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Verschluss
Die Erfindung bezieht sich auf einen schnellarbeitenden Verschluss mit grosser Öffnung, der in der
Schnellphotographie verwendet werden kann.
In den letzten Jahren ist eine Anzahl von Verschlüssen für Schnellphotographie entwickelt worden.
Von diesen arbeiten die Verschlüsse der Kerrzellen- und Faradayart in der Weise, dass sie ein von einem
Gegenstand reflektiertes Lichtbündel polarisieren und dann die Polarisationsebene selektiv drehen und da- durch den Durchgang von Licht durch einen Analysator hindurch zu einer Kamera steuern. Diese Verschlüsse öffnen und schliessen sich in einem Bereich von weniger als einer Mikrosekunde und können mit verhältnismässig grossen Öffnungen verwendet werden, jedoch sind sie durch eine schlechte Lichtdurch- lässigkeit gekennzeichnet.
Bei einem elektromechanischen Verschluss wird ein in spezieller Weise abgeflachter, kleiner emaillierter Draht verwendet, der in sich selbst zu einem T-förmigen Element gebogen ist. Sämtliche parallelen Segmente werden festgehalten, mit Ausnahme des oberen Segmentes des T-Elementes oder Antriebsteiles. Während der Antriebsteil in richtigem Winkel an einer Verschlussplatte anliegt, wird ein hoher Stromstoss durch das Element hindurchgeführt, und der Antriebsteil erteilt der Platte einen Impuls, so dass diese sich bewegt und eine Öffnung freigibt. Obwohl dieser Verschluss mit hoher Geschwindigkeit arbeitet und eine hohe Lichtdurchlässigkeit hat, kann er nur mit einer verhältnismässig kleinen Öffnung verwendet werden.
Ein kürzlich entwickelter elektro-optischer Verschluss weist ein Stück aus Kunststoff auf, auf welchem ein lichtundurchlässiger Aluminiumüberzug niedergeschlagen worden ist. In einem l : urnen Abstand von der aluminisierten Oberfläche befindet sich ein Stück aus nicht überzogenem Kunststoff entsprechender Grösse. Eine vergleichsweise starke Entladung aus einem Kondensator verdampft das Aluminium und macht den Verschluss lichtdurchlässig.
Dieser Verschluss arbeitet mit hoher Geschwindigkeit, hat eine mittlere bis hohe Lichtdurchlässigkeit und kann mit einer grossen Öffnung verwendet werden. Jedoch wird, wenn der Aluminiumüberzug verdampft wird, ein heller Lichtblitz ausgesendet, und ein während dieses Blitzes belichteter Film wird nachteilig verschleiert.
Ein Zweck der Erfindung besteht daher darin, einen schnellarbeitenden Verschluss zu schaffen, der mit grossen Öffnungen verwendet werden kann, eine hochprozentige Lichtdurchlässigkeit im geöffneten Zustand hat und dessen Arbeiten nicht von einem Lichtblitz begleitet ist.
Ein Verschluss mit einem lichtundurchlässigen Teil, der so angeordnet ist, dass er den Durchgang von Licht durch eine Öffnung steuert, ist gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der lichtundurchlässige Teil wenigstens einen Streifen aus festem leitenden Material hat, und dass eine Einrichtung zum Erzeugen eines Stromstosses, der von elektromagnetischen Kräften begleitet ist sowie Stromleiteinrichtungen vorgesehen sind, welche den Strom durch den aus gleitendem Material bestehenden Streifen
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in solcher Weise hindurchleiten,
dass die aus dem Zusammenwirken des durch das leitende Material hin- durchfliessenden Stromstosses mit dem durch den Stromstoss erzeugten elektromagnetischen Feld sich er- gebenden elektromagnetischen Kräfte eine Bewegung von Teilen des leitenden Materials relativ zuein- ander zur vorbestimmten Steuerung der Stellung des lichtundurchlässigen Teiles hervorrufen.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der lichtundurchlässige Teil aus einer
Folie aus leitendem Material bestehen.
Die die Verschlussöffnung bedeckende Folie ist in einem Stromkreis angeordnet, der einen hohen
Stromstoss erzeugen kann. Bei Auftreten des Stromstosses wird die Folie durch die von dem Strom hervor- gerufenen elektromagnetischen Kräfte gekrümmt und seitlich zusammengedrückt.
Bei einer ändern bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Verschluss zwei lichtundurch- lässige Platten aus leitendem Material aufweisen. Bei Betätigung des Verschlusses wird der Strom durch die Platten in entgegengesetzten Richtungen hindurchgeleitet und erzeugt elektromagnetische Kräfte, welche die Platten abstossen, um den Verschluss zu öffnen.
Bei einer andern bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Folie zwischen zweiElektroden festgeklemmt, die in den Entladungskreis einer Energiespeichervorrichtung, z. B. eines Kondensators, geschaltet sind. Wenn der Kondensator entladen wird, wird ein hoher Stromstoss durch die Folie hindurch- geführt, die gekrümmt und seitlich zusammengedrückt wird (s. Fig. 1).
Bei einer weiteren Ausführungsform sind zwei Folien nebeneinander in solcher Weise angeordnet, dass eine Kante der einen Folie eine Kante der andern Folie etwas übergreift, so dass durch die sich übergreifenden Kanten kein Licht hindurchgeht. Die sich übergreifenden Kanten sind voneinander isoliert. Die unteren Enden der Folien sind jeweils mit einer Elektrode verbunden. DieElektroden sind in einemStrom- kreis angeordnet, der einen hohen Stromstoss erzeugen kann.
Wenn der Stromstoss durch den Stromkreis hindurchgeht, wird jede Folie durch die oben beschriebenen elektromagnetischen Kräfte seitlich zusammengedrückt, jedoch wird zusätzlich jede Folie durch die andere abgestossen, weil die Folien Ströme in entgegengesetzten Richtungen führen. Die Öffnungswirkung dieser Ausführungsform ist daher schneller als die der ersten Ausführungsform (s. Fig. 3).
Bei einer weiteren Ausführungsform sind zwei Platten nebeneinander so angeordnet, dass eine Kante der einen Platte eine Kante der andern Platte etwas übergreift. Die sich übergreifenden Kanten sind voneinander isoliert. Die Platten sind am oberen Ende in einem gemeinsamen Leiter verschiebbar angeordnet, und jede Platte ist am unteren Ende in einer zugehörigen Elektrode verschiebbar angeordnet.
Wenn ein Stromstoss in entgegengesetzten Richtungen durch die Platten und die Elektroden hindurchgeführt wird, werden die Platten durch die von dem Strom erzeugten elektromagnetischen Kräfte abgestossen, wodurch das schnelle Öffnen des Verschlusses erreicht wird (s. Fig. 5).
Weitere nachstehend erläuterte Ausführungsformen arbeiten wie folgt :
1. Ein Stromstoss, der durch zwei aus leitendem Material bestehende Platten in der gleichen Richtung hindurchgeführt wird, erzeugt elektromagnetische Kräfte, die bewirken, dass die verschiebbar angeordneten Platten sich gegeneinander bewegen und dadurch den Verschluss schliessen (Fig. 8).
2. Der Strom wird in der gleichen Richtung durch zwei biegsame Leiter hindurchgeführt, deren jeder mit einer zugehörigen, aus nicht-leitendem Material bestehenden Platte verbunden ist, um elektromagnetische Kräfte zu erzeugen, die bewirken, dass die verschiebbar angeordneten Platten sich gegeneinander bewegen und dadurch den Verschluss schliessen (Fig. 10).
