призменный уголковый отражатель
Классы МПК: | G02B5/122 уголкового типа, имеющие форму угла куба или трехгранной призмы |
Автор(ы): | Титов Александр Дмитриевич[BY] |
Патентообладатель(и): | Научно-исследовательский институт прикладных физических проблем им.А.Н.Севченко (BY) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-07-30 публикация патента:
10.01.1998 |
Использование: в локации для индикации объектов и получения информации о параметрах их движения. Сущность: в призменном уголковом отражателе, выполненном в виде трехгранной пирамиды, двугранные углы между отражающими гранями которой равны /2, /2, /4 , фронтальная грань отражателя ограничивает длины его боковых ребер в отношении R1:R2:R3 = а:а:1, где величина а, относящаяся к ребрам прямых двугранных углов, определяется через показатель преломления материала n с помощью математических выражений. 3 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3
Формула изобретения
Призменный уголковый отражатель, выполненный в виде трехгранной пирамиды, двугранные углы между отражающими гранями которой равны /2,/2,/4, отличающийся тем, что фронтальная грань отражателя ограничивает длины его боковых ребер в соотношении R1 R2 R3 a a 1, где величина а, относящаяся к ребрам прямых двугранных углов, определяется через показатель преломления материала следующим образом:при 1,3614 n < 1,850
а -1,55 n3 + 8,48 n2 16,20 n + 11,25;
при 1,850 n < 1,924
а 1,15 n2 3,45 n + 2,95;
при 1,924 n < 1,950
а -5,00 n2 + 20,61 n 19,37;
при 1,950 n < 2,5
а -2,02 n3 + 15,07 n2 38,42 n + 34,39.
Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к локационной технике и может быть использовано в качестве отражающего элемента в навигационных знаках, буях, маркерах, дальномерах для получения информации о наличии объекта, на котором установлен отражатель, расстоянии до него, характеристиках движения. Известен уголковый отражатель, выполненный в виде тетраэдра из стекла с тремя металлизированными отражающими гранями, образующими двугранные углы /2, /2, /4 и ребрами двугранных углов, отношение длин которых зависит от показателя преломления стекла /1/. Однако при работе в сложных условиях или при воздействии мореного излучения металлическое покрытие может выйти из строя. Кроме того, при пятикратном отражении от металла теряется до 40% энергии падающей волны. Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является уголковый отражатель, работающий в режиме полного внутреннего отражения и выполненный в виде трехгранной пирамиды с боковыми ребрами равной длины и двугранными углами между отражающими гранях, равными /2, /2, /4 /2/. Однако этот отражатель имеет небольшой угловой диапазон возвратного действия. Цель изобретения получение максимальной угловой апертуры призменного уголкового отражателя. Указанная цель достигается тем, что в призменном уголковом отражателе, выполненном в виде трехгранной пирамиды, двугранные углы между отражающими гранями которой равны /2, /2, /4 согласно изобретению фронтальная грань отражателя ограничивает длины его боковых ребер в отношенииR1:R2:R3 а:а:1 (1)
где величина а, относящаяся к ребрам прямых двугранных углов, определяется через показатель преломления материала n следующим образом
при 1,3614 n < 1,850
a -1,55 n3 + 8,48 n2 16,20 n + 11,25;
при 1,850 n < 1,924
a 1,15 n2 3,45 n + 2,95;
при 1,924 n < 1,950
a 5,00 n2 + 20,61 n 19,37 n;
при 1,950 n 2,5
a 2,02 n3 + 15,07 n2 38,42 n + 34,39. Предлагаемое устройство соответствует критерию новизны, так как характеризуется наличием нового признака, а именно специальным подбором в зависимости от показателя преломления длин боковых ребер отражателя. Сравнение предлагаемого технического решения с другими техническими решениями показывает, что оно соответствует критерию существенных отличий, так как введение нового признака приводит к проявлению устройством нового свойства обладанием максимально возможной для заданного n угловой апертурой, т. е. телесным углом, при облучении в пределах которого отражатель возвращает падающее на него излучение в направлении, строго противоположном падающему. На фиг. 1 приведен общий вид предлагаемого устройства. Оно выполнено в виде трехгранной пирамиды 1 с тремя боковыми отражающими гранями 2, 3 и 4 и входной фронтальной гранью 5. Двугранные углы между гранями 2 и 4, 3 и 4 равны /2 а между гранями 2 и 3 /4 Показатель преломления материала отражателя равен n. На гранях 2, 3 и 4 свет испытывает полное внутреннее отражение. Длина бокового ребра 6 между гранями 2 и 4 равна R1, ребра 7 между гранями 3 и 4 R2, ребра 8 между гранями 2 и 3 R3. Длины боковых ребер 6, 7 и 8 связаны соотношением (1). На фиг. 2 приведена кривая 9, характеризующие конструкцию заявляемого отражателя, т.