Зеркальная система вращения изображения Советский патент 1992 года по МПК G02B17/06 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в работающих в широком спектральном диапазоне оптических системах вращения изображения вокруг оси или компенсации такого вращения ь случае его недопустимости.

Известны зеркальные системы вращения изображения панорамических плоских шарниров на базе трехзеркальной системы с компланарными нормалями и угловым базисом /,Ј ij.Однако такая система имеет большие продольные и поперечные габариты, обусловленные значительной оптической длиной пути лучей, а также, как следствие, большую массу, что усложняет кинематический привод такой системы вращения изображения.

Указанные недостатки частично устранены в зеркальной системе вращения изображения, содержащей две пары угловых зеркал с попарно параллельными гранями. а также дополнительным общим зеркалом с двусторонним отражающим покрытием. Система установлена с возможностью вращения вокруг оси, компланарной с нормалями зеркал Ј2j. Указанная система вращения изображения, выбранная в качестве прототипа, работает как в параллельном, так и в расходящемся (сходящемся) пучке лучей. Однако массогабаритные характеристики такой системы остаются все еще значительными.

Целью изобретения является сокращение массогабаритных характеристик зеркальной системы вращения изображения за счет сокращения оптической длины пути лучей в ней.

Для достижения цели зеркальная система вращения изображения содержит две паХ|

СП

о

4

ры угловых зеркал с компланарными нормалями и попарно параллельными гранями, а общее дополнительное зеркало расположено параллельно оси вращения системы и образует угловой базис с каждой из граней двух пар зеркал. Угловые зеркала расположены в пространстве таким образом, что их ребра лежа г между осью вращения системы и дополнительным зеркалом на прямой, параллельной им обоим, причем расстояния от ребер до оси вращения и до дополнительного зеркала связаны соотношением cos/ :1

Взаимное расположение граней двух пар зеркал с общим для них дополнитель- ным зеркалом относительно друг друга, а также относительно оси вращения зеркальной системы вращения изображения является существенным признаком заявляемого устройства, который позволил достичь по- ложительный эффект, заключающийся в том. что при обеспечении полного оборачивания изображения в меридиональном сечении достигается сокращение массогабаритных характеристик системы вращения изображения, а также оптической длины пуж лучей в ней. Так как вышеперечисленные признаки являются новыми, неизвестными, то предложенное техническое решение соответствует критерию су- щественные отличия.

На фиг. 1 показаны принципиальная оптическая схема (ее меридиональное сечение) зеркальной системы вращения изображения и ход наклонных лучей в ней; на фиг 2 представлены графики зависимости линейных размеров системы от величины угла наклона падающих лучей для прототипа и заявляемой системы при угловом базисе /3 30°; на фиг. 3 - их относи- тельные значения,

Зеркальная система вращения изображения включает две пары угловых зеркал 1,

4и 2, 5 с компланарными нормалями и общее для них дополнительное зеркало 3, ус- тановленное с возможностью вращения вокруг оси б, компланарной с нормалями зеркал. Грани зеркал 1 и 2, а также зеркал 4

и 5 попарно параллельны и, кроме того, составляют с зеркалом 3 угловойбазис / каждое. Ребра А и В угловых зеркал 1, 4 и 2,

5соответственно лежат на прямой АВ, параллельной как оси вращения системы, так и общему дополнительному зеркалу 3, причем расстояния до них от прямой АВ опре- деляются пропорцией cos/ :1.

Зеркальная система вращения изображения работает следующим образом.

Поток излучения диаметром D (соответствует входному зрачку 7 системы) и угловой расходимостью лучей 2W падает на зеркала 1 и 2. При этом осевой луч 8 на этих зеркалах расщепляется на составляющие 8 и 8 соответственно, т.е. через зеркала 1, 3, 4 и 2, 3, 5 проходят потоки излучения, ограниченные лучами 9,8 и 10, 8 соответственно, где лучи 9 и 10 - краевые лучи падающего потока излучения. На зеркалах 4 и 5 происходит совмещение лучей 8 и 8 в единый осевой луч 8, а лучи 9 и 10 испытывают на указанных зеркалах полное оборачивание. В результате на выходе из зеркальной системы имеет место поток излучения диаметром D . испытавший в меридиональной плоскости полное оборачивание.

Графики, приведенные на фиг. 2 и 3, построены для прототипа (В о, L o, Z o, Гзерк макс) и заявляемого устройства (, , , I зерк макс). Здесь Во - поперечный габарит; - оптическая длина пути; Zo - продольный габарит; 1зерк макс - максимальный размер зеркал зеркальной системы вращения изображения.

Примером конкретного технического исполнения зеркальной системы вращения изображения может служить система плоских зеркал с угловым базисом / 30° для потока излучения диаметром мм (на входе в систему) и угловой расходимостью . При этом его поперечный габарит В ,8 мм (прототип В ,4 мм), продольный габарит Z о 71,4 мм (прототип ,8 мм), оптическая длина пути L ,7 мм (прототип ,5 мм), максимальный размер плоского зеркала I Зерк

,7 ММ (прототип Гзерк макс 42,2 мм). Ребра А и В угловых зеркал 1, 4 и 2, 5 лежат на прямой, удаленной от оси вращения зеркала 3 на расстоянии, определяемом пропорцией cos 2 /3 .

Из приведенных графиков очевидны следующие преимущества заявляемого устройства по сравнению с прототипом: сокращение продольных габаритов в 1,61 раза, сокращение поперечных габаритов в 1,37 раза, сокращение максимального размера зеркал в 1,1 раза, сокращение оптической длины пути лучей в системе в 1,53 раза, причем указанные преимущества тем больше, чем больше угол наклона падающих лучей W (или угол расходимости лучей 2W). Формула изобретения Зеркальная система вращения изобра- жения, содержащая систему плоских зеркал с компланарными нормалями, состоящую из двух пар зеркал с попарно параллельными гранями и общим дополнительным зеркалом, установленную с.возможностью вращения вокруг оси, компланарной с нормалями зеркал, отличающаяся тем, что, с целью сокращения массогабаритных характеристик, общее дополнительное зеркало расположено параллельно оси вращения

системы и образует угловой базис / с каждой из граней двух пар зеркал, ребра которых лежат на прямой, параллельной оси вращения, при этом расстояния от ребер до оси вращения и до дополнительного зеркала связаны соотношением cos/3 2:1.

Использование: в оптическом приборостроении, в работающих в широком спектральном диапазоне оптических системах вращения изображения вокруг оси или компенсации такого вращения в случае его недопустимости. Сущность изобретения, размещение общего дополнительного зеркала системы плоских зеркал с компланарными нормалями параллельно оси вращения так. что оно образует угловой базис ft с каждой из граней двух пар зеркал, угловой базис которых составляет (180°-2 / ). Вершины указанных угловых зеркал лежат при этом между осью вращения и дополнительным зеркалом на прямой, параллельной им обоим, а расстояние до них определяется пропорцией cos . 3 ил.

/

фие.1

/027botBetZB,tse/: f( макс.

№61

42

гя

5 м

1-г , J,

цмм

17 / If

йо1ь0 ijejMK / 1зе/. мтсс MOW.

1х

зерх. макс

&

S У, sped.

№

Lotto

вЖ

/г je/}#./lJ&x.

MffXC MPW.