3. Der Strom wird in entgegengesetzten Richtungen durchdiebeidenletztgenannten Leiter hindurchgeführt, um elektromagnetische Kräfte zu erzeugen, die bewirken, dass die beiden Platten sich voneinander weg bewegen und dadurch den Verschluss öffnen (Fig. 12).
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Fig. l zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2 ist ein Schnitt nach Linie 2-2 der Fig. l. Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Fig. 4 ist ein Schnitt nach Linie 4-4 der Fig. 3. Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung. Fig. 6 ist ein Schnitt nach Linie 6-6 der Fig. 5. Fig. 7 ist ein Schnitt nach Linie 7-7 der Fig. 5. Fig. 8 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung. Fig. 9 ist ein Schnitt nach Linie 9-9 der Fig. 8. Fig. 10 zeigt eine fünfte Ausführungsform der Erfindung. Fig. 11 ist ein Schnitt nach Linie 11-11 der Fig. 10. Fig. 12 zeigt eine sechste Ausführungsform der Erfindung.
Bei der in den Fig. l und 2 wiedergegebenen Ausführungsform ist eine Folie 10 längs der optischen Achse a zwischen dem zu photographierenden Objekt 11 und einer Kamera angeordnet, die nicht dargestellt ist. Die Folie kann aus lichtundurchlässigem leitenden Material, wie Kupfer, Aluminium oder Monelmetall, bestehen und ist zwischen Klemmen 12 und 13 angeordnet. Monelmetall ist eine Legierung aus ungefähr 67% Nickel, 28% Kupfer und 5% andern Elementen, hauptsächlich Eisen und Mangan.
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Die Klemmen 12, 13 sind verhältnismässig massiv, um ihre Verformung zu vermindern, wenn sie mittels Mutter- und Bolzenteilen 20 angezogen werden, und um einen guten elektrischen Kontakt mit der Folie herzustellen.
Das an eine Funkenstrecke 14 angelegte Auslösesignal S ist ein Hochspannungsimpuls, der von einem Thyratron oder einem andern Auslösestromkreis (nicht dargestellt) abgeleitet werden kann, dessen Arbeiten mit dem der Kamera synchronisiert ist.
Der einem Kondensator 15 von einer Hochspannungsquelle 16 zugeführte Energiepegel wird wahlweise mittels einer Skala 17 eingeregelt. Bei einer besonderen Anwendung ist der Energiepegel festgelegt und kann durch eine empirische Ermittlungsmethode, die nachstehend in dem Abschnitt"Opti- maler Energieeingang"beschrieben wird, bestimmt werden.
Im Betrieb wird der Kondensator 15 aus der Energiequelle aufgeladen, und die Funkenstrecke 14 wird durch das Auslösesignal gezündet. Wenn die Funkenstrecke durchschlagen ist, wird der Kondensator 15 entladen, und durch die Folie 10 geht ein hoher Stromstoss hindurch. Die von dem Strom erzeugten elektromagnetischen Kräfte bewirken, dass die Folie gekrümmt und seitlich zusammengedrückt wird, woraus sich die schnellöffnende Wirkung des Verschlusses ergibt.
Bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 3 und 4 sind zwei Folien 30 und 31 aus lichtundurchlässigem leitendem Material, wie Kupfer, Aluminium oder Monelmetall, auf der optischen Achse a zwischen dem zu photographierenden Objekt 32 und der nicht dargestellten Kamera angeordnet. Die Folien sind auf den gegenüberliegenden Seiten einer durchsichtigen Kunststoffschicht 33 angeordnet und
EMI3.1
sich etwas, um den Durchgang von Licht in der Mitte zu verhindern. Die KunststoffschichtDie eine Klemme 34 ist vollständig aus leitendem Material hergestellt und bildet einen gemein- samen Leiter, mit dem die Folien verbunden sind, während die andere Klemme 35 Elektroden 36 und 37 und Isolatoren 38 und 39 aufweist.
Bemerkt sei, dass die Elektroden 36,37 durch die
Kunststoffschicht 33 und die Isolatoren 38,39 voneinander isoliert sind und dass jede Elektrode mit jeweils einer der Folien 30, 31 verbunden ist.
Die Klemmen 34,35 sind verhältnismässig massiv ausgebildet. Dadurch wird ihre Verformung vermindert, wenn sie mittels Schrauben- und Bolzenteilen 40 fest angezogen werden, während ausserdem ein guter elektrischer Kontakt mit den Folien 30, 31 geschaffen wird.
Der an einen Kondensator 43 von einer Hochspannungsquelle 44 angelegte Spannungspegel kann mittels einer Skala 45 selektiv eingestellt werden. Wie bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform ist der Spannungspegel bei jeder besonderen Anwendung festgelegt und kann durch die im Abschnitt "Optimaler Energieeingang"beschriebene Methode bestimmt werden.
Im Betrieb wird, nachdem der Kondensator 43 von der Energiequelle 44 auf einen vorher eingestellten Energiepegel aufgeladen ist, eine Funkenstrecke 46 durch das Auslösesignal S gezündet.
Wenn die Funkenstrecke durchschlagen ist, wird der Kondensator 43 über einen Stromkreis entladen, der die Elektrode 36, die Folie 3u, die Klemme 34, die Folie 31 und die Elektrode 37 enthält.
Wenn der durch die Entladung des Kondensators erzeugte hohe Stromstoss durch die Folien hindurchgeht, wird jede Folie von den durch den Strom hervorgerufenen elektromagnetischen Kräften zusammengedrückt, und zusätzlich wird jede Folie von der andern abgestossen, weil die Folien Strom in entgegengesetzten Richtungen führen. Die Öffnungswirkung dieses Verschlusses ist daher noch schneller als die mit Bezug auf die Fig. l und 2 beschriebene.
Bei der in den Fig. 5-7 wiedergegebenen Ausführungsform sind Nuten 50,51, 52 in Elektroden 54 bzw. 55 und 56 ausgebildet. Die Elektroden 55 und 56 sind mit einem Isolator 57 durch Schrauben 58 in solcher Weise verbunden, dass die Nuten 51 und 52 sich etwas überlappen (Fig. 7).
Der Isolator 57 und die Elektrode 54 sind vermittels Schrauben 59 mit Teilen 60 verbunden, die aus nicht-leitendem Material hergestellt sind.
In den Nuten 50,51, 52 sind Verschlussplatten 63 und 64 so angeordnet, dass sie sich längs der optischen Achse a zwischen dem zu photographierenden Objekt 66 und der nicht dargestellten Kamera etwas übergreifen. Die Platten 63 und 64 sind aus steifem, 1ichtundurchlässigem leitendem Material hergestellt.
Wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen ist das an eine Funkenstrecke 68 angelegte Auslösesignal S ein Hochspannungsimpuls, der von einem Thyratron oder einem andern Auslösestromkreis (nicht dargestellt) abgeleitet werden kann, dessen Arbeiten mit dem der Kamera synchronisiert ist.
Die Höhe der in einem Kondensator 69 durch eine Hochspannungsquelle 70 gespeicherten Ener-
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gie hängt von der Einstellung einer Skala 71 ab. Die Energiehöhe für irgendeine besondere Anwendung ist festgelegt und kann mittels der nachstehend in dem Abschni*t"Optimaler Energieeingang"beschrie- benen empirischen Methode bestimmt werden.
