СОСТАВНОЕ ЗЕРКАЛО
COMPOSITE MIRROR

Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к управляемым зеркалам, и может быть использовано в оптических системах локации и связи с большими углами наведения и апертурой. Известны облегченные оптические (авт. свид. №617759, заявл. 28.01.77 г. (заявка 2447508/10), кл. G02B 5/08, и №526841, заявл. 25.04.74 г. (заявка 2024270/10), кл. G02B 5/08, журнал ″Оптико-механическая промышленность″ 1977 г., №7, с. 44, 1977 г., №9, с. 3, и 1977 г., №1, с. 9), которые применяются в оптических системах для наведения оптической оси в требуемую точку пространства. В качестве прототипа выбраны устройства по авт. свид. №617759 и №526841. Предложенные в них конструкции зеркал позволяют значительно уменьшить их массу. Вместе с тем при использовании этих зеркал в высококачественных оптических системах с апертурой ⌀ 200 мм и более с целью наведения оптической оси в требуемую точку пространства с углами обзора по углу места ≥30° (по лучу) их массо-габаритные характеристики достигают значительных величин.
Большая масса зеркала 10 кг и более, даже при наличии облегчения, требует применения соответствующего привода для его управления, что приводит к увеличению массо-габаритных характеристик системы в целом или отказу от применения зеркала в качестве элемента наведения оптической оси системы, например, книга ″Лазерная локация″ М.: ″Машиностроение″, под ред. Н.Д. Устинова, 1984 г., стр. 185. Целью изобретения является обеспечение больших углов наведения с точностью не менее 20′′ оптической оси в плоскости отклонения луча при одновременном уменьшении массо-габаритных характеристик зеркала, исключение виньетирования в оптической системе, уменьшение мощности привода наведения зеркала, увеличение быстродействия наведения оптической оси системы в необходимую точку пространства, увеличение качества отражательной поверхности, упрощение технологических процессов изготовления.
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>α</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow>
Цель достигается тем, что зеркало для больших углов наведения оптической оси в плоскости отклонения с точностью не менее 20′′ приемо-передающих оптических систем при отсутствии виньетирования пучков лучей выполнено из n-составных частей, по крайней мере не менее 3-х частей, каждая из которых имеет собственную ось качания, при этом оси параллельны между собой и расположены в одной плоскости, составляющей с осью отклоняемого пучка лучей угол, равный
максимального угла наведения оптической оси, а отражающие поверхности частей зеркала параллельны между собой, и их оси соединены с приводом синхронного движения.
max
Анализ признаков формулы изобретения прототипа, а также аналогов, пат. США №4218114, кл. 350-292, 1980 г., пат. США №3712715, кл. 350-304, 1973, показывает, что цель создания облегченного зеркала, работающего с точностью наведения не менее 20′′, при отсутствии виньетирования падающих пучков лучей достигаемая предварительной установкой плоскости отражения под углом α/2 максимального угла наведения, и разбиением зеркала на n-составных частей, авторами указанных изобретений не рассматривалась.
Авторы предлагаемого изобретения считают, что указанные признаки соответствуют критерию ″существенного отличия″ и позволяют создать ряд конструкций с облегченными высокоточными зеркалами наведения оптической оси в пространстве.
<mrow><mfrac><mrow><msub><mi>α</mi><mrow><mi>max</mi></mrow></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac></mrow>
Суть изобретения поясняется чертежом, на котором изображено зеркало, предлагаемое авторами. Зеркало 1 состоит из n-составных частей 2, каждая из которых имеет ось качания 3. Оси качания всех частей параллельны между собой и расположены в одной плоскости, которая параллельна максимальной по размеру плоскости отражения 4, получаемой при
максимального угла наведения оптической оси. При указанном начальном положении отражательных поверхностей зеркал изменение углов наведения оптической оси происходит от максимального до минимального, имеющиеся зазоры между частями зеркала перекрываются, что гарантирует отсутствие виньетирования пучков лучей.
max
min
При работе такого зеркала отражательные поверхности его составных частей остаются параллельными друг другу во всем диапазоне углов наведения от α до α (в пределах точности механизма синхронного движения).
Предлагаемое зеркало позволяет изготавливать его на обычном оборудовании (станки типа ЗПД-250, ПД-500М, ПД-750), по стандартной технологии, по сравнению с прототипом, что является определяющим, так как уменьшается трудоемкость изготовления зеркал и их стоимость.
Габариты и масса каждой части зеркала определяется из условия оптимального облегчения его известными способами, приведенными в материалах заявки, журнал ″Оптико-механическая промышленность″ №1, с. 9, №7, с. 44, №9, с. 3, 1977 г.
При условии сохранения жесткости толщина каждой части меньше по сравнению с зеркалом прототипа в n-раз.
В итоге суммарная масса частей предлагаемого зеркала меньше массы монолитного зеркала прототипа при одновременном увеличении углов наведения оптической оси и упрощения конструкции зеркала, так как отпадает необходимость применения специальных мер его разгрузки.
При уменьшении массы и габаритов зеркала до габарита его составных частей уменьшается его момент инерции относительно оси вращения и мощность привода наведения, что позволяет увеличить быстродействие электромеханических устройств наведения оптической оси в пространстве.
Зависимость массы и момента инерции зеркала от количества его составных частей приведена в таблице №1.
Таблица №1
Число частей зеркала n
1
3
4
5
Масса, m
1
0,26
0,18
0,14
Момент инерции, J
1
0,21
0,15
0,13
Преимуществом предлагаемого изобретения является возможность получения больших отражательных поверхностей по известной технологии, что при отсутствии виньетирования, что значительно расширяет область применения плоских зеркал в многоканальных оптических системах.
Предлагаемое зеркало с возможностью реализации больших углов наведения оптической оси в пространстве при отсутствии виньетирования в отечественной и зарубежной научно-технической и патентной литературе не встречалось.
В разработанных высокоточных оптических системах применяются монолитные зеркала, например система PATS, ″Лазерная локация″, М., ″Машиностроение″, под. ред. Н.Д. Устинова, 1984 г., стр. 197, а также стр. 209.
Базовых объектов для сравнения не имеется.