DE691649C - Glass plate polarizer - Google Patents

Description

Glasplattenpolarisator Die vorliegende Erfindung geht von der schon lange bekannten Tatsache aus, daß bei Brechung von Licht an einer Glasplatte eine gewisse Polarisation des Lichtes eintritt. Man hat auch schon unter Benutzung dieser Tatsache Polarisatoren und Analysatoren unter Verwendung einer großen Zahl aufeinandergeschichteter Glasplatten hergestellt. - Diese bekannten Polarisatoren, die aus einem Glaspiattensatz- bestehen, sind so gebaut, daß das gesamte Lichtbündel unter einem Polarisationswinkelp gegen die Plattennormale einfällt, dessen Größe sich auf Grund des Brewsterschen Gesetzes aus der Fbrmel p=arc tg n ergibt; für den Brechungsindex des gewöhnlichen Glases n=1,54 ergibt sich P=57°.Glass Plate Polarizer The present invention proceeds from that already Long-known fact that when light is refracted on a glass plate a certain polarization of light occurs. One has also been using this Fact polarizers and analyzers using a large number of stacked ones Glass plates made. - These well-known polarizers, which are made from a set of glass plates- exist, are built so that the entire light beam at a polarization angle p against the plate normal, the size of which is due to Brewster's Law results from the formula p = arc tg n; for the refractive index of the ordinary Glass n = 1.54 results in P = 57 °.

Es war auch schon bekannt, vor und hinter dein Plattensatz je ein großes Prisma anzuordnen, um auf diese Weise die Dicke des Polarisators herabzusetzen, die sonst, insbesondere bei erheblichem Querschnitt des Lichtbündels, sehr groß werden würde. Diese Prismen sind so angeordnet, daß eine Fläche des Prismas senkrecht; die andere parallel zum einfallenden Lichtbündel verläuft, während die Basis des Prismas parallel zu den Glasplatten zu liegen kommt. Bei dieser Anordnung schließen die Normalen der Glasplatten mit der Einfallsrichtung des Lichtes einen kleineren Winkel b ein, nämlich einen solchen, der komplementär zu dem erwähnten Polarisationswinkel p ist. Auf diese Weise gelingt es, die Dicke des Polarisators herabzumindern. Derartige Polarisationsfilter mit einer für einen bestimmten Polarisationsgrad erforderlichen Plattenzahl .sind aber immer noch recht dick und schwer, vor allem, da beide Prismen mit wachsendem Querschnitt des Polarisators einen immer größeren Raum einnehmen, ohne selbst den Polarisationseffekt zu vergrößern.It was already known, in front of and behind your record set to place a large prism in order to reduce the thickness of the polarizer, which are otherwise very large, especially if the light beam has a considerable cross section would be. These prisms are arranged so that one surface of the prism is perpendicular; the other is parallel to the incident light beam, while the base of the Prism comes to lie parallel to the glass plates. Close with this arrangement the normals of the glass plates with the direction of incidence of the light are smaller Angle b, namely one that is complementary to the mentioned polarization angle p is. In this way it is possible to reduce the thickness of the polarizer. Such Polarization filter with a required for a certain degree of polarization The number of plates are still quite thick and heavy, especially since both prisms occupy more and more space as the cross-section of the polarizer increases, without increasing the polarization effect itself.

Der. vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, einen. Glasplattenpolarisator mit geringer Raumbeanspruchung durch besondere Anordnung der Glasplatten.zum Licht zu. schaffen.Of the. The present invention is based on the object. Glass plate polarizer with low space requirements due to special arrangement the glass plates. to the light. create.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird daher bei einer VorHchtung zum Polarisieren und Analysieren von Licht durch Brechung an einem Stapel von Platten aus -durchsichtigem, festem Material von z. B. Glas vor und hinter den Plattenkanten eine mit ihnen im optischen Kontakt stehende durchsichtige, Masse von ungefähr gleichem Brechuagsincg derart angeordnet, daß das Licht senkre@t, zur ebenen Oberfläche dieser Masse in sie: und an den Plattenkanten in diese eire- und aus diesen austritt.According to the present invention, therefore, in a device for Polarizing and analyzing light by refraction on a pile of sheets of transparent, solid material of z. B. Glass in front of and behind the The edges of the plate form a transparent mass that is in optical contact with them of approximately the same Brechuagsincg arranged in such a way that the light is perpendicular to the flat surface of this mass in it: and at the plate edges in this egg and from this exit.