Im Betrieb wird, nachdem der Kondensator 69 aus der Energiequelle 70 aufgeladen worden ist, die Funkenstrecke 68 durch das Auslösesignal gezündet. Der Kondensator wird dann entladen, und durch die Elektrode 55, die Platte 63, die Elektrode 54, die Platte 64 und die Elektrode 56 geht ein starker Stromstoss hindurch. Da die Richtung des Stromflusses in der einen Platte derjenigen des
Stromflusses in der andern Platte entgegengesetzt ist, stossen sich die Platten einander ab und bewegen sich in den Nuten 50,51, 52 als verhältnismässig freie Körper, um den Verschluss zu öffnen.
Bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 8 und 9 sind zwei Verschlussplatten 74,75 vorgesehen, die aus steifem undurchsichtigem leitendem Material hergestellt sind. Die Platten sind in Nuten 76,77 von Elektroden 78,79 verschiebbar gelagert und längs der optischen Achse A zwischen dem zu photographierenden Objekt 80 und der nicht dargestellten Kamera angeordnet. Die Nuten 76 über- lappen sich etwas, wie dies aus Fig. 8 ersichtlich ist.
Schrauben 81 verbinden die Elektroden mit Tragteilen 82, die aus nicht-leitendem Material hergestellt sind. Eine Funkenstrecke 83, eine Energiequelle 84, eine Skala 85 und ein Kondensator 86 sowie das an die Funkenstrecke anzulegende Auslösesignal S und die in dem Kondensator gespeicherte Energiemenge sind im wesentlichen die gleichen wie bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 5-7.
Wenn im Betrieb der gewünschte Energiepegel in dem Kondensator 86 gespeichert ist und das Auslösesignal die Funkenstrecke 83 gezündet hat, wird der Kondensator 86 über die Verschlussplatten 74,75 entladen. Der sich aus der Entladung des Kondensators ergebende Stromstoss geht durch die Platten in der gleichen Richtung hindurch und erzeugt elektromagnetische Kräfte, welche die Platten gegeneinander ziehen, die sich als relativ freie Körper in den Nuten 76,77 bewegen, um den Verschluss zu schliessen.
Es ist leicht erkennbar, dass mit einem zweckentsprechenden Synchronisierstromkreis, wie er in der Technik bekannt ist, der sich schnell öffnende Verschluss gemäss Fig. 5 und der sich schnell schliessende Verschluss gemäss Fig. 8 längs der gleichen optischen Achse angeordnet werden könnten. Der erstere würde dann geöffnet werden, um das Licht von dem Objekt zur Kamera durchzulassen, während der letztere geschlossen würde, um den Lichtdurchgang längs des gleichen Weges abzusperren.
Bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 10 und 11 sind Nuten 87, 88,89 in Führungsteilen 90,91 ausgebildet. Verschlussplatten 92, 93, die sich etwas übergreifen, sind in den Nuten längs der optischen Achse a zwischen dem Objekt 94 und der nicht dargestellten Kamera angeordnet. Die Nuten dienen dazu, die Platten zu führen, und sie sind so dimensioniert, dass sie die Platten nicht festhalten. Zwischen den Führungsteilen 90,91 sind Abstützteile 95 vermittels Schrauben 96 befestigt. Die Führungsteile 90,91 und die Platten 92,93 sind aus geeignetem nichtleitenden Material hergestellt. Die Platten sind vergleichsweise dünn und lichtundurchlässig.
Auch bei diesem Verschluss sind eine Funkenstrecke 100, eine Energiequelle 101, eine Skala 102, ein Kondensator 103 und das an die Funkenstrecke anzulegende Auslösesignal im wesentlichen die gleichen wie bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 5-7. Der in dem Kondensator 103 gespeicherte Energiepegel, der für jede besondere Anwendung festgelegt ist, kann nach der Methodebestimmt werden, die nachstehend in dem Abschnitt"Optimaler Energieeingang"beschrieben wird.
Biegsame isolierte Leiter 110,111 sind parallel zwischen die Funkenstrecke 100 und Erde geschaltet. Die Leiter 110,111 sind durch zweckensprechende (nicht dargestellte) Mittel jeweils längs der Innenkante einer der Platten 92,93 angeordnet. Da die Kraft zwischen den Leitern dem Abstand zwischen ihnen umgekehrt proportional ist, sind die Leiter sehr nahe an den Innenkanten angeordnet, jedoch nicht so nahe, dass zwischen den Leitern eine Funkenbildung auftritt, wenn die Platten gegeneinander gezogen werden.
Wenn im Betrieb der Kondensator 103 entladen wird, fliesst ein Stromstoss durch die Leiter 110,111 in der gleichen Richtung hindurch, um elektromagnetische Kräfte zu erzeugen, welche die Platten 92, 93 anziehen. Die Platten bewegen sich dann in den Nuten 87,88 und 89 gegeneinander, um den Verschluss zu schliessen.
Bei der in Fig. 12 wiedergegebenen Ausführungsform, bei welcher der Ausführungsform gemäss Fig. 10 entsprechende Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind, ist auf den Platten 92,93 durch zweckentsprechende (nicht dargestellte) Mittel ein biegsamer isolierter Leiter 114 angeordnet, der zwischen die eine Seite der Funkenstrecke 100 und Erde geschaltet ist. Der Leiter 114 ist sehr nahe
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an den Innenkanten der Platten angeordret, jedoch nicht so nahe, dass eine Funkenbildung zwischen den
Abschnitten des Leiters eintreten kann, wenn die Platten gegeneinander gezogen werden. Der in dem
Kondensator 103 gespeicherte Energiepegel ist im wesentlichen gleich dem in dem gleichen Konden- sator der Ausführungsform gemäss Fig. 10 gespeicherten Energiepegel und kann durch die gleiche Metho- de bestimmt werden.
Wenn im Betrieb die Funkenstrecke 100 durch das Auslösesignal S gezündet und der Konden- sator 103 entladen wird, fliesst Strom in der einen Richtung durch den auf der Platte 92 angeord- neten Abschnitt des Leiters 114 und in der entgegengesetzten Richtung durch den auf der Platte 93 angeordneten Abschnitt des Leiters hindurch. Die durch den Stromfluss erzeugten elektromagnetischen
Kräfte stossen die Platten voneinander ab, die sich dann in den Nuten 87,88, 89 bewegen, um den
Verschluss zu öffnen.
Es sei bemerkt, dass die Teile 90,91, 95 und die Nuten 87,88, 89 lediglich dazu verwen- det werden, die Verschlussplatten 92 und 93 zu halten und zu führen, und dass die Platten auch in be- liebiger anderer Weise abgestützt und geführt werden können. Beispielsweise könnten die Platten auf zwei aus leitendem Material bestehenden Bändern angeordnet sein, die genügend steif sind, um die Platten zu tragen, jedoch genügend biegsam sind, um den Platten zu ermöglichen, sich voneinander weg zu bewe- gen, wenn ein Stromstoss in der einen Richtung durch das eine Band und in der entgegengesetzten Richtung durch das andere Band hindurchfliesst.
Nachstehend werden die qualitativen Einflüsse einiger baulicher Parameter auf die Arbeitsgeschwin- digkeit der Verschlüsse gemäss den verschiedenen Ausführungsformen kurz erörtert. Obgleich die genannten Aufbauteile in den meisten Fällen sich auf die Ausführungsform gemäss Fig. 3 beziehen, sei bemerkt, dass die gleichen od. ähnl. Betrachtungen auch auf die Ausführungsform gemäss den andern Figuren zutreffen.
