Уголковый отражатель

 

Изобретение может быть использовано в оптической локации и системах связи для получения информации о параметрах обьекта. на котором установлен отражатель. Цель изобретения состоит в расширении угловой апертуры путем обеспечения возвратного действия отражателя со стороны любой его грани. Для этого в уголковом отражателе, выполненном в форме тетраэдра, у которого один из трехгранных углов образован двугранными углами, равными л/2, л/2 и л/2, три других трехгранных угла отражателя образованы двугранными углами, равными соответственно л/2, л/3. л/3. л/2. л/3. л/4 и л/2. л/3. л/4. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (I I ) (я)5 G 02 В 5/122

ГОСУДАРСТВЕН(ЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4807338/10 (22) 27.03.90 (46) 07,01.92. Бюл. Q 1 (71) Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им.А.Н.Севченко и Белорусский государственный университет им.8.И.Ленина (72) С.8.Процко и А.Д.Титов (53) 535.317.2(088.8) (56) ОМП, 1981, % 1, с.9-12.

Ханох Б.Ю. Оптические отражатели тетраэдрического типа в активных системах.

Минск: изд-во БГУ. 1982, с.15 и 23. (54) УГОЛКОВЫЙ ОТРАЖАТЕЛЬ

Изобретение относится к оптическому приборостроению и локационной технике и может быть использовано в качестве световозвращающего элемента в маркерах, транспорантах, навигационных знаках,маяках при управлении движением и в системах связи, на транспорте, в авиации, метеорологии.

Известен прямоугольный уголковый отражатель возвратного действия с металлизированными отражающими гранями.

Однако этот отражатель имеет небольшой коэффициент отражения и невысокую лучевую стойкость, Известен призменный прямоугольный уголковый ото)жатель, работающий в режиме полного внутреннего и нарушенного полного внутреннего отражения.

Данный отражатель характеризуется высокой эффективностью возвратного отражения и устойчивостью к воздействию мощ(57) Изобретение может быть использовано в оптической локации и системах связи для получения информации о параметрах объекта. на котором установлен отражатель. Цель изобретения состоит в расширении угловой апертуры путем обеспечения возвратного действия отражателя со стороны любой ego грани. Для этого в уголковом отражателе, выполненном в форме тетраэдра, у которого один иэ трехгранных углов образован двугранными углами, равными л/2, л/2 и л/2, три других трехгранных угла отражателя образованы двугранными углами, равными соответственно л/2, л/3. л/3. л/2. л/3, л/4 и л/2. л/3, л/4. 1 ил, ного лазерного излучения, однако он имеет узкую угловую апертуру.

Цель изобретения — расширение угловой апертуры путем обеспечения возвратного действия отражателя со стороны любой его грани.

Указанная цель достигается тем, что в уголковом отражателе, выполненном в форме тетраэдра . у которого один изтрехгранных углов образован двугранными углами, равными л/2, л/2 и л/2, три других трехгранных угла отражателя образованы двугранными углами, равными соответственно л/2, л/3, л/3; л/2, л/3, л/4 и л/2л /3. л/4.

Предлагаемый отражатель характеризуется наличием формой отражателя, определяющей его световозвращающие характеристики, что приводит к формированию каждым трехгранным углом угольного отражателя лучей, распространяющихся в направлении, обратном падающему, за счет

1704122 чего расширяется диапазон возвратного действия.

На чертеже показан уголковый отражатель.

Уголковый отражатель выполнен в аиде стеклянной призмы в форме тетраэдра и содержит четыре грани 1-4. Двугранные углы между гранями 1 и 2, 2 и 3, и 3 равны пол/2, между гранями 1 и 4, 2 и 4 пол/3, и между гранями 3 и 4 — л/4. Трехгранный угол 5 образован двугранными (л/2, л/2. л/2), трехгранный угол 6 образован двугранными(л/2.л/З,л/3) и трехгранные углы

7 и 8 образованы двугранными (л/2, л/3, л/4) углами.

Отражатель работает следующим образом.

Падающий пучок света в зависимости от направления падения входит в отражатель через одну из граней 1-3 или 4 и после ряда переотражений выходит иэ него в обратном направлении через ту же грань, что и вышел, При этом переотражение происходит на гранях трехгранного угла противолежащего данной грани.

Если отражатель освещен так, что свет входит в него через грань 4, то в этом случае свет будет отражаться гранями 1-3. образующими трехгранный угол (л/2, л/2, л/2). В соответствии с законами геометрической оптики трехгранный угол (л/2, л/2, л/2) после трехкратного переотражения формирует пучки. распространяющиеся в направлении, противоположном пад=.ющему.

