Vorrichtung zur Beeinflussung von Strahlen durch Formänderung einer spiegelnden Fläche und Verfahren zur Herstellung derselben. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beeinflussung von Strahlen durch Form änderung einer spiegelnden Fläche, zum Bei spiel für Interferenzzwecke oder zur Ände rung der Strahlenrichtung in physikalischen, astronomischen oder ähnlichen Apparaten,
insbesondere bei Lichtsteuerungsgeräten für bildtelegraphische Übertragungen oder op- tisch-akustische Umsetzungen. Die Erfin dung bezieht sich ferner auch auf ein Ver fahren zur Herstellung einer solchen Vorrich tung.
Bei der den Gegenstand der Erfindung bildenden Vorrichtung zur Beeinflussung von Strahlen durch Formänderung einer spiegeln den Fläche ist als formveränderliche Fläche ein spiegelndes Häutchen verwendet, das durch Kräfte , die an seinem Umfang an greifen, und durch Spannmittel innerhalb dieses Umfanges zu einer faltenlosen Fläche von bestimmter Form ausgebildet ist.
Zur Herstellung solcher Spiegelmembranen durch metallische Verspiegelung elastischer Häut- chen wird nach dem Verfahren der Erfin dung so vorgegangen, dass die Verspiegelung erst nach erfolgter Spannung des eleastischen Häutchens vorgenommen wird, damit die weniger elastische spiegelnde Metallschicht nicht beim Spannvorgang zerrissen wird.
In einem Ausführungsbeispiel der Vor richtung nach der Erfindung ist das von vornherein mit einer gewissen Spannung ver sehene, spiegelnde Häutchen mit seinem In nenteil unter einem gewissen Auflagedruck über einen regelmässig geformten Ring gezo gen. Diese zusätzliche Auflagespannung und Straffung kann zum Beispiel durch das Ge wicht der über den Spannring hinausragen den Teile des Häutchens oder seiner Halte rung 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 Häutchens, auf dem äusseren Ring aufliegen oder abgestützt sein und die Spannung des Innenteils dadurch bewirkt werden, dass man auf den ringförmigen Teil des Häutchens zwischen den beiden konzentrischen Ringen geeignete Druckkräfte ausübt, zum Beispiel ihn beschwert.
Man kann auch Häutchen an der äussern Fläche eines Spannringes, zum Beispiel durch Ankleben, Anklemmen, An löten befestigen, was kleine Abmessungen für die Gesamtheit von Ring und Häutchen ergibt.
Man kann auch mehrere nicht ineinander sondern nebeneinander liegende Stütz- oder Spannringe zur Straffung der Innenfläche des Häutchens vorsehen, wodurch entspre chende einzelne Teile des Häutchens zu genau ebenen oder in bestimmter Weise gewölbten Flächen gespannt werden. Ferner kann man statt geschlossener Ringe zur Stützung und Straffung des Häutchens auch offene Ringe verwenden,
die entsprechende nicht geschlos sene Stützlinien ergeben. Man kann auch -ge rade oder sonstwie geformte Stützlinien am Häutchen durch geeignet gestreckte oder ge bogene Spannkörper erzeugen.
Beispielsweise gibt ein in der Art einer Einzelschneide an dem Häutchen angreifender gerader Stütz körper zwei schwach zueinander geneigte ge straffte Häutchenfelder, die zum Beispiel für Interferenzzwecke geeignet sind, während zwei derartige gerade Stützkörper bei paral leler Anordnung noch ein mittleres wagrech- tes ebenes Feld hervorbringen. Auch bei ein ander teilweise umschliessenden Stützlinien kann man eine Spannungsregelung in den Zwischenräumen vornehmen.
Durch nicht in einer Ebene sondern im Raum gebogen verlaufende Stützlinien, zum Beispiel durch gewellte oder sonst-wie teilweise hochgebo gene Stützringe, lassen sich die Häutchen auch nach einer in bestimmtem .Sinne ge- krümmten Fläche faltenlos formen.
Die Spannung der Randteile des Häut chens kann statt am ganzen Umfang auch ab schnittweise, zum Beispiel durch örtliche Zug- oder Druckbelastung an mehreren Stel len des Umfanges oder durch örtliche Verän- ,derung des innern Stützringes erfolgen.
Viel fach. wird es zweckmässig sein, die zur Halte- rung und Spannung des Häutchens dienenden Mittel einstellbar zu gestalten, zum Beispiel indem hierfür veränderbare Gewichte oder Federdrücke oder Stellschrauben benutzt werden. Als geeignete Einrichtungen können zum Beispiel solche dienen, wie sie bei den dickeren akustischen Membranen zur Rege lung der Spannung und zur unabhängigen einstellbaren Anspannung der einzelnen Rand teile üblich sind.