Optimaler Energieeingang :
Für die Zwecke der nachfolgenden Erörterung wird ein Folien-"Faden"als einAbschnitt derFolie 30 oder 31 (Fig. 3) definiert, der eine Breite dx, eine Dicke h und eine Längeneinheit hat, während die Breite der Folie mit x bezeichnet wird.
Um eine vorgeschriebene Blendenöffnung in der kürzestenZeitmitgegebenenFolien in einem Stromkreis festgelegter Parameter zu erhalten, soll die Geschwindigkeit der Folienfäden während der ganzen Öffnungsperiode so hoch wie möglich sein. Dies bedeutet, dass der Impuls und daher die elektrische Energie, die bei der Entladung des Kondensators 43 an die Fäden angelegt wird, während der Öffnungsperiode möglichst hoch sein soll. Jedoch darf die elektrische Energie nicht so hoch sein, dass sie eine Verbrennung verursacht, weil der sich daraus ergebende Blitz, der zuweilen von einer Lichtbogenentladung begleitet ist, den Film belichten würde.
Weiterhin soll die auf die Fäden wirkende Kraft in einem beliebigen Augenblick nicht so gross sein, dass in den Folien übermässig hohe Beanspruchungen verursacht werden, weil dies dazu führen würde, dass die Folien reissen, der Stromweg unterbrochen und damit die Kraft an den Folienfäden reduziert wird.
Diese Betrachtungen bestimmen teilweise den optimalen Energieeingang in die Folien.
Für ein gegebenes Material vorbestimmter Abmessungen kann der optimale elektrische Energieeingang zu den Folien 30 und 31 durch eine empirische Ermittlungsmethode erhalten werden. Bei einer solchen Methode wird die in dem Kondensator 43 durch die Energiequelle 44 gespeicherte Energie mittels der Skala 45 eingestellt, bis eine Verbrennung der Folien bei der Entladung des Kondensators eintritt. Der in dem Kondensator gespeicherte Energiepegel wird dann reduziert, bis nur eine Verbrennung der Folien nahe den Kanten der Klemmen 34,35 eintritt.
Falls geeignete Lichtabschirmteile verwendet werden, kann diese geringe Verbrennung zugelassen werden, ohne dass der Film belichtet wird. Wenn es jedoch gewünscht wird, jedwede Verbrennung zu vermeiden, wird der in dem Kondensator gespeicherte Energiepegel weiter reduziert, bis diese Bedingung vorherrscht. Die Erfahrung hat gezeigt, dass für ein gegebenes Material der optimale Energieeingang je Masseneinheit der Folie angenähert konstant bleibt.
Auf ähnliche Weise kann der optimale Energieeingang zu den Verschlussplatten 63,64 der Aus- führungsform gemäss Fig. 5 oder zu den Verschlussplatten 74,75 der Ausführungsform gemäss Fig. 8 durch eine solche empirische Methode bestimmt werden. Beispielsweise kann für ein gegebenes Material bestimmter Grössenabmessungen die optimale Energie für die Platten dadurch bestimmt werden, dass die in dem Kondensator 69 gespeicherte Energie bis zu dem Punkt erhöht wird, an welchem durch die Kondensatorentladung die Platten nicht gekrümmt, verbrannt oder zerstört werden.
Auf ähnliche Weise kann der optimale Energieeingang zu den Leitern 110,111 bei der Ausfüh-
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rungsform gemäss Fig. 10 oder zu dem Leiter 114 bei der. Ausführungsform gemäss Fig. 12 dadurch bestimmt werden, dass die in dem Kondensator 103 gespeicherte Energie bis zu dem Punkt erhöht wird, an dem die Entladung des Kondensators kein Versagen der Leiter hervorruft.
Stromkreisparameter :
Die Kapazitanz C, der Widerstand R und die Induktanz L des Stromkreises des Verschlusses gemäss Fig. 3 beeinflussen sowohl den Strom als auch die Dauer der Entladung des Kondensators 43. Diese Parameter beeinflussen daher den auf die Folien 30, 31 wirkenden Impuls und die Verteilung des Impulses während der Entladung. Bei optimalem Energieeingang ist der an die Folienfäden abgegebene Gesamtimpuls (Kraft X Zeit) umgekehrt proportional zu R, jedoch ist er unabhängig von C und L, wenn alles andere gleich bleibt.
Weiterhin kann für eine oszillierende Entladung unter den Bedingungen eines festen Energieeinganges gezeigt werden, dass die Verteilung der Kraft mit der Zeit hauptsächlich durch L und nicht sehr erheblich durch R und C beeinflusst wird.
Aus vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, dass ein niedriger Wert von R erwünscht ist. Der Widerstand R in dem Stromkreis ist hauptsächlich der der Folien 30, 31. Wenn die Grösse der Folien gleich gehalten wird, kann der Widerstand nur durch Ändern des Materials oder des spezifischen Widerstandes der Folien geändert werden. Dies bedingt im allgemeinen eine Änderung des optimalen Energieeinganges sowie der Masse und der Dichte der Folien. Unter diesen Bedingungen ist die Wirkung des spezifischen Widerstandes leicht aus der nachfolgenden Gleichung zu erkennen :
EMI6.1
worin bedeutet : F die angelegte Kraft, m die Masse, u die Geschwindigkeit, p die Dichte, Cl den spezifischen Widerstand eines Folienfadens, C die Kapazitanz in dem Verschlussstromkreis und Vs die Anfangsspannung, auf welche C aufgeladen wird.
Es ist ersichtlich, dass mu nicht gleich fFdt ist, weil die Kräfte für die benachbartenFäden, die Steifigkeit usw., die hier nicht dargestellt sind, ebenfalls in Betracht gezogen werden müssen. Aus der oben genannten Gleichung kann für zwei verschiedene Stoffe mit den Indizes. 1 und 2 geschrieben werden :
EMI6.2
Bei einem Experiment, bei welchem Kupfer- undAluminiumfoliengleicherGrossenabmessungen verwendet wurden, ergab sich für die Kupferfolie : die gespeicherte Energie betrug 923 Joule, dieDichtebe-
EMI6.3
EMI6.4
EMI6.5
undVerschluss mit Aluminiumfolien. Dies steht im Einklang mit experimentellen Ergebnissen.
Die Induktanz L des Stromkreises wird hauptsächlich durch die Geometrie des Stromkreises bestimmt und ist bei einer besonderen Anwendung nicht leicht einstellbar. Allgemein gesprochen ergibt eine niedrige Induktanz einen hohen Spitzenstrom und eine kurze Entladungsdauer, während eine hohe Induktanz die entgegengesetzten Wirkungen hat.
Falls die Induktanz zu niedrig und der Spitzenstrom zu hoch sein sollte, können die Druckkraft und die mechanischen Beanspruchungen in den Folien 30,31 übermässig hoch werden und ein Reissen der Folien verursachen. Falls anderseits die Induktanz zu hoch und der Strom zu niedrig sein sollte, würde sich eine lange Entladungsdauer ergeben, und das Öffnen des Verschlusses würde langsam erfolgen. Die optimale Induktanz liegt zwischen diesen beiden Extremen.
