ЗЕРКАЛЬНАЯ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКАЯ НАСАДКА ДЛЯ ЛАЗЕРНОГО ПРИЕМНО-ПЕРЕДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА Российский патент 1995 года по МПК G02B23/08 G02B17/06 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может найти применение как в лазерно-локационных системах, так и в многоканальных фотометрах и предназначено, в частности, для использования в качестве зеркальной телескопической насадки для лазерного приемопередающего устройства на нескольких (в том числе и на одной) длинах волн в оптическом диапазоне спектра.

Известно устройство, каналы в котором выполнены как самостоятельные конструктивные узлы с параллельными оптическими осями, причем канал излучения включает в себя телескопическую систему, состоящую из двух коллимированных зеркал, а канал приема приемное внеосевое зеркало [1]
Недостатком известного устройства является сложность конструкции, обусловленная тем, что каналы выполнены как самостоятельные узлы, каждый из которых имеет собственные оптические элементы. Указанные недостатки связаны также с неудобством выставления параллельности оптических осей каналов и с поддержанием этой параллельности в условиях изменяющихся внешних воздействий (перепад температур, транспортная вибрация, ветровые нагрузки и др.).

Известно также устройство, включающее телескоп, состоящий из вогнутого зеркала и основного зеркала с отверстием в центре, которое оптически разделено на четыре не налагающиеся друг на друга части световых секторов (субапертур), предназначенных два для излучения, два для приема (т.е. для независимых приемников) [2]
Недостатком известного устройства является громоздкость, сложность конструкции телескопической насадки, обусловленная тем, что излучающие и приемные секторы оптических каналов пространственно разнесены, что приводит к существенному увеличению габаритов коллимирующей зеркальной оптической насадки.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является устройство, включающее зеркальную приемопередающую насадку, состоящую из двух вогнутых внеосевых коллимирующих зеркал [3]
Недостатком известного устройства является использование одних и тех же участков поверхностей зеркал, общих для зондирования и приема коллимированных световых лучей, что вызывает в связи с этим световую засветку из канала излучения в канал приема световыми лучами, отраженными в направлении "назад" по оси от этих общих поверхностей.

Целью изобретения является создание светонезависимых и параллельных между собой и оптической осью насадки оптических каналов.

Цель достигается за счет того, что в известном устройстве, содержащем два последовательно установленных зеркала, одно выпуклое или вогнутое, а другое вогнутое с центральным отверстием, дополнительно введено плоское зеркало, установленное за вогнутым зеркалом под углом к оптической оси насадки и выполненное с отверстием, центр которого смещен относительно оптической оси на величину h, удовлетворяющую условию
0,5 d < h < 0,5 D, где D и d диаметры проекций плоского зеркала и отверстия в нем на плоскость, перпендикулярную оптической оси.

На чертеже схематически изображена зеркальная телескопическая насадка для лазерного приемопередающего устройства и ход оптических лучей в ее меридиональном сечении.

Телескопические зеркала, входящие в насадку, могут иметь различные формы поверхностей, описываемые как параболоидом вращения, сферой, так и в виде нетрадиционных поверхностей, задаваемых в параметрической форме и т.д. При этом зеркала могут быть осевыми и внеосевыми, важным является их свойство быть телескопической (афокальной) системой, использующей коллиматированные пучки излучения.

Устройство содержит выпуклое параболическое зеркало 1 или вогнутое параболическое зеркало 1 (изображена отражающая поверхность), вогнутое параболическое зеркало 2 с отверстием в центре (изображена отражающая поверхность), F₁ и F₂ соответственно фокусы зеркал 1 и 2, плоское зеркало 3, установленное под углом к оптической оси насадки, h смещение центра отверстия в плоском зеркале, D световой диаметр (входной зрачок) для принимаемых лучей.

Телескопическая насадка работает следующим образом.

Параллельный световой пучок проходит через отверстие диаметром d в наклонном зеркале 3, центр которого смещен параллельно оптической оси насадки на расстояние h от нее и после отражения от выпуклого зеркала 1 (или вогнутого зеркала 1') с фокусом F₁ поступает на зеркало 2 с фокусом F₂ и после отражения от него выходит параллельным пучком параллельно оптической оси.

Канал приема оптического излучения образован зеркалами 2, 1 и наклонным зеркалом 3 и работает следующим образом. Световые параллельные лучи принимаются зеркалом 2, затем зеркалом 1, поступают на зеркало 3, отражаются от них на приемники (не показаны).

При этом для приема излучения достигается использование всей поверхности коллимирующих зеркал за исключением небольших зон, используемых каналом излучения. Отраженные от поверхностей в направлении "назад" параллельно оси световые лучи не попадают в приемный канал (они возвращаются на излучатель) благодаря разнесенному в пространстве (базовому) расположению параллельных между собой и оптической осью насадки световых каналов излучения и приема, что позволяет таким образом снять засветку и сделать каналы светонезависимыми.

Отраженные (рассеянные) световые лучи от поверхности зеркал под другими направлениями (не в направлении "назад" по оси) теоретически тоже могут давать световую засветку, но на практике она (световая засветка) оказывается настолько незначительной, что соизмерима или не превышает существующий шумовой сигнал приемного канала.

Использование: в лазерно-локационных системах. Сущность изобретения: в зеркальную телескопическую насадку, содержащую два последовательно установленных зеркала, введено плоское зеркало, установленное под углом к оптической оси и выполненное с отверстием, смещенным относительно оптической оси. 1 ил.

ЗЕРКАЛЬНАЯ ТЕЛЕСКОПИЧЕСКАЯ НАСАДКА ДЛЯ ЛАЗЕРНОГО ПРИЕМНО-ПЕРЕДАЮЩЕГО УСТРОЙСТВА, содержащая два последовательно установленных зеркала, одно выпуклое или вогнутое, а другое вогнутое с центральным отверстием, отличающаяся тем, что в нее введено плоское зеркало, установленное за вогнутым зеркалом под углом к оптической оси насадки и выполненное с отверстием, центр которого смещен относительно оптической оси на величину h, удовлетворяющую условию 0,5 d < h < 0,5 D где D и d соответственно диаметры проекций плоского зеркала и отверстия в нем на плоскость, перпендикулярную оптической оси насадки.