Оптический отражатель (его варианты)

 

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.

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.

Формула изобретения

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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2