2. 10
ČESKOSLOVENSKÁ s0CIALISTICKÁ
REPUBLIKA
Třída 42 h, 7 Vydáno 15. :::: 1961 Vyloženo 15. 1961
PATENTNÍ SPIS č. 100535
Právo k využití vynálezu přísluší státu podle 3, odst. 6 zák. . 34/1957 Sb.
SVATOPLUK ŠTOREK, PRAHA
Hranolová soustava k otáčení paprskového svazku
Přihlášeno 18. ledna 1960 (PV 363-60) Platnost patentu od 18. ledna 1960
Otáčení paprskového svazku, při němž se zachovává směr optické osy svazku, se provádí
jednoduchým nebo dvojitým hranolem Wollastonovým a hranolem Pechanovým. Hranol
Pechanův vykazuje značné světelné ztráty, způsobené jednak pěti odrazy paprsků, jednak
poměrně dlouhou cestou paprsků sklem. Tento hranol je pro konstrukci zařízení nevýhodný,
protože jeho rozměry ve směru kolmém na optickou osu jsou oproti Wollastonovu hranolu
podstatně větší v poměru k velikosti průměru paprskového svazku, který Pechanovým hranolem
projde. .
V případech, kdy má paprskový svazek velký průměr, musí mít také Wollastonův hranol
velké rozměry. Výroba takového hranolu je obtížná a drahá. Hranol musí mít značnou délku,
která je pro kon
strukci zařízení nevýhodná. Pro velké průměry paprskových svazků : se používá též dvojitého
tmeleného Wollastonova hranolu, avšak tento vyhovuje jen pro důsledně rovnoběžný svazek
paprsků. Při jeho vý
robě je nutno dodržet nepatrné tolerance, takže jeho výroba je velmi
nákladná. -- -
Tyto obtíže jsou odstraněny hranolovou soustávou podle vynálezu, která má menší
celkovou délku a u níž je cesta paprsků sklem
kratší, než je tomu u jednoduchého Wollastonova hranolu. Pro výrobu
této soustavy postačí podstatně menší rozměry surového optického kla než pro výrobu
Wellastonova hranolu. Přitom není třeba dodržet
3.
4. 2 100535
přesnou rovnoběžnost svazku paprsků jako u dvojitého Wollastonova hranolu. .
Podstatou vynálezu je hranolová soustava vytvořená ze dvou to,tožných pravoúhlých
hranolů a povrchově odrazného rovinného zrcadla, umístěného mezi těmito hranoly.
Zrcadlicí odvěsnové plochy hranolů jsou umístěny ve stejné rovině, v níž leží i
povrchově odrazné rovinné zrcadlo. Zbývající odvěsnové plochy, pravoúhlých hranolů
jsou , o kolmé k povrchově odraznému rovinnému zrcadlu a vzájemně jsou
rovnoběžné.
Na výkresu je znázorněno na obr. 1 základní uspořádání hranolové soustavy podle vynálezu,
na obr. 2 je znázorněn jednoduchý Wollastohranol a pod ním hranolová soustava podle
vynálezu pro srovnání jejích rozměrů, na obr. 3 jast znázorněn chod paprsků hranolovou
soustavou podle vynálezu a na obr. 4 je znázorněn průhled touto hranolovou soustavou ve
směru osy paprskového svazku. . . -
Hranolová soustava k otáčení paprskového svazku, zejména svazk s velkým průměrem, je
znázorněna na obr. 1. Tato soustava sestává o z povrchově odrazného rovinného zrcadla 1 a
dvou pravoúhlých hranolů 2, 3. Vnitřní odvěsnové plochy , 5 pravoúhlých hranolů 2, 3 jsou spolu
rovnoběžné a jsou kolmé na povrchově odrazné rovinné zrcadlo
1. Máli sklo obou pravoúhlých hranolů 2 a 3 stejný index lomu, musí - být i lámavý úhel p obou
pravoúhlých hranolů 2 a 3 stejný. Tento lámavý úhel p činí żpravidla . Ve srovnání s
Wollastonovým hranolem při stejném úhlu a vstupních a výstupních ploch ; 9 vůči zrcadlicí
ploše Wollastonova hranolu a vůči zrcadlicím odvěsnovým plochám , 7 hranolové soustavy
podle vynálezu, a při výšce v1 Wollastonova hranolu, stejné s výškou v2 hranolové soustavy
podle vynálezu a při stej" ném indexu lomu skla Wollastonova hranolu a pravoúhlých hranolů 2
a 3 je soustava podle vynálezu znatelně kratší proti jednoduchému Wollastonovu hranolu, což
je zřejmé ze srovnání délek . a d2 na
obr. 2.
