Уголковый отражатель

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в навигационных знаках, интерферометрах , дальномерах, а также при контроле -за движением и вибрацией объектов. Цель изобретения состоит в увеличении осевой силы света, отраженного уголковым отражателем , путем сужения диапазона возвратного отражения. Для этого в уголковом отражателе, выполненном в виде трехгранной пирамиды с боковыми ребрами равной длины, два двугранных угла между боковыми отражающими гранями 1-3 которой равны тг/2, третий угол между этими гранями выполнен равным л 12 (s + 1), где s - целое положительное число, а сам отражатель изготовлен из материала с показателем преломления , который определяется в зависимости от величины и заданного угла диапазона видимости отражателя. 4 ил. е

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 G 02 В 5/122

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг. / (21) 4741632/10 (22) 31.07.89 (46) 30.06,91. Бюл. М 24 (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им, А.Н. Севчен ко (72) С.В.Процко и А.Д.Титов (53) 535.317.2(088,8) (56) Оптико-механическая промышленность

1982, М 12, с. 1 — 2.

Ханох Б,Ю. Оптические отражатели тетраэдрического типа в активных системах, Минск: Изд-во БГУ, 1982, с. 15-23. (54) УГОЛКОВЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в навигационных знаках, интерферо 42 „„1659947 А1 метрах, дальномерах, а также при контроле

--за движением и вибрацией объектов. Цель изобретения состоит в увеличении осевой силы света, отраженного уголковым отражателем, путем сужения диапазона возвратного отражения. Для этого в уголковом отражателе, выполненном в виде трехгранной пирамиды с боковыми ребрами равной длины, два двугранных угла между боковыми отражающими гранями 1 — 3 которой равны к/2, третий угол между этими гранями выполнен равным л /2 (s + 1), где s — целое положительное число, а сам отражатель из° готовлен из материала с показателем преломления, который определяется в зависимости от величины и заданного угла диапазона видимости отражателя. 4 ил.

Изобретение относится к лока!!AQI-гной технике и оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве отражающего элемента в навигационных знаках, буях, интерферометрах, маркерах, 5 дальномерах при контроле за движением и вибрацией на транспорте, в авиации, космо" навтике, метеорологии.

Цель изобретения — увеличение осевой силы отраженного света путем сужения ди- 1С апазона возвратного отражения при равновероятном направлении визирования.

На фиг,1 представлен отражатель, общий вид; на фиг.2 — структура его рабочей апертуры; на фиг.3 — индикатрисы угловой 15 апертуры отражателя и диапазона рабочих углов; на фиг,4 — зависимости осевой силы! отраженного света от показателя преломления материала, из которого изготовлен отражатель. 20

Уголковый отражатель выполнен в виде трех ран ной пирамиды OABC с тремя боковыми отражающими гранями 1, 2, 3 и основанием — гранью 4. Двугранный угол между гранями 1 и 2 равен л /2 (з + 1) (где s — целое 25 положительное число), между гранями 1 и 3 — л: /2 и между гранями 2 и 3 — zt/2. Ребра между гранями 1,2 и 3 имеют одинаковую длину. При этом отражатель изготовлен из материала с показателем преломления и, 30 который удовлетворяет соотношениям к i с "=>

ДСЯ» 20РСе15 ,„2 г " (+ coG 4 (...,) > n - <,- cos —,—--Я 1 4 /a k kll11)

4(+ ) 4О к

t-coS - —4(5-1 1

Ravcsin <Я» 189 >

Я И

h cos ...(,,)

/Ъ /

М- ) cos" — ь ; — - — — пвИО=<80, 4(6+t) 4(, 1) где О- заданный угол диапазона видимости 55 отражателя.

Отражатель работает следующим обраэом.

Падающий коллимированный пучок света входит в отражатель через грань 4 и после ряда отражений от граней 1, 2 и 3 выходит из него в направлении, противоположном направлению падения, Падающий пучок в отрах<ателе может распространяться 4 s+ 6 возможными способами, отличающимися порядком переотра>кения от граней

1, 2 и 3, при этом в каждом иэ них испытывая

2 з + 3 отражений. При полностью освещенной входной грани 4 падающий пучок разделяется в отражателе на 4 s+ 6 парциальных пучка, которые распространяются в нем различными путями. Поэтому выходной пучок представляет собой суперпоэицию 4 s +

6 пространственно разнесенных пучков. Совокупность точек выхода всех пучков от QTражателя при полностью освещенной входной грани 4 образует рабочую апертуру всего отражателя. По форме рабочая апертура представляет собой площадку, образованную пересечением фронтальной грани с ее зеркально симметричным иэображением относительно вершины отражателя в направлении оси визирования. На фиг.2 показано расположение рабочей апертуры (выделена толстой линией 5) на фронтальной грани АВС отражателя с s = 1. Рабочая апертура разделена на секторы, соответствующие данному способу переотражения.