Ferner kann man das ge spannte Häutchen auch durch eine Saug- oder Druckwirkung oder durch Einwirkung von magnetischen elektrostatischen oder ähnlichen Fernkräften beeinflussen, welche an dem Aussen- oder Innenteil des Häutchens angrei fen und dessen Arbeitsform bestimmen. Zu diesem Zweck kann man zum Beispiel gegen über dem spiegelnden Häutchen eine etwa dessen späterer Arbeitsform entsprechende ebene oder gewölbte Gegenfläche vorsehen.
welche zur Ausübung von die Häutehenform bestimmenden, zum Beispiel magnetischen oder elektrischen Kraftwirkungen dient und durch Aubringung an einem verschiebbaren Körper in ihrem Abstand vom Häutchen ein stellbar sein kann. Diese Gegenfläche kann auch zur Erzielung einer die Ruhelage oder die Bewegung :des Häutchens verbessernden Dämpfungswirkung benutzt werden, die durch ein Gas- oder Flüssigkeitspolster zwi schen Häutchen und Gegenfläche erzeugt wird.
Weiterhin können zwei oder mehrere spiegelnde Häutchen durch Befestigung an je einem besonderen Spannring oder an je einem der äussern Ränder eines gemeinsamen Spann ringes mit Abstand einander gegenüber ge stellt werden.
Besonders geeignet zur Erzielung regel mässig geformter Spiegelhäutchen sind sehr dünne gespannte, an sich bereits Hochglanz besitzende Metallmembranen, vorzugsweise von weniger als @%looo mm Dicke.
Statt aus Metall oder Metallverbindungen kann das Häutchen auch aus irgend einem andern geeig neten Baustoff anorganischer oder organischer Natur bestehen, zum Beispiel aus Glas, Glim mer, Quarzglas, aus einer chemisch umgewan delten Metallfolie, etwa einer oxydierten Leichtmetallfolie, oder aus Zelluloid, Vis kose, Gelatine, Lackmassen, Kunstharzen, Hartgummi. Derartige Häutchen können mit einer spiegelnden Schicht aus Metall., zum Beispiel Silber.
Gold, Chrom, Nickel durch chemischen Auftrag, Verdampfung insbeson- flere im Hochvakuum oder durch kathodische Zerstäubung oder auf andere Weise versehen werden. Das Häutchen kann ferner aus zwei oder mehreren Baustoffen aus härteren und weicheren Schichten von verschiedenen Me tallen, wie zum Beispiel Gold und Nickel oder von Metall und anorganischem oder or ganischem Stoff zusammengesetzt sein.
Um bei Temperaturänderungen eine konstante Spannung des Häutchens zu behalten, wer den die Baustoffe für das Häutchen und seine Halterung, sowie für seine Spann- und Stütz teile zweckmässig so gewählt, dass sie gleiche oder annähernd gleiche mittlere Temperatur- ausdehnung aufweisen.
In den Zeichnungen sind beispielsweise verschiedene Ausführungsformen der Vor richtung nach der Erfindung in seherra- tischer Darstellung veranschaulicht. Fig. 1 zeigt eine elektromagnetiseh besteuerte Vor richtung zur Beeinflussung von Strahlen durch Formänderung einer spiegelnden Fläche: Fig. ? bis 6 geben in Einzeldarstel lung mehrere Ausführungsformen des als formveränderliche Fläche zur Strahlungs steuerung zu verwendenden spiegelnden Häutchens wieder, wobei die Strahlungs quelle und die Mittel zur Beeinflussung des Häutchens der Einfachheit halber weggelas sen sind;
Fig. 7 bis 11 lassen verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtung nach der Erfindung mit elektrostatischer Steue rung des formveränderlichen spiegelnden lläutchens erkennen.
fach Fig. 1 liegt ein Metallhäutchen m. < las in der Mitte eine Stärke von etwa <B>0,00015</B> mm und am verstärkten Rande eine Dicke von etwa. <B>0,1</B> min hat, auf einem Stütz- c,der 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 r des Häutchens übt .durch sein Gewicht einen hin reichenden 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.
Auf diese spiegelnde Fläche fal len die Strahlen einer Strahlungsquelle, zum Beispiel einer Glühlampe g, während das Me tallhäutchen 7n unter der Einwirkung eines Elektromagnetes 1e steht, der im Stromkreis der Batterie e liegt und dessen Erregerstrom durch das elektrische Steuermittel x verän dert werden kann. Je nach der Stärke seiner Erregung bewirkt der Elektromagnet 7e eine mehr oder weniger grosse Formänderung, das heisst Durchbiegung des Häutchens: na und damit eine entsprechende Ablenkung des Strahlenbündels q.
