Призма для вращения изображения

2) Авторы изобретения А.Муретов и С.ЛЛорниенко 7 внтель 54). ПРИЗМА ДЛЯ ВРАЩЕНИЯ ИЗОБРАЖЕН ол Изобретение относится к опти" ческим устройствам, используемым для вращения или компенсации вращения изображения в визуальных прибо" рах.Известна призма Дове, предназна ченная для вращения изображения, выполненная в виде монолитного блока, главное сечение котОрой представля" ет равнобочную трапецию, с углом нак" лона боковых граней к основанию 45 Вращение призмы осуществляется вок" руг оси, параллельной основанию и совпадающей с осью пучка 1 .Недостатками укаэанной призмы являются большие вес и габарит вдоль оси вращения, а также большая стоимость призмы.Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому изобрете" нию является призма для вращения иэображения, устанавливаемая с возможностью поворота вокруг оси, совпадающей с осью пучка, выполненная в виде трехгранной призмы, две грани которой расположены под углом полного внутреннего отражения по отношению к падающему на них с внутренней стороны пучку лучей, а третья грань расположена параллельно оси пучка 2.Недостатком известной призмы яв" ляются большие вес и габарит вд ь оси вращения, обусловленные неоп" тимальным выбором угла между входной и выходной гранями.Кроме того, призма виньетирует наклонные лучи пучка, поскольку полное внутреннее отражение выполняется только для пучка, параллельного оси вращения призмы.Цель иэображения - минимизация веса и габарита вдоль оси вращения и устранение виньетирования наклонных лучей в пределах поля зрения призмы.Укаэанная цель достигается тем, что в призме для вращения иэображе3 93 15 20 25 30 415 50 55 ния, установленной с возможностьюповорота вокруг оси, совпадающейс осью пучка, выполненной в видетрехгранной призмы, две грани которой расположены под углом полноговнутреннего отражения по отношению ипадающему на них с внутренней стороныпучку лучей,а третья грань расположе"йа параллельно оси пучка, ее вход"ная часть и выходная грани расположены параллельно полевому лучу после его полного внутреннего отражения на этих гранях, угол между которыми определяется из вы акения2=3,031- 9 353-(п,597)( рад аи=1,653+0,0257 Е,где и - показатель преломления стекла призмы;с -( 0-7) град - половина угла полязрения призмы.На фиг.1 изображено главное сечение призмы для вращения изображениярасположенной в пучке с полем зрения 2, на фиг.2 - графоаналитический способ.Необходимым условием для работыпризмы и минимизации ее габаритавдоль оси вращения является одновременное выполнение как условия полного внутреннего отражения для луча 1,так и условия параллельности луча 2после его отражения от выходной грани.Из фиг.1 следует1 + =2 сгде 2 о( - угол. при вершине призмы.Принимая во внимание, чтодолжен быть равен углу полного внут"реннего отражения, а также с учетомзакона преломления на входной гранипризмы и после некоторых преобразований, уравнение полного внутреннегоотражения для луча 1 имеет вид 5 и Ы+Е)+Созе Г 2(1)51 и 2 о.Дпя получения минимального габарита призмы вдоль оси вращения необ" ходимо, чтобы луч 2, имеющий минимальный угол падения, на входную грань 1,1 после первого отражения шел параллельно входной грани призье, т.е: Для луча 2 можно получить выраже- ние р= с.Учитывая закон преломления на входной грани и то, что о -б0196 4условие минимизации габарита призмы вдоль оси вращения примет вид5 п И)(2)СО 51Одновременное выполнение условияполного внутреннего отражения и условия минимизации габарита призмы вдольоси вращения должно описыватьсяматематическим выражением, являющим О ся результатом совместного решения(1) и (2), Поскольку последнее, ввиду слокности приведения его к видус=(п,Е), дает неявную зависимость угла с-от и и Я, был использован графоаналитический способ, проиллюстрированный на фиг.2.На фиг.2 группы кривых 3 и полученные соответственно на основании уравнений (1) и (2), показывают зависимость угла при вершине призмы 2 о от показателя преломления стекла и при фиксированных значениях угла поля зрения призмы.Точки пересечения семейств кривых 3 и ч, соответствующие одинаковымуточнялись аналитически по методу итераций с целью определения точного значения показателя преломления и, при котором для фиксированного уг" ла поля зрения формулы (1) и (2) давали бы одинаковое значение угла при вершине призмы. По найденным таким образом значениям п для всех Я была определена зависимость п=Г(Г),которая аппроксимируется линейной за" висимостьюи=0,653 0,02576 (3)где 6 - половина угла поля зрения призмы в градусах. Кривая 5, проходящая через точки пересечения графиков 3 и 11 при однихи тех же значениях Я с точностьюдо третьего знака, аппроксимируется дугой окружности, имеющей после преобразования ви2 а(=3,831-9,353-(п,597), (4) где 2 с. - угол между входной и выходной гранями в радианах;п - показатель преломлениястекла призмы, определяемый выражением (3).Таким образом, призма для вращения изображения, удовлетворяющая выражению (Й), имеет минимальные вес и габарит вдоль оси вращения, а так" же позволяет пропустить без виньетирования световой пучок в пределах своего поля зрения, что позволяет при изготовлении снизить материалоемкость и стоимость призм, особен" но для серийно выпускаемых приборов,формула изобретенияПризма для вращения изображения," устанавливаемая с. воэможностью поворота вокруг оси, совпадающей с осью пучка, выполненная в виде трех" гранной призмы, две грани которой расположены под углом полного внутреннего отражения по отношению к падающему на них с внутренней стороны пучку лучей, а третья грань расположена параллельно оси пучка, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью минимизации веса и габарита вдоль оси оси вращения и устранения виньетирования наклонных лучей в пределах поля. зрения призмы, ее входная и выходная грани расположены параллельной б и,Э) ( ,),0,02578,град - половина угларизмы,тель преломления стекла 0196 Ь полевому лучу после его полного внутреннего отражения на этих гранях, угол между которыми определяется из выражения з 2 о=3,831 19,3 "п 1,653+ где Я =(0-7) поля зрения ии - показа 1 О призмы.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Справочник конструктора оптикомеханических приборов под ред. Круг гера И.Я. Л., "Машиностроение", 1967, с.227,2 Авторское свидетельство СССР У 198724, кл. 6 02 В 5/04, 19.08.65 (прототип) .930196 Составитель И,ОстТехред Т. фанта Редактор 0.Лаэаренк Корректор А. взят Заказ 3 ч 59 Тираж 516 НИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 13035, Москва, ЖРаушская наб,дписное Филиал ППП "Патент", г.ужгород ул.Проектная,