JPS586887B2 - liquid prism - Google Patents

liquid prism

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JPS586887B2
JPS586887B2 JP1257977A JP1257977A JPS586887B2 JP S586887 B2 JPS586887 B2 JP S586887B2 JP 1257977 A JP1257977 A JP 1257977A JP 1257977 A JP1257977 A JP 1257977A JP S586887 B2 JPS586887 B2 JP S586887B2
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JP
Japan
Prior art keywords
liquid
prism
surface energy
refractive index
float
Prior art date
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Expired
Application number
JP1257977A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS5340540A (en
Inventor
グルテル・クレツツシユマン
ロサール・リヒテル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jenoptik AG
Original Assignee
Carl Zeiss Jena GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Carl Zeiss Jena GmbH filed Critical Carl Zeiss Jena GmbH
Publication of JPS5340540A publication Critical patent/JPS5340540A/en
Publication of JPS586887B2 publication Critical patent/JPS586887B2/en
Expired legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/04Prisms
    • G02B5/06Fluid-filled or evacuated prisms

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は少なくとも一個の透明な密封された入射窓およ
び出射窓と透明なフロート装置が配置されている液体を
収容しているセルとから成っている任意の方向に光束を
向けるときのできる液体プリズムに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention comprises at least one transparent sealed entrance and exit window and a cell containing a liquid in which a transparent float device is placed. It concerns the liquid prism formed when directing the liquid.

コンテナが傾けられても常に水平面を維持する液体の性
質は公知であり、特に満した液体面の高さが測定されね
ばならない時および水平又は垂直の標準面が決定されね
ばならない時に利用される。
The property of a liquid to always maintain a horizontal plane even when the container is tipped is known and is used in particular when the height of a filled liquid level has to be measured and when a horizontal or vertical reference plane has to be determined.

したがって、例えば光学水準器は、屈折率nDf一1.
5の液体が部分的に満たされている二つの重ねたガラス
セルからできているので、水準器の傾きが光軸からの角
度ずれに一致するようになっている。
Thus, for example, an optical level has a refractive index nDf -1.
It is made up of two superimposed glass cells partially filled with liquid No. 5, so that the inclination of the level corresponds to the angular deviation from the optical axis.

水準器の構造は、30ミリメータ以下の直径のセルでな
ければ、何の問題も生じないが、セルの壁での毛管作用
によって液面の形成が不可能なほどの値にセルの径の寸
法が縮小されて設計されねばならない場合には、非常な
難問が生じる。
The structure of the level does not cause any problems as long as the cell has a diameter of 30 mm or less; A great challenge arises when the design has to be scaled down.

液面の水平位置からのずれおよびセル液体での表面張力
の大きさとセル壁を作っている物質のエネルギーパラメ
ータさの間には直接的関係が存する。
There is a direct relationship between the deviation of the liquid level from the horizontal position and the magnitude of the surface tension in the cell liquid and the energetic parameters of the material making up the cell walls.

レンズ型表面を生じさせる液面への毛管現象の起りを消
去させるために、いかなる小さいセルであっても水平な
液面が実現できるように種々の方法が提供されてきた。
In order to eliminate the capillary action on the liquid surface that gives rise to lenticular surfaces, various methods have been proposed to achieve a horizontal liquid surface in even the smallest cells.

しかしながらそれらは次のような欠点を発生する。However, they suffer from the following drawbacks.

一、セルの内側端の傾斜面と液面とが約00の角度であ
る時には、許容誤差および体積のそれぞれが大変小さい
ので、セル液体の正しい容量を見つけることは困難と言
うよりは不可能に近い必要なインサートおよびフロート
各々の製作が非常に複雑である。
1. When the slope of the inner edge of the cell and the liquid level are at an angle of about 00, the tolerance and volume are each so small that finding the correct volume of cell liquid becomes difficult, if not impossible. The fabrication of each of the necessary inserts and floats is very complex.

一、円筒形セルインサートが低表面エネルギーポリマー
で作られている時でさえ、高い表面張力の液体のみしか
適当でないので、有機液体はほとんど利用できないか、
水溶液としてのみしか認容できない。
One, even when cylindrical cell inserts are made of low surface energy polymers, only high surface tension liquids are suitable, so organic liquids are rarely available or
Acceptable only as an aqueous solution.

