Отражатели (Reflectors, Prisms) Leica
Отражатель является неотъемлемой составной частью всех электронных дальномерных устройств, работающих в оптическом диапазоне волн, – светодальномеров и электронных тахеометров. Главное предназначение любого отражателя – отражать падающие на него лучи в обратном направлении, по направлению к приемнику дальномера.На рис. 1 показана схема прохождения светового потока от излучателя к отражателю и обратно к приемнику. Как видно из этой схемы вследствие расходимости светового потока к приемнику возвращается лишь часть энергии излученного светового потока. Расходимость светового потока это объективное свойство электромагнитных волн, в частности волн оптического диапазона, вызванное их квантово—волновой природой. Расходимость потока характеризуется углом расходимости (рис. ), который в свою очередь зависит от длины волны и размеров излучателя и оптической системы [12, 16, стр.17].
Рис. 2 – Схема распространения светового потока от излучателя T к отражателю P и обратно к приемнику R: S1 – площадь излучателя T и приемника R; S2 – площадь светового пятна прямого потока в месте стояния отражателя P; S3 – площадь отражателя P; S4 – площадь светового пятна отраженного от поверхности отражателя потока в месте стояния приемника T
Чем короче длина волны, тем меньше угол расходимости. Однако уменьшение длины волны входит в противоречие с рядом технических требований, лежащих в основе устройства светодальномеров, из—за чего возникают технические ограничения на минимальный угол расходимости . Кроме того, свою долю в расходимость пучка, помимо естественных физических причин, вносит и неточность изготовления призм. Современные приборы характеризуются углом расходимости порядка 5’ [12].
Из вышесказанного вытекают следующие основные требования, предъявляемые к отражателям:
1 – отражатель должен отражать как можно большую часть световой энергии, направленной на него излучателем;
2 – угол расхождения светового пучка должен быть минимально возможным;
-
– отражатель должен возвращать падающие на него лучи в обратном направлении строго параллельном первоначальному направлению;
-
– точность наведения отражателя на излучатель не должна быть слишком высокой; желательно иметь такой отражатель, который можно было бы наводить на излучатель приблизительно, на глаз от руки.
Существует, по крайней мере, три типа отражателей: 1 – зеркальные; 2 – зеркально—линзовые; 3 – уголковые или призменные (рис. 1) [13 — Костецкая, стр. 88— 90, 14 —Захаров]. Из них наибольшее распространение получили призменные отражатели, а точнее, трипель—призменные.
Трипель—призма (уголковый отражатель) – это четырехгранная стеклянная пирамида, на три грани которой, составляющие друг с другом прямые углы, нанесены зеркальные отражательные покрытия [16]. Трипель—призма получается из стеклянного куба, если разрезать его по плоскости, проходящей через три смежные диагонали, проведенные по его граням (рис. 2,а). Далее, как правило, углы призмы срезаются под цилиндр (рис. 2,б)
Рис. 2 – Способ получения трипель—призмы из куба
Массовое использование в практике дальномерных измерений трипель—призмы нашли благодаря их свойствам [14, Захаров А И]. «Трипель—призмы получили большое распространение благодаря удобству работы с ними – малой чувствительности к перекосам относительно измеряемой линии, надежности, простоте конструкции, возможности набора в секции и т.д. Однако трипель—призмы технологически сложны в изготовлении, так как к ним предъявляются жесткие требования по перпендикулярности отражающих плоскостей двугранных углов и к плоскости входной грани. Эти требования вытекают из основного предназначения отражателя. Расходимость пучка лучей, вносимая трипель—призмой, должна быть строго регламентирована, поскольку трипель—призмы, изготовленные с большой точностью, позволяют измерять расстояния с меньшим количеством призм. Исходя из технологических возможностей, наиболее оптимальными допусками в условиях серийного производства на двугранные углы трипель—призмы считаются 2-3‖, что создает расходимость пучка при условии примерного равенства отклонений на всех углах до 10-15‖»[14, Захаров].
Другим важным свойством: трипель—призм является то, что длина пути оптического луча, падающего по нормали к лицевой грани трипель—призмы, от точки входа до точки выхода с учетом трех точек отражения от боковых граней, является постоянной величиной (доказать и показать в приложении !!!) [17]. На рис. 3 в качестве иллюстрации показаны пути прохождения внутри трипель—призмы четырех лучей.
Рис. 3 – Схема хода лучей в трипель—призме [17]: 1-7 – весь путь луча; 2 – точка входа луча в призму (точка пересечения лучом передней грани призмы); 3, 4, 5 – последовательное отражение луча от зеркальных граней; 6 – точка выхода луча из
призмы
Отражатели Leica
Компания Leica Geosystems предлагает к своим электронным тахеометрам целый спектр отражателей, которые подразделяются компанией на два класса: Basic – базовый, и Professional – профессиональные (табл. 1) [15].
