SU1774304A1 - Prismatic corner reflector - Google Patents
Prismatic corner reflector Download PDFInfo
- Publication number
- SU1774304A1 SU1774304A1 SU914908281A SU4908281A SU1774304A1 SU 1774304 A1 SU1774304 A1 SU 1774304A1 SU 914908281 A SU914908281 A SU 914908281A SU 4908281 A SU4908281 A SU 4908281A SU 1774304 A1 SU1774304 A1 SU 1774304A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- reflector
- edges
- corner reflector
- faces
- equal
- Prior art date
Links
Landscapes
- Lenses (AREA)
Description
Изобретение относится к локационной технике и оптическому приборостроению и может быть использовано в качестве отражающего элемента в навигационных знаках, буях, интерферометрах, маркерах, дальномерах, при контроле за движением и вибрацией, в авиации, космонавтике, метеорологии.The invention relates to location technology and optical instrumentation and can be used as a reflective element in navigation signs, buoys, interferometers, markers, rangefinders, in the control of movement and vibration, in aviation, astronautics, meteorology.
Известен прямоугольный трехгранный уголковый отражатель, действующий в режиме полного внутреннего отражения. Однако этот отражатель имеет небольшую осевую силу отраженного света.Known rectangular triangular corner reflector operating in the total internal reflection mode. However, this reflector has a small axial reflected light force.
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является уголковый отражатель, выполненный в виде трехгранной пирамиды с боковыми ребрами равной длины, два двугранных угла которого равны прямому, а третий двугранный угол выполнен равным jt/2[2(s+1)J, где s - целое положительное число. Однако этот отражатель также имеет недостаточную осевую силу отраженного света.The closest to the proposed technical essence and the achieved result is a corner reflector made in the form of a trihedral pyramid with side edges of equal length, two dihedral angles of which are equal to the right one, and the third dihedral angle is made equal to jt / 2 [2 (s + 1) J, where s is a positive integer. However, this reflector also has insufficient axial reflected light strength.
Цель изобретения - повышение осевой силы отраженного света при сохранении габаритно-весовых характеристик уголкового отражателя.The purpose of the invention is to increase the axial force of the reflected light while maintaining the overall and weight characteristics of the corner reflector.
Указанная цель достигается тем, что в призменном уголковом отражателе, выполненном в виде трехгранной пирамиды, два двугранных угла которой между боковыми отражающими гранями равны тг/2, третий двугранный угол равен я[2(э+1)]. где s= 1,2,This goal is achieved by the fact that in a prismatic corner reflector made in the form of a trihedral pyramid, the two dihedral angles of which between the lateral reflective faces are equal to n / 2, the third dihedral angle is equal to π [2 (e + 1)]. where s = 1,2,
1774304 А11774304 A1
3, согласно изобретению фронтальная грань отражателя ограничивает длины его боковых ребер в отношении3, according to the invention, the front face of the reflector limits the lengths of its lateral ribs in relation to
Ri : R2 : R3 = a : а : 1 (1) где величина а, относящаяся к ребрам прямых двугранных углов, определяется через показатель преломления материала η следующим образом для s = 1 > а> 1,994η2-7,207η+ 7,115 при 1,361 < η < 1,495;Ri: R2: R3 = a: a: 1 (1) where the value a related to the edges of right dihedral angles is determined through the refractive index of the material η as follows for s = 1>a> 1.994η 2 -7.207η + 7.115 at 1.361 <η <1.495;
а = 70,098η3 - 326,011 η2 + 505,312η - 260,211 при 1,495 < η < 1,59;a = 70.098η 3 - 326.011 η 2 + 505.312η - 260.211 at 1.495 <η <1.59;
а = 0,283η4 - 2,532η3 + 8,393η2 - 12,038η + 7,108 при 1,59 < η < 2,5;a = 0.283η 4 - 2.532η 3 + 8.393η 2 - 12.038η + 7.108 at 1.59 <η <2.5;
для s = 2for s = 2
1> а> - 1,570η3 + 8,666η2 - 16,533η + 11,453 при 1,390 < η < 1,773;1>a> - 1.570η 3 + 8.666η 2 - 16.533η + 11.453 at 1.390 <η <1.773;
а = 2,426η3 - 14,150η2 + 26,955η - 16,155 при 1,773 < η <2,145,· а = 6.159η3 - 44,025η2 + 105,059η - 82.854 при 2,145 < η < 2,5;a = 2.426η 3 - 14.150η 2 + 26.955η - 16.155 at 1.773 <η <2.145, a = 6.159η 3 - 44.025η 2 + 105.059η - 82.854 at 2.145 <η <2.5;
для s = 3for s = 3
1> а> -0,453η5 + 4,833η4 - 20,709η3 + +44,784η2 - 49,449η + 23,149 при 1,401< η ^2.5:1>a> -0.453η 5 + 4.833η 4 - 20.709η 3 + + 44.784η 2 - 49.449η + 23.149 with 1.401 <η ^ 2.5:
Заявляемое устройство соответствует критерию новизна так как характеризуется наличием нового признака, а именно специальным подбором в зависимости от показателя преломления длин боковых ребер отражателя,The claimed device meets the criterion of novelty since it is characterized by the presence of a new feature, namely, a special selection, depending on the refractive index, of the lengths of the lateral edges of the reflector,
Сравнение заявляемого технического решения с другими техническими решениями показывает, что оно соответствует критерию существенные отличия, так как введение нового признака приводит к проявлению устройством нового свойства формированию отраженного излучения с большей осевой силой.Comparison of the proposed technical solution with other technical solutions shows that it meets the criterion of significant differences, since the introduction of a new feature leads to the manifestation of a new property by the device, the formation of reflected radiation with a greater axial force.
Изобретение поясняется фиг.1-5, На фиг.1 приведен общий вид предлагаемого устройства. Оно выполнено в форме 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 π/2, а между гранями 2 и 3 - ?r/[2(s+1)]. На гранях 2,3 и 4 свет испытывает полное внутреннее отражение. Длина бокового ребра 6 между гранями 2 и 4 равна Ri, 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). Совокупность, точек входа и выхода света из отражателя 1 образует его рабочую апертуру 9 (граница рабочей апертуры выделена толстой линией), кото рая представляет собой вытянутый симметричный шестиугольник, расположенный на фронтальной грани 5. Она получается как общая часть пересечения фронтальной грани 5 и ее зеркально-симметричного изображения относительно точки входа центрального луча (основание перпендикуляра. опущенного из вершины трехгранного угла на фронтальную грань 5). Рабочая апертура 9 состоит из совокупности 4s+6 секторов, границы между которыми совпадают с проекциями на фронтальную грань 5, в направлении перпендикулярном к ней, боковых ребер 6, 7 и 8 отражателя и их зеркальных изображений в боковых гранях 2, 3 и 4. На фиг.2 в скобках показаны последовательности прохождения светом боковых граней 2, 3 и 4 при выходе из соответствующего сектора рабочей апертуры. На фиг.З, 4 и 5 приведены кривые 10,11, 12. характеризующие конструкцию заявляемого отражателя, т.е. зависимость (предельную при 1,361 < η < 1,495 для s = 1; при 1,390< η < <1,773 для s=2; при 1,401 < η < 2,5 для s=3) соотношения длин боковых ребер R1/R3 от показателя преломления η материала отражателя, в соответствии с формулой (1).The invention is illustrated in Fig.1-5, Fig.1 shows a General view of the proposed device. It is made in the form of a trihedral pyramid 1 with three lateral reflective faces 2, 3 and 4 and an entrance front face 5. The dihedral angles between faces 2 and 4. 3 and 4 are equal to π / 2, and between faces 2 and 3 -? R / [ 2 (s + 1)]. On edges 2,3 and 4, the light experiences total internal reflection. The length of the side edge 6 between faces 2 and 4 is equal to Ri, the edge 7 between faces 3 and 4 is R2, the edge 8 between faces 2 and 3 is R3. The lengths of the lateral ribs 6,7 and 8 are related by the ratio (1). The set of points of entry and exit of light from reflector 1 forms its working aperture 9 (the border of the working aperture is highlighted by a thick line), which is an elongated symmetric hexagon located on the frontal face 5. It is obtained as the common part of the intersection of the frontal face 5 and its mirror image -symmetric image relative to the entry point of the central ray (the base of the perpendicular, lowered from the top of the triangular angle to the front face 5). Working aperture 9 consists of a set of 4s + 6 sectors, the boundaries between which coincide with the projections onto the frontal face 5, in the direction perpendicular to it, of the lateral edges 6, 7 and 8 of the reflector and their mirror images in the lateral faces 2, 3 and 4. On Fig. 2 in parentheses shows the sequence of light passing the side edges 2, 3 and 4 when leaving the corresponding sector of the working aperture. Fig. 3, 4 and 5 show curves 10, 11, 12. characterizing the design of the inventive reflector, i.e. dependence (limiting at 1.361 <η <1.495 for s = 1; at 1.390 <η <<1.773 for s = 2; at 1.401 <η <2.5 for s = 3) the ratio of the lengths of the side edges R1 / R3 on the refractive index η reflector material, in accordance with formula (1).