このような溶液に生じるヒステリシスのために液面とセ
ル壁面とのコンタクトの一定角度でのセツチングは不可
能である。
Due to the hysteresis that occurs in such solutions, it is not possible to establish a constant angle of contact between the liquid level and the cell wall.

一、低表面エネルギーポリマーから成るセルインサート
が斜壁面を有する時は、ヒステリシス効果が完全に消去
できないので、コンタクトの一定角度でのセツチングが
困難である。
1. When a cell insert made of a low surface energy polymer has a sloped wall surface, it is difficult to set the contact at a constant angle because the hysteresis effect cannot be completely eliminated.

コンタクトの角度の具体化は、前のケースにおけると全
く同様に、温度に影響される。
The angular embodiment of the contact is influenced by temperature, just as in the previous case.

密封シリンダー型のセル液体上にフロートが置かれる時
は、ヒステリシスはコンタクトの獲得角度の温度影響と
同様に消去されるが、他の欠点が生じ、これは10ミリ
メータより小さい内径のセルにあっては特別大きなもの
となる。
When the float is placed above the cell liquid in a sealed cylinder type, hysteresis is eliminated, as is the temperature effect on the angle of contact acquisition, but other drawbacks arise, which are present in cells with inner diameters smaller than 10 mm. becomes particularly large.

ガラスフロート(σ; 7 5erg 7crit )
がぬれ易いものならば、フロートは、そのカバーが液に
届くのを避けるためにその液よりかなり突き出ておらね
ばならない。
Glass float (σ; 7 5erg 7crit)
If the float is easily wetted, the float must protrude significantly above the liquid to prevent its cover from reaching the liquid.

またもし、低質量のフロートが採用されるならば操作の
支障となるフロートとセル壁間の摩擦および比較的に大
きな体積のフロートを必要とする非常に高密度のフロー
ト物質とによって他の欠点が生じる。
Also, if a low mass float is employed, other disadvantages may arise due to friction between the float and the cell wall, which can hinder operation, and the very dense float material, which requires a relatively large volume of float. arise.

そこで本発明は前記諸欠点を除くことを目的とするもの
である。
Therefore, the object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks.

又、さらに本発明は、たとえば可動装置内および又は極
端な温度にて使用される時でさえ安定した操作ができる
ような液体プリズムを提供することを目的とするもので
ある。
It is a further object of the invention to provide a liquid prism which is stable in operation even when used, for example in mobile equipment and/or at extreme temperatures.

従って、本発明は、少なくとも一つの密封した透明入射
窓および出射窓と透明フロートが配置されている液体を
含むセルとから成り、この液体の屈折率nDfが1.
4 < nDf< 1. 5そして密度がρであること
、そしてフロートが少なくとも0.5ミリメークの厚さ
で、その直径がセルの内径より0.5から2.0 ミl
)メータ少ないところの合成物質の平面平行円板である
こと、そしてその合成円板の屈折率nDsがi. 3
< n Ds < 1.6でありその密度ρがρ≦ρで
あるか、又は極端に低表面エネルギーの円板が使用され
るときはρ8=ρfであること、および合成円板が液体
より低い表面エネルギーを有していることを特徴とする
光線の任意の方向に向けるための液体プリズムに関する
ものである。
The invention therefore consists of a cell containing a liquid in which at least one sealed transparent entrance and exit window and a transparent float are arranged, the liquid having a refractive index nDf of 1.
4<nDf<1. 5 and the density is ρ, and the float is at least 0.5 mm thick and its diameter is 0.5 to 2.0 mil smaller than the inner diameter of the cell.
) is a plane-parallel disk of a synthetic material of less than 100 m, and the refractive index nDs of the synthetic disk is i. 3
< n Ds < 1.6 and its density ρ is ρ ≤ ρ, or ρ = ρ when extremely low surface energy disks are used, and the composite disk is lower than the liquid. The present invention relates to a liquid prism for directing light beams in any direction, which is characterized by having surface energy.