Eine andere erfindungsgemäße Lösung der hier zugrunde liegenden Aufgabe besteht darin, . daß bei einer Vorrichtung zum Polarisieren und Analysieren von Licht durch Brechung an einem Stapel von Platten aus durchsichtigem, festem Material, wie z. B. Glas, die Kanten der Platten in Richtung des Lichtes keilförmig von .einem Keilwinkel von go°-pangeschliffen und die Platten derart 7,-umlicht angeordnet sind, daß das Licht an den Plattenkanten ein- und austritt. Hierbei ist p wieder bestimmt durch die Gleichung p = arc tg iz. Eine weitere Ausgestaltung dieser erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die Keilwinkel durch Riefelung einer auf die Kanten aufgebrachten Schicht aus durchsichtiger Kunstmasse von ungefähr gleichem Brechungsindex gebildet werden.Another inventive solution to the problem on which this is based is to. that in a device for polarizing and analyzing Light by refraction on a stack of plates made of transparent, solid material, such as B. glass, the edges of the plates in the direction of the light wedge-shaped by .einem Wedge angle of go ° -pangried and the plates are arranged in such a way 7, -umlicht, that the light enters and exits at the plate edges. Here p is again determined by the equation p = arc tg iz. Another embodiment of this invention The solution is that the wedge angle is applied to the edges by fluting a Layer of transparent synthetic material formed with approximately the same refractive index will.

Weitere Ausgestaltungen und Verbesserungen der zuerst genannten erfindungsgemäßen Lösung sind durch die Ansprüche 4 bis 7 gegeben.Further refinements and improvements of the first-mentioned invention Solution are given by claims 4 to 7.

Zur näheren Veranschaulichung der Erfindung dienen die beiliegenden Abbildungen. In Abb. i ist ein Polarisator mit etwa zwölf wirksamen Platten schematisch dargestellt. Abb.2 zeigt einen stark vergrößerten Ausschnitt aus der dem Lichtstrahl zugewandten Seite des Polarisators gemäß Abb. i.The enclosed figures serve to illustrate the invention in greater detail Illustrations. In Fig. I a polarizer with about twelve effective plates is schematically shown. Fig. 2 shows a greatly enlarged section of the light beam facing side of the polarizer according to Fig. i.

Zur Erläuterung der Wirkung des Polaxisators sei folgendes ausgeführt: Die einfallenden Lichtstrahlen i bilden mit den Plattennormalen 6 den Winkel b. Gemäß dem Brewsterschen Gesetz ist tg p- ia. Außerdem ist konstruktionsgemäß b = 9o - p. Die günstigste Neigung der Platten 2 entspricht nahezu dem theoretischen Wert und wird durch Versuch bestimmt. Die -den Lichtstrahlen zu- -und abgewandten Kanten des Stapels sind mit einer durchsichtigen Kunstmasse-3 bedeckt, deren Brechungsindex nur wenig von dem der Glasplatten abweicht odermit ihm übereinstimmt. Um dem Lichtbündel eine möglichst ebene Eintrittsfläche zu bieten, kann man die Kunstmasse 3 noch mit einer' ebenen Glasscheibe 4 abdecken. Die Kunstmasse verteilt sich- in der aus der Abb. 2 ersichtlichen Weise. Infolge ihrer Zähigkeit dringt sie nicht in die Zwischenräume 7 zwischen die Platten 2 des Glasplattenstapels ein. Die optischen Eigenschaften des erfindungsgemäßen Polarisators werden leicht verständlich, wenn man berücksichtigt, daß die Kunstmasse vor jeder Glasplatte als ein kleines Prisma 3 aufgefaßt werden kann. Jeder Lichtstrahl durchdringt ein durch die gestrichelte Linie 9 gekennzeic> fietes Gebiet, ohne daß eine Brechung stattfindet. Erst dann trifft er auf den ersten Luft-' spalt 7 zwischen zwei benachbarten Platten. Die Ausdehnung dieses Gebietes 9 in Richtung i ist maßgebend für die nicht zur Polarisation beitragende Gesamtdicke d des Polarisators. Bei der bekannten Vorrichtung mit einemt großen vorgesetzten Prisma ergibt sich die Größe dieses Anteils aus der folgenden Gleichung: x = s tg b. Schon bei verhältnismäßig kleinem Querschnitt des Polarisators ist demzufolge dieser Anteil recht beträchtlich und -beträgt mehrere Zentimeter.To explain the effect of the Polaxisator, the following should be stated: The incident light rays i form the angle b with the plate normals 6. According to Brewster's law, tg is p- ia. In addition, according to the construction, b = 9o - p. The most favorable inclination of the plates 2 corresponds almost to the theoretical value and is determined by experiment. The edges of the stack facing away from the light beams are covered with a transparent synthetic material 3, the refractive index of which differs only slightly from that of the glass plates or corresponds to it. In order to offer the light bundle an entry surface that is as flat as possible, the synthetic compound 3 can also be covered with a flat pane of glass 4. The artificial mass is distributed in the manner shown in Fig. 2. As a result of its toughness, it does not penetrate into the spaces 7 between the plates 2 of the stack of glass plates. The optical properties of the polarizer according to the invention can be easily understood if one takes into account that the synthetic material in front of each glass plate can be viewed as a small prism 3. Each light beam penetrates an area indicated by the dashed line 9 without any refraction taking place. Only then does it meet the first air gap 7 between two adjacent plates. The extent of this area 9 in direction i is decisive for the total thickness d of the polarizer which does not contribute to the polarization. In the known device with a large prism in front of it, the size of this portion results from the following equation: x = s tg b. Even with a relatively small cross section of the polarizer, this proportion is therefore quite considerable and amounts to several centimeters.

