Уголковый отражатель Советский патент 1992 года по МПК G02B5/122 

Ј

Изобретение может быть использовано в оптической локации и системах связи для получения информации о параметрах обьек- та. 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.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и локационной технике и может быть использовано в качестве свето- возвращающего элемента в маркерах, транспорзнтах. 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 отражатель, работающий в режиме полного внутреннего и нарушенного полного внутреннего отражения.

Данный отражатель характеризуется высокой эффективностью возвратного отражения и устойчивостью к воздействию мощного 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 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.

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

VI

О 45

чего расширяется диапазон возвратного действия.

На чертеже показан уголковый отражатель.

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

7 и 8 образованы двугранными (я/2, я/3, я/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 из 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 (я/2. я/2, я/2). В соответствии с законами геометрической оптики трехгранный угол (л/2, я/2, я/2) после трехкратного переотражения формирует пучки, распространяющиеся в направлении, противоположном падающему.

Если направление визирования таково, что свет освещает отражатель через грань 1, то в этом случае он будет отражаться гранями 2-4 угла (я/2. я/3, г.М). Независимо от направления визирования падающий пучок испытывает от граней 2-4 девятикратное переотрзжение и выходит ия отражателя в направлении обратном и колсинеарном падающему. Например, в одном из вариантов переотражения реализуется следующая последовательность прохождения граней: -,2-4-3-2-4-3- 2-4-3 (1)

8 зависимости от точки входа пучка через грань 1 в угле 1 (.т/2, я/3. л/4) реализуется один из 42 различных вариантов рэглрост- рзнения типа (1), в которых обеспечивыает- ся 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 граней.

При прохождении светом грани 2 отражение происходит на гранях 1,3 и 4, образующих угол я/2, я/3, я/4. Поэтому диапазон углов возвратного отражения этого трех- гранного 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 0 трехгранный угол я/2, я/3, я/3. В соответствии с законами геометрической оптики свет в обратном направлении в данном случае отражается только при направлениях визирования, лежащих в биссекторной 5 плоскости двугранного.углая/2, образованного плоскостями 1 и 2. Пучок при этом может распространяться одним из 16 способов, в каждом из которых испытывается ше- . стикратное отражение от граней 1,2 и 4. Все 0 эти способы прохождения граней 1.2 и 4 падающим светом могут быть представлены в следующем виде:

- -4-2-1- 4- 1

И 4-2-4 1- 4

5-И-2-4-1-,

, 4(2) 2 1-4-1-2- 4 2-1-4-2-1 4 2 0 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 5 котором предлагаемый уголковый отражатель формирует пучки, обратные падающему, складывается из величин телесных углов, получающихся при прохождении грани 1 - Qi, грани 2 - Q2, грани 3 - Qa, грани 0 4 - QA. Эти телесные углы определяют диапазон возвратного отражения уголкового отражателя. В известном отражателе, диапазон углов возвратного отражения определяется только телесным углом QI, опреде- 5 ляющимся при отражении от граней прямого трехгра иного угла (л/2. я/2, я/2). Поэтому в предлагаемом отражателе диапазон рабочих углов заведомо больше, чем в известном

Цфедл Ql + Й2 + &3 +

0 2Qi + Q3 + .(3)

Величину диапазона возгратного отражения находят по формуле, которая

4 2Я

/ (1 fcos6|)dvoi,(4) 5 i - 1 °

где ft - меридиональный угол визирования 1-й грани;

уз|- азимутальный угол визирования, определяемый дт:я каждого i в соответствии с законами геометрической оптики.

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

Рассмотрим конкретный случай, например отражатель с п - 2. Расчет по формуле (4) для предлагаемого отражателя в случае полного внутреннего отражения дает йфедл 1,6885 л стерадиан и в случае нарушенного полного внутреннего отражения Офедл 2,8143 л стерадиан. Для известного отражателя имеют, соответственно. Q«e - 1.6082 стерадиан и О«в 2 я стерадиан, т.е. диапазон видимости предлагаемого отражателя по сравнению с известным увеличен на 5 и 41 % соответственно.

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

Таким образом, предлагаемый уголковый отражатель формирует широконапраеленную диаграмму углов возвратного отражения, что позволяет повысить диапазон видимости обьектов, подвергаемых контролю, а также организовать локацию объекта с нескольких взаимоисключающихся при использовании известного отражате- ля направлений. Это увеличивает эффективность действия локационных систем.

Формула изобретения

Уголковый отражатель, выполненный в форме тетраэдра, у которого один из трехгранных углов образован двугранными углами, равными л/2, я/2 и я/2, отличающийся 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 я/2, я/3,

л/3; я/2. л/3. я/4 и я/2 Я/3. я/4.

8