Pro další zkrácení délky celé soustavy lze použít tupějšího vrcholového lámavého úhlu u obou
pravoúhlých hranclů 2 a 3 až asi do 60°. Při větších lámavých úhlech p nastává při vstupu z opticky
řidšího do opticky hustšího prostředí kromě lomu též velký odraz světla a tím i jeho ztráty. Odraz je
možno u každého hranolu 2 a 3 na jeho lámavých vstupních a výstupních plochách , 9 a vnitřních
odvěsnových
60 plochách , 5 zmírnit použitím protiodrazných vrstev.
Z obr. 3 je zřejmé, že se na odrazu procházejícího paprskového svazku podílí nejen
povrchově odrazné rovinné zrcadlo 1, ale i zrcadlicí odvěsnové plochy 6 a 7 pravoúhlých
hranolů 2 a 3. Střední pásmo 14 paprskového svazku, odrážející se od povrchově odrazného
rovinného zrcadla 1, a obě postranní pásma 13 a 15 paprskového svazku, odrážející se od
zrcadlicích odvěsnových ploch 6 a 7 pravoúhlých hranolů 2, 3, navazují přitom na sebe tak, že
je při promítání vytvořen pásmy 13, 14, 15 paprskového svazku jeden celistvý nepřerušený
obraz jako při použití. Wollastonova hranolu, jestliže povrchově odrazné rovinné to zrcadlo 1 a
zrcadlicí odvěsnové plochy , 7 pravoúhlých hranolů 2, 3 jsou v jedné rovině a vnitřní odvěsnové
5. plochy , 5 pravoúhlých hranolů 2, 3 jsou k této rovině kolmé. Pro zamezėní vzniku barevných
vad a deformací obrazu jsou vnitřní odvěsnové plochy , 5 pravoúhlých hranolů 2, 3 ještě též
rovnoběžné. Soustava podle vynálezu se pak opticky jeví jako planparalelní deska postavená
šikmo do chodu svazku paprsků a přerušená šikmou planparalelní vzduchovou mezerou.
Navázánípaprsků odražených od povrchově odrazného rovinného zrcadlą : a zrcadlicích
odvěsnových ploch , 7. pravoúhlých hranolů 2, 3 je
---- - - - - - - - ---- - -- - - --- ------------ ---- - - - - - ----------
6.
7. 100
110
130.
100535
vysvětleno na příkladu dvou vzájemně rovnoběžných paprsků 17 a 16 podle obr. 3.
Prvý paprsek 17 po lomu na vstupní ploše 6 pravoúhlého hranolu 2 se uvnitř a tohoto
hranolu 2 nejprve odráží na zrcadlicí odvěsnové ploše 6 tohoto hranolu 2. Pak dopadá na vnitřní
odvěsnovou plochu , která je opticky lámavým rozhraním. Prvý paprsek 17 svírá při dopadu na
tuto plochu 4 s kolmicí k této ploše úhel e. -
Druhý paprsek. 16 dopadá po lomu na vstupní ploše 8 pravoúhlého hranolu 2 rovnou bez
odrazu na lámavou vnitřní odvěsnovou plochu , přičemž svírá s kolmicí k této ploše 4 úhel s.
Obě kolmice jsou rovnoběžné se zrcadlicí odvěsnovou plochou 6 levého pravoúhlého hranolu 2.
