Устройство для изменения направления распространения и фокусировки световых лучей Советский патент 1985 года по МПК G02B26/10 

Изобретение относится к оптическим приборам управления пучком лучей оптического излучения и может быть использовано при создании оптических и оптико-электронных систем . поиска и определения координат обьек та, для компенсации сдвига изображения в приборах, установленных на под вижном основании, а также при создаHtffi зрительного анашзатора работы, Известно сканирующее устройство, содержащее два оптических клина с одинаковыми углами клиновидности, установленных на пути распространения светового излучения с возможностью синхронного вращения их в противоположных направлениях, при этом совмес но с одним из клиньев укреплена плос копараллельная пластинка, наклоненна к оси системы под некоторым углом fj Недостатком данного устройства является то, что оно обеспечивает изменение направления распространения светового пучка лучей по одной координате. Наиболее близким к предлагаемому по технической сувцюсти является устройство для изменения направления распространения световых лучей, содержащее два оптических клина, закрепленных в оправах, установленных в общем основании и механически связанных с электроприводами, входы которых соединены с выходом электрон ного блока управления, и два датчика обратной связи, каждый из которых установлен на одной оси с электроприводо и электрически соединен с электронным блоком управления. Это устройство позволяет изменять направление распространения светового луча в двухкоординатном пространстве C2j, Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает управление пучком лучей вдоль оптической оси, что приво;11ит к ограничению функциональных возможностей данного устройства, , Целью изобретения является расширение функциональных возможностей и повышение быстродействия данного устройства. Поставленная цель достигается тем, что устройство для изменения направления распространения и фокуси ровки световых лучей содержащее два оптических клина, закрепленных в оправах, установленных в общем основании и механически связанных с основ ньми электроприводами, входы которых соединены с выходом электронного блока управления, и два датчика обратной связи, калсдый 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, дополнительным электроприводом, установленным на общем основании, дополнительным датчиком обратной связи, установленным на оси дополнительного электропривода, и блоком управления осевым перемещением клиньев, вход KOtoporo соединен с дополнительньм датчиком обратной связи, а выход - с дополнительным электроприводом, при этом оправы снабжены каретками, установленньв 1и в направлякэдих поступательного движения параллельно оси вращения клиньев и механически связанными с дополнительньм электроприводом, а клинья выполнены в виде -осенес.имметричных линз. Причем с целью повьшения быстродействия устройства целесообразно один из оптических клиньев вьшолнить из электрооптического материала. В общем виде су1 о 1арная оптическая сила Vg вдоль направления распространения световых лучей описывается уравнением , (1) где Ч % оптические силы первой и второй линз соответственно;О - расстояние между задней главной плоскостью первой осенесимметричной линзы и передней главной плоскостью второй осенесимметричной линзы вдоль оси вращения. Изменение оптической силы & при изменении расстояния между компонентами на л Нравно .Оптическая сила системы, состоящей из пары осенесимметричных линз, одна из которых, например первая, выполнена из электрооптического материала, с линейным продольным электрооптическим эффектом равна ..() Ч.,,л. , :-ait гдеЛИ, tf(и) - изменение показателя преломления в материа под действием приложе ной раэности потенциа ловЬ Отсюда изменение А fg равно .c-| /,-Wc-,.«. ,-4,|.n..d Величина необходимого изменения i по заданному составляет . Van, , an, j -{.г Тем самым из формул (1) и (3) с дует, что предлагаемое устройство обладает большими функциональными возмох юстями по сравнению с иэвес Ным, а именно оно позволяет изменя направление световых лучей в двух . взаимно перпендикулярных направлен и сходимость их. Причём изменение сходимости лучей происходит только лишь в шучае когда изменяется величина d , так как это ведет к изменению оптическо силы системы осенесимметричных линз При развороте линз друг относительн друга изменения оптической силы сис темы не происходит,, так как расстоя i ние между последней главной плоскостью первой линзы и передней глав ной плоскостью второй линзы остаетс неизменным. В общемслучае связь между координатами луча У и Z с углами поворо У( и 2 осенесимметричных линз може в виде форпредставлена ч Л 5in , « 8 sin i г - ft cos If, Bcos jCi 14 соответственно - «fctg у dpcsrn + (Z/xr j( - cjfct«{ где A и В - коэффициенты оптического действия осенесимметричных линз, аналогичные соответствующим постоянным клинБев. 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.2 схематично изображена связь элементов, обеспечивакицих осевое перемещение клиньев. 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 злектроприводом 9, на оси которого установлен датчик 10 обратной х:вязи. Оправы ЗиЛ 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 21 и 22, которые жестко связаны с каретками 13 и 14, электропривод 18 механически связан с оправами 3 и 4. Выходы блока управления по направлению световых лучей 23 электрически связаны с выходами f { 1 и jfzfl jZ) электроприводов 6 и 9 а вход этого блока электрически связан с датчиками 7 и 10. Выход блока 24 управления суммарной оптической сипы электрически связан с электроприводом 18, а вход этого блока - с датчиком 19. В примере выполнения устройства, изo,f5paжeннoм на фиг. отрицательные линзы.работают совм но с положительным объективом. Конструктивные параметры лиз: Точка на оси; Точка вне оси: ЛХ -6,2 -1,607 2,112 0,7 Устройство работает следующим образом. В результате решения задачи о необходимости локализации излучен по мощности в заданной точке прос ранства, координаты которой опред ляются с помощью дальномерно-визи ного устройства, счетно-решающее устройство по значениях X, Z и D вырабатывает информацию о соответ ствующик значениях if- , У, и с . Под . i«,«.i вая в блок 23 уйравления С5-13 икформацию 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 оптической оси на величину jfiCX,) и { Z а подавая в блок 24 .управления С5-13 величину необходимого значения суммарной оптической сипы / , каретки 13 и 14 с помощью электропривода 18 перемещаются по направляющим 15 и 16 поступательного движения на величину й() выражение дпя которой приведено в формуле (4). Датчики 7, 10 и 19 обратной связи СКТ-265Д позволяют проанализировать правильность отработки заданных Iff Vz входных величины управления Расширение функциональных возмозкностей в предлагаемом устройстве позволяет реализовать изменение направления распространения световых лучей по трем координатам. Таким образом, предлагаемое устройство 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.

, г

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.

I

Н 22