<Desc/Clms Page number 1>
Spiegelnde Fläche zur Beeinflussung von Strahlen.
Die Erfindung betrifft die Beeinflussung von Lichtstrahlen, z. B. für Interferenzzwecke oder zur Änderung der Strahlenrichtung in physikalischen, astronomischen oder ähnlichen Apparaten, insbe-
EMI1.1
setzungen, bei denen sehr dünne oder leichtbewegliche spiegelnde Schichten zur Beeinflussung der Lichtstrahlen benutzt werden. Man hat schon vorgeschlagen, in diesen und ähnlichen Fällen als spiegelnde Fläche eine Membran zu verwenden, die versilbert und poliert ist. Eine derartige Membran weist jedoch eine verhältnismässig starke Dicke auf, da sie aus zwei übereinanderliegenden Schichten besteht und die Herstellung der Politur eine erhebliche Mindeststärke der Silberschicht erfordert.
Durch eine solche Membran wird daher die Empfindlichkeit der Bewegung noch nicht auf das höchste Mass gesteigert, da die Biegungssteifigkeit, die der dritten Potenz der Dicke proportional ist, bei dieser Membran noch sehr erheblich ist.
Um höchste Empfindlichkeit der Strahlenbeeinflussung und äusserste Genauigkeit der Spiegelabbildung zu erzielen, wird nun nach der Erfindung als spiegelnde Fläche ein spiegelnd belegtes oder spiegelndes Häutehen aus Metall oder anderem Baustoff verwendet, das durch seine Umfangsbefestigung annähernd faltenlos gespannt und innerhalb dieses Befestigungsumfanges durch weitere Spannmittel zu einer vollkommen ebenen Fläche oder zu einer bestimmt gewölbten Fläche ausgebildet ist.
Auf diese Weise wird beispielsweise erreicht, dass das an sich schon membranartig gespannte spiegelnde Häutchen, das nur an seinem Befestigungsrand unebene Stellen aufweist und in seiner Mitte infolge seines Spannungszustandes schon regelmässig geformt ist, innen zu einer hoehebenen Fläche, die gleichwertig den besten optischen Glasschliffen ist, gestrafft wird, wenn sein Innenteil unter Druck auf Spannmittel gelegt wird, die eine vollkommen regelmässige Auflagefläche gewährleisten. Analog lässt sich bei Verwendung von Stütz-oder Spannmitteln, welche eine gewölbte Auflagerfläche ergeben, erfindungsgemäss eine entsprechend gebogene Häutchenfläche in faltenloser Straffung erzielen.
Ein Vorteil der Erfindung besteht auch darin, dass das Spannmittel, welches die innere Häutchenfläche abstützt, diesen gespannten Mittelteil des Hütchens weitgehend gegen Erschütterungen, die vom äusseren Befestigungsrand des Hütchens ausgehen, abschirmt. Es können daher äusserst kleine, auf den Mittelteil des Hütchens wirkende Schwingungen ungestört wahrgenommen werden.
Im einzelnen kann die Erfindung beispielsweise so ausgeführt werden, dass das von vornherein mit einer gewissen Spannung versehene, spiegelnde Häutchen mit seinem Innenteil unter einem gewissen Auflagedruck über einen regelmässig geformten Ring gezogen wird. Diese zusätzliche Auflagespannung
EMI1.2
und seiner Halterung oder durch einstellbare Zugkräfte oder durch bestimmte Tiefenlage der Halterung erzielt werden. Bei Verwendung mehrerer einander umschliessender Spannringe kann der äussere zur Halterung dienende Rand des Hütchens auf dem äusseren Ring aufliegen oder abgestützt sein und die Spannung des Innenteiles dadurch bewirkt werden, dass man auf den ringförmigen Teil des Hütchens zwischen den beiden konzentrischen Ringen geeignete Druckkräfte ausübt, z. B. ihn beschwert.
Man kann auch Häutchen an der äusseren Fläche eines Spannringes, z. B. durch Ankleben, Anklemmen.
Anlöten befestigen, was kleine Abmessungen für die Gesamtheit von Ring und Häutehen ergibt.
Man kann auch mehrere nicht ineinander, sondern nebeneinander liegende Stütz-oder Spannringe zur Straffung der Innenfläche des Häutchens vorsehen, wodurch entsprechende einzelne Teile des Hütchens zu genau ebenen oder in bestimmter Weise gewölbten Flächen gespannt werden. Ferner kann man statt geschlossener Ringe zur Stützung und Straffung des Häutehens auch offene Ringe verwenden, die ent-
<Desc/Clms Page number 2>
sprechend nicht geschlossene Stützlinien ergeben. Man kann auch gerade oder sonstwie geformte Stützlinien am Häutehen durch geeignet gestreckte oder gebogene Spannkörper erzeugen.