Bei der gestrichelt an gedeuteten Durchbiegung des Häutchens -in, wird das Strahlenbündel q beispielsweise in der Richtung q' abgelenkt und zurück gewoffen.
Der verstärkte äussere Rand r des Metall- häutchens in kann 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 Innenteils auch da durch bewirken, dass man auf den zwischen den beiden Ringen S, T liegenden Teil des Häutchens in 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 Federdrücke oder eine Saug wirkung ersetzt werden kann. Durch Anwen dung mehrerer konzentrischer Spannringe kann die vollkommene Ebnung des Metall teils des Häutchens erleichtert werden, wie Fig. 3 beispielsweise für zwei einander um schliessende Stütz- oder Spannringe S und S' zeigt, über die das Häutchen m .durch am Rand angreifende Gewichte g gestrafft ist.
Die Formänderung des Häutchens in der Fig. 2 und 3 zur Strahlungsbeeinflussung kann in gleicher Weise wie bei Fig. 1 zum Beispiel auf elektromagnetischem Wege her vorgerufen werden.
Fig. 4 zeigt in einem Ausführungsbei spiel, wie man auch die genaue Formgebung schwach gewölbter spiegelnder Flächen durch die Verwendung von Stütz- oder Spannmit teln erreichen kann. Hierfür ist es vorteil haft, wenn man auf den Innenteil des Häut chens m ausser den in .der Richtung der Häutcheniläche wirksamen Spannkräften auch noch dazu senkrechte Kräfte wirken lässt.
Bei der Ausführung nach Fig. 4 steht das Häutchen<I>na</I> einerseits unter Einwirkung einer Randspannung, die durch die Zug schrauben b und die Druckschrauben c regel bar ausgeübt wird, und anderseits im Innen teil unter .dem Einfluss von Kräften, welche eine Wölbung der Häutehenoberfläche her beiführen, zum Beispiel Saug- oder Druck kräften oder elektrischen oder magnetischen Kraftwirkungen.
In der Fig. 4 ist zu diesem Zweck in .den Stützring Sein durch Schrau ben z verstellbarer Körper 172 angeordnet, der an der dem Häutchen m benachbarten Gegen fläche F konkav gewölbt ist -und zur Erzeu gung magnetischer oder elektrostatischer Zugkräfte dienen kann, welche die ge wünschte Wölbung der Häutchenfläche be wirken.
Beispielsweise kann der Körper 11 als Elektromagnet ausgebildet sein, der bei Erregung das metallische Häutchen in die der Wölbung der Gegenfläche F entsprechende gewölbte Arbeitsform durchbiegt. Durch die Anbringung einer solchen Gegenfläche wird auch die Empfindlichkeit der Durchbiegung des Metallhäutchens, zum Beispiel gegen Druckschwankungen der Umgebung vermin dert.
Der Raum zwischen dem Metallhäut chen und der Gegenfläche kann als Gas- oder Flüssigkeitspolster ausgebildet sein und der Körper 171 dadurch zur Verbesserung der Ruhelage und der Bewegung des Häutchens in. durch Dämpfungswirkung dienen. Der ver stellbare Körper i71 kann auch nur zu diesem Zweck allein vorgesehen und hierbei ebenso wie :das Häutchen 7n auch ebenflächig aus geführt sein.
Ferner kann die zwischen Häut- chen m und Körper 1I gebildete Kammer mit Hilfe eines gasförmigen oder flüssigen Zwi schenmediums auch zur Übertragung von Kraftwirkungen dienen, die an einer andern Stelle, zum Beispiel von einer Membran er zeugt werden und auf das spiegelnde Häut- cben, zum Beispiel pneumatisch oder hydrau lisch übermittelt werden sollen.
Gemäss Fig. 5 sind zwei spiegelnde Häut chen in,<I>m'</I> an je einem der beiden Aussen ränder eines. Stütz- und Spannringes S"' be festigt, der .durch je eine zu den Aussenrän dern konzentrische Innenkante die Straffung und Ebnung der beiden mittleren Häutchen flächen bewirkt.
Die beiden Häutchen, die in bestimmtem Abstand einander gegenüber liegen und von denen jedes zur Steuerung eines Strahlenbündels ähnlich wie das Häut- chen. der Fig. 1 dient, können durch einen gemeinsamen zwischen ihnen liegenden Elek tromagneten, der nicht näher dargestellt ist, Formänderungen erfahren. Durch die Ver wendung eines gemeinsamer,
Spannringes er hält diese Doppelanordnung eine einfache Ausführungsform. Man kann aber zwei oder mehrere Häutchen auch mit Hilfe einer ent sprechenden Zahl getrennter Spannringe mit Abstand voneinander anordnen.