In der neuen Anordnung ist der unwirksame Anteil x der Dicke des Polarisators unabhängig von dem Querschnitt s des Polarisators. Vielmehr ist er nur abhängig von der Stärke c der Einzelplatten und ergibt sich aus der Gleichung x = c . Der umwirksame Teilx ist demzufolge sehr klein, da ja die Stärke der Einzelplatten c gering, i mm oder darunter ist. Demzufolge .ist in erster Annäherung dieDickenverringenungdes neuen Polarisators gegenüber ähnlichen vorbekannten Einrichtungen gleich s tg b. Diese Dickenverringerung des Polarisators wirkt sich ganz besonders stark aus, wenn Lichtbündel größeren Durchmessers, wie z. B. bei Scheinwerfern, polarisiert werden.In the new arrangement, the ineffective component x of the thickness of the polarizer is independent of the cross-section s of the polarizer. Rather, it is only dependent on the thickness c of the individual panels and results from the equation x = c . The effective Teilx is therefore very small, since the thickness of the individual plates c is small, i mm or less. As a result, as a first approximation, the reduction in thickness of the new polarizer compared to similar previously known devices is equal to s tg b. This reduction in the thickness of the polarizer has a particularly strong effect when light beams of larger diameter, such as. B. in headlights, are polarized.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Abb.-3 veranschaulicht. Im Gegensatz zu der Anordnung gemäß Abb. i und 2 sind gemäß der 'Anordnung der Fig.3 die Einzelplatten des Plattensatzes so gestellt, daß die Normalen auf den Platten mit den Lichtstrahlen den Polarisationswinkel peinschließen. Bei dieser Anordnung sind die Einzelplatten io parallel zum einfallenden Licht angeschliffen.Another embodiment of the invention is illustrated in Figure -3. In contrast to the arrangement according to Fig. I and 2 are according to the 'arrangement of Fig.3 the individual plates of the plate set are placed so that the normals on the plates include the polarization angle p with the light rays. With this arrangement the individual panels are ground io parallel to the incident light.

Eine Abwandlung der Ausführungsform .der Erfindung gemäß Abb.3 zeigt Abb.4. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung ist auf die Oberkante der Glasplättchen 15 .eine zusammenhängende Schicht einer Kunstmasse 16 mit demselben Brechungsindex wie dem der Glasplatten aufgetragen. Durch Riefelung ist der Oberseite dieser Kunstmasse dieselbe Gestalt gegeben, wie sie die angeschliffenen Platten gemäß Abb.3 zeigen. In ihren optischen Eigenschaften ist die Anordnung gemäß Abb.4 als völlig gleichartig mit der Anordnung gemäß Abb.3 zu erachten.A modification of the embodiment of the invention according to Fig.3 is shown in Fig.4. In this embodiment of the invention 15 .a continuous layer of an art composition 1 6 having the same refractive index as the coated of the glass plates to the upper edge of the glass flakes. By grooving the top of this synthetic material is given the same shape as the sanded plates according to Fig. 3 show. In terms of its optical properties, the arrangement according to Fig. 4 is to be regarded as completely similar to the arrangement according to Fig. 3.