Устройство работает следующим образом.The device works as follows.
Падающий коллимированный пучок света входит в отражатель 1 через его рабочую апертуру 9 и после 2s+3 полных внутренних отражений от граней 2, 3 и 4 выходит из отражателя в направлении, противоположном направлению падения. При полностью освещенной рабочей апертуре 9 падающий пучок разделяется в отражателе на 4s+6 парциальных пучков, которые распространяются в нем различными путями, В соответствии с этим выходной пучок представляет собой суперпозицию 4s+6 пространственно разнесенных пучков. При полных внутренних отражениях от боковых граней 2, 3 и 4 происходят изменения амплитудно-фазовых характеристик волны. Эти изменения зависят от показателя преломления материала отражателя, состояния поляризации падающего света, набора углов падения волн на отражающие грани (геометрии отражателя), а также от последовательности переотражения волн от граней. Поэтому сектора рабочей апертуры отражателя выступают как отдельные оптические элементы, формирующие волны с различными состояниями поляризации. Распределение энергии отраженного излучения относительно оси визирования в зоне дифракции Фраунгофера, определяющее эффективность действия призменногоThe incident collimated light beam enters the reflector 1 through its working aperture 9 and, after 2s + 3 total internal reflections from faces 2, 3, and 4, leaves the reflector in the direction opposite to the direction of incidence. With a fully illuminated working aperture 9, the incident beam is divided in the reflector into 4s + 6 partial beams, which propagate in it in different ways.In accordance with this, the output beam is a superposition of 4s + 6 spatially separated beams. With total internal reflections from side faces 2, 3, and 4, the amplitude-phase characteristics of the wave change. These changes depend on the refractive index of the reflector material, the state of polarization of the incident light, the set of angles of incidence of waves on the reflecting faces (the geometry of the reflector), as well as on the sequence of re-reflection of waves from the faces. Therefore, the sectors of the working aperture of the reflector act as separate optical elements that form waves with different states of polarization. The energy distribution of the reflected radiation relative to the line of sight in the Fraunhofer diffraction zone, which determines the efficiency of the prism
Конструктивно, в зависимости от сохраняемой габаритно-весовой характеристики, он выполняется следующим образом:Structurally, depending on the retained overall and weight characteristics, it is performed as follows:
уголкового отражателя з оптических приборах и локационных системах, обусловлено интерференцией 4s+6 парциальных пучков. Осевая сила света, т.е. интенсивность в центре дифракционной картины, равна по вели- 5 чине квадрату модуля среднего по площади апертуры значения вектора Джонса выходного излучения ®Si_ Л So corner reflector in optical devices and location systems, due to the interference of 4s + 6 partial beams. Axial luminous intensity, i.e. the intensity at the center of the diffraction pattern is equal in magnitude to the square of the modulus of the Jones vector of the output radiation averaged over the aperture area ®Si_ Л S o
Esi s + 6q.Esi s + 6q.
