Оптический шарнир

 

Изобретение относится к оптико-механической промышленности и может найти применение в устройствах для осуществления оптической связи между подвижными и неподвижными элементами устройства. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей за счет обеспечения сканирования в плоскости, перпендикулярной первой плоскости сканирования в широком угловом диапазоне. Оптический шарнир состоит из шести отражающих элементов 1, 7, 8, 13, 17, 18, установленных последовательно друг за другом, а их отражающие грани расположены под углом 45° к входному лучу. Входной оптический элемент 1 формирует первую Г-образную оптическую ветвь 6-8, представляющую собой промежуточный блок 9, и формирует П-образную ветвь 21. Оптический элемент 13 формирует вторую Г-образную ветвь и оптические элементы 17 и 18 - 2 - образную оптическую ветвь 20. Оптический элемент 1 закреплен на основании 3, которое может перемещаться в вертикальной плоскости по направляющей 4 и вместе с ней - в горизонтальной плоскости. При перемещении оптического элемента 1 в вертикальной плоскости происходит визирование по углу листа, а в горизонтальной плоскости - по азимуту. 4 ил. Ё VJ ы VJ GO Ю О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 02 В 23/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ в

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4796244/10 (22) 28.02;90 (46) 30.05.92. Бюл. № 20 (71) Самарское научно-производственное обьединение автоматических систем (72) А.А, Мусатов (53) 535.315 (088.8) (56) Патент США ¹ 3703178, кл. 128-395, 1972.

Авторское свидетельство СССР № 445008, кл. G 02 В 27/10, 1974.

Справочник конструктора оптико-механических приборов. Под ред. В.А.Панова.

Л.: Машиностроение, 1980. с. 192, 310, (54) ОПТИЧЕСКИЙ ШАРНИР (57) Изобретение относится к оптико-механической промышленности и может найти применение в устройствах для осуществления оптической связи между подвижными и неподвижными элементами устройства.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей за счет обеспечения

„„SU „„1737395А1 сканирования в плоскости, перпендикулярной первой плоскости сканирования в широком угловом диапазоне. Оптический шарнир состоит из шести отражающих элементов 1, 7, 8, 13, 17, 18, установленных последовательно друг за другом, а их отражающие грани расположены под углом 450 к входному лучу. Входной оптический элемент 1 формирует первую Г-образную оптическую ветвь 6 — 8, представляющую собой промежуточный блок 9, и формирует П-образную ветвь 21. Оптический элемент 13 формирует вторую Г-образную ветвь и оптические элементы 17 и 18 — Z — образную оптическую ветвь 20. Оптический элемент 1 закреплен на основании 3, которое может перемещаться в вертикальной плоскости по направляющей 4 и вместе с ней — в горизонтальной плоскости. При перемещении оптического элемента 1 в вертикальной плоскости происходит визирование по углу листа, а в горизонтальной плоскости — по азимуту. 4 ил.

1737395

Изобретение относится к оптико-механической технике и может быть использовано в оптико-механических устройствах для осуществления оптической связи между по. движными и неподвижными элементами устройства, Известен оптический шарнир (ON) (11, состоящий из нескольких ветвей. Каждая ветвь ОШ представляет собой трубку с отражающим элементом, закрепленным под углом 45 к оси трубки. Трубка имеет .возможность поворачиваться вокруг оси, проходящей под углом 45 к отражающему элементу.

Недостатком данного ОШ является то, что перенос изображения осуществляется только в одной плоскости, а также то, что имеет место вращение передаваемого изображения, так как поворот отражающего элемента осуществляется вокруг оси, лежащей в плоскости отклонения.

Известен двухканальный ОШ (2), содержащий в каждом из каналов входную и выходную прямоугольные призмы с гипотенузными отражающими гранями и промежуточную призменную систему, выполненную из двух поворотных вокруг пересекающихся осей прямоугольных призм с катетными отражающими гранями и плоскостями главных сечений, развернутыми на 90 относительно друг друга, между которыми размещена куб-призма с осью вращения, проходящей через точку пересечения осей вращения укаэанных призм.

Данный ОШ позволяет изменять угол визирования в двух плоскостях, что расширяет рабочий диапазон, однако недостатком известного ОШ является наклон передаваемого изображения, обусловленный тем, что призмы поворачиваются вокруг осей, лежащих в плоскости отклонения.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является ОШ (3), содержащий входной и выходной оптические элементы, отражающие грани которых расположены под углом 45 к. световому лучу.

Промежуточный блок и входной отражающий элемент установлены с возможностью поворота вокруг осей, лежащих в плоскости отклонения луча, при этом угол поворота промежуточного блока равен половине yrna поворота входного отражающего элемента.