Úhly, které svírá prvý paprsek 17 s touto plochou 6 při dopadu a odrazu jsou stejné. Proto je s
těmito úhly stejný i úhel s2 prvého paprsku 17 na vnitřní odvěsnové ploše . Protože tento prvý
paprsek 17 je před odrazem od zrcadlicí odvěsnové plochy 6 rovnoběžný s druhým paprskem
16, procházejícím levým pravoúhlým hranolem 2, je i u druhého paprsku 16 stejný úhel sı s
úhlem e2 prvého paprsku 17 měřený ovšem v opačném smyslu. Oba paprsky 16 a. 17 proto
vystupují z levého pravoúhlého hranolu 2 do vzduchu vychýleny o úhly e1 a , které mají stejnou
velikost, ale opačný smysl. Po odrazu druhého
paprsku 16 od povrchově odrazného rovinného zrcadla 1 jsou oba paprsky 17 a 16 opět vzájemně
rovnoběžné. Oba paprsky 16 a 17 se pak
za stejných podmínek lomí na vnitřní odvěsnové ploše 5 pravého pravoúhlého hranolu 3 a na výstupní
ploše 9 pravého pravoúhlého hranolu 3 a vycházejí z hranolové soustavy podle vynálezu rovnoběžně,
přičemž jsou vzájemně stejně vzdáleny jako před vstupem do této soustavy, ovšem v převráceném
pořadí, obdobně jako u Wollastonova hranolu. Z toho vyplývá, že skutečně paprsky všech tří pásem 13,
14, 15 na sebe navazují. Hrany 10 a 11 obou pravoúhlých hranolů 2 a 3, tvořící hranice, mezi zrcadlicí
plochou povrchově odrazného rovinného zrcadla 1 a zrcadlicími odvěsnovými plochami 6 a 7
pravoúhlých hranolů 2 a 3, jsou při průhledu viditelné u soustavy provedené podle obr. 3 tak, jak je
znázorněno na obr. 4.
Tyto hrany 10, 11, vlastně jejich stíny, se při promítání neobjeví na zobrazovací rovině, v níž je
promítací plocha, protože soustava podle vynálezu je umístěna vždy blízko promítacího objektivu a je
proto od promítací plochy velmi vzdálena. Neprojeví se ani jako zjistitelné zhoršení rovnoměrnosti
osvětlení promítací plochy.
Popsaná optická soustava, stejně jako Wollastonův hranol, vyhovuje nejlépe pro rovnoběžné svazky
paprsků, to jest při zaostření
zobrazovacího objektivu při kinematografické a diaskopické projekci na nekonečno. Zaostření obrazu na
promítací ploše se v tom případě
provede pomocnou spojkou, která je vložena do chodu paprsků po
průchodu objektivem a popsanou optickou soustavou a jejíž ohnisková
8. vzdálenost se rovná prakticky promítací vzdálenosti. Při obvyklých promítacích vzdálenostech v kinech
však, optické vady, vzniklé průchodem mírně rozbíhavých nebo sbíhavých svazků paprsků, jsou
zanedbatelné a pomocnou spojku možno popřípadě vypustit. U soustavy podle vynálezu možno použít
též různých indexů lomu skla pravoúhlých hranolů 2 a 3 a vzniklé rozdíly lze vyrovnati různými lámavými
úhly p obou pravoúhlých hranolů 2 a 3. -
« Předmět patentu
Hranolová soustava. k otáčení paprskového svazku, zejména svazku
velkým průměrem, vyznačující se tím, že je vytvořena ze dvou totož
9.
10. 4 . 100535 ných pravoúhlých hranolů (2, 3) se stejným indexem lomu a z
povrchově odrazného rovinného zrcadla (1), které je umístěno mezi oběma pravoúhlými hranoly
(2, 3) tak, že jeho zrcadlicí plocha a zrcadlicí odvěsnové plochy. (6, 7) pravoúhlých hranolů (2,
3jsou ve společné rovině, přičemž zbývající odvěsnové plochy (4, 5] těchto hranolů (2, 3) jsou k
sobě přivráceny a jsou spolu rovnoběžné.
