Vorrichtung zur Verschwenkung mindestens einer spiegelnden Fläche nach Massgabe mindestens einer elektrischen Grösse Bei Fernsehempfängern werden heute fast aus schliesslich Kathodenstrahlröhren verwendet, weil die Entwicklung der früher angewendeten, rasch rotieren den Spiegelräder und dergleichen mit der Zunahme der Zahl der übermittelten Bildpunkte nicht Schritt halten konnte. Die Anwendung eines mit spiegelnden Flächen gesteuerten Lichtstrahles an Stelle eines Ka thodenstrahles hat jedoch in vielen Hinsichten wohl bekannte Vorzüge.
Die Erfindung gestattet nun, Vor richtungen zu schaffen, welche auch bei der heute üblichen, hohen Bildauflösung für Fernsehempfän ger verwendbar sind. Die Erfindung beschränkt sich aber nicht auf Fernsehempfänger, sondern betrifft all gemein eine Vorrichtung zur Verschwenkung minde stens einer spiegelnden Fläche nach Massgabe minde stens einer elektrischen Grösse.. Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass die spiegelnde Fläche an einem permanent magnetischen Körper vorgesehen ist, der unter Freilassung mindestens dieser Fläche in einem Halter aus kautschukelastischem Material eingebettet ist,
welcher Halter sich im Felde minde stens eines durch die elektrische Grösse erregbaren Magneten befindet.
Die Erfindung betrifft ferner auch ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass ein Halter aus kautschukelastischem Material, in welchem min destens ein permanent magnetischer Körper einge bettet ist, bis zur Erstarrung tiefgekühlt wird, nach dem der Magnetkörper seine statische Gleichgewichts lage eingenommen hat, und dass der Magnetkörper in diesem Zustande des Halters geschliffen wird, um die spiegelnde Fläche zu erzeugen.
In der beiliegenden Zeichnung sind fünf Ausfüh- rungsbeispiele der Vorrichtung nach der Erfindung schematisch dargestellt. Es ist: Fig. 1 eine Seitenansicht des ersten Beispiels mit einem Teilschnitt, Fig. 2 eine Seitenansicht des zweiten Beispiels mit einem Teilschnitt, Fig. 3 eine perspektivische Darstellung einer Ein zelheit zu Fig. 1 und 2, Fig. 4 eine Draufsicht durch das dritte Beispiel,
Fig. 5 ein Teilschnitt nach der Linie V-V in Fig. 4 in etwas grösserem Massstab, Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer Ein zelheit zu Fig. 4 und 5, Fig. 7 eine perspektivische Darstellung des vier ten Beispiels, Fig.8 eine Seitenansicht des fünften Beispiels, mit einem Teilschnitt, Fig. 9 eine perspektivische Darstellung einer Ein zelheit zu Fig. B.
Im Beispiel nach Fig. 1 ist mit 1 ein permanent magnetischer, länglicher Körper bezeichnet, der in Fig. 3 perspektivisch dargestellt ist. Dieser Körper, der z. B. aus dem unter der Markenbezeichnung Ferrexdure bekannten Ferrit besteht, hat einen angenähert T-förmigen Querschnitt mit verhältnis mässig dickem, sich auf sein freies Ende hin verjün genden Mittelschenkel 2.
Die Oberfläche über dem Querschenkel 3 des T-förmigen Querschnittes ist plan geschliffen und mit einem nicht dargestellten spiegeln den Belag, z. B. aus aufgedampftem Aluminium, ver sehen, der die Spiegelfläche 4 bildet. Der Magnet körper 1 ist in Richtung des Querschnitt-Mittelschen- kels 2 magnetisiert, so dass er in Fig. 3 unten einen Nordpol N und oben einen Südpol S aufweist.
Der Magnetkörper 1 ist in einem Halter 5 aus Kau tschuk oder einem ähnlichen elastischen Stoff eingebet tet, der die Spiegelfläche 4 frei lässt. Im vorliegenden Fall lässt der Halter 5 auch das untere Ende des Mit- telschenkels 2 frei. Die Stirnflächen des Magnetkör pers 1 können vom Halter 5 umschlossen werden oder nicht.
Der Halter 5 ist im Luftspalt 6 eines Elektro magneten 7 angeordnet, dessen Erregerwicklung mit 8 bezeichnet ist. Der Magnet 7 besteht aus magne tisch weichem Material hoher Permeabilität, z. B. aus dem unter der Markenbezeichnung Ferroxcube bekannten Material.