Bei loser Lagerung des spiegelnden Häut chens auf einem Spannring kann mann dem Häutchen eine im bestimmten Sinne ge krümmte Fläche in einfacher Weise dadurch geben, dass man die Auflagerfläche für das Häutchen am Spann- oder Stützring in ent sprechender, zum Beispiel gewellter Form gebung ausführt.
Beispielsweise kann in der Art der Fig. ss der Spannring S, auf dem das Häutchen m lose aufliest und über den es durch nicht näher dargestellte am Rande an greifende Gewichte gestrafft wird, an zwei Stellen ei., W hochgebogen sein, wodurch sich eine Häutchenfläche bestimmter Krümmung ergibt.
Die Steuerung des formveränderlichen Häutchens nz kann auch bei Eig. 5 und 6 in ähnlicher Weise wie bei Fig. 1 zum Beispiel elektromagnetisch erfolgen, was nicht näher dargestellt ist. (?m restliche Ungleichförmigkeiten der gespannten Häutehenfläche auszugleichen. kann man in allen Fällen das Häutchen, wenn es aus Metall besteht, einer nachträg lichen thermischen Behandlung unterwerfen, indem man<I>es</I> zum Beispiel in gespanntem Zustande warm anlässt.
Hierfür eignen sich besonders Baustoffe, wie zum Beispiel Kur aluminium oder andere Aluminiumlegierun gen oder Berylliumlegierungen, die auf Grund thermischer Einwirkung eine Verfesti gung und Härtung erfahren. Für besondere Zwecke kann die Oberfläche oder der Quer schnitt der einzelnen Häutchenstellen un gleichmässig ausgebildet oder die Stoffzusam mensetzung der einzelnen Stellen eine Funk tion des Ortes sein. Beispielsweise kann die Oberfläche in der Form eines ebenen oder gekrümmten Beugungsgitters oder als elek trischer Stromleiter oder magnetischer Belag ausgeführt sein.
Zur Erhöhung oder Rege lung der Elastizität können zum Beispiel ein zelne Zonen dünner oder feinwellig ausge staltet werden. Ferner kann das Häutchen zur Einstellung .der Pufferung und Dämp fung etwas durchlässig für das Dä,mpfungs- oder Puffermedium sein. Auch kann es halb durchlässig für gewisse Strahlungen sein.
In Fix. 7 bis 11 sind einige Ausführungs- beispiele der Vorrichtung nach der Erfindung dargestellt, bei denen das Häutchen durch elektrostatische Kräfte beeinflusst wird. In Fig. 7 wird das auf dem Stützring S auf liegende spiegelnde Metallhäutchen m durch die Zugschrauben b und die Druckschrauben c zu einer vollkommen ebenen Fläche ge spannt, und die Spannung kann durch Ver stellung dieser Schrauben geregelt werden.
Unterhalb des Häutchens ist eine Elektrode d angeordnet, die gitterförmig unterteilt sein kann, indem sie zum Beispiel aus Lamellen oder einem Netz gebildet ist. Zwischen der Elektrode und dem Metallhäutchen liegt eine Spannungsquelle e.
Durch die elektrosta tische Wirkung der Elektrode d wird eine Durchbiegung des Häutchens .m hervorgeru fen, die sich mit der Grösse des Potential unterschiedes zwischen Häutchen und Elek- trode ändert, der durch irgend welche zwi schen Elektrode und Spannungsquelle vor gesehene elektrische Steuermittel x verän- clert wird.
In Fig. 8 sind zu beiden Seiten des über den Stützring S gespannten Metallhäutchens zwei Steuerelektroden<I>d, d'</I> vorgesehen. Eine Spannungsquelle e ist derart zwischen die Elektroden geschaltet, dass zwischen diesen und dem Metallhäutchen Potentiale ent3-egen- gesetzten Vorzeichens, zum Beispiel -I- 100 Volt und - 80 Volt, liegen. Diese Potentiale sind so abgeglichen, dass sich die elektrosta tischen Anziehungswirkungen der Elektroden auf .das Häutchen gegenseitig ganz oder grösstenteils aufheben.
Die zusätzlichen steuernden Potentiale x, welche die Durch biegungen der spiegelnden Fläche m zu be wirken haben, sind hier zwischen dem Ver teilungspunkt o der Spannungsquelle e und dem Metallhäutchen m einzuschalten.
Fig. 9 zeigt eine Elektrodenanordnung, welche Kippungen der spiegelnden Fläche bewirkt und dadurch einseitige Schwankun gen des von dieser Fläche reflektierten Lich tes verursacht. Die Elektrode d ist hier exzentrisch zu dem über dem Stützring S ge strafften Metallhäutchen m angeordnet und erhält zum Beispiel bei Kreisform der spie gelnden Fläche die Gestalt eines Halbkreises oder bei rechteckigem Stützring die. halbe Grösse dieses Rechteckes.