Beispielsweise gibt ein in der Art einer Einzelschneide an dem Häutchen angreifender gerader Stützkörper zwei schwach zueinander geneigte gestraffte Häutchenfelder, die z. B. für Interferenzzweeke geeignet sind, während zwei derartige gerade Stützkörper bei paralleler Anordnung noch ein mittleres waagrechtes ebenes Feld hervorbringen. Auch bei einander teilweise umschliessenden Stützlinien kann man eine Spannungsregelung in den Zwischenräumen vornehmen. Durch nicht in einer Ebene sondern im Raum gebogen verlaufende Stützlinien, z. B. durch gewellte oder sonstwie teilweise hochgebogen Stützringe, lassen sich die Häutchen auch nach einer in bestimmtem Sinne gekrümmten Fläche faltenlos formen.
Die Spannung der Randteile des Hütchens kann statt am ganzen Umfang auch abschnittweise, z. B. durch örtliche Zug-oder Druckbelastung an mehreren Stellen des Umfanges oder durch örtliche Veränderung des inneren Stützringes erfolgen. Vielfach wird es zweckmässig sein, die zur Halterung und Spannung des Hütchens dienenden Mittel einstellbar zu gestalten, z. B. indem hiefür veränderbare Gewichte oder Federdrücke oder Stellschrauben benutzt werden. Als geeignete Einrichtungen können z. B. solche dienen, wie sie bei den dickeren akustischen Membranen zur Regelung der Spannung und
EMI2.1
oder Druckwirkung oder durch Einwirkung von magnetischen, elektrostatischen oder ähnlichen Fernkräften hervorrufen, welche an dem Aussen-oder Innenteil des Hütchens angreifen.
Zu diesem Zweck kann man z. B. gegenüber dem spiegelnden Häutchen eine etwa dessen späterer Arbeitsform entsprechende ebene oder gewölbte Gegenfläche vorsehen, welche zur Ausübung von die Häutchenform bestimmenden, z. B. magnetischen oder elektrischen Kraftwirkungen dient und durch Anbringung an einem verschiebbaren Körper in ihrem Abstand vom Häutchen einstellbar sein kann. Diese Gegenfläche kann auch zur Erzielung einer die Ruhelage oder die Bewegung des Häutchen verbessernden Dämpfungswirkung benutzt werden, die durch ein Gas-oder Flüssigkeitspolster zwischen Häutchen und Gegenfläche erzeugt wird.
Weiterhin können zwei oder mehrere spiegelnde Häutchen durch Befestigung an je einem besonderen Spannring oder an je einem der äusseren Ränder eines gemeinsamen Spannringes mit Abstand einander gegenüber gestellt werden, so dass sich ein Gesamtgebilde von erhöhter Empfindlichkeit ergibt.
Besonders geeignet zur Erzielung regelmässig geformter Spiegelhäutehen nach der Erfindung sind sehr dünne gespannte, an sich bereits Hochglanz besitzende Metallmembranen, vorzugsweise von weniger als 0'0001 mm Dicke. Statt aus Metall oder Metallverbindungen kann das Häutchen auch aus irgendeinem andern geeigneten Baustoff anorganischer oder organischer Natur bestehen, z. B. aus Glas, Glimmer, Quarzglas, aus einer chemisch umgewandelten Metallfolie, etwa einer oxydierten Leichtmetallfolie oder aus Zelluloid, Viskose, Gelatine, Lackmassen, Kunstharzen, Hartgummi. Derartige Häutchen können mit einer spiegelnden Schicht aus Metall, z. B. Silber, Gold, Chrom, Nickel durch chemischen Auftrag, Verdampfung, insbesondere im Hochvakuum oder durch kathodische Zerstäubung oder auf andere Weise versehen werden.
Die Erzeugung des spiegelnden Überzuges kann insbesondere bei sehr elastischen Häutchen auch erst nach der Spannung des Häutchen vorgenommen werden, damit die wenig elastische spiegelnde Metallschicht nicht beim Spannvorgang zerrissen wird. Das Häutchen kann ferner aus zwei oder mehreren Baustoffen aus härteren und weicheren Schichten von verschiedenen Metallen, wie z. B. Gold und Nickel oder von Metall und anorganischem oder organischem Stoff zusammengesetzt sein. Um bei Temperaturänderungen eine konstante Spannung des Häutchens zu behalten, werden die Baustoffe für das Häutchen und seine Halterung sowie für seine Spann-und Stützteile zweckmässig so gewählt, dass sie gleiche oder annähernd gleiche mittlere Temperaturausdehnung aufweisen.