Недостатком данного ОШ является сравнительно малый угол визирования в вертикальной плоскости из-эа ограничения размеров визирной призмы головной оптической ветви.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства за счет обеспечения возможности сканирования в плоскости, перпендикулярной первой плоскости сканирования в широком угловом диапазоне.

Цель:достигается тем, что в оптическом

5 шарнире, содержащем последовательно установленные четыре отражающих элемента., первый из которых установлен с возможностью вращения относительно оси, ориентированной под углом 45О к его отра10 жающей поверхности и проходящей через второй отражающий, элемент, а второй и третий отражающие элементы, ориентированные под углом 90 друг к другу и образующие блок, установлены с возможностью

15 вращения совместно с первым отражающим элементом.относительно второй оси, параллельной первой, ориентированной под углом 45 к третьему и четвертому отражающим элементам, а четвертый отражаю20 щий элемент установлен параллельно третьему отражающему элементу, при этом угол поворота блока из второго и третьего отражающих элементов относительно второй оси вдвое меньше угла поворота перво25 ro отражающего элемента относительно первой оси, введены пятый и шестой отражающие элементы, отражающие поверхности KGTopblx параллельны друг другу и установлены с возможностью совместного

30 вращения относительно оси, проходящей через шестой отражающий элемент и ориентированной под углом 45 к его отражающей поверхности и перпендикулярно первым двум осям, а пятый отражающий элемент

35 установлен с возможностью вращения относительно оси, ориентированной под углом 45 к его отражающей поверхности, проходящей через четвертый отражающий элемент и установленной с возможностью

40 поворота параллельно самой себе по радиусу, равному половине расстояния до оси вращения шестого отражающего элемента, причем первая ось, проходящая через первый отражающий элемент, установлена с

45 возможностью вращения в пространстве по. радиусу, равному половине расстояния до второй оси, а радиусы вращения первого и пятого отражающих элементов лежат во взаимно перпендикулярных плоскостях.

Сопоставительный анализ с прототи50 пом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием двух отражающих эле-, ментов.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "но55 визна", Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями не позволило выявить в них признаки, отличающие заявляемое решение от прототипа, что по5

1737395 зволяет сделать вывод о. соответствии критерию "существенные отличия", На фиг. 1 показана конструктивная схема устройства; на фиг. 2 — оптическая схема устройства; на фиг. 3, 4 — схема прохождения светового луча в оптическом шарнире при визировании,. соответственно, по углу места и азимуту (в проекции на плоскость визирования).

Устройство содержит первый отражающий элемент 1, отражающая грань которого

10 расположена под:углом 45О к световому лучу

2. Отражающий элемент.1 закреплен на основании 3, которое может перемещаться в вертикальной плоскости по С-образной направляющей 4, а главная точка элемента 1—

15 по дуге окружности 5, центр которой располох ен в точке.О пересечения осей координат (фиг. 2). При этом. элемент 1 имеет возможность вращаться относительно оси

6. расположенной в плоскости отклонения луча 2 и проходящей через второй отражающий элемент 7.. образующий с третьим отражающим элементом 8 промежуточный оптический. блок 9, отражающие гранй кото20 гу и под углом 45". к световому лучу 2. Для обеспечения постоянной оптической связи отражающие элементы 7 и 8 соединены между собой шатун ной тягой 10, жестко связанной, например,. с элементом 7 и образу-, 30 ющей поступательную пару 11 с элементом

8. Весь блок 9 вместе с отражающим элементом t может вращаться относительно второй оси 12, параллельной первой оси 6 и ориентированной под углом 45 к 8, и 13 . отражающим элементам. При этом ось 6 перемещается в пространстве параллельно самой себе по радиусу, равному половине максимального расстояния между осями 6 и

12, при этом радиус вращения лежит в вертикальной плоскости. Четвертый отражаю. щий элемент 13 установлен на основании

14, которое имеет: возможность перемещаться в горизонтальной. плоскости с С.-об40 разной направляющей 4. При этом главная

45 точка элемента 13 находится на дуге окружности 15; главная точка элемента 1 — на дуге . окружности 16, а центры отличных окружностей расположены на центральной оси Z-Z.

За элементом 13 установлены два дополни- 50 тельных - пятый и шестой отражающих элемента 17 и 18, связанных между собой аналогично элементам 7: и 8. Отражающие грани элементов 17 и 18 параллельны.,-друг другу и расположены под углом 45 к световому лучу 2.

Элемейт 18 может вращаться относительно оси 21-2>, а элемент 17 — относительно оси 19, расположенной в плоскости

55 рого расположены под углом 90 друг к дру- 25 отклонения луча под углом 45 к отражающей поверхности элементов Л и 13. Ось 19 перемещается в проотраистве параллельно самой себе по радиуеу, уавйаму половине максимального рвсетеМмя между осями 19 и 21-2>, при этом радиус вращения лежит в горизонтальной плоскости.