Auch bei den Anordnungen gemäß Abb.3 und q. -ergibt sich ,eine beträchtliche Dickenverminderung des Polarisators gegenüber den vorbekannten Polarisatoren. Abb.-5 stellt eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar, bei der die Glasplatten 13 senkrecht zu der Einfallsrichtung des Lichtes angeordnet sind. Bei dieser Anordnung werden die brechenden Flächen 1q. durch Riefelung gebildet. Die oberste Platte 12 ist nur auf der Unterseite geriefelt, um den zum Polarisationswinkel p komplementären Winkel b zwischen den Normalen der Fläche 1q. und der Lichteinfallsrichtimg i benutzen zu können.Even with the arrangements according to Fig. 3 and q. - turns out to be a considerable Reduction in thickness of the polarizer compared to the previously known polarizers. Fig-5 represents a further embodiment of the invention in which the glass plates 13 are arranged perpendicular to the direction of incidence of the light. With this arrangement the refracting surfaces are 1q. formed by corrugation. The top plate 12 is only grooved on the underside to complement the polarization angle p Angle b between the normals of the surface 1q. and the light incidence direction i use to be able to.

Die Zeichnungen zeigen nur -einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens, der darin besteht, daß man die Dicke 'des Polarisators erheblich vermindern kann, wenn man dafür Sorge trägt, däß das Licht an den Plattenkanten in den Glasplattenstapel eintritt.The drawings show only some embodiments of the inventive concept, which consists in the fact that the thickness of the polarizer can be reduced considerably, if one takes care that the light at the plate edges into the glass plate stack entry.

Für die Herstellung von erfindungsgemäßen Polarisatoren, die geeignet sind, als Vorsatzstücke für Scheinwerfer zu dienen, ist folgendes zu beachten: Besitzt das einfallende Lichtr strahlenbündel (vgl. Fig. i) 'Kreisform, so kann man für die Fassung 5 des Polarisators einen Zylinder wählen. Hierbei wird der Plattenumriß eine Ellipse, deren große Achse durch den Wink e1 b bestimmt ist. Da benachbarte Platten immer nur -um einen gleichen Streifen senkrecht zur großen Halbachse verkürzt sind, bereitet die Herstellung kreisförmiger Polarisatoren keine besonderen Schwierigkeiten, da das Schneiden aller Einzelplatten infolge der erwähnten Eigenschaft sehr einfach ist. Gegebenenfalls können sogar beide Schnitteile der Ellipse beim Aufbau des Plattensatzes Verwendung finden.For the production of polarizers according to the invention that are suitable are to serve as attachments for headlights, the following must be observed: Has the incident light beam (cf. Fig. i) 'circular shape, one can for the socket 5 of the polarizer select a cylinder. This is the plate outline an ellipse whose major axis is determined by the angle e1 b. Since neighboring Plates always only shortened by an equal strip perpendicular to the major semiaxis the production of circular polarizers does not present any particular difficulties, as the cutting of all individual panels is very easy due to the property mentioned is. If necessary, even both cut parts of the ellipse can be used when building the plate set Find use.

An der Innenseite der Fassung können die Plattenkanten mit Kunstmasse bedeckt werden, um einen festen Aufbau zu ermöglichen, während die Innenwand zur Vermeidung falscher Strahlung geschwärzt wird.On the inside of the frame, the plate edges can be covered with synthetic material covered to allow a solid construction, while the inner wall to Avoiding false radiation is blackened.