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Grösse der Folie :
Bei einer besonderen Ausführungsform kann die Länge der Folie als durch die Grösse der Kameraöffnung festgelegt angenommen werden. Die Wirkungen der Breite x und der Dicke h derFoliekön- nen erläutert werden, indem ihr Einfluss auf die Antriebskraft, die Masse des Fadens und die Steifigkeit der Folie geprüft werden.
Bei optimalem Energieeingang in eine Folie gegebener Breite ist der auf den Folienfaden ausgeübte Impuls proportional zu h2. Die Masse des Fadens ist direkt proportional zu h. Die Steifigkeit der Folie je Längeneinheit vor dem Krümmen ist proportional zu h3. Nach dem Krümmen oder Ausbauchen ist die Steifigkeit weitgehend reduziert.
Aus den vorstehenden Betrachtungen kann geschlossen werden, dass, falls die Kraft ausreichend ist, um ein Ausbauchen der Folie zu verursachen, der Verschluss mit Folien grösserer Dicke h eine grössere Öffnungsgeschwindigkeit haben würde, weil der Impuls, der an den Faden angelegt werden kann, bevor eine Verbrennung eintritt, sich schneller veigrössert als die Masse des Fadens und die Steifigkeit keinen erheblichen Widerstand bietet, nachdem die Folie ausgebaucht ist.
Anderseits würde bei weiterer Zunahme der Dicke h die Steifigkeit bald so gross werden, dass die Folie überhaupt nicht zusammenfallen würde.
Falls nur die Breite x der Folie geändert wird, wird die auf den Folienfaden wirkende Kraftbeeinflusst, jedoch bleiben die Masse des Fadens und die Steifigkeit der Folie unbeeinflusst, weil die Foliendicke nicht geändert ist und das Ausbauchen der Folie im wesentlichen örtlich erfolgt, wie dies experimentelle Ergebnisse zeigen. Wenn die Folienbreite x vergrössert wird, wird der optimale Energieeingang erhöht, und die Öffnungsgeschwindigkeit des Verschlusses wird schneller.
Ein weiterer Vorteil einer grösseren Breite x ist der, dass, wenn die Kanten der Folien 30,31 beim Öffnungsvorgang abgerissen werden, die Unterbrechung des Stromweges an den Kanten bei breiteren Folien weniger bedeutsam ist. Der maximale Wert für die Breite x wird durch die verfügbare gespeicherte Energie und weiterhin durch die Beziehung zwischen der an jedem Folienfaden wirkenden Kraft und der gespeicherten Energie begrenzt. Für eine ebene Folie ist diese Beziehung gewöhnlich logarithmisch, so dass, wenn die aufgespeicherte Energie erhöht wird, bald eine sich verkleinernde Rückführung erreicht wird, soweit es die auf den Faden wirkende Kraft betrifft.
Aus vorstehenden Ausführungen ist ersichtlich, dass die Folie breiter gemacht werden kann als die Öffnung und dass eine breitere Folie einen grösseren Gesamtstrom aufnimmt und je Flächeneinheit schneller zusammenfällt. Ein anderer Weg zur Vergrösserung der effektiven Breite der Folie und damit der an jedem Folienfaden wirkenden Kraft besteht darin, eine gewellte Folie zu verwenden.
Beispiel :
Die folgende Tabelle zeigt typische Beispiele der Geschwindigkeit des Öffnens des Verschlusses gemäss Fig. 3 auf eine Öffnung von 25 mm Breite und 75 mm Länge, wobei in der Tabelle auch das Folienmaterial, die Folienabmessungen (aus Gründen besserer Übersichtlichkeit in Zoll-Werten ausgedrückt), die Kapazität und die gespeicherte Energie angegeben sind.
EMI7.1
<tb>
<tb>
Material <SEP> Breite <SEP> Dicke <SEP> Kapazität <SEP> aufgespeicher-Öffnungsge-
<tb> (Zoll) <SEP> (Zoll) <SEP> (Jl <SEP> F) <SEP> te <SEP> Energie <SEP> schwindigkeit
<tb> (Joule) <SEP> (Jl <SEP> sec) <SEP>
<tb> Kupfer <SEP> 1 <SEP> 0,001 <SEP> 15 <SEP> 924 <SEP> 62
<tb> Kupfer <SEP> 1 <SEP> 0,001 <SEP> 30 <SEP> 920 <SEP> 60
<tb> Aluminium <SEP> 1 <SEP> 0,001 <SEP> 15 <SEP> 580 <SEP> 50
<tb> Aluminium <SEP> 1 <SEP> 0,0005 <SEP> 15 <SEP> 298 <SEP> 57
<tb> Aluminium <SEP> 1 <SEP> 0,001 <SEP> 15 <SEP> 595 <SEP> 53
<tb> Aluminium <SEP> 1,5 <SEP> 0, <SEP> 0005 <SEP> 5 <SEP> 450 <SEP> 50
<tb> Aluminium <SEP> 2 <SEP> 0,0005 <SEP> 15 <SEP> 580 <SEP> 43
<tb>
Es ist ersichtlich, dass die in der Tabelle wiedergegebenen Resultate in Übereinstimmung mit den oben erläuterten Schlussfolgerungen stehen.
Die Tabelle veranschaulicht beispielsweise die Wirkung von Aluminiumfolien von 1", 1, 5"und 2"Breite auf das Öffnen des Verschlusses. Die Ergebnisse zeigen, dass
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die höchste Öffnungsgeschwindigkeit mit der breitesten Folie erhalten wurde, an welche die grösste gespeicherte oder optimale Energie angelegt werden konnte. Ferner hatte die 0, 001" dicke'Aluminium- folie, an welche 595 Joule (optimaler Energieeingang) angelegt werden konnten, eine schnellere Öffnungsgeschwindigkeit als die 0, 0005" dicke Aluminiumfolie, an welche 298 Joule angelegt werden konnten.
Unter Berücksichtigung der oben genannten neuenErkenntnisse und Lehren sind zahlreiche Änderungen der Erfindung möglich. Die Folien könnten beispielsweise auch aus andern leitenden Materialien, als sie oben angegeben sind, hergestellt sein, und die Folienabmessungen und die Werte für die gespeicherte oder optimale Energie sind nur beispielsweise angegeben.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Verschluss mit einem lichtundurchlässigen Teil, der so angeordnet ist, dass er den Durchgang von Licht durch eine Öffnung steuert, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtundurchlässige Teil wenigstens einen Streifen aus festem leitendem Material hat und dass eine Einrichtung zum Erzeugen eines Stromstosses, der von elektromagnetischen Kräften begleitet ist sowie Stromleiteinrichtungen vorgesehen sind, welche den Strom durch den aus leitendem Material bestehenden Streifen in solcher Weise hindurchleiten,
dass die aus dem Zusammenwirken des durch das leitende Material hindurchfliessenden Stromstosses mit dem durch den Stromstoss erzeugten elektromagnetischen Feld sich ergebenden elektromagnetischen Kräfte eine Bewegung von Teilen desleitenden Materialsrelativ zueinander zurvorbestimmten Steuerung der Stellung des lichtundurchlässigen Teiles hervorrufen.
2. Verschluss nachAnspmchl, dadurch gekennzeichnet, dassderlichtundurchlässigeTeil aus einer Folie aus leitendem Material besteht.
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Clasp
The invention relates to a fast acting closure with a large opening, which is in the
Quick photography can be used.
A number of shutters for high speed photography have been developed in recent years.