In den Zeichnungen sind beispielsweise verschiedene Ausführungsformen der spiegelnden Fläche nach der Erfindung in schematischer Darstellung veranschaulicht.
EMI2.2
am verstärkten Rande eine Dicke von etwa 0.1 mm hat, auf einem Stütz- oder Spannring S auf, dessen oberer, sich verjüngender Rand eine schmale, flache Ringfläche aufweist, die eine vollkommen ebene Auflagefläche für das Häutchen m darstellt. Der verstärkte Aussenrand !'des Häutchens übt durch sein Gewicht einen hinreichenden Zug auf den mittleren Teil des Häutchens m aus, der dadurch glatt und straff zu einer genau ebenen Fläche gespannt wird. Die innerhalb des Ringes S liegende Oberfläche des Metallhäutchens ist spiegelnd ausgebildet.
Der verstärkte äussere Rand)'des Metallhäutchens m kann auch gemäss Fig. 2 durch einen besonderen Ring T abgestützt sein, der den Spannring S umgibt und einstellbar sein kann. Bei einer solchen Doppellagerung lässt sich die Spannung des Innenteiles auch dadurch bewirken, dass man auf den zwischen den beiden Ringen S, T liegenden Teil des Häutchens m einen geeigneten Druck ausübt. Nach Fig. 2 geschieht dies durch das von oben wirkende Gewicht eines aufgelegten Ringes a, der auch durch mehrere einzelne Gewichte oder Federdrucke oder eine Saugwirkung ersetzt werden kann.
Durch Anwendung mehrerer konzentrischer Spannringe kann die vollkommene Ebnung des Metallteiles des Häutchens erleichtert werden, wie Fig, 3 beispielsweise für zwei einander umschliessende Stütz-oder Spannringe S* und 'zeigt, über die das Häutchen m durch am Rand angreifende Gewichte q. gestrafft ist.
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1
durch Ankleben, Anklemmen, Auflöten befestigen. Man kann hiefür z. B. einen sehr leichten kleinen
Glasring verwenden, der einen verdickten Rand k besitzt, mit dem er auf das gespannte spiegelnde Häutchen m aufgekittet wird. Der so erhaltene ebene Spiegel ist insbesondere für Galvanometer und ähnliche Messgeräte geeignet.
Fig. 5 zeigt in einem Ausführungsbeispiel, wie man auch die genaue Formgebung schwach gewölbter spiegelnder Flächen durch die Verwendung von Stütz-oder Spannmitteln gemäss der Erfindung erreichen kann. Hiefür ist es vorteilhaft, wenn man auf den Innenteil des Häutehens m ausser den in der Richtung der Häutchenfläche wirksamen Spannkräften auch noch dazu senkrechte Kräfte wirken lässt. Bei der Ausführung nach Fig. 5 steht das Häutchen m einerseits unter Einwirkung einer Randspannung, die durch die Zugschrauben b und die Druckschrauben c regelbar ausgeübt wird und anderseits im Innenteil unter dem Einfluss von Kräften, welche eine Wölbung der Häutchenoberfläche herbeiführen, z.
B. Saug- oder Druckkräften oder elektrischen oder magnetischen Kraftwirkungen. In der Fig. 5 ist zu diesem Zweck in dem Stützring S ein durch Schrauben v verstellbarer Körper M angeordnet, der bei geeigneter Ausbildung zur Erzeugung magnetischer oder elektrostatischer Zngkräfte dienen kann, welche die gewünschte Wölbung der Häutchenoberfläche bewirken.
An dem nach dem Häutehen m zu gelegenen Ende kann der Körper M mit einer der Arbeitsform des Häutchens entsprechenden gewölbten Gegenfläche F versehen sein. Durch die Anbringung einer solchen Gegenfläche wird auch die Empfindlichkeit der Durchbiegung des Metallhäutchens, z. B. gegen Druckschwankungen der Umgebung vermindert. Der Raum zwischen dem Metallhäutchen und der Gegenfläche kann als Gas-oder Flüssigkeitspolster ausgebildet sein und der Körper M dadurch zur Verbesserung der Ruhelage und der Bewegung des Häutchens @ m durch Dämpfungswirkung dienen.
