Устройство для изменения направления распространения и фокусировки световых лучей

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ НАПРАВЛЕНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ФОКУСИРОВКИ СВЕТОВЫХ ЛУЧЕЙ, содержащее два оптических клина, закрепленных в оправах, установленных в общем основании и механически связанных с основными электроприводами, входы которых соединены с выходом электронного блока управления, и два датчика обратной связи, каждый из которых установлен на одной оси с основным электроприводом и электрически соединен с входом электронного блока управления, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено направляющими поступательного движения, установленными на общем основании, дополнительным электроприводом , установленным на общем основании, дополнительным датчиком обратной связи, установленны на оси дополнительного электропривода, и блоком управления осевым перемещением клиньев, вход которого соединен с дополнительным датчиком обратной связи, а выход - с дополнительным электроприводом, при этом оправы снабжены каретками, установленными в направляющих поступательного движе (Л ния параллельно оси вращения клиньев с и механически связанными с допо;уительным электроприводом, а клинья выполнены в виде осенесимметричных линз. 2. Устройствопо п. 1, о т л ичающееся тем, что, с целью СП повьппения быстродействия, один из ел оптических клиньев выполнен из электрооптического материала.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

CNI

РЕСПУБЛИН (! 9) (33) 4(51) G 02 В 26(10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

+) )f+ 1 Р 1

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3649847/24-10 (22) 05 ° 10.83 (46) 23.05.85. Вюл. И 19 (72) А.В. Демин, С.Д. Медведев, И.В. Петров и Т.Ю. Перцович (71) Ленинградский ордена Грудового

Красного Знамени институт точной механики и оптики (53) 681.4(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 505982, кл. G 02 В 27/17, 1976.

2. Патент Великобритании

Ф 1521931, кл. G 2 I, опублик. 1978 (прототип). (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕНЕНИЯ

НАПРАВЛЕНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ФОКУСИ"

РОВКИ СВЕТОВЫХ ЛУЧЕЙ, содержащее два оптических клина, закрепленных в оправах, установленных в общем основании я механически связанных с основными электроприводами, входы которых соединены с выходом электронного блока управления, и два датчика обратной связи, каждый из которых установлен на одной оси с основным электроприводом и электрически соединен с входом электронного блока управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, оно снабжено направляющими поступательнрго движения, установленными на общем основании, дополнительным электроприводом, установленным на общем основании, дополнительным датчиком обратной связи, установленным на оси дополнительного электропривода, и блоком управления осевым перемещением клиньев, вход которого соединен с дополнительным датчиком обратной связи, а выход — с дополнительным электроприводом, при этом оправы снабжены каретками, установленными в направляющих поступательного движения параллельно оси вращения клиньев и механически связанными с допохуительным электроприводом, а клинья выполнены в виде осенесииметричных линз °

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия, один из оптических клиньев выполнен из электрооптического материала. (23

1 1157

Изобретение относится к оптическим приборам управления пучком лучей оптического излучения и может быть использовано при создании опти- . ческих и оптико-электронных систем, поиска и определения координат объек ! та, для компенсации сдвига изображе- ния в приборах, установленных на над вижном основании, а также при создаййи зрительного анализатора работы. 19

Известно сканирующее устройство, содержащее два оптических клина с одинаковыми углами клиновндности, установленных на пути распростране.ния светового излучения с возможностью 15 синхронного вращения их в противоположных направлениях, при этом совместно с одним из клиньев укреплена плос" копараллельная пластинка, наклоненная к оси системы под некоторым углой (0 ° 2©

Недостатком данного устройства является то, что оно обеспечивает изменение направления распространения .светового пучка лучей по одной координате. 25

Наиболее близким к предлагаемому па технической сущности является устройство для изменения направления распространения световых лучей, содериищее два оптических клина, закрепленных в оправах, установленных в общем основании и механически связанных с электроприводами, входы которых соединены с выходом электронного блока управления, и два датчика обратной связи, каждый из которых установлен на одной асн с электроприводаМ и электрически соединен с электронным блоком управления. Эта устройство позволяет изменять на« правление распространения светового

4Q луча в двухноординатном пространс1ве 23 .