Причем элементы 17 и 18 образуют 2-образную оптическую ветвь 20 шарнира, элементы 7 и 8 промежуточного оптического блока формируют П-образную оптическую ветвь 21 шарнира, а оптические элементы 1 и 13 формируют соответственно первую и вторую Г-образные оптические ветви шарнира.

Устройство работает следующим образом, Информативный световой луч 2 входит в ОШ через входной отражающий элемент

1, проходит П-образную оптическую ветвь

21, оптический элемент 13, Z-образную оптическую ветвь 20 и попадает на приемник (на чертеже не показан). Визирование по углу места 0 < а 270 осуществляется . при перемещении входного отражающего элемента 1 в вертикальной плоскости по направляющей 4. При перемещении элемента 1 по наг,рввяяющей 4, его главная точка перемещаетея по дуге окружности 5 с радиусом R, при этом главные точки отража- ° ющих элементов 7 и 8 всегда находятся на окружности с таким же радиусом R8.

Вследствие этого угол поворота луча 2 между элементами 8 и 7 (а7, 8) равен половине угла визирования по углу места а 7,8—

1 — а„.м. (см, фиг. 3).

При перемещении отражающего элемента 1 в горизонтальной плоскости по дуге окружности 16 осуществляется визирование по азимуту на угол О < а 270О. При .этом главная точка отражающего элемента

2 всегда находится на дуге окружности 15 срадиусом r (см. фиг. 4). А главные точки отражающих элементов 18 и 17 всегда находятся на окружности с таким же радиусом r, что и окружность 15, причем указанные выше окружности располагаются в параллельных между собой плоскостях и их центры ,лежат на одной оси, Следовательно, угол поворота. луча 2 между элементами 1 8 и 17 (а15 t6) равен половине угла поворота луча 2 между элементами 13 и 8 (а 2, 11), т.е.: Пав,17=1/2 а1з.s (см. фиг.4)

Таким образом, перемещая отражающий элетгент 1 в горизонтальной и вертикальной плоскостях, осуществляют обзор любой точки пространства большим, чем по1737395

У лусфера, без наклона передаваемого изображения, Достоинством предлагаемого оптического шарнира является то, что он может быть использован не только в обзорно-поисковых, следящих системах, для передачи окружающей обстановки на приемное устройство, но и в стендовом оборудовании для испытания вышеперечисленных систем.

Для этого достаточно входной отражающий элемент (в данном случае он будет уже выходным) установить так, чтобы его отражающая грань была направлена в точку 0 симметрии шарнира, в которую устанавливают приемник испытуемой системы, а на противоположный крайний элемент оптического шарнира подают информативный луч, модулирующий в лабораторных условиях окружающую обстановку.

Формула изобретения

Оптический шарнир, содержащий последовательно установленные четыре отражающих элемента, первый из которых размещен с возможностью вращения относительно оси, ориентированной под углом

45 к его отражающей поверхности и проходящей через второй отражающий элемент, а второй и третий отражающие элементы, ориентированные под углом 90 друг к другу и образующие блок, установлены с возможностью вращения совместно с первым отражающим элементом относительно второй осй, параллельной первой, ориентированной под углом 45 к третьему и четвертому отражающим елементам, а четвертый отражающий элемент установлен параллельно третьему, при этом угол поворота блока из второго и третьего отражающих элементов относительно второй оси вдвое меньше угла

5 поворота первого отражающего элемента относительно первой оси, о т л и ч а юшийся тем. что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечения сканирования в плоскости, 10 перпендикулярной первой плоскости сканирования в широком угловом диапазоне, в него введены пятый и шестой отражающие элементы, отражающие поверхности которых параллельны друг другу и установлены

15 с возможностью совместного вращения отйосительно оси, проходящей через шестой отражающий элемент и ориентированной под углом 45 к его отражающей поверхности и перпендикулярно первым двум осям, 20 а пятый отражающий элемент установлен с возможностью вращения относительно оси, ориентированной под углом 45 к его отражающей поверхности, проходящей через четвертый отражающий элемент и установ25 ленной с возможностью поворота параллельно самой себе по радиусу, равному половине расстояния до оси вращения шестого отражающего элемента, причем первая ось, проходящая через первый отражающий

30 элемент, установлена с возможностью вращения по радиусу, равному половине расстояния до второй оси, при этом радиусы вращения первого и пятого отражающих элементов лежат во взаимно перпендику35 лярных плоскостях.

Фаад

Составитель А.Мусатов

Редактор Т. Лошкарева Техред М.Моргентал Корректор,М. Демчик

Заказ 1890 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по.изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101