CS208596B1 - Minimalizovaný střechový pentagonální hranol s proměnnými úhly při hranách pro rozbíhavý souhrnný svazek paprsků - Google Patents

Description

Vynález se týká minimalizovaného střechového pentagonálního hranolu s proměnnými úhly při hranách pro rozbíhavý souhrnný svazek paprsků s polovičním úhlem rozbíhavosti ζ v optickém prostředí hranolu a s mechanickým průměrem vstupního souhrnného svazku S paprsků.

Známé konstrukční varianty střechových pentagonálních hranolů jsou často používány v optických soustavách s lomenou optickou osou, nebot mají výhodu jednak kolmého dopadu souhrnného svazku paprsků na vstupní i výstupní ploše hranolu, jednak nezávislosti odchylky vystupujícího paprsku od původního směru na úhlu dopadu na vstupní ploše. Nevýhodou je, že pro stejný mechanický průměr souhrnného svazku paprsků mají známé konstrukční varianty střechových pentagonálních hranolů, používané v rozbíhavém souhrnném svazku paprsků, velké rozměry a tím i hmotnost, což samozřejmě zvětšuje hmotnost a často i rozměry celého nebo některé části přístroje nebo zhoršují kvalitu obrazu vlivem střechové plochy, která se nachází daleko od výstupní plochy příslušné konstrukční varianty střechového pentagonálního hranolu.

Vznikl tedy požadavek odstranit nevýhody známých konstrukčních variant střechových pentagonálních hranolů, to je zkonstruovat minimalizovaný střechový pentagonální hranol s proměnnými úhly při hranách tak, aby si zachoval výhody kolmého vstupu a výstupu procházejícího rozbíhavého souhrnného svazku paprsků a nezávislost odchylky vystupujícího paprsku od původního směru na úhlu dopadu na vstupní ploše.

208 598

Tento úkol řeší předmět vynálezu, kterým je minimalizovaný střechový pentagonální hranol β proměnnými úhly při hranách pro použití v rozbíhavém souhrnném evazku paprsků s polovičním úhlem rozbíhavosti 6 v optickém prostředí hranolu a a mechanickým průměrem vstupního souhrnného svazku S paprsků·

Podstata vynálezu u minimalizovaného střechového pentagonálního hranolu s proměnnými úhly při hranách pro rozbíhavý souhrnný svazek paprsků, který má minimální velikost vstupní a výstupní plochy vzhledem k průřezu souhrnného svazku paprsků v uvedených rovinách a optimální chod procházejícího souhrnného evazku paprsků v rovině hlavního řezu hra nolu spočívá v tom, že mé následujíoí konstrukční parametry:

-¼ A - 90° + Z3

-=¼ B - 45°

-=¼ 0 - 135° - /3

-=¼ D = 90°

E = 90° + /3 - 4

-=¼^ « 135° - /3 + 6 __ — ( 1 - 2tg d. tg /3 - tg²/3 ) ( 1 + /2 + tg²/3 ) _o

DA = — ' - ........—y·—..... ......ί . s

2(1- 2tg‘^í<<- 4tg b . tg/3 - tg^/3 )

AE

ĚP j sin2/3 , cos o + a--—cos (/Z - o ) tg ( 45° - /3 + ó ) cosá*

- — ... — .- — a · cos (/3+ á) sin 1 cos

DA (/?+ o

DA _ 2 sin (A + d ) cos ď _

PC > ----- a . DA

COS (45° - /3 + <f)

CD - 2a sin (fi + / ) . DA

AB sin í + . a . cos(45° -/3 - <^)oosňl ..........

J cos (/3 +

/)

BC « . a . cos á . DA / sin 2(/3 + d ) + coe²í+ oos/ coe(2/3+ Á) _ /·« -í---í- _a DA , cos (fi + i ) kde A až P respektive Ao až Fo jsou průsečíky hran s rovinou hlavního řezu hranolu, ^A,^B,^C,4D,4E,-):P jsou úhly u příslušných hran, _/ je délka ohodu osového paprsku hranolem, a je pomocná veličina určena vztahem cos /3 cos (2/3+ S)

208 596 a parametr/3 je určen algebraickou rovnicí

9 2 ^a10^{X + a}9^{x +} **— ^a2^{x + a}l^{X + a}o ⁰ ' přičemž pomocná veličina x - tg a_1Q - 4b³(b - 1) a₉ - 2b²(3 - 7b - 8b² + 12b³) a₈ - b²(19 + 22b - 75b² - 12b³ + 52b⁴) βγ - 2(-l-6b+5b² + 52b³ - 2b⁴ - 62b⁵ + 8b⁶ + 24b⁷) a₆ - 3 - 22b - 86b² + 74b³ + 131b⁴ - 56b⁵ - 44b⁶ + 16b⁷ + 16b⁸ a₅ = 2(3 + 20b - 47b² - 62b³ + 48b⁴ - 44b⁵ + 24b⁷) a₄ - -7 + 42b + 96b² - 102b³ + 107b⁴ - 84b⁵ - 2l6b⁶ + 32b⁷ + 32b⁸

- 2( - 3 - 18b + 31b² - 4b³ + 58b⁴ + 118b⁵ - 48b⁶ - 48b⁷) a₂ - 5 - 18b - 22b² - 62b³ - 95b⁴ + 104b⁵ + 104b⁶ a-L = 2(1 + 4b + 8b² + 5b³ - 24b⁴ - 24b⁵) a_Q - - 1 - 2b - b² + 8b³ + 8b⁴ , kde je pomocná veličina b b tgáí