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает

45 управление пучком лучей вдоль оптической оси, что приводит к ограничению функциональных возможностей данного устройства.

Целью изобретения является расши- 5б рение функциональных возможностей и повьппение быстродействия данного .устройства.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для изменения направления распространения и фокусировки световых лучей содержащее два оптических клина, закрепленных в

514 2 оправах, установленных в общем основании и механически связанных с основными электроприводами, входы которых соединены с выходом электронного блока управления, и два датчика обрат- ной связи, каждый из которых установлен на одной оси с основным электроприводом и электрически соединен с входом электронного блока управлейия, оно снабжено направляющими поступательного движения, установленными на общем основании, дополнительно электроприводом, установленным на общем основании, дополнительным датчиком обратной связи, установленным на оси

I дополнительного электропривода, и блоком управления осевым перемещением клиньев, вход которого соединен с дополнительным датчиком обратной евязи, а выход - с дополнительным электроприводом, при этом оправы снабжены каретками, установленньии в направляющих поступательного движе.ния параллельно оси вращения клиньев и механически связанными с дополнительным электроприводом, а клинья выполнены в виде .осенесимметричных линз °

Причем с целью повышения быстродействия устройства целесообразно один из оптических клиньев выполнить из злектраоптического материала.

В общем виде суммарная оптическая сила Ч вдоль направления распространения световых лучей описывается уравнением

g =1 1 - Y,.V d, 1 где 9, — оптические силы первой и второй линз соответственно; д - расстояние между задней главной плоскостью первой осенеснмметричной линзы и передней главной плоскостью второй осенесимметричной линзы вдоль оси вращения.

Изменение оптической силыь при изменении. расстояния между компонентами на bd равно

Оптическая сила системы, состоящей из пары осенесимметричных линз, одна из которых, например первая, выполнена из электрооптического

3 11575 материала, с линейным продольным электрооптическим эффектом равна

14 соответственно

-arctq—

Z х

Осенесимметричные линзы 1 и 2 и. с оптической силой, отличной от нуля, закреплены в оправах 3 и 4. Оправа

3 механически связана через зубчатую передачу 5 с электроприводом 6, на оси которого установлен датчик 7 обратной связи. Оправа 4 механически связана через зубчатую передачу 8 с электроприводом 9, на оси которого установлен датчик 10 обратной связи.

Оправы 3 и 4 установлены в направляющие вращательного движения, выполненные в виде подшипников 11 и 12,внеш-. ние кольца которых закреплены в каретках 13 и 14 с которыми жестко связаны электроприводы 6 и 9 и датчики 7 и tO. Каретки 1.3 и 14 снабжены направляющими 15 и 16 поступательного движения, которые установлены на общем основании устройства 17. На основании 17 установлен электропривод 18 с датчиком 19 обратной связи.

Посредством трубки 20 и зубчатых реек 2t и 22, которые жестко связаны с каретками 13 и 14, электропривод

18 механически связан с оправами 3 и 4. Выходы блока управления по на правлению световых лучей 23 электрически связаны с выходамн,(x, ) и (,Z) эпектроприводов 6 и 9, а вход этого блока электрически связан с датчиками 7 и 10. Выход блока 24 ! управления суммарной оптической силы электрически связан с электроприводом 18, а вход этого блока — с (5)

E % = 4 Bin f + 8 6щ, (= 11 05(i &COD fy

Ч аЧ -(Т, ° an,i+× (t, 1 ао, Ч к

% 1

),,q, „„ q,, а,,„ ач, И вп Ч Й- — ьн hd

3н 2. ап

1 гдето g(Q)- изменение показателя преломления в материале под действием приложенной разности потенциаловО .

