RU2042163C1

RU2042163C1 - Mirror telescopic washer for laser transceiver

Info

Publication number: RU2042163C1
Authority: RU
Inventors: В.Н. Москалев; В.Ф. Иванин; И.А. Непогодин
Original assignee: Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики"
Priority date: 1992-07-06
Filing date: 1992-07-06
Publication date: 1995-08-20

Abstract

FIELD: laser range finding systems. SUBSTANCE: washer has two mirrors mounted in sequence. Two flat mirrors are introduced into the washer. The mirrors are mounted with their concave mirror at angle to optical axis and made with hole, center of which is shifted relatively the optical axis. Flat mirrors may be made in form of faces of polyhedral. EFFECT: improved precision. 2 cl, 1 dwg

Description

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. The invention relates to optical instrumentation and can be used both in laser ranging systems and in multi-channel photometers and is intended, in particular, for use as a mirror telescopic nozzle for a laser transceiver device at several (including one) wavelengths in the optical range of the spectrum.

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.).A device is known, the channels of which are made as independent structural units with parallel optical axes, the radiation channel including a telescopic system consisting of two collimated mirrors, and the receiving channel is an off-axis receiving mirror [1]
A disadvantage of the known device is the design complexity, due to the fact that the channels are made as independent nodes, each of which has its own optical elements. The indicated drawbacks are also associated with the inconvenience of aligning the optical axis of the channels and maintaining this parallelism under the conditions of changing external influences (temperature difference, transport vibration, wind loads, etc.).

Известно также устройство, включающее телескоп, состоящий из вогнутого зеркала и основного зеркала с отверстием в центре, которое оптически разделено на четыре не налагающихся друг на друга части световые сектора (субапертуры), предназначенные 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.A device is also known that includes a telescope consisting of a concave mirror and a main mirror with a hole in the center, which is optically divided into four non-overlapping parts of the light sectors (subapertures), two intended for radiation, two for reception (i.e., for independent receivers) [2]
A disadvantage of the known device is the bulkiness, the complexity of the design of the telescopic nozzle, due to the fact that the emitting and receiving sectors of the optical channels are spatially spaced, which leads to a significant increase in the dimensions of the collimating mirror optical nozzle.

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 поверхности 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.The closest in technical essence and the achieved result to the invention is a device comprising a mirror transceiver nozzle, consisting of two concave off-axis collimating mirrors [3]
A disadvantage of the known device is the use of the same sections of the surface of the mirrors common for sensing and receiving collimated light rays, which in this connection causes light illumination from the radiation channel to the reception channel by light rays reflected backwards along the axis from these common surfaces.

Целью изобретения является создание светонезависимых и параллельных между собой и оптической осью насадки нескольких оптических каналов (минимум двух излучения и приема). The aim of the invention is the creation of light-independent and parallel to each other and the optical axis of the nozzle of several optical channels (at least two radiation and reception).

Цель достигается за счет того, что в известное устройство, содержащее два последовательно установленных зеркала, одно выпуклое или вогнутое, а другое вогнутое, дополнительно введены плоские зеркала (не менее одного), каждое из которых установлено за вогнутым зеркалом под углом к оптической оси насадки и выполнено 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, другим отличием предлагаемого устройства является то, что плоские зеркала выполнены в виде граней многогранника.The goal is achieved due to the fact that in the known device containing two sequentially installed mirrors, one convex or concave, and the other concave, additional flat mirrors (at least one) are introduced, each of which is installed behind the concave mirror at an angle to the optical axis of the nozzle and made with a hole, the center of which is offset relative to the optical axis by an amount h, satisfying the condition:
0.5 ˙ d <h <0.5 ˙ D, where D and d are the diameters of the projections of a flat mirror and the holes in it onto a plane perpendicular to the optical axis, another difference of the proposed device is that the flat mirrors are made in the form of faces of a polyhedron.

На чертеже схематически изображена двухлучевая зеркальная телескопическая насадка для лазерного приемопередающего устройства и ход оптических лучей в ее меридиональном сечении. The drawing schematically depicts a two-beam mirror telescopic nozzle for a laser transceiver and the course of the optical rays in its meridional section.

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 коллимированные пучки излучения. Telescopic mirrors included in the nozzle can have various forms of surfaces, described as a paraboloid of revolution, a sphere, and in the form of non-traditional surfaces specified in a parametric form, etc. In this case, the mirrors can be axial and off-axis; their property to be a telescopic (afocal) system using collimated radiation beams is important.