Σ-V I = 1 OoΣ-V I = 1 Oo
где So ~ площадь всей рабочей апертуры 9, Si- площадь I-ro сектора рабочей апертуры, 15 Esi и EPi - ортогональные компоненты вектора Джонса волны, выходящей из i-ro сектора. Параметры заявляемого устройства (соотношение длин боковых ребер) оптимизированы таким образом, что оно формиру- 20 ет отраженное излучение с максимально возможной осевой силой, независимо от состояния поляризации падающей волны, сохраняя при этом габаритно-весовые характеристики прототипа, для s=1 при 25 η > 1,495 и для s=2 при η > 1,773. Для других показателей преломления (1,361 < < η < 1,495 для s=1. 1,390< п< 1,773 для s=2, вся область 1,401< η < 2,5 для s=3) максимумы осевой силы отраженного света 30 приходятся на точки срыва режима полного внутреннего отражения. В этих случаях геометрия отражателя задается непрерывным континиумом соотношений длин ребер от равных между собой до этих критических 35 точек, не включая их (неравенства в (1) для а). Под сохранением габаритно-весовых характеристик понимается выполнение одного из шести условий (фиг.1):where So is the area of the entire working aperture 9, Si is the area of the I-ro sector of the working aperture, 15 E s i and E P i are the orthogonal components of the Jones vector of the wave coming out of the i-ro sector. The parameters of the proposed device (the ratio of the lengths of the side ribs) are optimized in such a way that it forms reflected radiation with the maximum possible axial force, regardless of the polarization state of the incident wave, while maintaining the overall and weight characteristics of the prototype, for s = 1 at 25 η > 1.495 and for s = 2 at η> 1.773. For other refractive indices (1.361 <η <1.495 for s = 1.1390 <n <1.773 for s = 2, the entire region 1.401 <η <2.5 for s = 3) the maxima of the axial intensity of the reflected light 30 fall on the breakdown points total internal reflection mode. In these cases, the geometry of the reflector is given by a continuous continuum of edge length ratios from equal to each other to these critical 35 points, not including them (inequalities in (1) for a). The preservation of the overall and weight characteristics means the fulfillment of one of six conditions (Fig. 1):
1) сохранение массы (объема) отражате- 40 ля Voabc:1) maintaining the mass (volume) of the Voabc reflector:
2) сохранение площади отражающих граней2) preserving the area of the reflective edges
So-p = Soab + Soac + Sobc:So-p = Soab + Soac + Sobc:
3) сохранение площади фронтальной 45 грани Sabc;3) preservation of the area of the frontal 45 facet Sabc;
4) сохранение площади рабочей апертуры Sdefghj;4) preservation of the area of the working aperture Sdefghj;
5) сохранение полезного объема отражателя 505) maintaining the useful volume of the reflector 50
Упол = Voabc - Vcdei - Vahkj - Vbglf:Upol = Voabc - Vcdei - Vahkj - Vbglf:
6) сохранение полезной площади отражающих граней6) preservation of usable area of reflective edges
Srion = Soto- SAHK' SaKJ * SbgL Sbfl- ScDI - ScEl.Srion = Soto- SAHK 'SaKJ * SbgL Sbfl- ScDI - ScEl.
В качестве примера исполнения рассмотрим призменный уголковый отражатель (тг/2, лг/2, л/4) (s=1). изготовленный из стекла с показателем преломления η = 1.55.As an example of execution, consider a prismatic corner reflector (tg / 2, lg / 2, l / 4) (s = 1). made of glass with a refractive index η = 1.55.
1) Ri = R2 = 0,934 L, R3 = 1.145 L;1) Ri = R 2 = 0.934 L, R 3 = 1.145 L;
2) Ri = R2 = 0,926 L, R3 = 1.135 L:2) Ri = R 2 = 0.926 L, R 3 = 1.135 L:
3) Ri = R2 = 0,942 L, R3= 1,154 L;3) Ri = R 2 = 0.942 L, R 3 = 1.154 L;
4) Ri = R2 = 0,874 L, R3 = 1,071 L; (OL = OK = 0,409 L, 01 = 0,609 L4) Ri = R 2 = 0.874 L, R 3 = 1.071 L; (OL = OK = 0.409 L, 01 = 0.609 L
5) Ri = R2 = 0,897 L, R3 = 1.099 L; (OL = OK = 0.420 L. 01 = 0,625 L)5) Ri = R 2 = 0.897 L, R 3 = 1.099 L; (OL = OK = 0.420 L. 01 = 0.625 L)
6) Ri = R2 = 0,893 L, R3 = 1.094 L; (OL = OK = 0,418 L, 01 =0,622 L).6) Ri = R2 = 0.893 L, R 3 = 1.094 L; (OL = OK = 0.418 L, 01 = 0.622 L).
