 7, смещается навеличину ь, и возвращается на оптическую ось подвижного корпуса, Этосправедливо и при повороте в плоскости, перпендикулярной плоскостичертежа. 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, =ОТяги 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 1 О. При повороте подвижного корпуса 2 шарнир 10 тяг 8 и 9 перемещается в плоскости, составляющей с оптическими осями подвижного и неподвижного корпусов равные Фглы, при этом тяги 8 и 9 перемещаются на равные отрезки. Каждая из тяг соединена шарнирами 11 и 12 с соответствующей оправой компенсаторов 6 и 7. При перемещении тяг компенсаторы наклоняются на равные углы т . Для обеспечения работы оптического шарнира по двум координатам (Х в плоскости чертежа, У - перпендикулярно плоскости чертежа) оправы комленсаторов закрепляются сдвумя степенями свободы в подвижном 2 и неподвижном 1 корпусах (фиг. 4), т,е. с возможностью поворота вокруг осей Х и У с помощьюрамки 14 и шарниров 15, 16. То же справедливо и для рабочих углов М, 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 корпусови 2, причем оба шарнира О, соединенные тягами друг с другом в плоскостях И и У, находятся всегда в одной плоскости, равноудаленной от оптических осей корпусови 2 и проходящей через центр сферических поверхностей этих корпусов и кольца 3. Если"показатель преломления стекла, из которого изготовлены компенсаторы, и 4, то величина смещения пучка излучения д, зависит линейно от угла наклона у этой .плоскопараллельной пластины На фиг. 5 показана зависимость относительного смещения пучка излучения д,/й от угла наклонаэтой плоскопараллельной пластины,25 Как видно из графика, угол наклона может достигать 40 , После первой линзы пучок разворачивается вокруг точки Р параксиального фокуса на угол Ф =агсС д,/Г или по осям Х и У: А"агс 1 ц д/Г; к =вгсСц д/Г. Смеще ние входного пучка излучения относитЕльно оптической оси и изменениеугла выхода из первой линзы 4 (фиг.2)дает возможность увеличить рабочиеуглы оптического шарнира, перемещаявторую линзу 5 до положения, когдавходящий в .нее пучок находится накраю входной апертуры,формула изобретенияОптический шарнир по авт. св.У 1112332, о т л и ч а ю щ и й с я 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.