SU1112332A1 - Оптический шарнир - Google Patents

Abstract

ОПТИЧЕСКИЙ ШАРНИР, состо щий из сочлененных между собой неподвижного и подвижного светозащитных .корпусов , а также размещенной в них оптической отклон ющей системы, о тл .ичающийс  тем, что, с целью обеспечени  возможности отклонени  светового пучка с двум  степен ми свободы, сочлен емые поверхности корпусов выполнены сферическими, а оптическа  отклон юща  система в виде двух софокусных положительных линз, установленных соответственно в неподвижном и подвижном корпусах, причем общий фокус положительных линз совпадает с центром сочлененных сферических поверхностей этих корпусов, (Л с

Description

Изобретение относитс  к прикладн оптике, в частности к светопроводам дл  передачи оптического излучени  от источника, в том числе лазера, к объекту обработки, и может примен т с , например, дл  создани  лазерных медицинских установок. Известен оптический шарнир, выпо ненный в виде качающейс .в одной плоскости визирной призмы ij . Недостатком такого ycrpoitCTDa  вл етс  отсутствие возможности отклонени  светового .пучка с двум  степен ми свободы. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности  вл етс  оптический шарнир, состо щий из соч лененных между собой неподвижного и подвижного светозащитных корпусов а также размещенной в них оптическо отклон ющей системы. Сочлен емые поверхности указанных корпусов выполнены цилиндрическими, а оптическа  отклон юща  система представл е собой качающеес  в одной плоскости зеркало 2j . При этом дл  повышени  .точности и надежности работы шарнира в приво вращени  зеркала введены две равноплечие т ги, концы которых закрепле ны на светозащитных корпусах с возможностью вращени  вокруг осей, а противоположные концы т г имеют об щую ось вращени  с возможностью скольжени  внутри направл ющей, за крепленной на зеркале перпендикул рно к его отражающей поверхности Недостатком известного устройст ва  вл етс  его ограниченность одной степенью свободы, т.е. наклон светового пучка возможен только в плоскости, перпендикул рной поверх ности качающегос  зеркала. Дл  пер мещени  пучка в другой плоскости зеркало вместе с щарниром и подвиж ным светозащитным корпусом вращают вокруг оптической оси неподвижного корпуса. Все это создает неудобства в экс плуатации, например, в лазерных медицинских установках, и усложн ет конструкцию шарнира в целом. Цель изобретени  - обеспечение возможности отклонени  светового пучка с двум  сте:пен ми свободы. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в оптическом шарнире, сос то щем из сочлененных между собой неподвижного и подвижного светоза22 щитных корпусов, а также размещенной в них оптической отклон ющей системы, сочлен емые nOBepxtiocTH корпусов выполнены сферическими,а оптическа  отклон юща  система в виде двух софокусных положительных линз, установленных соответственно в неподвижном и подвижном корпусах, причем общий фокус положительных линз совпадает с центром сочлен емых сферических поверхностей этих корпусов . На фиг. 1-3 приведен оптический шарнир в разрезе, при трех различных положени х подвижного корпуса относительно неподвижного, и ход лучей в шарнире; на фиг. 4 - зависимости максимально возможных углов отклонени  светового пучка от диаметра этого пучка 2 h и фокусного рассто ни  f примен емых в шарнире линз (величины 2 h и f выражены в относительных единицах при услойии, что диаметр D указанных линз прин т за единицу). Оптический шарнир состоит из сочлененных между собой сферическими поверхност ми неподвижного 1 и подвижного 2 светозащитных корпусов, а также оптической отклон ющей системы , выполненной в виде двух софокусных положительных линз 3 и 4, установленных соответственно в неподвижном 1 и подвижном 2 корпусах, причем общий фокус линз 3 и 4 совпадает с центром сочлен емых сферических поверхностей корпусов I и 2. Шарнир работает следующим образом . Пучок лазерного излучени  5 прохот дит сквозь положительную линзу 3 и фокусируетс  в точке, совпадающей с фокусом линзы 4. Подвижный 1 и неподвижный 2 корпуса сочленены между собой с помощью шарового шарнира таКИМ .образом, что переме цение подвижного корпуса 2 возможно только путем вращени  по сферической поверхностивокруг ее центра, совпадающей с точкой общего фокуса F обеих линз. Таким образом, при перемеще1пт линзы 4 по сферической поверхности вокруг этого фокуса- выход щий из линзы пучок будет параллелен ее оптической оси и, соответственно, оси подвижного корпуса 2. FJa фиг.2 и 3 показан ход лучей при повороте корпуса 2 соответственно в)ерх и вниз. То же самое, очевидно, спра31

ведливо и при повороте в плоскости, перпендикул рной плоскости чертежей Из фиг, 4 видно, что дл  эффективной работы шарнира необходимо выбирать линзы с как можно большими значени ми относительных отверстий (вплоть до предельно возможных 1 : 0,5), и малые диаметры пучков излучени , т.е. использовать лазерные пучки.

При этом углы отклонени  пучков могут достигать величин пор дка +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 кра  ЛИ.13Ы. Однако эти искажени 

2Л

несущественны дл  работы шарнира при не очень большой(пор дка 1 м) длине подвижного корпуса 2 и не очень малых значени х f . Подбором диаметра D линз и их фокусных рассто ний искажени  можно свести к минимуму.

При 18 мм, Ф 28 мм и 2h I мм(лазер типа ОКГ-13)максимальный угол поворота подвижного корпуса составл ет ±35 без заметного искажени  формы п тна лазерного излучени , хот  длина плеча-подвижного корпуса доходит до 6 м.

Сохранение параллельности лазерного пучка оптической оси подвижной линзы позвол ет также последовательно соединить несколько шарниров и добиватьс  практически любых значений угла отклонени , причем с двум  системами свободы.

иг.2

Claims (1)

1. ОПТИЧЕСКИЙ ШАРНИР, состоящий из сочлененных между собой неподвиж ного и подвижного светозащитных корпусов, а также размещённой в них оптической отклоняющей системы, о тл.ичающийся тем, что, с целью обеспечения возможности отклонения светового пучка с двумя степенями свободы, сочленяемые поверхности корпусов выполнены сферическими, а оптическая отклоняющая система в виде двух софокусных положительных линз, установленных соответственно в неподвижном и подвижном корпусах, причем общий фокус положительных линз совпадает с центром сочлененных сферических поверхностей этих корпусов.

   ω

   Фиг.1

   I I I 2332