Der verstellbare Körper in kann auch nur zu diesem Zweck allein vorgesehen und hiebei ebenso wie das Häutchen m auch ebenflächig ausgeführt sein. Ferner kann die zwischen Häutehen m und Körper M gebildete Kammer mit Hilfe eines gasförmigen oder flüssigen Zwischenmediums auch zur Übertragung von Kraftwirkungen dienen, die an einer andern Stelle, z. B. von einer Membran, erzeugt werden und auf das spiegelnde Häutehen, z. B. pneumatisch oder hydraulisch übermittelt werden sollen.
Gemäss Fig. 6 sind zwei spiegelnde oder spiegelnd belegte Häutehen m','m an dem Aussenrand je eines der beiden Stütz- und Spannringe S, S'befestigt, die durch eine zum Aussenrand konzentrische Innenkante die Straffung und Ebnung der mittleren Häutchenfläche bewirken : Die beiden Ringe sind in bestimmtem Abstand einander gegenüber angeordnet, so dass sich ein Gesamtgebilde von mehrfacher
EMI3.2
<Desc/Clms Page number 4>
der Pufferung und Dämpfung etwas durchlässig für das Dämpfungs- oder Puffermedium sein. Auch kann es halb durchlässig für gewisse Strahlungen sein.
Die hochempfindlichen und weitgehend trägheitsfreien Häutchen nach der Erfindung haben eine vielseitige Verwendungsmöglichkeit. Sie können z. B. als Spiegel für Scheinwerfer, Teleskope, Galvanometer, Elektrometer oder als Bauteile für Kondensatoren, Relaisanordnungen, Druck-und Temperaturmessgeräte benutzt werden. Ferner sind sie mit Vorteil bei Lichtsteuerungen für trägheitsfreie Schallumsetzungen, z. B. beim sprechenden Film, sowie für die Zwecke der Nachrichtenübermittlung, z. B. bei der Bildtelegraphie, und insbesondere auch fürVerfahren verwendbar, bei denen der Gang-Unterschied oder die Intensität von interferierenden Strahlen verwertet oder durch Durchbiegung eines Membranspiegels die Strahlenriehtung, z. B. die Abbildungsweite, von Lichtbüscheln verändert wird.
In Fig. 10-14 sind einige Anwendungsfälle der spiegelnden Fläche nach der Erfindung dargestellt, bei denen das Häutchen durch elektrostatische Kräfte beeinflusst wird. In Fig. 10 wird das auf dem Stützring S aufliegende spiegelnde Metallhäutehen m durch die Zugschrauben b und die Druckschrauben c zu einer vollkommen ebenen Fläche gespannt, und die Spannung kann durch Verstellung dieser Schrauben geregelt werden. Unterhalb des Häutehens ist eine Elektrode cl angeordnet, die gitterförmig unterteilt sein kann, indem sie z. B. aus Lamellen oder einem Netz gebildet ist. Zwischen der Elektrode und dem Metallhäutehen liegt eine Spannungsquelle e.
Durch die elektrostatische Wirkung der Elektrode cl wird eine Durchbiegung des Häutchens m hervorgerufen, die sich mit der Grösse des Potentialunterschiedes zwischen Häutchen und Elektrode ändert, der durch irgendwelche zwischen Elektrode und Spannungsquelle vorgesehene elektrische Steuermittel x verändert wird.
In Fig. 11 sind zu beiden Seiten des über den Stützring S gespannten Metallhäutehens zwei Steuerelektroden cl, cl'vorgesehen. Eine Spannungsquelle e ist derart zwischen die Elektroden geschaltet, dass zwischen diesen und dem Metallhäutchen Potentiale entgegengesetzten Vorzeichens, z. B. +100 Volt und-80 Volt liegen. Diese Potentiale sind so abgeglichen, dass sich die elektrostatischen Anziehungswirkungen der Elektroden auf das Häutchen gegenseitig ganz oder grösstenteils aufheben. Die zusätzlichen steuernden Potentiale x, welche die Durchbiegungen der spiegelnden Fläche m zu bewirken haben, sind hier zwischen dem Verteilungspunkt o der Spannungsquelle e und dem Metallhäutchen m einzuschalten.
Fig. 12 zeigt. eine Elektrodenanordnung, welche Kippungen der spiegelnden Fläche bewirkt und dadurch einseitige Schwankungen des von dieser Fläche reflektierten Lichtes verursacht. Die Elektrode cl ist hier exzentrisch zu dem über dem Stützring S gestrafften Metallhäutchen m angeordnet und erhält
EMI4.1
die halbe Grösse dieses Rechtecks. Die gestrichelte Kurve deutet in Fig. 12 die bei dieser Elektrodenanordnung auftretende elektrostatische Durchbiegung des Häutchens an, durch die ein auf die spiegelnde Fläche auftreffendes Strahlenbündel z nach links in die gestrichelte Richtung 'abgelenkt und zurüek- geworfen wird. Die elektrische Schaltung kann bei der Anordnung nach Fig. 11 ähnliche'wie bei Fig. 10 sein.