е. зависимость соотношения длин боковых ребер а от показателя преломления n материала отражателя в соответствии с формулой (1). Устройство работает следующим образом. Пучок света входит в отражатель 1 через его фронтальную грань 5. После пяти полных внутренних отражений от боковых граней 2, 3 и 4 он выходит из отражателя 1 через фронтальную грань 5 в направлении, противоположном направлению падения. Пространство изображений, формирующее возвращаемый пучок, образуется в рассматриваемой системе отражающих поверхностей в процессе отображения каждой из зеркальных граней 2, 3 и 4 в двух других, в последовательности прохождения их волной. Общая часть всех изображений, наблюдаемая в возвращаемой волне, ограничена здесь контуром, совпадающим с контуром фронтальной грани, перевернутым на 180oC. При полностью освещенной фронтальной грани отражателя проекция контура пространства изображения на фронтальную грань в направлении оси визирования с учетом преломления на фронтальной грани образует рабочую апертуру отражателя, а геометрический континуум направлений падающего пучка внутри створа пространственного угла, при которых эти проекции являются ненулевыми, образуют угловую апертуру отражателя. Форма и размер угловой апертуры, определяемый величиной соответствующего пространственного угла, зависят от ориентации фронтальной грани относительно боковых ребер отражателя и показателя преломления материала отражателя. Угловая апертура характеризуется величиной телесного угла, включающего в себя все возможные направления возвратного отражения
где азимутальный угол в плоскости фронтальной грани, qвнешн() - предельное значение возможного отклонения падающего пучка от нормали к фронтальной грани для данного значения угла При расчетах по формуле (2) необходимо учитывать преломление на фронтальной грани и делать переход от внешних к внутренним углам падения
sinвнешн = nsinвнутр (3)
Параметры предлагаемого устройства (соотношение длин боковых ребер) оптимизированы таким образом, что оно имеет максимально возможную для данного показателя преломления угловую апертуру. На фиг. 2 приведены значения угловой апертуры в стерадианах (нормировано на p в зависимости от n для заявляемого устройства (кривая 10). Кривая 11 соответствует аналогичной зависимости для прототипа. Из фиг. 2 непосредственно видно, что достигаемое увеличение угловой апертуры особенно существенно для значений показателя преломления в области 1,75 <n <2,25. Например, при n 18 имеем W = 0,337 стер (а 0,53), прот = 0,267 стер рост на 27% при n 2,0 имеем = 0,617 стер (а 1,68), прот = 0,453 стер рост на 36%
В качестве примера исполнения рассмотрим призменный уголковый отражатель /2, /2, /4 изготовленный из оптического стекла марки ТБФ8 (n 1,864057 при 546,07 нм) /3/. На фиг. 3 изображена диаграмма предельных значений углов визирования, т.е. индикатрисса угловой апертуры предлагаемого отражателя (а 0,50, кривая 12). Кривая 13 соответствует индикатриссе угловой апертуры прототипа. Концентрическими кругами здесь отмечены углы между нормалью к фронтальной грани и направлением падения волн. Секторные линии определяют значения азимутальных углов падения на фронтальную грань, отсчитываемых против часовой стрелки. Общая площадь, ограниченная угловой индикатриссой, здесь на 39% больше, чем у прототипа: W = 0,446 стер прот = 0,321 стер.
Таким образом, предлагаемый уголковый отражатель расширяет диапазон видимости объектов в локационных системах, что повышает эффективность их работы.
Класс G02B5/122 уголкового типа, имеющие форму угла куба или трехгранной призмы
кольцевая ретрорефлекторная система - патент 2529449 (27.09.2014) | |
способ юстировки составного полого уголкового отражателя - патент 2503045 (27.12.2013) | |
уголковый отражатель - патент 2458368 (10.08.2012) | |
система трех зеркал - патент 2254601 (20.06.2005) | |
радиолокационный отражатель - патент 2190286 (27.09.2002) | |
призменный уголковый отражатель - патент 2101740 (10.01.1998) | |
призменный уголковый отражатель - патент 2101739 (10.01.1998) | |
призменный уголковый отражатель - патент 2101738 (10.01.1998) |