このプリズムは二室から構成されているのが有利で、又
、合成円板の表面エネルギーσ5の値( erg /c
m’)は、合成円板のカバー表面が毛管現象によってぬ
れるのを防ぐために液体の表面張力σfの値( dyn
/cm)より低い値であるのが良い。
This prism is advantageously composed of two chambers, and the value of the surface energy σ5 of the composite disc ( erg /c
m') is the value of the surface tension σf of the liquid (dyn
/cm).

即ち、液体の分子間の凝集力は液体および合成円板間の
付着力より大であるのが良い。
That is, the cohesive force between molecules of the liquid is preferably greater than the adhesive force between the liquid and the synthetic disk.

そしてコンダクトの限界角が(σ5〈σf)にセットさ
れているのが有利である。
The limiting angle of the conductor is then advantageously set to (σ5<σf).

プリズムを二つの室から構成することで従来のプリズム
と異り非常に小さくて幅をとらずにすみ、しかも等しく
室が構成されていることにより、光線は同一量だけそれ
ぞれの室にてずらされ、即ち倍の量ずらされることにな
り技術的に簡単に傾斜の補償を行うことが可能となる。
Unlike conventional prisms, the prism is made up of two chambers, so it is very small and does not take up much space, and since the chambers are equally configured, the light rays are shifted by the same amount in each chamber. , in other words, it is shifted by twice the amount, making it possible to compensate for the tilt technically easily.

プリズム壁の物質はフロートより高い表面エネルギー値
を有する例えばガラスやメタルであるのが望ましい。
Preferably, the material of the prism walls has a higher surface energy value than the float, such as glass or metal.

これらの条件が維持される時は、プリズム壁で上げられ
ている液体は合成円板によって保持されているので液体
は常に摩擦がなく中心位置づけされそして測定誤差が取
り除かれる。
When these conditions are maintained, the liquid being raised on the prism wall is held by the composite disk so that the liquid is always centered without friction and measurement errors are eliminated.

プリズム力バーおよびフロート用としての最適な物質は
、ポリオレフイン、特にポリエチレン又はポリプロピレ
ンが良い。
The materials of choice for the prismatic force bar and float are polyolefins, especially polyethylene or polypropylene.

なぜならば、この物質は適した屈折率および密度におい
て低表面エネルギー(25〜3 0 erg/cm)で
あるため、この物質がぬれる虞れがない。
Because this material has a low surface energy (25-30 erg/cm) at a suitable refractive index and density, there is no risk of wetting the material.

ポリオレフインは純有機液体の使用を可能とする。Polyolefins allow the use of pure organic liquids.

プリズムカバーに付着する液体により生ずる妨害を除去
するためには、プリズムカバーはもちろん透明な低表面
エネルギー合成物質で作られるか、又は任意の屈折率の
低表面エネルギー合成物質でコートされた透明物質から
作らねばならない。
In order to eliminate disturbances caused by liquids adhering to the prism cover, the prism cover can of course be made of a transparent low surface energy synthetic material, or of a transparent material coated with a low surface energy synthetic material of any refractive index. Must be made.

セル液体の選択は使用する合成物質によって影響される
The choice of cell fluid is influenced by the synthetic material used.

本発明によれば、屈折率n D= 1. 3〜1,6の
重合合成物質が最適である。
According to the invention, the refractive index n D=1. 3 to 1,6 polymeric synthetic materials are optimal.

次に使用する合成物質のいくつかの重要なパラ次表は、
必要条件を満足する適したセル液体を示す。
Some important para-tables of synthetic materials used are:
Indicates a suitable cell liquid that meets the requirements.

下の温度であっても、操作可能とするための低氷点が得
られるようにする。
Achieve a low freezing point to enable operation even at low temperatures.

混合液体の密度、屈折率および氷点は適当な無機塩を加
えることにより任意の値にセットすることができる。
The density, refractive index and freezing point of the mixed liquid can be set to arbitrary values by adding an appropriate inorganic salt.

そのためには、次の表のような化学物質が特に適当であ
る。
For this purpose, the chemicals listed in the following table are particularly suitable.