Bei der Anordnung nach Fig. 13 sind zur Steigerung der Kippwirkung über und unter dem über den Stützring S gespannten Metallhäutehen m zwei exzentrisch gelagerte Elektroden d und d'gegeneinander versetzt vorgesehen. Die beiden Elektroden cl und d'können miteinander verbunden sein und die elektrische Schaltung kann in der gleichen Weise wie bei Fig. 10 gewählt werden. Die durch diese beiden Elektroden erzielte Formänderung des Metallhäutehens ist in Fig. 13 durch die gestrichelte Wellenlinie angegeben und bedeutet eine verstärkte Kippwirkung gegenüber der in Fig. 12 gestrichelt veranschaulichten Durchbiegung des MetaIlhäutchens.
In Fig. 14 sind über und unter dem über dem Stützring S gestrafften und an diesem befestigten Metallhäutehen m zwei Paare von Elektroden d, d'und f !", d'"exzentrisch angeordnet, die kreuzweise miteinander verbunden sind. Diese Elektroden und das Häutchen sind so an die Spannungsquellen e, e' angeschlossen, dass die über dem Häutchen befindlichen Elektroden gegenüber diesem das entgegengesetzte Potential wie die unter dem Häutchen liegenden Elektroden aufweisen. Die Elektroden , '"haben z. B. das Potential + 100 Volt und die Elel,-troden d', d"das Potential-100 Volt.
Bei entsprechender Wahl der Elektrodengrösse, des Elektrodenabstandes und der Potentialdifferenzen bleibt das Metallhäutchen für gewöhnlich in seiner Ruhelage, bis steuernde Potentiale zugeführt werden, welche je nach ihrem Vorzeichen starke Kippungen des Häutehens nach den gestrichelten Linien der Fig. 14 hervorrufen.
Die bei den Anordnungen der Fig. 10 und 14 auftretenden Kippwirkungen lassen sich statt auf elektrostatischem Wege auch durch magnetische Kraftwirkungen mit Hilfe geeignet ausgebildeter und angeordneter Elektromagnete erreichen. Ferner können alle diese Elektroden oder Elektromagnete mit
Schlitzen oder andern Öffnungen versehen sein, durch die auch eine zentrale Lichtstrahlung der Spiegelmembran ermöglicht wird. Zur Erzielung der höchst erreichbaren Abbildungsgiite und der grösstmöglichen Steuerungsempfindlichkeit ist auf die vorteilhafteste Art der Formänderung und Bewegung der spiegelnden Fläche zu achten.
Durch stärkere Steuerkräfte, insbesondere durch die bei elektrostatischer oder elektromagnetischer Steuerung vielfach angewendete Vorspannung erfahren sehr biegsame, empfind- liche spiegelnde Häutchen im allgemeinen örtlieh ausgeprägte Formänderungen, welche die Gleichartigkeit der Strahlenreflexion und Strahlenvereinigung merklich zu stören vermögen. Zur Beseitigung dieses
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
sondern abschnittweise derart, dass das Häutchen unter dem Einfluss der Kraftwirkungen eine optisch möglichst günstige Formänderung erfährt. Zu diesem Zweck können Einstellvorrichtungen, z. B.
Stellschrauben, vorgesehen werden, welche die Abstände und die Form der einzelnen Elektroden-oder Elektromagnetabschnitte zu regeln gestatten und mittels deren man dann nötigenfalls auch einen durch andere optische Teile des Strahlenganges hervorgerufene Abbildungsmangel berichtigen kann.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Spiegelnde Fläche zur Beeinflussung von Strahlen, welche aus einem spiegelnd belegten oder spiegelndem Häutchen aus Metall oder an denn Baustoff besteht, das durch seine Umfangsbefestigung annähernd faltenlos gespannt und innerhalb dieses Befestigungsumfanges durch weitere Spannmittel zu einer vollkommen ebenen Fläche oder zu einer bestimmt gewölbten Fläche ausgebildet ist.
<Desc / Clms Page number 1>
Reflective surface for influencing rays.
The invention relates to influencing light rays, e.g. B. for interference purposes or to change the direction of rays in physical, astronomical or similar apparatus, especially
EMI1.1
Settlements in which very thin or easily movable reflective layers are used to influence the light rays. It has already been proposed in these and similar cases to use a membrane that is silver-plated and polished as the reflective surface. Such a membrane, however, has a comparatively great thickness, since it consists of two superimposed layers and the production of the polish requires a considerable minimum thickness of the silver layer.