Отсюда изменение 4Ч равно

4 1 .,и Ч ч 4д Ч

4ч, дч

Ч „ gn,ad ач, ",1

Величина необходимого изменения

4б по заданному 4,Ч составляет аМ +If < ВИ Д вЂ” — 4п (4)

И И ап, Ьп тем самьаю из формул (1) и (3) следует, что предлагаемое устройство обладает большими функциональными возможностями по сравнению с нзвестНым, а именно оно позволяет изменять направление световых лучей s двух . взаимно перпендикулярных направлениях и сходимость их, 35

Причем изменение сходимости лучей происходит только лишь в -случае, когда изменяется величина д, так как это ведет к изменению оптической сипы системы бсенесимметричных линз.

При развороте линз друг относительно друга изменения оптической силы системы не происходит, так как расстоя: ние Й между последней главной плоскостью первой линзы и передней глав- ой плоскостью второй линзы остается еизменньи.

В общем. случае связь между координатами луча и х с углами поворота б . ф и осенесимметричных линз может быть представлена в виде формул.

)(++2 +A -Ь

3 2

>PCSII1 - arctic — õ

2 lr <+(2/х1 к iZ 4 -6 f - агсяп (i) (6) где А и  — коэффициенты оптического действия осенесимметричных линз, аналогичные соответствующим постоянным клинвев.

Значения А и В могут быть выбраны равными, тогда формулы (5) и (6) упрощаются.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства для изменения направления распространения и .фокусировки световых лучей; на фиг.2схематично изображена связь элементов, обеспечивающих осевое перемещение клиньев.

1157514

Марка стекла и

1, 5183

1,5

120,0 1

110,91 5

100,0 1

91,8

1а

КДР

Точка на оси:

eg 6

-0,034

-0,024О, 02!

0,054

0,62

0,66

0,622

-2,2

1,0

095

Точка вне оси: 5

0,72

-1,607 2, 112

-6,2

Устройство работает следующим образом.

В результате решения задачи о необходимости локализации излучения по мощности в заданной точке пространства, координаты которой опреде,ляются с помощью дальномерно-визирного устройства, счетно-решающее устройство по значениях Х, Z u D вырабатывает информацию о соответствующих значениях ф, и а ° Подавая в. блок 23 управления "G5-13"

30 датчиком 19. В примере выполнения устройства, изображенном на фиг. 1, отрицательные линзы.работают совместно с положительным объективом.

Конструктивные параметры лиз: 5 информацию о необходимом изменении направления распространения световых лучей,осенесимметричные линзы 1 и 2, одна из которых выполнена из электрооптического. материала, например из

КДР, поворачиваются в каретках 13 и 14 с помощью электроприводов

"ДЭН-12" 6 и 9 относительно оптичес-, кой оси на величину Ic,(K,2) и g,(Y,Г) а подавая в блок 24,управления

"C5-13" величину необходимого значения суммарной оптической силы ф, каретки 13 и 14. с помощью электропривода 18 перемещаются по направляющим 15 и 16 поступательного движения на величину jg(g<), выражение для которой прьзедено в формуле (4).

Датчики 7, 10 и 19 обратной связи

"СКТ-265Д" позволяют проанализировать правильность отработки заданных входных величины управления, и ь (f е

Расширение функциональных возможностей в предлагаемом устройстве позволяет реализовать изменение направления распространения световых лучей по трем координатам.

Таким образом, предлагаемое уст ройство может, решить задачу наиболее полной передачи световой энергии в данную точку пространства, что имеет место, например, при решении задачи входа в оптическую связь с помощью лазерных лучей или других специальных задач.

1157514

1157514

Фиг.2

Составитель В. Дринь

Редактор H. Лазаренко ТехредМ.Гергель Корректор И. Муска

Заказ 3366/46 Тира к 526 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4