Во всех случаях отношение Ri/R3 = 0,816 удовлетворяет (1), а осевая сила света согласно (2) равна 1 =0,676, что является максимально возможной величиной при данном показателе преломления и на 5% больше, чем у прототипа (Rt .= R2 = R3 = L, Ιπροτ = 0,646). На фиг.З, 4 и 5 приведены значения I зависимости от η для заявляемого устройства (кривые 13, 14 и 15 для, соответственно, s=1,2,3). Кривые 16, 17 и 18 соответствуют аналогичной зависимости для прототипа. Из фиг.З, 4, 5 непосредственно видно, что достигаемое увеличение осевой силы особенно существенно при некоторых значениях показателей преломления, например, для s=1 при 1,4 < η < 1,6 (η = 1,45, I = 0.641, Ιπροτ = 0.600, рост на 7%).In all cases, the ratio Ri / R 3 = 0.816 satisfies (1), and the axial luminous intensity according to (2) is 1 = 0.676, which is the maximum possible value for a given refractive index and is 5% more than that of the prototype (Rt. = R 2 = R3 = L, Ιπροτ = 0.646). Fig. 3, 4 and 5 show the values of I depending on η for the inventive device (curves 13, 14 and 15 for, respectively, s = 1,2,3). Curves 16, 17 and 18 correspond to a similar relationship for the prototype. From Figs 3, 4, 5 it is directly seen that the achieved increase in axial force is especially significant at some values of the refractive indices, for example, for s = 1 at 1.4 <η <1.6 (η = 1.45, I = 0.641 , Ιπροτ = 0.600, an increase of 7%).
Таким образом, предлагаемый призменный уголковый отражатель уменьшает расходимость отраженного излучения. Это приводит к увеличению дальности действия локационных систем и повышает четкость изображения, формируемого оптическими приборами, в которыхотражатель используется в качестве световозвращающего элемента.Thus, the proposed prismatic corner reflector reduces the divergence of the reflected radiation. This leads to an increase in the range of the location systems and increases the clarity of the image formed by optical devices, in which the reflector is used as a retroreflective element.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914908281A SU1774304A1 (en) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | Prismatic corner reflector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU914908281A SU1774304A1 (en) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | Prismatic corner reflector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1774304A1 true SU1774304A1 (en) | 1992-11-07 |
Family
ID=21558875
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU914908281A SU1774304A1 (en) | 1991-02-04 | 1991-02-04 | Prismatic corner reflector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1774304A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108646222A (en) * | 2018-04-24 | 2018-10-12 | 北京环境特性研究所 | A kind of visible angular domain corner reflector of radar cross section |
-
1991
- 1991-02-04 SU SU914908281A patent/SU1774304A1/en active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108646222A (en) * | 2018-04-24 | 2018-10-12 | 北京环境特性研究所 | A kind of visible angular domain corner reflector of radar cross section |
CN108646222B (en) * | 2018-04-24 | 2020-04-07 | 北京环境特性研究所 | Radar scattering cross section visible angle domain corner reflector |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100393914B1 (en) | Non-imaging optical concentrator and illuminator design | |
US6542304B2 (en) | Laser beam device with apertured reflective element | |
KR100354377B1 (en) | Directed reflection optical device | |
KR880006555A (en) | Cube retroreflective article with desired divergence profile | |
JPH03185404A (en) | Ray extraction film | |
US4789219A (en) | Gradient index retroreflector | |
SU1774304A1 (en) | Prismatic corner reflector | |
Nilsen et al. | Retroreflection technology | |
RU1778498C (en) | Prism corner reflector | |
SU1659947A1 (en) | Corner reflector | |
SU1343170A1 (en) | Wide-angle catъs eye | |
KR20160014182A (en) | Retroreflection structure and retroreflection sheet using the same | |
SU1742764A1 (en) | Corner reflector | |
US2360298A (en) | Optical system | |
SU1756847A1 (en) | Corner reflector | |
SU1744668A1 (en) | Corner reflector | |
SU1624381A1 (en) | Corner reflector of tetrahedric form | |
SU1748108A1 (en) | Corner reflector | |
GB2145569A (en) | Reflector antenna | |
SU1615661A1 (en) | Wide-angle mirror optical system for circular observation | |
RU2402125C2 (en) | Scanning laser | |
RU2101740C1 (en) | Prismatic corner reflector | |
US4600270A (en) | Beam recombination via cylindrical mirror | |
RU2101741C1 (en) | Prismatic corner reflector | |
SU1267335A1 (en) | Versions of multipath system |