The sensitivity of the movement is therefore not increased to the highest degree by such a membrane, since the flexural rigidity, which is proportional to the third power of the thickness, is still very considerable in this membrane.
In order to achieve the highest sensitivity of the radiation influence and the utmost accuracy of the mirror image, a reflective coated or reflective skin made of metal or other building material is now used according to the invention as a reflective surface, which is stretched almost wrinkle-free due to its circumferential fastening and within this fastening circumference by further clamping means is formed into a perfectly flat surface or to a certain curved surface.
In this way it is achieved, for example, that the reflective membrane, which is already tensioned like a membrane, has uneven points only on its fastening edge and is already regularly shaped in its center due to its state of tension, inside to a level surface that is equivalent to the best optical glass cuts , is tightened when its inner part is placed under pressure on clamping devices that ensure a perfectly regular contact surface. Analogously, when using support or tensioning means which result in a curved support surface, a correspondingly curved skin surface can be achieved in accordance with the invention in a crease-free tightening.
Another advantage of the invention is that the tensioning means, which supports the inner skin surface, largely shields this tensioned middle part of the hat against vibrations emanating from the outer fastening edge of the hat. Extremely small vibrations acting on the middle part of the cap can therefore be perceived undisturbed.
In detail, the invention can be implemented, for example, in such a way that the reflective membrane, which is provided with a certain tension from the start, is pulled with its inner part under a certain contact pressure over a regularly shaped ring. This additional support voltage
EMI1.2
and its holder or by adjustable tensile forces or by a certain depth of the holder. When using several clamping rings that surround each other, the outer edge of the cone, which is used for holding, can rest or be supported on the outer ring and the tension of the inner part can be achieved by applying suitable pressure forces to the annular part of the cone between the two concentric rings, e.g. . B. complained to him.
You can also cut skin on the outer surface of a clamping ring, for. B. by gluing, clamping.
Fasten soldering, which results in small dimensions for the entirety of the ring and skins.
It is also possible to provide several support or clamping rings, which are not one inside the other, but rather adjacent to one another, for tightening the inner surface of the skin, whereby corresponding individual parts of the hat are tensioned into precisely flat or curved surfaces. Furthermore, instead of closed rings to support and tighten the skin, open rings can also be used, which
<Desc / Clms Page number 2>
Speaking not result in closed support lines. You can also create straight or otherwise shaped support lines on the skin by means of suitably stretched or curved clamping bodies.
For example, a straight support body engaging the skin in the manner of a single cutting edge gives two slightly inclined, taut skin fields which, for. B. are suitable for interference purposes, while two such straight support bodies produce a central horizontal flat field when arranged in parallel. Voltage regulation in the spaces can also be carried out in the case of support lines that partially surround one another. By not in a plane but curved in space extending support lines, z. B. by corrugated or otherwise partially curved support rings, the skin can also be shaped wrinkle-free after a curved surface in a certain sense.
The tension of the edge parts of the hat can instead of the whole circumference in sections, z. B. be done by local tensile or compressive load at several points on the circumference or by local change in the inner support ring. In many cases it will be useful to make the means used to hold and tension the cap adjustable, eg. B. by using variable weights or spring pressures or adjusting screws for this purpose. Suitable facilities can, for. B. serve as they are used in the thicker acoustic membranes to regulate the voltage and
EMI2.1
or the effect of pressure or by the action of magnetic, electrostatic or similar remote forces, which attack the outer or inner part of the cap.
For this purpose you can z. B. provide an approximately its later working form corresponding flat or curved counter surface opposite the reflective skin, which for the exercise of the skin shape determining, z. B. magnetic or electrical force effects and can be adjustable in their distance from the skin by attachment to a movable body. This opposing surface can also be used to achieve a damping effect which improves the rest position or the movement of the membrane and which is generated by a gas or liquid cushion between the membrane and the opposing surface.
Furthermore, two or more reflective skins can be placed opposite one another at a distance by fastening each to a special clamping ring or to one of the outer edges of a common clamping ring, so that an overall structure of increased sensitivity results.
Very thin, tensioned, already high-gloss metal membranes, preferably less than 0,0001 mm thick, are particularly suitable for achieving regularly shaped mirror skins according to the invention. Instead of metal or metal compounds, the membrane can also consist of any other suitable building material of an inorganic or organic nature, e.g. B. from glass, mica, quartz glass, from a chemically converted metal foil, such as an oxidized light metal foil or from celluloid, viscose, gelatin, lacquer masses, synthetic resins, hard rubber. Such skins can be coated with a reflective layer of metal, e.g. B. silver, gold, chromium, nickel can be provided by chemical application, evaporation, in particular in a high vacuum or by cathodic sputtering or in some other way.