Die an bekannten Plattenpolarisatoren üblichen Verbesserungen können auch am Gegenstand der vorliegenden Erfindung angebracht werden. Dem störenden Einfluß der seitlichen Ablenkung der Strahlen nach dem Verlassen der Platten kann durch entsprechende Wahl der Dicked des Polarisators entgegengewirkt werden. Ferner läßt sich die Verschiebung dadurch aufheben, daß man einen zweiteiligen Palarisator benutzt, dessen Wirltuigsweise man sich durch zwei hintereinandergestellte Polarisatoren nach Abb. i veranschaulichen kann, wobei der zweite um den mittleren-,Lichtstrahl. als Achse um 18o' gedreht . ist. Hierbei werden gleichzeitig die Dispersionswirkungen des Polarisators aufgehoben.The usual improvements in known plate polarizers can can also be attached to the subject matter of the present invention. The disturbing influence the lateral deflection of the rays after leaving the plates can be due to appropriate choice of the thickness of the polarizer can be counteracted. Furthermore lets the shift can be canceled out by using a two-part palariser, whose Wirltuigweise one looks through two polarizers placed one behind the other according to fig. i, the second being the middle, light beam. rotated as an axis by 18o '. is. At the same time, the dispersion effects of the polarizer canceled.

Claims (7)

PATRNTAN.SPRÜcIiR: i. Vorrichtung zum Polarisieren und Analysieren von Licht durch Brechung an einem Stapel von Platten aus durchsichtigem, festem Material, wie z. B. Glas, dadurch gekennzeichnet, daß vor und hinter den Plattenkanten eine mit ihnen in optischem Kontakt stehende durchsichtige Masse von ungefähr gleichem Brechungsindex derart angeordnet ist, daß das Licht senkrecht zur ebenen Oberfläche dieser Masse in sie und an den Plattenkanten in diese ein- und aus diesen austritt. PATRNTAN.SPRÜcIiR: i. Device for polarizing and analyzing of light by refraction on a stack of sheets of clear, solid Material such as B. glass, characterized in that in front of and behind the plate edges a transparent mass of about the same in optical contact with them Refractive index is arranged so that the light is perpendicular to the flat surface this mass enters and exits them in them and at the plate edges. 2. Vorrichtung zum Polarisieren und Analysieren von Licht durch Brechung an einem Stapel von Platten aus durchsichtigem, festem Material, wie' z. B. Glas, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanten der Platten in Richtung des Lichtes keilförmig mit einem Keilwinkel von 9o° - p angeschliffen und die Platten derart zum Licht angeordnet sind, daß das Licht an den Plattenkanten ein- und austritt. 2. Device for polarizing and analyzing light by refraction at one Stacks of sheets of clear, solid material, such as' z. B. glass, thereby characterized in that the edges of the plates are wedge-shaped with in the direction of the light ground to a wedge angle of 90 ° - p and the plates arranged in such a way to the light are that the light enters and exits at the plate edges. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilwinkel durch Riefelung einer auf die Kanten aufgebrachten Schicht aus durchsichtiger Kunstmasse von ungefähr gleichem Brechungsindex gebildet werden. q.. 3. Device according to Claim 2, characterized in that the wedge angle by fluting a the edges applied layer of transparent synthetic material of approximately the same Refractive index are formed. q .. Vorrichtung nach Anspruch i, bei der die brechenden Flächen finit der Richtung des einfallenden Lichtbündels einen zum Polarisationswinkel komplementären Winkel einschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die brechenden Flächen durch entsprechende Riefelung an den Platten, die zu der Richtung des einfallenden Lichtbündels senkrecht liegen, gebildet werden. Apparatus according to claim i, wherein the refractive Areas finite with the direction of the incident light beam and the polarization angle Include complementary angles, characterized in that the refractive surfaces by corresponding corrugations on the plates, which correspond to the direction of the incident Light bundle are perpendicular to be formed. 5. Vorrichtung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die den Stapel bildenden Platten beiderseitig mit einer gleichgerichtet verlaufenden Riefelung versehen sind. 5. Apparatus according to claim q., characterized in that the plates forming the stack on both sides with a corrugations running in the same direction are provided. 6.. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkel an den Spitzen der Riefelung 9o - p betragen und daß der eine Schenkel dieses Winkels der Plattennormale gleichgerichtet ist. 6 .. Device according to claim 5, characterized in that the angles at the tips of the corrugation are 9o - p and that one leg of this angle is aligned with the normal to the plate. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die obere und die untere Platte des Stoßes nur einseitig mit einer Riefelung versehen sind und daß die Winkel an den Spitzen der Riefelimg die Größe p aufweisen, wobei wiederum der eine Schenkel dieses Winkels mit der Plattennormale gleichgerichtet ist.7. Apparatus according to claim 5, characterized in that the upper and the lower The plate of the joint is fluted only on one side and that the angles at the tips of the Riefelimg have the size p, with one leg again this angle is aligned with the plate normal.