本発明によって、液体プリズムは小さい寸法にでき且つ
移動による高い圧力の下および極端な温度の下でも作用
する。
With the invention, the liquid prism can be made small in size and work under high pressure due to movement and under extreme temperatures.

合成物質が正当に選択された場合は、フロートの上面が
ぬれることなくそしてフロートの確実な中心ぎめにより
、プリズム壁とフロート間には摩擦が生じない。
If the synthetic material is properly chosen, there will be no friction between the prism wall and the float due to the non-wetting of the top surface of the float and the positive centering of the float.

次に図面に示す一実施例に従って説明する。Next, a description will be given according to an embodiment shown in the drawings.

X−X軸を有するプリズムはカバー2、ベース3および
壁1とから成っている。
The prism with an XX axis consists of a cover 2, a base 3 and a wall 1.

プリズム内には、例えばホルムアミドのような夜体7,
8を含んでいる二つの室5,6を仕切っている隔壁が設
けられている。
Inside the prism, there is a night body 7, such as formamide, for example.
A partition wall is provided separating two chambers 5, 6 containing 8.

合成物質から成る円板9,10は、それぞれの室5,6
内の液体表面におかれている。
Discs 9, 10 made of synthetic material are arranged in respective chambers 5, 6.
placed on the surface of the liquid inside.

すべて等極性である磁気装置11、12および13,1
4が円板9,10が歪まないようにそれぞれを保持する
ために採用されている。
Magnetic devices 11, 12 and 13,1 all of equal polarity
4 is employed to hold the discs 9 and 10 so that they are not distorted.

円板9,10のそれぞれに固着した磁気装置11.13
は、壁1の内側で磁気装置12.14との間にそれぞれ
位置させられている。
Magnetic device 11.13 fixed to each of the disks 9, 10
are respectively located inside the wall 1 between the magnetic devices 12 and 14.

壁1および合成円板9,10内の液体7,8固有の表面
エネルギーにより、液体7,8は円板表面をぬらすこと
なく壁1および合成円板9,10の間を上方にはう。
Due to the inherent surface energy of the liquids 7, 8 within the wall 1 and the composite discs 9, 10, the liquids 7, 8 crawl upwardly between the wall 1 and the composite discs 9, 10 without wetting the disc surface.

個々の構成部用に選択される物質およびそれらが持性を
次表に示す。
The materials selected for the individual components and their properties are shown in the table below.

満足されねばならない方位の正確のために実施例におい
ては、屈折率の公差が比較的狭いことが表からわかるで
あろう。
It will be seen from the table that due to the azimuth accuracy that has to be met, in the example embodiments, the tolerances in the refractive index are relatively narrow.

その屈折率nDfは狭い公差nDf=1,50±0.0
1を条件とするものである。
Its refractive index nDf has a narrow tolerance nDf=1,50±0.0
1 is the condition.

図示したプリズムはX−X軸方向の通過光に使用される
The illustrated prism is used for passing light in the XX axis direction.

即ち、垂直あるいは予選定の方向に向けられねばならな
い光線は、軸X−Xに事実上平行にプリズムを通過する
That is, rays of light which must be directed in a vertical or predefined direction pass through the prism substantially parallel to the axis X--X.

しかしながら本発明は送られる光線が反射させられるプ
リズムも当然含むものである。
However, the invention naturally also includes prisms in which the transmitted light beams are reflected.

それゆえプリズムは円筒型に限られるものではなく、例
えばプリズムの縦断面が長方形と三角形かあるいは台形
から構成されても良い。
Therefore, the prism is not limited to a cylindrical shape; for example, the longitudinal section of the prism may be rectangular, triangular, or trapezoidal.