Of these, the Kerrzelle and Faraday type locks work in such a way that they are one of one
Polarize the object reflected light beam and then selectively rotate the plane of polarization and thereby control the passage of light through an analyzer to a camera. These closures open and close in a range of less than a microsecond and can be used with relatively large openings, but they are characterized by poor light transmission.
In the case of an electromechanical lock, a specially flattened, small enameled wire is used, which is bent in itself into a T-shaped element. All parallel segments are recorded, with the exception of the upper segment of the T-element or drive part. While the drive part is in contact with a closure plate at the correct angle, a high current surge is passed through the element, and the drive part imparts an impulse to the plate so that it moves and opens an opening. Although this shutter operates at high speed and has high light transmission, it can only be used with a relatively small opening.
A recently developed electro-optic shutter comprises a piece of plastic on which an opaque aluminum coating has been deposited. At a distance of 1 urn from the aluminized surface is a piece of uncoated plastic of the appropriate size. A comparatively strong discharge from a capacitor evaporates the aluminum and makes the closure translucent.
This shutter works at high speed, has medium to high light transmission and can be used with a large opening. However, when the aluminum coating is evaporated, a bright flash of light is emitted and a film exposed during this flash is disadvantageously fogged.
One purpose of the invention is therefore to create a fast-acting closure which can be used with large openings, has a high percentage of light transmission when open and whose operation is not accompanied by a flash of light.
A closure with an opaque part, which is arranged so that it controls the passage of light through an opening, is characterized according to the invention in that the opaque part has at least one strip of solid conductive material, and that means for producing a Current surge, which is accompanied by electromagnetic forces and current conducting devices are provided, which the current through the strip consisting of sliding material
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pass through in such a way
that the electromagnetic forces resulting from the interaction of the current surge flowing through the conductive material with the electromagnetic field generated by the current surge cause parts of the conductive material to move relative to one another for predetermined control of the position of the opaque part.
According to a preferred embodiment of the invention, the opaque part can consist of a
Foil consist of conductive material.
The film covering the closure opening is arranged in a circuit which has a high
Can generate power surge. When the current surge occurs, the film is bent and laterally compressed by the electromagnetic forces caused by the current.
In another preferred embodiment of the invention, the closure can have two opaque plates made of conductive material. When the shutter is operated, the current is passed through the plates in opposite directions and generates electromagnetic forces which repel the plates in order to open the shutter.
In another preferred embodiment of the invention the foil is clamped between two electrodes which are inserted into the discharge circuit of an energy storage device, e.g. B. a capacitor are connected. When the capacitor is discharged, a high current surge is passed through the foil, which is curved and compressed laterally (see Fig. 1).
In a further embodiment, two foils are arranged next to one another in such a way that an edge of one foil somewhat overlaps an edge of the other foil so that no light passes through the overlapping edges. The overlapping edges are isolated from one another. The lower ends of the foils are each connected to an electrode. The electrodes are arranged in a circuit which can generate a high current surge.
When the current surge passes through the circuit, each foil is compressed laterally by the electromagnetic forces described above, but in addition each foil is repelled by the other because the foils carry currents in opposite directions. The opening action of this embodiment is therefore faster than that of the first embodiment (see FIG. 3).
In a further embodiment, two plates are arranged next to one another in such a way that an edge of one plate slightly overlaps an edge of the other plate. The overlapping edges are isolated from one another. The plates are slidable at the top in a common conductor and each plate is slidable at the bottom in an associated electrode.
When a current surge is passed in opposite directions through the plates and the electrodes, the plates are repelled by the electromagnetic forces generated by the current, whereby the fast opening of the shutter is achieved (see Fig. 5).
Further embodiments explained below operate as follows:
1. A current surge, which is passed through two plates made of conductive material in the same direction, generates electromagnetic forces which cause the slidably arranged plates to move against one another and thereby close the shutter (FIG. 8).
2. The current is passed in the same direction through two flexible conductors, each of which is connected to an associated plate made of non-conductive material to generate electromagnetic forces which cause the slidably arranged plates to move against one another and thereby close the lock (Fig. 10).
3. The current is passed in opposite directions through the latter two conductors to create electromagnetic forces which cause the two plates to move away from each other and thereby open the shutter (Figure 12).
The invention is explained in more detail below with reference to the drawings, for example. Fig. 1 shows a first embodiment of the invention. FIG. 2 is a section along line 2-2 of FIG. Fig. 3 shows a second embodiment of the invention. Figure 4 is a section on line 4-4 of Figure 3. Figure 5 shows a third embodiment of the invention. Fig. 6 is a section along line 6-6 of Fig. 5. Fig. 7 is a section along line 7-7 of Fig. 5. Fig. 8 shows a fourth embodiment of the invention. Figure 9 is a section on line 9-9 of Figure 8. Figure 10 shows a fifth embodiment of the invention. Fig. 11 is a section on line 11-11 of Fig. 10. Fig. 12 shows a sixth embodiment of the invention.
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, a film 10 is arranged along the optical axis a between the object 11 to be photographed and a camera, which is not shown. The foil can be made of opaque conductive material such as copper, aluminum or Monel metal and is arranged between terminals 12 and 13. Monel metal is an alloy of approximately 67% nickel, 28% copper and 5% other elements, mainly iron and manganese.
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The clamps 12, 13 are relatively massive in order to reduce their deformation when they are tightened by means of nut and bolt parts 20 and in order to make good electrical contact with the foil.
The trigger signal S applied to a spark gap 14 is a high-voltage pulse that can be derived from a thyratron or another trigger circuit (not shown), the operation of which is synchronized with that of the camera.
The energy level fed to a capacitor 15 from a high voltage source 16 is optionally regulated by means of a scale 17. In a special application, the energy level is fixed and can be determined by an empirical determination method, which is described below in the section "Optimal energy input".
During operation, the capacitor 15 is charged from the energy source, and the spark gap 14 is ignited by the trigger signal. When the spark gap breaks down, the capacitor 15 is discharged and a high current surge passes through the foil 10. The electromagnetic forces generated by the current cause the film to be curved and compressed laterally, which results in the fast-opening effect of the closure.
In the embodiment according to FIGS. 3 and 4, two foils 30 and 31 made of opaque conductive material such as copper, aluminum or Monel metal are arranged on the optical axis a between the object 32 to be photographed and the camera (not shown). The foils are arranged on the opposite sides of a transparent plastic layer 33 and
EMI3.1
something to prevent the passage of light in the center. The plastic layer One terminal 34 is made entirely of conductive material and forms a common conductor to which the foils are connected, while the other terminal 35 has electrodes 36 and 37 and insulators 38 and 39.
It should be noted that the electrodes 36,37 through the
Plastic layer 33 and the insulators 38, 39 are insulated from one another and that each electrode is connected to one of the foils 30, 31.
The terminals 34, 35 are relatively solid. This reduces their deformation when they are firmly tightened by means of screw and bolt parts 40, while good electrical contact with the foils 30, 31 is also created.
The voltage level applied to a capacitor 43 from a high voltage source 44 can be selectively adjusted by means of a scale 45. As with the embodiment described first, the voltage level is fixed for each particular application and can be determined by the method described in the "Optimal Energy Input" section.
In operation, after the capacitor 43 has been charged by the energy source 44 to a previously set energy level, a spark gap 46 is ignited by the trigger signal S.
When the spark gap breaks down, the capacitor 43 is discharged via a circuit which contains the electrode 36, the foil 3u, the terminal 34, the foil 31 and the electrode 37.