In the case of very elastic skin, the production of the reflective coating can also only be carried out after the skin has been tensioned, so that the less elastic reflective metal layer is not torn during the tensioning process. The membrane can also consist of two or more building materials made of harder and softer layers of different metals, such as. B. gold and nickel or composed of metal and inorganic or organic material. In order to keep the membrane under constant tension in the event of temperature changes, the building materials for the membrane and its holder and for its tensioning and supporting parts are expediently chosen so that they have the same or approximately the same mean temperature expansion.
In the drawings, for example, various embodiments of the reflective surface according to the invention are illustrated in schematic representation.
EMI2.2
at the reinforced edge has a thickness of about 0.1 mm, on a support or tension ring S, the upper, tapering edge of which has a narrow, flat ring surface which represents a perfectly flat support surface for the membrane m. The reinforced outer edge of the membrane exerts a sufficient pull on the middle part of the membrane due to its weight, which is thereby stretched smoothly and tightly into an exactly flat surface. The surface of the metal skin lying within the ring S is designed to be reflective.
The reinforced outer edge) 'of the metal skin m can also be supported according to FIG. 2 by a special ring T which surrounds the clamping ring S and can be adjustable. With such a double bearing, the tension of the inner part can also be brought about by exerting a suitable pressure on the part of the membrane m lying between the two rings S, T. According to FIG. 2, this is done by the weight of an applied ring a acting from above, which can also be replaced by several individual weights or spring pressures or a suction effect.
By using several concentric clamping rings, the perfect leveling of the metal part of the skin can be facilitated, as shown in FIG. 3, for example, for two supporting or clamping rings S * and 'which surround one another and through which the skin m is caused by weights q. is tightened.
<Desc / Clms Page number 3>
EMI3.1
fix by gluing, clamping, soldering. One can for this z. B. a very light little one
Use a glass ring that has a thickened edge k with which it is cemented onto the taut, reflective membrane m. The flat mirror obtained in this way is particularly suitable for galvanometers and similar measuring devices.
FIG. 5 shows, in an exemplary embodiment, how the precise shaping of slightly curved reflective surfaces can also be achieved through the use of support or tensioning means according to the invention. For this it is advantageous if, in addition to the tension forces acting in the direction of the skin surface, perpendicular forces are also allowed to act on the inner part of the skin. In the embodiment according to FIG. 5, the skin m is on the one hand under the action of edge tension which is controllably exerted by the tension screws b and the pressure screws c and on the other hand in the inner part under the influence of forces which cause the skin surface to bulge, e.g.
B. suction or pressure forces or electrical or magnetic force effects. In FIG. 5, a body M adjustable by screws v is arranged in the support ring S for this purpose, which body M, if suitably designed, can be used to generate magnetic or electrostatic pulling forces which cause the desired curvature of the skin surface.
At the end located after the hide m, the body M can be provided with a curved counter surface F corresponding to the working shape of the hide. By attaching such a mating surface, the sensitivity of the deflection of the metal skin, z. B. reduced against pressure fluctuations in the environment. The space between the metal membrane and the counter surface can be designed as a gas or liquid cushion and the body M thereby serves to improve the rest position and the movement of the membrane @ m by means of a damping effect.
The adjustable body in can also only be provided for this purpose alone and, like the skin m, can also be made flat. Furthermore, the chamber formed between skins m and body M with the help of a gaseous or liquid intermediate medium can also be used to transmit force effects that occur at another point, e.g. B. from a membrane, and on the reflective skin, z. B. should be transmitted pneumatically or hydraulically.
According to FIG. 6, two reflective or reflective coated skins m ',' m are attached to the outer edge of one of the two support and tension rings S, S ', which by means of an inner edge concentric to the outer edge effect the tightening and flattening of the middle skin surface: both rings are arranged opposite each other at a certain distance, so that an overall structure of multiple
EMI3.2
<Desc / Clms Page number 4>
buffering and damping, it must be somewhat permeable to the damping or buffer medium. It can also be semi-transparent to certain radiation.
The highly sensitive and largely inertia-free skins according to the invention have a wide range of uses. You can e.g. B. be used as a mirror for headlights, telescopes, galvanometers, electrometers or as components for capacitors, relay arrangements, pressure and temperature measuring devices. They are also advantageous in lighting controls for inertia-free sound conversions, e.g. B. when talking film, as well as for the purpose of sending messages, e.g. B. in image telegraphy, and in particular also for methods in which the rate difference or the intensity of interfering rays is utilized or the radiation direction is changed by bending a membrane mirror, e.g. B. the imaging distance is changed by light bundles.