歪みを防ぐための合成円板支持用の磁気装置は、凸部と
グループとから成る機械的方式と交換されても良い。
The magnetic device for supporting the composite disc to prevent distortion may be replaced by a mechanical system consisting of protrusions and groups.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は、プリズムの縦断面図である。 第2図は、フロート円板の平面図である。 1・・・・・・壁、2・・・・・・カバー、計・・・・
・ベース、4・・・・・・隔壁、5,6・・・・・・室
、7,8・・・・・・液体、9,10・・・・・・円板
、11,12,13,14・・・・・・磁気装置。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the prism. FIG. 2 is a plan view of the float disk. 1... Wall, 2... Cover, Total...
・Base, 4... Partition wall, 5, 6... Chamber, 7, 8... Liquid, 9, 10... Disk, 11, 12, 13,14...Magnetic device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 少なくとも一つの密封した透明入射窓および出射窓
と、透明フロートが配置されている液体を含んでいるセ
ルとから構成されており、その液体の屈折率nDfが1
. 4 < n D ( < 1. 5で且つρfの密
度を有しており、そしてそのフロートが少なくとも0.
5ミリメータの厚さであってそしてセルの内径より0.
5〜20ミリメータ小さい直径である合成物質の平面平
行円板であり、そしてその合成円板の屈折率n D 8
が1. 3 < n Ds < 1. 6そして密度カ
ρS≦ρfであるか、極端に低表面エネルギー物質が採
用されるときはρ5=ρfであり、そして合成円板が液
体よりも低表面エネルギーを有していることを特徴とす
る任意の方向に光線を向ける液体プリズム。 2 合成円板の表面エネルギーがプリズム壁の表面エネ
ルギーより低いところの特許請求の範囲1に請求の液体
プリズム。 3 プリズムカバーが透明な低表面エネルギー合成物質
あるいは必要な屈折率を満足させる低表面エネルギー合
成物質でコートされた透明物質から成る特許請求の範囲
1あるいは2に請求の液体プリズム。 4 屈折率、密度そして評点を変化させるために液体に
無機塩を加える特許請求の範囲1〜3のいずれか1に請
求の液体プリズム。 5 合成円板の歪みを防ぐための装置が備えられている
特許請求の範囲1〜4のいずれか1に請求の液体プリズ
ム。
[Claims] 1 Consists of at least one sealed transparent entrance window and exit window and a cell containing a liquid in which a transparent float is arranged, the liquid having a refractive index nDf of 1
.. 4 < n D (< 1.5 and has a density of ρf and whose float is at least 0.
5 mm thick and 0.0 mm thicker than the inner diameter of the cell.
A planar parallel disk of synthetic material that is 5 to 20 mm smaller in diameter, and the refractive index of the synthetic disk n D 8
is 1. 3<nDs<1. 6 and the density force ρS≦ρf, or when an extremely low surface energy material is employed, ρ5 = ρf, and the composite disk is characterized by having a lower surface energy than the liquid. A liquid prism that directs light rays in any direction. 2. The liquid prism as claimed in claim 1, wherein the surface energy of the composite disk is lower than the surface energy of the prism wall. 3. The liquid prism as claimed in claim 1 or 2, wherein the prism cover is made of a transparent low surface energy synthetic material or a transparent material coated with a low surface energy synthetic material satisfying the required refractive index. 4. A liquid prism as claimed in any one of claims 1 to 3, wherein an inorganic salt is added to the liquid to change the refractive index, density and score. 5. The liquid prism as claimed in any one of claims 1 to 4, which is provided with a device for preventing distortion of the composite disk.
JP1257977A 1976-02-09 1977-02-09 liquid prism Expired JPS586887B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DD19113876A DD124331A1 (en) 1976-02-09 1976-02-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5340540A JPS5340540A (en) 1978-04-13
JPS586887B2 true JPS586887B2 (en) 1983-02-07

Family

ID=5503479

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JP (1) JPS586887B2 (en)
CH (1) CH608108A5 (en)
DD (1) DD124331A1 (en)
DE (1) DE2650816A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0322388Y2 (en) * 1986-07-23 1991-05-15
JPH06193126A (en) * 1992-12-25 1994-07-12 Daikaron Kako:Kk Preventing device for u-shaped gutter from rising

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015111426B3 (en) * 2015-07-14 2016-10-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Method for phase contrast microscopy and phase contrast microscope

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Also Published As

Publication number Publication date
DD124331A1 (en) 1977-02-16
JPS5340540A (en) 1978-04-13
DE2650816A1 (en) 1977-08-11
CH608108A5 (en) 1978-12-15

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