Зеркальный многогранник развертывающей системы Советский патент 1985 года по МПК G02B26/08 

2. Многогранник по п. I, о т л и- ми стаканами, соосными с основанием чающийся тем, что, с целью цилиндра, причем торцы отражательт првьаиения надеяиости закрепления ньк элементов размещены внутри плоскопараллельных пластин на рсно- стаканов и жестко связаны с нивании цилиндра, он снабжен торцовы- ми.

1153311

1. ЗЕРКАЛЬНЫЙ МНОГОГРАННИК РАЗВЕРТЫВАЩЕй СИСТЕМЫ с плоскими отражшошими гранями, образукицими двухгранные углы, вершины которых размещены по окружности, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности и упрощения технологии изготовления, он выполнен в виде цилиндра, ось которого совпадает с осью вращения, с закрепленными на его боковой поверхности отражательными эле.ментами, выполненными в виде плоскопараллельных пластин . (/) С А СЛ СО со

Изобретение относится к оптическим развертывающим системам и может быть использовано, например, в лазерных устройствах отображения . информации для развертки луча на рабочем поле. Известен зеркальный многогранник развертывающей системы, содержащий плоские отражающие взаимноортогонал ные грани, образуюпще двухгранные углы, вершины которых размещены по окружности, причем двухгранные углы образованы гранями двух усеченных правильных пирамид, соединенных мень шими основаниями, так что их оси симметрии лежат на оси вращения многогранника, а ребра двухгранных углов перпендикулярны оси вращения многогранника flj . Недостатками данного многогранника являются трудность высокоточного изготовления его пирамид, а также потери световой энергии на двух отра жающих гранях двухгранных углов многогранника. Наиболее близким к предлагаемому является вращающийся зеркальный барабан в виде многогранника с полиро ванными зеркальными гранями 2 , Недостатками известного барабана являются сложность высокоточного изготовления многогранника и биения его в процессе вращения, так как из известных механизированных (станочных) методов отделочной обработки абразивным инструментом (тонкое шлифование) , хонингование и доводка приемлемым (с точки зрения уменьшения погрешности геометрической формЫ является только тонкое шлифование,, обеспечивающее точность после обработки 10 мкм что при базе, например 100 мм составляет 22,5 угловых секунд. При этом тонкое шлифование многогранника необходимо выполнять в специальном приспособлении с угловой фиксацией детали, обеспечивающем точное расстояние от обрабатываемой поверхности до оси вращения, что вносит дополнительную погрешность (не менее 10 мкм или 22,5 угловых секунд), т.е. суммарная погрешность Составляет 45 угловых секунд. Ручная же доводка отражательных поверхностей многогранника весьма трудоемка и практически неосуществима в условиях серийного производства, при этом точность расположения отражающих поверхностей не повышается сложности выполнения контрольных операций. Применяя специальные .методы и спецоборудование удается получить цельный многогранник с точностью около 10 угловых секунд. Однако эти методы и оборудование требуют значительных затрат и практически непригодны для серийного производства. Цель изобретения - повьппение точности и упрощение технологии изготовления. Поставленная цель достигается тем, что зеркальный многограиник развертывающей системы выполнен в виде 1щлиндра, ось которого совпадает с осью .вращения, с закрепленными на его боковой поверхности отражательными элементами, выполненными в виде плоскопараллельных пластин. Зеркальный многогранник может быть снабжен торцовыми стаканами, соосными с основанием цилиндра, причем торцы отражательных элементов размещены внутри стаканов и жестко связаны с ними. ; На фиг. 1 показано сечение зеркального многогранника вдоль оси вращения; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг, 1.

3

Зеркальный многогранник разверть вающей системы содержит пилиндр I, отражательные элементы 2 и торцовые стаканы 3. Ось цилиндра совпадает с бсью вращения многогранника. Каждый из отражательных элементов 2 выполнен в виде плоскопараллельной пластины и одной плоскостью касается поверхности цилиндра 1 не менее чем двумя точками (расположенными на образующей цилиндрической поверхности). В качестве отражательных: элементов 2 использованы меры длины концевые плоскопараллельные по ГОСТ 9038-73. Торцовые стаканы 3 посажены на цилиндр 1 и соосны с ним. Пространство между поверхностью цилиндра 1 и плоскостями отражательных элементов 2, а также между внутренними поверхностями стаканов 3 и входящими в них частями отражательных элементов 2 заполнено компаундом 4 для обеспечения жесткости конструкции.

Устройство работает следующим образом.

Луч, подлежащий развертьшанию / направляется на одну из отражающих граней зеркального многогранника. При вращении многогранника вокруг своей оси изменяется угол падения луча на отражающую поверхность и, в соответствии с этим, угол отражения и направление отраженного луча. При этом на плоскости, пересекающей отраженный луч (рабочее поле) , световое пятно отраженного луча вычерчивает линию. При дальнейшем вращении многогранника следующая грань пересекает падающий на многогранник пуч и движение отраженного луча (а вместе с ним и светового пятна на рабочем поле) повтог ряется.

В зеркальном многограннике погрешность расположения отражающих поверхностей многогранника относительно оси вращения складьшается из погрешности формы цилиндра 1 и отражательных элементов 2. При этом погрешность формы цилиндра 1 при

53311 4

; механической станочной ) доводке составляет 0,2-0,3 мкм, что составляет 0,65 угловых секунд, а погрешность формы отражательных элементов 2, если в качестве их используются стандартные меры длины концевые плоскопарралельные по ГОСТ 9038-73, составляет 0,05-0,30 мкм (в зависимости от класса точности 1Q меры, т.е. суммарная погрешность не превышает 0,6 мкм или 1,35 угловых секунд, что более 30 раз точнее известного изготовленного станочным методом в условиях серийного производства.

Сборка зеркального многогранника производится в простом неточном приспособлении (форме), в котором устанавливаете/ цилиндр 1 , к которому подпружиненными элементами подводятся до соприкосновения к образующим цилиндра отражательные элементы 2, после чего в пространство между цилиндром 1 и элементами 2 вводится клеюще-герметизирующая масса (например, компаунд на базе эпоксидной смолы холодного отверждения. При этом вследствие поджатия пружинами сохраняется контакт пластин с цилиндром и тем самым паррапельность отражающих поверхностей оси цилиндра.

Применение более простых в изготовлении деталей исключает необходимость использования высокоточного приспособления для изготовления граней призм базового многогранника, что существенно упрощает многогранник . Применение в качестве отражательных элементов плоскопараллельных концевых мер длины по ГОСТ 9038-73, имеюпдах очень высокую точность и параллельность (до 0,01 мкм), а также хорошую отражашвдую поверхность ( S 0,063 мкм), позволяет дополнительно упростить многогранник, так как промьшшенностью освоен их серийный выпуск.

Применение торцовых стаканов позволяет повысить надежность многогранника и использовать менее дефицитные компаунды.