Если направление визирования таково, что свет освещает отражатель через грань 1, то в этом случае он будет отражаться гранями 2 — 4 угла (л/2, л/3, -, 4). Независимо от направления визирования падающий пучок испытывает от граней 2-4 девятикратное переотражение и выход;.-, из отражателя в направлении обратном и ко.винеарном падающему. Например, в одном из ваоиантса переотражения реализуется следующая последовательность поэкождения граней:

- 2- 4 3- 2 4 — 3 — 2 — 4 — 3 (1)

В зависимости от точки входа пучка через грань 1 e yt.re (л/2,л/З,л/4) реализуется один из 42 различны . вариантов рагпросхранения типа (1), в которых обеспечивыается возвратное отражение. Все эти способы отражения могут быть получены из (1) циклической перестановкой входящих в него граней и добавлением к ним (в силу закона

Стонса об обратимости хода лучей) способов переотражения с противоположной последовательностью прохождения гоаней.

1О

При про ождении светом грани 2 отражение происходит на гранях 1,3 и 4, образующих угол л/2, л/3, л/4, Поэтому диапазон углов возвратного отраЖения этого трехгранного угла 8 будет таким же, как и трехгранного угла 7.

При визировании отражателя в направлениях, проходящих через грань 3. свет будет падать на грани 1,2 и 4, образующие трехгранный угол л/2, л/3, л/3. В соответствии с законами геометрической оптики свет в обратном направлении в данном случае отражается только при направлениях визирования, лежащих в биссекторной плоскости двугранного.угла л/2, образованного плоскостями 1 и 2. Пучок при этом может распространяться одним иэ 16 способов, в каждом из которых испытывается шестикратное отражение от граней 1,2 и 4. Все эти способы прохождения граней 1,2 и 4 падающим светом могут быть представлены в следующем виде:

1 — 4-2-!» 4- 1

1 4-2-4 1- 4 ! -2-4 -1-24 ! — 2 — 4 2-1-4 Р)

-21-4 1-2 — 4

2 — 1 — 4 -2 — 1 — 4

-2-4 — 1--4 24

-2 4.-1 2 -4 2 учитывая при этом, что каждая последовательность может проходится как слева направо. так и, наоборот, справа налево.

Величина суммарного телесного угла, в котором предлагаемый уголковый отражатель формирует пучки, обратные падающему, складывается из величин телесных углов, получающихся при прохождении грани 1 — Qi, грани 2 — Иг, грани 3 — Йз, грани

4 — Q. Эти телесные углы определяют диапазон возвратного отражения уголкового отражателя. В известном отражателе, диапазон углов возвратного отражения определяется только телесным углом Ql, определяющимся при отражении от граней прямого трехгра нного угла (л/2. л/2, л/2). Поэтому в предлагаемо,,тражателе диапазон рабочих углов заведомо больше. чем в известном

Йредл = Й1+ 02+ Йз+ Й4 =

221+ 03+04 >И4. (3)

Beëè÷èHу диапазона возвратного отражения находят по формуле, которая

4 2л

Q= ), J (1+cosЯ)dр, (4)

О где 9 — меридионгльный угол визирования

1-й грани;

p — - азимутал ьн ый угол визирования, определяемый для каждого i в соответствии с законами геометрической оптики.

1704122

) Составитель С.Процко

Техред М,Моргентал

Корректор М.Максимишинец

Редактор А.Козориз

Заказ 62 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитет" по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Конкретно Й и р находят методом численного перебора всех возможных направлений визирования в соответствии с указанными способами переотражения для каждого трехгранного угла. 5

Рассмотрим конкретный случай, например отражатель с п - 2. Расчет по формуле (4) для предлагаемого отражателя в случае полного внутреннего отражения дает 10

Йчредл 1,6885 лстерадиэн и в случае нарушенного полного внутреннего отражения

Ghppgp - 2,8143 лстерадиан. Для известного отражателя имеют. соответственно, G4»- 1.6082 стерадиан и О 2 лстерадиан, 15 т.е. диапазон видимости предлагаемого отражателя по сравнению с известным увеличен на 5 и 41 соответственно.

Выбор конструкции отражателя позволяет формировать возвратно-отраженные 20 пучки при различных направлениях визирования, используя отражающие свойства каждого из четырех трехгранных углов, образующих отражатель. Это приводит к по25 вышению надежности и эффективности его в работе.

Таким образом, предлагаемый уголковый отражатель формирует широконаправленную диаграмму углов возвратного отражения, что позволяет повысить диапазон видимости объектов, подвергаемых контролю, э также организовать локацию объекта с нескольких взаимоисключающихся при использовании известного отражателя направлений. Это увеличивает эффективность действия локационных систем.

Формула изобретения

Уголковый отражатель, выполненный в форме тетраэдра, у которого один из трехгранных углов образован двугран ными углами, равными z/2, л/2 и л/2, о т л и ч э юшийся тем, что, с целью расширения угловой апертуры путем обеспечения возвратного действия отражателя со стороны любой его грани, три других трехгранных угла отражателя образованы двугранными углами, равными соответственно л/2, л/3, л/3; л/2, л/3, л/4 и л/2 л/3, л/4.