Границы этих секторов совпадают с проекциями ребер между гранями 1, 2 и 3 и проекциями их зеркальных изображений в отражающих гранях на грань 4 в направлении оси визирования и сходятся в одной точке. На фиг.2 участки различных секторов разделены пунктирными линиями 6.

Уголковый отражатель с ребрами равной длины, выполненный из прозрачного диэлектрика с показателем преломления и ь т+с

4(з+1) работает в режиме полного внутреннего отражения. Угловая апертура, т.е. диапазон

его вертикального действия при различных направлениях падения исходного пучка, имеет сложную конфигурацию и зависит от величины показателя преломления п. Диагазон рабочих углов отражателя при равновероятном направлении визирования включает в себя ту часть угловой апертуры, которая ограничена пространственным углом в форме конуса. Угол при вершине этого конуса О или диапазон видимости отражателя определяется удвоенным минимально возможным при данном значении углом отклонения оси визирования от нормали к грани 4, совпадающей с осью конуса. На фиг.3

1659947

0(Я(2 orchain

9 б иБ ь

4 (6+1) tlPH

c8«80 >

2а сЫи, иь в и ", при О=I80, 45 где Π— заданный угол диапазона видимости отражателя, показана индикатриса угловой апертуры отражателя при s = 1 и и = 1,5 — кривая 7 и индикатриса диапазона рабочих углов— кривая 8 (область заштрихована). Концентрическими кругами здесь отмечены углы 5 между нормалью к входной грани 4 и направлением падающего пучка, Секторные линии определяют значение азимутальных углов падения на фронтальную грань, отсчитываемых против часовой стрелки. 10

Показатель преломления отражателя и, при котором уголковый отражатель имеет заданный диапазон 0 возвратного отражения при равновероятном направлении визирования, определяется из выражений (1). 15

При данном показателе преломления отражатель с большим значением s обеспечивает, меньший диапазон возвратного действия, например в отражателе с и = 1,5 угол; Q = 16,22 при s = 1; Q = 12,56 при s = 20

2; Q = 11,16 при s = 3. При других значениях

s сужение еще больше, При полном внутреннем отражении, т.е. при показателе преломления, определенном по формуле (1), в отражателе происхо- 25 дят изменения амплитудно-фазовых характеристик падающей волны. Эти изменения зависят от последовательности пере.отражения от граней 1,2 и 3. Поэтому сектора апертуры отражателя выступают 30 как отдельные оптические элементы. формирующие отраженные парциальные пучки с различными состояниями поляризации.

Распределение энергии отраженного излучения относительно оси визирования в 35 зоне дифракции Фраунгофера, определяющее эффективность действия уголкового отражателя в оптических приборах и локационных системах, обусловлено интерференцией парциальных пучков. Осевая си- 40 ла света, т.е. интенсивность в центре дифракционной картины, равна по величине квадрат модуля среднего по площади апертуры значения вектора Джонса выходного излучения, т.е.

1- — E : ((Z —" р . (, где ц — плошадь всей рабочей апертуры; о; — площадь i-го сектора рабочей апертуры;

Е„и Ер — ортогональные компоненты электрического вектора электромагнитной волны выходящей из I-го сектора, На фиг.4 приведены значения I в зависимости от и для s = 1(кривая 9), для s = 3 (кривая 10), для s = 9 (кривая 11).

Формула изобретения

Уголковый отражатель, выполненный в виде трехгранной пирамиды с боковыми ребрами равной длины, два двугранных угла которой между боковыми отражающими гранямиравны к/2, отличающийся тем, что, с целью увеличения осевой силы отраженного света путем сужения диапазойа возвратного отражения при равновероятном направлении визирования, третий двугранный угол между боковыми отражающими гранями равен zL /2 (s + 1), где s— целое положительное число, а сам отражатель изготовлен из материала с показателем преломления и, который удовлетворяет соотношениям

1659947

1504 га тра

run

2 "

2г а2п з о зоо . no . гвму .3

22 ое

Фиг. 4

Составитель В.Кравченко /

Техред М. Морге нтал Корректор M.ÄåìNèê

Редактор M.Êåëåìåø

Заказ 1844 Тираж 340 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

2Ф

250 gag- 0

Cue

ВО и

án

90 д

an