Minimalizovaný střechový pentagonální hranol dle vynálezu přináší následujíoí výhody: Podstatně zmenší rozměry proti dosud užívaným pentagonálním hranolům a tím i svou hmotnost, takže vznikají i podstatné úspory na materiálu· Zkrácením chodu osového paprsku hranolem se zmenší úbytek světelné energie· Přiblížením střechové plochy k výstupní ploše se zkvalitní zobrazení a jsou menší nároky na přesnost výroby střechové plochy, což má za následek zlevnění výroby. Další výhoda spočívá v tom, že vstupní a výstupní plocha je minimální vzhledem k průřezu souhrnného svazku paprsků v uvedených plochách a plocha hlavního řezu hranolu je optimálně využita procházejícím svazkem paprsků.

Příkladné provedení hranolu podle vynálezu je znázorněno na připojeném výkrese. Plnými čarami je znázorněno příkladné provedení minimalizovaného střechového hranolu s proměnnými úhly při hranách pro poloviční úhel rozbíhavosti 6 » 9° a mechanický průměr vstupního souhrnného svazku paprsků S b 10,6 mm, čárkovaně jsou znázorněny rozměry téhož hranolu při respektování dosud užívaných konstrukcí. Jednotlivé úsečky omezující plochu hlavního řezu hranolu jsou označeny písmeny A, E, P, C, D, respektive Ao, Eo.Po. Co, Do.

Rozbíhavý vstupní svazek 10 paprsků s osovým paprskem ÍOO dopadá v bodě 30 na vstupní plochu 11 o déloe DA. Dále se odráží od odrazné stěny PC v bodě 21» pak od střechové plochy AE v bodě 32 a vychází bodem 33 z výstupní plochy 21. jejíž délka je CD.

208 SOB

Na obrázku jsou dále znázorněny oba krajní paprsky vstupního svazku 10 paprsků označené šipkou a jednou respektive dvěma tečkami a krajní paprsky výstupního svazku 20 paprsků. Osový paprsek 200 výstupního svazku 20 paprsků je odchýlen proti osovému paprsku 100 vstupního svazku 10 paprsků o úhel 90°.

Vyřešený hranol lze s výhodou využít zvláště v optických soustavách přístrojů optických, optiokomechanických a optoelektronických, kde přináší všeohny výhody, spojené se zmenšením jeho rozměrů a tím i hmotnosti.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Minimalizovaný střechový pentágonální hranol s proměnnými úhly při hranách pro rozbíhavý souhrnný svazek paprsků s polovičním úhlem rozbíhavosti <© v optickém prostředí hranolu a s mechanickým průměrem vstupního souhrnného svazku S paprsků, vyznačujíoí se tím, že má následující konstrukční parametry:

   A - 90° + /3

   B - 45°

   4 C - 135° = 90°

   -4b - 90° + /3 - 135° - /3 (1 - 2tg 6. tg/J- tg²/3 ) (1 + ^2 + tg²/J )

   DA
2. 2 (1 - 2tg² 6 - 4tg tf. tg /3 - tg²/3 )

   AE sin 6 sin2/3. cos 6 oos í/fl-á') J cos (/3+^)

   DA __ tg(45° -/3 + ά ) oos/·

   EP = a . DA cos (fi> - 6 ) _ 2sin (/3 - 6 ) cos 6 _

   FG = -4---- _a . DA cos (45° - fí> + 6 )

   AB s [ sin 6+ Ý2 . a . cos(45° - β - 1) )cos^j

   DA oos( /)+ 6 )

   CD β 2a sin (β + ^ ) . DA

   208

   BC = V2 . a . cos (ř , DA f sin2( /3 + í ) + cos²^ + cos á cos(2 A + 6 ) _„ b b ----------------- ------—........ ---------------- a DA , cos ( fi> + ) kde pomocná veličina a je dána vztahem coe /3 a a ' ......

   cos (2 /3 + S ) a parametr /3 je určen algebraickou rovnicí

   10 9 2 β^θχ + SgX + ——— ³ θ» přičemž a_1Q = 4b³ (b - 1) a₉ « 2b²(3 - 7b - 8b² + 12b³) ηθ « b²(19 + 22b - 75b² - 12b³ + 52b⁴) a? = 2( - 1 - 6b + 5b² + 52b³ - 2b⁴ - 62b⁵ + 8b⁶ + 24b⁷) a_g » 3 - 22b - 86b² + 74b³ + 131b⁴ - 56b⁵ - 44b⁶ + 16b⁷ + 16b⁸ a₅ « 2(3 + 20b - 47b² - 62b³ + 48b⁴ - 44b⁵ + 24b⁷) a₄ = - 7 + 42b + 96b² - 102b³ + 107b⁴ - 84b⁵ - 2l6b⁶ + 32b⁷ + 32b⁸ a₃ « 2( - 3 - 18b + 31b² - 4b³ + 58b⁴ + 118b⁵ - 48b⁶ - 48b⁷) a₂ = 5 - 18b - 22b² - 62b³ - 95b⁴ + 104b⁵ + 104b⁶ a_x = 2(1 + 4b + 8b² + 5b³ - 24b⁴ - 24b⁵) a_Q = - 1 - 2b - b² + 8b³ + 8b⁴ , kde je x = tg /3 b « tg 6