Die gestrichelte Kurve deutet in Fig. 9 .die bei dieser Elek- trodenanordnung auftretende elektrostatische Durchbiegung des. Häutchens an, durch die ein auf die spiegelnde Fläche auftreffendes Strahlenbündel z nach links in die gestri chelte Richtung z' abgelenkt und zurück geworfen wird. Die elektrische Schaltung kann bei der Vorrichtung nach Fig. 9 ähn lich wie bei Fig. 8 sein.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 10 sind zur Steigerung der Kippwirkung über und unter :dem über den Stützring S gespannten Metallhäutchen m zwei exzentrisch gelagerte Elektroden<I>d</I> und<I>d'</I> gegeneinander versetzt vorgesehen. Die beiden Elektroden<I>d</I> und d' können miteinander verbunden sein und die elektrische Schaltung kann in der gleichen Weise wie bei Fig. 8 gewählt werden.
Die durch diese beiden, Elektroden erzielte Formänderung des Metallhäutchens ist in Fig. 10 durch die gestrichelte Wellenlinie angegeben und be deutet eine verstärkte Kippwirkung gegen über der in Fig. 9 gestrichelt veranschaulich ten Durchbiegung des Metallhäutchens.
In Fig. 11 sind über und unter dem über dem Stützring S gestrafften und an diesem befestigten Metallhäutchen<I>na</I> zwei Paare von Elektroden <I>d, d-'</I> und<I>d", d"'</I> exzentrisch an geordnet, die kreuzweise miteinander verbun den sind. Diese Elektroden und das Häut chen 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 auf weisen.
Die Elektroden<I>d, d"'</I> haben zum Beispiel das Potential -<B>100</B> Volt und die Elektroden <I>d', d",</I> das Potential -I- 100 Volt. Bei entsprechender Wahl der Elektroden grösse, des Elektrodenabstandes und der Po- tentialdifferenzen bleibt das Metallhäutchen für gewöhnlich in seiner Ruhelage, bis steuernde Potentiale zugeführt werden,
wel che je nach ihrem Vorzeichen starke Kippun- gen des Häutchens nach den gestrichelten Linien der Fig. 11 hervorrufen. Diese Kipp- wirkungen können auch durch geeignet ange ordnete Elektromagnete erreicht werden.
Durch stärkere Steuerkräfte, insbesondere durch die bei elektrostatischer oder elektro- magnetischer Steuerung vielfach angewendete Vorspannung erfahren sehr biegsame emp- findlicbe spiegelnde Häutchen im allgemei nen örtlich ausgeprägte Formänderungen, welche die Gleichartigkeit der Strahlen- reflexion und Strahlenvereinigung merklich zu stören vermögen.
Zur Beseitigung dieses Abbildungsmangels ist es in der Regel zweckmässig, die wirksamen Elektroden- oder Elektromagnetabstände von dem Häutchen oder die Kraftlinendichten nicht in allen Stellender spieglnden Fläche gleichmässig zu wählen, sondern abschnittweise :derart, dass das Häutchen unter dem Einfluss der Kraft wirkungen eine optisch möglichst günstige Formänderung erfährt.
Zu diesem Zweck können Einstellvorrichtungen, zum Beispiel Stellschrauben vorgesehen werden, welche die Abstände und .die Form der einzelnen Elek troden- oder Elektromagnetabschnitte zu regeln gestatten und mittelst deren man dann nötigenfalls auch einen durch andere optische Teile des Strahlenganges hervorgerufenen Ab bildungsmangel berichtigen kann.
Die Vorrichtung nach der Erfindung mit ihrem hochempfindlichen und weitgehend trägheitsfreien formveränderlichen Häutchen hat eine vielseitige Verwendungsmöglichkeit. Beispielsweise ist sie mit Vorteil bei Licht steuerungen für trägheitsfreie Schallumset zungen, wie zum Beispiel beim sprechender Film, sowie für .die Zwecke der Nachrichten übermittlung, zum Beispiel bei der Bildtele graphie und insbesondere auch für Verfahren verwendbar,
bei denen der Gangunterschied oder die Intensität von interferierenden Strahlen verwertet oder durch Durchbiegung eines Membranspiegels die Strahlenrichtung, zum Beispiel die Abbildungsweite von Licht büscheln, verändert wird. Da die durch die Formänderungen der spiegelnden Fläche her vorgerufenen.
Beeinflussungen von Strahlen ein Masse für die diese Formänderungen be wirkenden, elektrischen, magnetischen oder sonstigen Kräfte sind, ist die Vorrichtung nach der Erfindung auch als Gerät zur Mes- sung,dieser Kräfte, zum Beispiel als Druck oder Temperaturmesser oder als elektrisches Messgerät benutzbar.