When the high current generated by the discharge of the capacitor passes through the foils, each foil is compressed by the electromagnetic forces caused by the current and, in addition, each foil is repelled from the other because the foils carry currents in opposite directions. The opening action of this closure is therefore even faster than that described with reference to FIGS. 1 and 2.
In the embodiment shown in FIGS. 5-7, grooves 50, 51, 52 are formed in electrodes 54 and 55 and 56, respectively. The electrodes 55 and 56 are connected to an insulator 57 by screws 58 in such a way that the grooves 51 and 52 slightly overlap (FIG. 7).
The insulator 57 and the electrode 54 are connected by means of screws 59 to parts 60 which are made of non-conductive material.
Closure plates 63 and 64 are arranged in grooves 50, 51, 52 in such a way that they overlap somewhat along the optical axis a between the object 66 to be photographed and the camera (not shown). The plates 63 and 64 are made of a rigid, impermeable conductive material.
As in the previously described embodiments, the trigger signal S applied to a spark gap 68 is a high-voltage pulse that can be derived from a thyratron or other trigger circuit (not shown) whose operation is synchronized with that of the camera.
The amount of energy stored in a capacitor 69 by a high voltage source 70
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Energy depends on the setting of a scale 71. The energy level for any particular application is fixed and can be determined using the empirical method described in the section "Optimal Energy Input" below.
In operation, after the capacitor 69 has been charged from the energy source 70, the spark gap 68 is ignited by the triggering signal. The capacitor is then discharged and a large surge of current passes through electrode 55, plate 63, electrode 54, plate 64 and electrode 56. Since the direction of current flow in one plate is the same as that of the
Current flow in the other plate is opposite, the plates repel each other and move in the grooves 50, 51, 52 as relatively free bodies in order to open the closure.
In the embodiment according to FIGS. 8 and 9, two closure plates 74, 75 are provided, which are made from rigid, opaque conductive material. The plates are slidably mounted in grooves 76, 77 of electrodes 78, 79 and are arranged along the optical axis A between the object 80 to be photographed and the camera (not shown). The grooves 76 overlap somewhat, as can be seen from FIG.
Screws 81 connect the electrodes to support members 82 made of non-conductive material. A spark gap 83, an energy source 84, a scale 85 and a capacitor 86 as well as the trigger signal S to be applied to the spark gap and the amount of energy stored in the capacitor are essentially the same as in the embodiment according to FIGS. 5-7.
When the desired energy level is stored in the capacitor 86 during operation and the trigger signal has ignited the spark gap 83, the capacitor 86 is discharged via the closure plates 74, 75. The current surge resulting from the discharge of the capacitor passes through the plates in the same direction and generates electromagnetic forces which pull the plates towards one another, which move as relatively free bodies in the grooves 76, 77 in order to close the closure.
It is easy to see that with an appropriate synchronizing circuit, as is known in the art, the fast-opening shutter according to FIG. 5 and the fast-closing shutter according to FIG. 8 could be arranged along the same optical axis. The former would then be opened to let the light from the object through to the camera while the latter would be closed to block the passage of light along the same path.
In the embodiment according to FIGS. 10 and 11, grooves 87, 88, 89 are formed in guide parts 90, 91. Closure plates 92, 93, which overlap somewhat, are arranged in the grooves along the optical axis a between the object 94 and the camera (not shown). The grooves are used to guide the panels and are sized so that they do not hold the panels in place. Support parts 95 are fastened between the guide parts 90, 91 by means of screws 96. The guide parts 90,91 and the plates 92,93 are made of suitable non-conductive material. The panels are comparatively thin and opaque.
In this closure, too, a spark gap 100, an energy source 101, a scale 102, a capacitor 103 and the trigger signal to be applied to the spark gap are essentially the same as in the embodiment according to FIGS. 5-7. The level of energy stored in capacitor 103, which is determined for each particular application, can be determined by the method described below in the Optimal Energy Input section.
Flexible insulated conductors 110, 111 are connected in parallel between the spark gap 100 and ground. The conductors 110, 111 are each arranged along the inner edge of one of the plates 92, 93 by appropriate means (not shown). Because the force between the conductors is inversely proportional to the distance between them, the conductors are placed very close to the inside edges, but not so close that sparking occurs between the conductors when the plates are pulled against each other.
When the capacitor 103 is discharged during operation, a current surge flows through the conductors 110, 111 in the same direction in order to generate electromagnetic forces which attract the plates 92, 93. The plates then move against one another in grooves 87, 88 and 89 in order to close the closure.
In the embodiment shown in FIG. 12, in which parts corresponding to the embodiment according to FIG. 10 are provided with the same reference numerals, a flexible insulated conductor 114 is arranged on the plates 92, 93 by appropriate means (not shown), which between the one Side of the spark gap 100 and earth is switched. The conductor 114 is very close
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on the inner edges of the panels, but not so close that sparks are formed between the
Sections of the conductor can enter when the panels are pulled against each other. The one in that
The energy level stored in the capacitor 103 is essentially the same as the energy level stored in the same capacitor of the embodiment according to FIG. 10 and can be determined by the same method.
When the spark gap 100 is ignited by the trigger signal S and the capacitor 103 is discharged during operation, current flows in one direction through the section of the conductor 114 arranged on the plate 92 and in the opposite direction through that on the plate 93 arranged portion of the conductor therethrough. The electromagnetic generated by the flow of electricity
Forces repel the plates from each other, which then move in the grooves 87, 88, 89 to the
Open the shutter.
It should be noted that the parts 90, 91, 95 and the grooves 87, 88, 89 are only used to hold and guide the locking plates 92 and 93, and that the plates are also supported in any other way and can be guided. For example, the plates could be placed on two strips of conductive material that are stiff enough to support the plates but flexible enough to allow the plates to move away from each other when an electrical surge occurs in one Direction through one band and in the opposite direction through the other band.
The qualitative influences of some structural parameters on the operating speed of the closures according to the various embodiments are briefly discussed below. Although the structural parts mentioned in most cases relate to the embodiment according to FIG. 3, it should be noted that the same od. Considerations also apply to the embodiment according to the other figures.
Optimal energy input:
For the purposes of the discussion below, a film "thread" is defined as a portion of film 30 or 31 (Figure 3) that has a width dx, a thickness h and a unit of length, while the width of the film is denoted by x.
In order to obtain a prescribed aperture in the shortest possible time with given foils in a circuit of defined parameters, the speed of the foil threads should be as high as possible during the entire opening period. This means that the impulse and therefore the electrical energy which is applied to the filaments when the capacitor 43 is discharged should be as high as possible during the opening period. However, the electrical energy must not be so high that it causes a burn because the resulting flash, which is sometimes accompanied by an arc discharge, would expose the film.
Furthermore, the force acting on the threads at any given moment should not be so great that excessively high stresses are caused in the foils, because this would lead to the foils tearing, the current path being interrupted and the force on the foil threads being reduced .
These considerations partly determine the optimal energy input into the foils.
For a given material of predetermined dimensions, the optimal electrical energy input to foils 30 and 31 can be obtained by an empirical determination method. In such a method, the energy stored in the capacitor 43 by the energy source 44 is adjusted by means of the scale 45 until the foils are burned when the capacitor is discharged. The energy level stored in the capacitor is then reduced until only combustion of the foils occurs near the edges of the clamps 34, 35.