In Fig. 10-14 some applications of the reflective surface according to the invention are shown in which the membrane is influenced by electrostatic forces. In Fig. 10, the reflective metal skin lying on the support ring S is tensioned by the tension screws b and the pressure screws c to form a perfectly flat surface, and the tension can be regulated by adjusting these screws. Below the skin an electrode cl is arranged, which can be divided in a grid by z. B. is formed from slats or a network. A voltage source e is located between the electrode and the metal skin.
The electrostatic effect of the electrode cl causes a sagging of the membrane m which changes with the size of the potential difference between the membrane and the electrode, which is changed by any electrical control means x provided between the electrode and the voltage source.
In FIG. 11, two control electrodes c1, c1 'are provided on both sides of the metal skin tensioned over the support ring S. A voltage source e is connected between the electrodes in such a way that between these and the metal membrane potentials of opposite signs, e.g. B. +100 volts and -80 volts. These potentials are balanced in such a way that the electrostatic attraction effects of the electrodes on the membrane completely or largely cancel one another out. The additional controlling potentials x, which have to cause the deflection of the reflecting surface m, are to be connected here between the distribution point o of the voltage source e and the metal skin m.
Fig. 12 shows. an electrode arrangement which tilts the reflective surface and thereby causes one-sided fluctuations in the light reflected from this surface. The electrode cl is here eccentrically to the metal skin m tightened over the support ring S and is maintained
EMI4.1
half the size of this rectangle. The dashed curve in FIG. 12 indicates the electrostatic deflection of the membrane which occurs with this electrode arrangement, by means of which a bundle of rays z striking the reflective surface is deflected to the left in the dashed direction 'and thrown back. The electrical circuit in the arrangement according to FIG. 11 can be similar to that in FIG.
In the arrangement according to FIG. 13, two eccentrically mounted electrodes d and d are provided offset from one another above and below the metal skins m stretched over the support ring S to increase the tilting effect. The two electrodes cl and d can be connected to one another and the electrical circuit can be selected in the same way as in FIG. The change in shape of the metal skin achieved by these two electrodes is indicated in FIG. 13 by the dashed wavy line and signifies an increased tilting effect compared to the bending of the metal skin shown in FIG. 12 with a dashed line.
In FIG. 14, two pairs of electrodes d, d'and f! ", D '" are arranged eccentrically above and below the metal skins m, which are taut over the support ring S and fastened to the latter, and which are cross-connected to one another. These electrodes and the membrane are connected to the voltage sources e, e 'in such a way that the electrodes located above the membrane have the opposite potential to the electrodes located under the membrane. The electrodes, '"have, for example, the potential + 100 volts and the electrodes d', d" have the potential -100 volts.
With an appropriate selection of the electrode size, the electrode spacing and the potential differences, the metal skin usually remains in its rest position until controlling potentials are supplied which, depending on their sign, cause the skin to tilt sharply according to the dashed lines in FIG.
The tilting effects occurring in the arrangements of FIGS. 10 and 14 can also be achieved by magnetic force effects with the help of suitably designed and arranged electromagnets instead of electrostatically. Furthermore, all of these electrodes or electromagnets can with
Slits or other openings through which a central light radiation of the mirror membrane is made possible. In order to achieve the highest possible image quality and the greatest possible control sensitivity, the most advantageous type of change in shape and movement of the reflecting surface must be observed.
As a result of stronger control forces, in particular as a result of the bias voltage often used in electrostatic or electromagnetic control, very flexible, sensitive reflective membranes generally experience locally pronounced changes in shape which can noticeably disturb the uniformity of the radiation reflection and radiation combination. To eliminate this
<Desc / Clms Page number 5>
EMI5.1
but in sections in such a way that the skin undergoes a change in shape that is optically as favorable as possible under the influence of the force effects. For this purpose adjustment devices, e.g. B.
Adjusting screws are provided which allow the spacing and shape of the individual electrode or electromagnet sections to be regulated and by means of which, if necessary, an imaging deficiency caused by other optical parts of the beam path can also be corrected.
PATENT CLAIMS:
1. Reflective surface for influencing rays, which consists of a reflective or reflective membrane made of metal or on the building material, which is stretched almost wrinkle-free due to its circumferential fastening and, within this fastening circumference, by further clamping means to a completely flat surface or to a certain curved surface is trained.