Device for influencing rays by changing the shape of a reflecting surface and method for producing the same. The invention relates to a device for influencing rays by changing the shape of a reflecting surface, for example for interference purposes or to change the direction of the rays in physical, astronomical or similar apparatus,
especially in the case of light control devices for telegraphic transmissions or optical-acoustic conversions. The inven tion also relates to a method for producing such a device.
In the device forming the subject of the invention for influencing rays by changing the shape of a mirror the surface is used as a shape-changing surface, a reflective membrane, which by forces acting on its periphery, and by clamping means within this scope to a wrinkle-free surface of certain Form is formed.
To produce such mirror membranes by metallic mirroring of elastic skins, the procedure of the invention is such that the mirroring is carried out only after the elastic skin has been tensioned so that the less elastic reflective metal layer is not torn during the tensioning process.
In one embodiment of the device according to the invention, the from the outset with a certain tension is provided, reflective skin with its inner part under a certain contact pressure over a regularly shaped ring. This additional contact tension and tightening can be weighted, for example the protruding beyond the clamping ring the parts of the skin or its holding tion or can be achieved by adjustable tensile forces or by certain depth of the bracket.
When using several clamping rings that surround one another. For example, the outer edge of the membrane, which is used for holding, can rest or be supported on the outer ring and the tension of the inner part can be brought about by exerting suitable compressive forces on the annular part of the membrane between the two concentric rings, for example weighting it down.
You can also attach skin to the outer surface of a clamping ring, for example by gluing, clamping, soldering on, which results in small dimensions for the entirety of the ring and skin.
You can also provide several not one inside the other but juxtaposed support or clamping rings to tighten the inner surface of the skin, whereby corre sponding individual parts of the skin are stretched to exactly flat or curved surfaces in a certain way. Furthermore, instead of closed rings to support and tighten the membrane, open rings can also be used.
the corresponding non-closed support lines result. You can also -ge straight or otherwise shaped support lines on the cuticle by suitably stretched or ge curved clamping body.
For example, a straight support body engaging the skin in the manner of a single cutting edge gives two slightly inclined, taut skin fields that are suitable, for example, for interference purposes, while two such straight support bodies with a parallel arrangement still produce a central horizontal plane field. Voltage regulation in the spaces can also be carried out in the case of support lines that partially enclose another.
By means of support lines not running in one plane but curved in space, for example by corrugated or otherwise partially curved support rings, the skin can also be shaped without creases according to a surface that is curved in a certain sense.
The tension of the edge parts of the skin can instead of the whole circumference also from sections, for example by local tensile or compressive load at several Stel len of the circumference or by local change, change the inner support ring.
Many times. it will be expedient to make the means used to hold and tension the membrane adjustable, for example by using variable weights or spring pressures or adjusting screws. Suitable devices can, for example, be those that are customary in the thicker acoustic membranes to regulate the tension and to independently adjust the tension of the individual edge parts.
Furthermore, the taut skin can also be influenced by suction or pressure or by the action of magnetic electrostatic or similar remote forces, which attack the outer or inner part of the skin and determine its working form. For this purpose, for example, a flat or curved counter surface corresponding to its later working shape can be provided opposite the reflective membrane.
which is used to exercise the skin shape-determining, for example magnetic or electrical force effects and can be adjustable by applying to a movable body in its distance from the skin. This mating surface can also be used to achieve a damping effect which improves the position of rest or the movement of the skin, which is generated by a gas or liquid cushion between the skin and the mating surface.
Furthermore, two or more reflective skins can be placed opposite each other at a distance by fastening to a special clamping ring or to one of the outer edges of a common clamping ring.
Very thin, tensioned, already high-gloss metal membranes, preferably less than 100 mm thick, are particularly suitable for achieving regularly shaped mirror skins.
Instead of metal or metal compounds, the membrane can also consist of any other suitable building material of an inorganic or organic nature, for example glass, mica, quartz glass, a chemically converted metal foil, such as an oxidized light metal foil, or celluloid, viscose , Gelatine, lacquer compounds, synthetic resins, hard rubber. Such membranes can be coated with a reflective layer of metal, for example 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. The membrane can also be composed of two or more building materials made of harder and softer layers of different metals, such as gold and nickel or of metal and inorganic or organic material.
In order to maintain a constant tension of the membrane in the event of temperature changes, the building materials for the membrane and its holder, as well as for its tensioning and supporting parts, are expediently selected so that they have the same or approximately the same mean temperature expansion.