If suitable light shielding members are used, this low level of combustion can be allowed without exposing the film. However, if it is desired to avoid any combustion, the level of energy stored in the capacitor is further reduced until this condition prevails. Experience has shown that for a given material the optimal energy input per unit mass of the film remains approximately constant.
In a similar way, the optimal energy input to the closure plates 63, 64 of the embodiment according to FIG. 5 or to the closure plates 74, 75 of the embodiment according to FIG. 8 can be determined by such an empirical method. For example, for a given material of certain size, the optimal energy for the plates can be determined by increasing the energy stored in capacitor 69 to the point at which the plates are not bent, burned or destroyed by the capacitor discharge.
In a similar way, the optimal energy input to the conductors 110, 111 during the execution
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Approximation form according to FIG. 10 or to the conductor 114 in the. Embodiment according to FIG. 12 can be determined in that the energy stored in the capacitor 103 is increased to the point at which the discharge of the capacitor does not cause failure of the conductors.
Circuit parameters:
The capacitance C, the resistance R and the inductance L of the circuit of the closure according to FIG. 3 influence both the current and the duration of the discharge of the capacitor 43. These parameters therefore influence the impulse acting on the foils 30, 31 and the distribution of the Pulse during discharge. If the energy input is optimal, the total impulse given to the film threads (force X time) is inversely proportional to R, but it is independent of C and L if everything else remains the same.
Furthermore, for an oscillating discharge under the conditions of a fixed energy input it can be shown that the distribution of the force over time is mainly influenced by L and not very significantly by R and C.
From the foregoing it can be seen that a low value of R is desirable. The resistance R in the circuit is primarily that of foils 30,31. If the size of the foils is kept the same, the resistance can only be changed by changing the material or the resistivity of the foils. This generally requires a change in the optimal energy input as well as the mass and density of the foils. Under these conditions, the effect of the resistivity can easily be seen from the following equation:
EMI6.1
where: F is the applied force, m is the mass, u is the speed, p is the density, Cl is the specific resistance of a film thread, C is the capacitance in the sealing circuit and Vs is the initial voltage to which C is charged.
It can be seen that mu is not equal to fFdt because the forces for the adjacent threads, the stiffness, etc., which are not shown here, must also be taken into account. The above equation can be used for two different substances with the indices. 1 and 2 are written:
EMI6.2
In an experiment in which copper and aluminum foils of the same size were used, the result for the copper foil was: the stored energy was 923 joules, the density
EMI6.3
EMI6.4
EMI6.5
and closure with aluminum foils. This is consistent with experimental results.
The inductance L of the circuit is mainly determined by the geometry of the circuit and is not easily adjustable in a particular application. Generally speaking, a low inductance gives a high peak current and a short discharge time, while a high inductance has the opposite effects.
If the inductance should be too low and the peak current too high, the compressive force and the mechanical stresses in the foils 30, 31 can become excessively high and cause the foils to tear. On the other hand, if the inductance were too high and the current too low, the discharge time would be long and the shutter would open slowly. The optimal inductance lies between these two extremes.
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Size of the foil:
In a particular embodiment, the length of the film can be assumed to be determined by the size of the camera opening. The effects of the width x and the thickness h of the film can be explained by examining their influence on the driving force, the mass of the thread and the stiffness of the film.
With optimal energy input into a film of a given width, the impulse exerted on the film thread is proportional to h2. The mass of the thread is directly proportional to h. The stiffness of the film per unit length before bending is proportional to h3. After bending or bulging, the rigidity is largely reduced.
From the above considerations it can be concluded that if the force is sufficient to cause the film to bulge, the closure with films of greater thickness h would have a greater opening speed because the impulse that can be applied to the thread before a burn occurs, enlarges faster than the mass of the thread, and the stiffness does not offer significant resistance after the film has bulged.
On the other hand, if the thickness h increased further, the rigidity would soon become so great that the film would not collapse at all.
If only the width x of the film is changed, the force acting on the film thread is influenced, but the mass of the thread and the stiffness of the film remain unaffected because the film thickness is not changed and the bulging of the film is essentially localized, as in the experimental Show results. When the film width x is increased, the optimal energy input is increased and the opening speed of the shutter becomes faster.
Another advantage of a greater width x is that if the edges of the foils 30, 31 are torn off during the opening process, the interruption of the current path at the edges is less important in the case of wider foils. The maximum value for the width x is limited by the available stored energy and furthermore by the relationship between the force acting on each film thread and the stored energy. For a flat film this relationship is usually logarithmic, so that as the stored energy is increased, a decreasing return is soon achieved as far as the force acting on the thread is concerned.
It can be seen from the foregoing that the film can be made wider than the opening and that a wider film absorbs a larger total current and collapses more quickly per unit area. Another way to increase the effective width of the film and thus the force acting on each film thread is to use a corrugated film.
Example:
The following table shows typical examples of the speed of opening of the closure according to FIG. 3 to an opening 25 mm wide and 75 mm long, with the film material, the film dimensions (expressed in inches for reasons of clarity), the capacity and the stored energy are given.
EMI7.1
<tb>
<tb>
Material <SEP> width <SEP> thickness <SEP> capacity <SEP> storage opening
<tb> (inch) <SEP> (inch) <SEP> (Jl <SEP> F) <SEP> te <SEP> energy <SEP> speed
<tb> (Joule) <SEP> (Jl <SEP> sec) <SEP>
<tb> copper <SEP> 1 <SEP> 0.001 <SEP> 15 <SEP> 924 <SEP> 62
<tb> copper <SEP> 1 <SEP> 0.001 <SEP> 30 <SEP> 920 <SEP> 60
<tb> aluminum <SEP> 1 <SEP> 0.001 <SEP> 15 <SEP> 580 <SEP> 50
<tb> aluminum <SEP> 1 <SEP> 0.0005 <SEP> 15 <SEP> 298 <SEP> 57
<tb> aluminum <SEP> 1 <SEP> 0.001 <SEP> 15 <SEP> 595 <SEP> 53
<tb> Aluminum <SEP> 1.5 <SEP> 0, <SEP> 0005 <SEP> 5 <SEP> 450 <SEP> 50
<tb> aluminum <SEP> 2 <SEP> 0.0005 <SEP> 15 <SEP> 580 <SEP> 43
<tb>
It can be seen that the results reported in the table are in agreement with the conclusions set out above.
For example, the table illustrates the effect of 1 ", 1, 5" and 2 "wide aluminum foils on the opening of the shutter. The results show that
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the highest opening speed was obtained with the widest film to which the greatest stored or optimal energy could be applied. Furthermore, the 0.001 "thick aluminum foil, to which 595 joules (optimal energy input) could be applied, had a faster opening speed than the 0.005" thick aluminum foil, to which 298 joules could be applied.
Numerous modifications of the invention are possible in light of the above-mentioned new knowledge and teachings. The foils could, for example, also be made of other conductive materials than those indicated above, and the foil dimensions and the values for the stored or optimal energy are only given as examples.
PATENT CLAIMS:
1. A closure with an opaque part which is arranged so that it controls the passage of light through an opening, characterized in that the opaque part has at least one strip of solid conductive material and that means for generating a current surge from electromagnetic forces and current conducting devices are provided which conduct the current through the strip made of conductive material in such a way,
that the electromagnetic forces resulting from the interaction of the current surge flowing through the conductive material with the electromagnetic field generated by the current surge cause parts of the conductive material to move relative to one another for the predetermined control of the position of the opaque part.
2. Closure according to Anspmchl, characterized in that the opaque part consists of a sheet of conductive material.