ОПТИЧЕСКИЙ ОТРАЖАТЕЛЬ (ЕГО ВАРИАНТЫ) Российский патент 1995 года по МПК G02B5/12 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при создании многоапертурных адаптивных систем и отражателей для светодальномерных систем.

Известен оптический рефлектор [1] содержащий оптические отражатели в виде трехгранного угла с отражением от внутренних поверхностей с одним прямым и двумя равными друг другу двугранными углами. Трехгранные отражатели могут быть выполнены в виде призм.

Недостатком таких призменных отражателей является сложность изготовления трех высокоточных двугранных углов на одной оптической детали. Экспериментально установлено, что выход годных призм при изготовлении составляет около 30% остальные из-за отступления двугранных углов от номинала дают двоение изображения.

Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному являются оптические отражающие элементы, используемые в оптическом рефлекторе [2] Они выполнены из двух прямоугольных призм, одна из которых содержит две отражающие грани в виде крыши, а другая содержит третью отражающую грань. При этом призмы установлены катетными гранями друг к другу с возможностью взаимного разворота. При жесткой фиксации угла разворота оптический отражатель из двух призм, из которых одна с крышей, может быть использован в адаптивном оптическом рефлекторе. При этом выход годных элементов отражателей из-за наличия всего одного двугранного угла повышается.

Однако такому отражателю присущи свои недостатки. При фиксации угла разворота с помощью приклеенных к двум парам боковых поверхностей призм соединительных пластин усадка клея при полимеризации приводит к нарушению двух двугранных углов и ухудшению оптических параметров призм. Кроме того, наличие двух катетных граней в ходе лучей между призмами снижает качество изображения и уменьшает световой поток.

Техническим результатом от использования изобретения является повышение качества изображения и увеличение светового потока, что обеспечивает повышение локальной плотности энергии отраженного излучения на приемнике.

Этот результат достигается усовершенствованием известного оптического отражателя в виде трехгранного угла с отражением от внутренних поверхностей, выполненного из двух призм, одна из которых содержит две отражающие грани в виде крыши, а другая содержит третью отражающую грань, причем призмы установлены катетными преломляющими поверхностями друг к другу.

Отличительными признаками оптического отражателя является то, что на катетные преломляющие поверхности призм, обращенные друг к другу, наклеены плоскосферические линзы с равными, но обратными по знаку радиусами кривизны, причем оси сферических поверхностей параллельны или совпадают с главными плоскостями сечения призм, а сферические поверхности линз соединены друг с другом. Кроме того, каждая из призм может быть выполнена в виде монолита со сферической катетной поверхностью, обращенной к другой призме.

На фиг.1 и 2 показаны варианты исполнения заявляемого оптического отражателя.

Отражатель содержит призму 1 с крышей, призму 2 с одной отражающей гранью, плосковыпуклую линзу 3, плосковогнутую линзу 4, показано также излучение 5 от источника света.

На фиг. 1 отражатель выполнен с положительной 3 и отрицательной 4 линзами, каждая из которых приклеена к плоской грани соответствующей прямоугольной призмы 1 или 2. Линзы 3 и 4 с равными, но противоположными по знаку радиусами кривизны имеют эксцентричное, относительно оптической оси, исполнение. Пунктиром показан вариант исполнения, в котором обе линзы 3 и 4 центрированы относительно своих осей, а призмы 1 и 2 выполнены с отступлениями от прямых углов.

На фиг. 2 показан вариант отражателя с монолитными призмами 1 и 2, имеющими сферы на катетных поверхностях, обращенные друг к другу.

Оптический отражатель работает следующим образом. Излучение 5 от источника света (не показан) попадает в призмы 1 и 2. После преломления на входных плоских катетных поверхностях излучение отражается от двух поверхностей двугранного прямого угла крыши в призме 1 и от одной плоской гипотенузной поверхности призмы 2.

В варианте отражателя фиг.1 излучение от крыши призмы 1 проходит через поверхность склейки с линзой 3, а затем через сферические поверхности линз 3 и 4 и поверхность склейки линзы 4 с призмой 2, отражается от гипотенузной грани призмы 2 и выходит через ее плоскую катетную поверхность к приемнику излучения (не показан).

Аналогично распространяется излучение в изображенном на фиг.2 варианте исполнения, с той разницей, что две поверхности склейки линз с призмами в этом случае отсутствуют. Излучение, входящее в плоскую катетную поверхность призмы 2, при изображенных углах между отражающими гранями призм 1 и 2 не используется. При углах между ребром крыши призмы 1 и отражающей поверхностью призмы 2, близких к 90^о дуги, это излучение проходит в призму 1 и после отражения от двугранного прямого угла крыши оказывается отклоненным на тот же угол, что и излучение, вошедшее в призму 1, но с другим знаком относительно исходного направления. Этот случай соответствует использованию оптического отражателя в светодальномерных системах с разнесенными приемником и передатчиком.

Соединение сферических поверхностей линз (фиг.1) или призм (фиг.2) может быть механическим, иммерсионным, с использованием оптического, в том числе глубокого, контакта и склейкой. Наиболее важной особенностью оптического отражателя, изображенного на фиг.1 и 2, является то, что при соединении сферических поверхностей можно за счет скольжения сферических поверхностей друг по другу выбрать ошибки изготовления призм и линз и добиться точного отклонения лучей на заданный угол. Это повышает качество изображения за счет повышения контраста, увеличивает световой поток в изображении точечных источников, т. е. обеспечивает повышение локальной плотности энергии отраженного излучения на приемнике. Таким образом полностью достигается технический результат.

Использование: оптическое приборостроение, в частности при создании аперетурных адаптивных систем и отражателей для светодальномерных систем. Сущность изобретения: для соединения элементов двухпризменных отражателей, содержащих две призмы, одна из которых имеет двугранный прямой угол в виде крыши, а другая одну отражающую грань, используют равные по радиусу кривизны, но обратные по знаку сферические поверхности. Сферические поверхности либо выполняются в виде линз и наклеиваются на катетные поверхности, обращенные друг к другу, либо наносятся на катетные поверхности призм. Такое выполнение призм позволяет корректировать ошибки, возникающие при изготовлении отражателей, за счет скольжения сферических поверхностей друг по другу при скреплении призм. 2 с.п. ф-лы, 2 ил.

1. Оптический отражатель, содержащий две прямоугольные призмы, обращенные катетными гранями друг к другу с образованием трехгранного угла с отражением от внутренних поверхностей, одна из призм выполнена с крышей, а другая с отражающей гипотенузной гранью, отличающийся тем, что на катетные грани призм, которыми они обращены друг к другу, наклеены проскосферические линзы, выполненные с равными, но обратными по знаку радиусами кривизны, причем оси сферических поверхностей параллельны или совпадают с главными плоскостями сечения призм, при этом линзы установлены с возможностью контактирования по сферическим поверхностям. 2. Оптический отражатель, содержащий две призмы, установленные так, что образуют трехгранный угол с отражением от внутренних поверхностей, одна из призм выполнена с крышей, а другая с одной отражающей гранью, отличающийся тем, что преломляющие поверхности призм, которыми они обращены друг к другу, выполнены сферическими, имеющими равные, но обратные по знаку радиусы кривизны, причем оси сферических поверхностей параллельны или совпадают с главными плоскостями сечения призм, при этом призмы установлены с возможностью контактирования сферическими поверхностями.