In the drawings, for example, various embodiments of the device according to the invention are illustrated in a visual representation. Fig. 1 shows an electromagnetically controlled device for influencing rays by changing the shape of a reflecting surface: Fig. to 6 show in individual representation several embodiments of the reflective membrane to be used as a shape-changing surface for radiation control, the radiation source and the means for influencing the membrane being omitted for the sake of simplicity;
Fig. 7 to 11 show different embodiments of the device according to the invention with electrostatic Steue tion of the shape-changeable reflective ring.
fold Fig. 1 is a metal skin m. <read a thickness of around <B> 0.00015 </B> mm in the middle and a thickness of around the reinforced edge. <B> 0.1 </B> min has, on a support c, the clamping ring S, the upper, tapering edge of which has a narrow, flat ring surface, which is a completely flat contact surface for the membrane. m represents.
Due to its weight, the reinforced outer edge r of the membrane exerts a sufficient pull on the middle part of the membrane m, which is thereby stretched smoothly and tightly to form an exactly flat surface. The surface of the metal skin lying within the ring S is designed to be reflective.
The rays of a radiation source, for example an incandescent lamp g, while the metal skin 7n is under the action of an electromagnet 1e, which is in the circuit of the battery e and whose excitation current can be changed by the electrical control means x, falls on this reflective surface. Depending on the strength of its excitation, the electromagnet 7e causes a more or less large change in shape, that is, bending of the membrane: na and thus a corresponding deflection of the beam q.
In the case of the bowing of the skin, indicated by dashed lines, the beam q is deflected, for example, in the direction q 'and thrown back.
The reinforced outer edge r of the metal skin in FIG. 2 can be supported 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 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 S 'that enclose each other, over which the skin is m. By weights g acting on the edge is tightened.
The change in shape of the membrane in FIGS. 2 and 3 for influencing the radiation can be brought about in the same way as in FIG. 1, for example by electromagnetic means.
Fig. 4 shows in a game Ausführungsbei how you can achieve the exact shape of slightly curved reflective surfaces through the use of support or Spannmit means. For this purpose 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. 4, the skin is under the action of edge tension on the one hand, which is exerted regulable bar by the tension screws b and the pressure screws c, and on the other hand in the inner part under .dem influence of forces which cause a curvature of the skin surface, for example suction or pressure forces or electrical or magnetic force effects.
In Fig. 4 is for this purpose in .the support ring His by screws ben z adjustable body 172 is arranged, which is concave on the opposite surface F adjacent to the membrane m -and can serve to generate magnetic or electrostatic tensile forces which the ge desired curvature of the membrane surface.
For example, the body 11 can be designed as an electromagnet which, when excited, bends the metallic membrane into the curved working shape corresponding to the curvature of the counter surface F. By attaching such a mating surface, the sensitivity of the deflection of the metal skin, for example against pressure fluctuations in the environment, is reduced.
The space between the metal skin and the opposing surface can be designed as a gas or liquid cushion and the body 171 thereby serves to improve the rest position and the movement of the skin in it by means of a damping effect. The adjustable body i71 can also only be provided for this purpose alone and, like: the skin 7n, can also be made flat.
Furthermore, the chamber formed between the skin m and the body 11 can also be used to transmit force effects with the aid of a gaseous or liquid intermediate medium, which are generated at another point, for example by a membrane, and which act on the reflective skin, for example, should be transmitted pneumatically or hydraulically.
According to FIG. 5, there are two reflective skins in '<I> m' </I> on each of the two outer edges of one. Supporting and tensioning ring S "'be strengthened, the .by an inner edge concentric to the outer edges, the tightening and flattening of the two middle skin surfaces.
The two membranes, which lie opposite each other at a certain distance and each of which controls a beam of rays similar to the membrane. the Fig. 1, can tromagneten by a common between them lying elec, which is not shown in detail, experience changes in shape. By using a common,
Clamping ring he keeps this double arrangement a simple embodiment. But you can also arrange two or more skins with the help of a corresponding number of separate clamping rings at a distance from each other.
With loose storage of the reflective skin on a clamping ring, the skin can be given a curved surface in a certain sense in a simple manner by executing the support surface for the skin on the clamping or support ring in an appropriate, for example, corrugated shape.
For example, in the manner of Fig. Ss, the clamping ring S, on which the skin m reads loosely and over which it is tightened by weights not shown on the edge, can be bent up at two points ei., W, creating a skin surface certain curvature results.
The control of the shape-changing cuticle nz can also be used with Eig. 5 and 6 take place in a similar manner to FIG. 1, for example, electromagnetically, which is not shown in detail. (? To compensate for remaining irregularities in the tensioned skin surface. In all cases, the skin, if it is made of metal, can be subjected to a subsequent thermal treatment, for example by leaving it warm in the tensioned state.
Building materials are particularly suitable for this, such as aluminum or other aluminum alloys or beryllium alloys that undergo solidification and hardening due to thermal effects. For special purposes, the surface or the cross-section of the individual skin areas can be uneven or the material composition of the individual areas can be a function of the location. For example, the surface can be designed in the form of a flat or curved diffraction grating or as an electric current conductor or magnetic coating.