Предлагаемая насадка 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, плоские зеркала 3 и 3', соединенные друг с другом и установленные под углом к оптической оси насадки, h и h' смещение центра отверстия в плоских зеркалах, d и d' соответствующие диаметры отверстий в плоских зеркалах, определяют максимальные световые размеры каналов излучения, D световой диаметр (входной зрачок) для принимаемых лучей, λ и λ' длины волн, ХОY система координат.The proposed nozzle contains a convex parabolic mirror 1 or a concave parabolic mirror 1 '(a reflective surface is shown), a concave parabolic mirror 2 with a hole in the center (a reflective surface is shown), F ₁ and F _2, respectively, the foci of mirrors 1 and 2, flat mirrors 3 and 3 'connected to each other and installed at an angle to the optical axis of the nozzle, h and h' the offset of the center of the hole in the flat mirrors, d and d 'the corresponding diameters of the holes in the flat mirrors, determine the maximum light dimensions of the radiation channels , D diameter light (entrance pupil) for the received ray, λ and λ 'wavelengths HOY coordinate system.

Телескопическая насадка работает следующим образом. Telescopic nozzle works as follows.

Параллельные световые пучки каналов излучения λ и λ' проходят через отверстия соответственно диаметром d и d' в наклонном зеркале 3 и 3', центры которых смещены параллельно оптической оси насадки на расстояние h и h' от нее, и после отражения от выпуклого зеркала 1 (или вогнутого зеркала 1') с фокусом F₁ поступают на зеркало 2 с фокусом F₂ и после отражения от него выходят параллельным пучком параллельно оптической оси.Parallel light beams of the radiation channels λ and λ 'pass through holes, respectively, of diameter d and d' in the inclined mirror 3 and 3 ', the centers of which are offset parallel to the optical axis of the nozzle by a distance h and h' from it, and after reflection from the convex mirror 1 ( or a concave mirror 1 ') with focus F ₁ arrive at mirror 2 with focus F ₂ and, after reflection from it, exit a parallel beam parallel to the optical axis.

Каналы приема оптического излучения образованы зеркалами 2 1 и соответственно наклонными зеркалами 3 и 3' и работают следующим образом. Световые параллельные лучи принимаются зеркалом 2, затем зеркалом 1, поступают на зеркало 3 или 3', отражаются от них на приемники (не показаны). The optical radiation receiving channels are formed by mirrors 2 1 and, accordingly, inclined mirrors 3 and 3 'and operate as follows. Light parallel beams are received by mirror 2, then by mirror 1, fed to mirror 3 or 3 ', reflected from them to receivers (not shown).

При этом для приема излучения достигается использование всей поверхности коллимирующих зеркал за исключением небольших зон, используемых каналами излучения. Отраженные от поверхности в направлении назад параллельно оси световые лучи не попадают в приемные каналы (они возвращаются на излучатели) благодаря разнесенному в пространстве (базовому) расположению параллельных между собой и оптической оси насадки световых каналов излучения и приема, что позволяет таким образом снять засветку и сделать каналы светонезависимыми. Moreover, to receive radiation, the use of the entire surface of collimating mirrors is achieved with the exception of small areas used by the radiation channels. Light rays reflected back from the surface in a parallel direction to the axis do not fall into the receiving channels (they are returned to the emitters) due to the spatial (basic) arrangement of the light channels of radiation and reception parallel to each other and to the optical axis of the nozzle, which makes it possible to remove the illumination and make channels are non-volatile.

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. The reflected (scattered) light rays from the surface of the mirrors under other directions (not in the backward direction along the axis) can theoretically also give light illumination, but in practice it (light illumination) is so insignificant that it is comparable or does not exceed the existing noise signal of the receiving channel.

Claims

1. MIRROR TELESCOPIC NOZZLE FOR LASER RECEIVER-TRANSMISSION DEVICE, containing two sequentially mounted mirrors, one convex or concave, and the other concave, characterized in that N flat mirrors are introduced, each of which is mounted behind the concave mirror at an angle to the optical axis of the nozzle and is made with an aperture whose center is offset relative to the optical axis by an amount h satisfying the condition 0.5d <h <0.5D where D and d are the diameters of the projections of a flat mirror and the holes in it onto a plane perpendicular to the optical which axis of the nozzle.

2. The nozzle according to claim 1, characterized in that the flat mirrors are made in the form of faces of a polyhedron.