JPS586887B2 - 液体プリズム - Google Patents

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。

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。

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。

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。

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。

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。

しかしながらそれらは次のような欠点を発生する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

ポリオレフインは純有機液体の使用を可能とする。

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。

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
。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

次に図面に示す一実施例に従って説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図示したプリズムはＸ−Ｘ軸方向の通過光に使用される
。

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
。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

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。