To increase or regulate the elasticity, individual zones can be made thinner or finely wavy, for example. Furthermore, the membrane for setting the buffering and damping can be somewhat permeable to the dampening or buffering medium. It can also be semi-transparent to certain radiation.
In fix. 7 to 11 show some exemplary embodiments of the device according to the invention, in which the membrane is influenced by electrostatic forces. In Fig. 7 the reflective metal skin lying on the support ring S is stretched by the tension screws b and the pressure screws c to a completely flat surface GE, and the voltage can be regulated by adjusting these screws.
An electrode d is arranged below the membrane and can be subdivided in the form of a grid, for example by being formed from lamellae or a mesh. A voltage source e is located between the electrode and the metal membrane.
The electrostatic effect of the electrode d 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. is clert.
In FIG. 8, two control electrodes <I> d, d '</I> are provided on both sides of the metal skin stretched over the support ring S. A voltage source e is connected between the electrodes in such a way that potentials with opposite signs, for example -I- 100 volts and -80 volts, are between them and the metal membrane. These potentials are balanced in such a way that the electrostatic attraction effects of the electrodes on the membrane cancel each other completely or for the most part.
The additional controlling potentials x, which have to be affected by the bending of the reflective surface m, are to be switched on between the distribution point o of the voltage source e and the metal skin m.
Fig. 9 shows an electrode arrangement which causes tilting of the reflective surface and thereby causes one-sided fluctuations of the light reflected from this surface. The electrode d is arranged here eccentrically to the metal skin m tightened over the support ring S and, for example, has the shape of a semicircle in the case of a circular shape of the mirrored surface or in the case of a rectangular support ring. half the size of this rectangle.
The dashed curve in FIG. 9 indicates the electrostatic bending of the membrane which occurs with this electrode arrangement, by means of which a beam z striking the reflective surface is deflected to the left in the dashed direction z 'and thrown back. The electrical circuit in the device according to FIG. 9 can be similar to that of FIG. 8.
In the device according to FIG. 10, two eccentrically mounted electrodes <I> d </I> and <I> d '</I> are provided offset from one another in order to increase the tilting effect above and below: the metal skin m stretched over the support ring S. The two electrodes <I> d </I> and d 'can be connected to one another and the electrical circuit can be selected in the same way as in FIG. 8.
The change in shape of the metal skin achieved by these two electrodes is indicated in FIG. 10 by the dashed wavy line and indicates an increased tilting effect compared to the bending of the metal skin illustrated by dashed lines in FIG. 9.
In FIG. 11, two pairs of electrodes <I> d, d- '</I> and <I> d ", are shown above and below the metal membrane <I> na </I>, which is tightened over the support ring S and attached to it. d "'</I> arranged eccentrically, which are cross-connected with each other. These electrodes and the skin are connected to the voltage sources e, e 'in such a way that the electrodes located above the skin have the opposite potential than the electrodes located under the skin.
The electrodes <I> d, d "'</I> have, for example, the potential - <B> 100 </B> volts and the electrodes <I> d', d", </I> the potential -I- 100 volts. With an appropriate choice of the electrode size, the electrode spacing and the potential differences, the metal membrane usually remains in its rest position until controlling potentials are applied,
which, depending on their sign, cause severe tilting of the membrane according to the dashed lines in FIG. These tilting effects can also be achieved by suitably arranged electromagnets.
Due to stronger control forces, especially due to 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 disrupt the similarity of the radiation reflection and radiation combination.
To eliminate this lack of image, it is usually advisable not to select the effective electrode or electromagnet distances from the membrane or the density of lines of force uniformly in all parts of the reflective surface, but in sections: in such a way that the membrane acts as optically as possible under the influence of the force experiences favorable change in shape.
For this purpose, adjusting devices, for example adjusting screws, can be provided, which allow the distances and .the shape of the individual electrode or electromagnet sections to be regulated and by means of which one can then, if necessary, correct an educational deficiency caused by other optical parts of the beam path.
The device according to the invention with its highly sensitive and largely inertia-free, shape-changing membrane has a wide range of uses. For example, it can be used with advantage in light controls for inertia-free sound conversions, such as in speaking films, as well as for the purposes of transmitting messages, for example in image telegraphy and in particular also for processes
in which the path difference or the intensity of interfering rays is utilized or the direction of the rays, for example the imaging distance of light clusters, is changed by bending a membrane mirror. Because the changes in the shape of the reflecting surface.
Influences of rays are a mass for which these shape changes are electrical, magnetic or other forces, the device according to the invention can also be used as a device for measuring these forces, for example as a pressure or temperature meter or as an electrical measuring device.