Wenn die Erregerwicklung 8 an eine variable Spannung gelegt wird, so wird im Luftspalt 6 ein entsprechend variierendes Magnetfeld erzeugt, was ein Schwingen des Magnetkörpers um eine Längs achse 9-9 zur Folge haben wird, die bei geeigneter Dimensionierung des Ganzen praktisch mit der Hauptträgheitsachse kleinster Trägheit des Körpers zusammenfällt. Ein von der Spiegelfläche 4 reflek tierter, sichtbarer oder unsichtbarer Lichtstrahl 10 wird entsprechend der Verdrehung der Spiegelfläche bzw. des Magnetkörpers 1 abgelenkt, und zwar be kanntlich um das Doppelte des Drehwinkels der Spiegelfläche.
Innerhalb der Elastizitätsgrenze des Materials des Halters 5 und unterhalb der Sättigung des Materials des Magneten 7 wird der Drehwinkel der Spiegelfläche 4 praktisch dem Erregerstrom pro portional sein. Um eine hohe Grenzfrequenz zu er zielen, soll das Trägheitsmoment des Magnetkörpers 1 um seine Schwingungsachse 9-9 möglichst gering sein. Das geringe spezifische Gewicht von Ferroxdure, nämlich etwa 4,8 glcm?-, ist in dieser Hinsicht sehr günstig.
Sehr günstig sind ferner der hohe (BH)",a,- Wert und die hohe Koerzitivkraft von Ferroxdure, da im Luftspalt 6 hohe Feldstärken angestrebt werden, bei welchen aber eine Entmagnetisierung des Ma gnetkörpers 1 vermieden werden soll. Es ist klar, dass das Trägheitsmoment um die Achse 9-9 um so geringer sein wird, je kleiner die Spiegelbreite b ist, während anderseits eine relativ grosse Spiegel breite b erwünscht sein wird.
Die Form des in Fig. 3 dargestellten Magnetkörpers 1 stellt einen günstigen Kompromiss dar zwischen den verschiedenen For derungen, die dieser Körper erfüllen muss. Die Länge l des Magnetkörpers spielt insofern keine Rolle, als bei zunehmender Länge die auf diesen Körper wir kenden magnetischen Kräfte in gleicher Weise wach sen wie das Trägheitsmoment.
Falls man einen Spiegel von relativ grosser Breite wünscht, so wird man zur Kleinhaltung des Träg heitsmomentes, denselben durch eine Gruppe von spiegelnden Flächen ersetzen, die unter dem Ein fluss des Magnetfeldes um den gleichen Drehwinkel verschwenkt werden. Eine entsprechende Vorrichtung ist in Fig.2 dargestellt. Diese Vorrichtung unter scheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 dadurch, dass im Kautschukhalter 5a fünf Magnetkörper 1 par allel zueinander eingebettet sind. Der Halter 5a hat die Form einer Platte, in welcher die Magnetkörper 1 bis auf die spiegelnden Flächen 4 vollständig ein gebettet sind.
Der Halter 5a wird von einer Platte 11 aus nichtmagnetischem Material getragen. Bei dieser Vorrichtung ist die nützliche Breite B des ganzen Spiegelsystems dreimal so gross wie im Falle von Fig. 1, wobei die Abstände zwischen den einzelnen Magnetkörpern praktisch vernachlässigbar klein gehalten werden. Die Spiegelflächen 4 der bei den äussersten, den Polschuhen benachbarten Magnet körper 1 werden nämlich vorzugsweise nicht be nützt, weil diese äussersten Magnetkörper wegen der Nachbarschaft der Polschuhe nicht genau den glei chen Kräften unterliegen wie die mittleren Magnet körper und daher geringe Unterschiede in den Dreh winkeln zu erwarten sind.
Diese Vorrichtung eignet sich besonders gut für hohe Frequenzen, da die Träg heitskräfte relativ zur nützlichen Spiegelbreite be sonders klein gemacht werden können, wobei natür lich die Zahl der Magnetkörper noch erhöht werden kann.
Das Beispiel nach Fig.4 bis 6 unterscheidet sich von den bisher beschriebenen Beispielen dadurch, dass mehrere Reihen von Magnetkörpern 1 vorhanden sind. Diese Magnetkörper 1 sind in Fig. 6 dargestellt und haben denselben Querschnitt wie im Falle von Fig.3, sind jedoch erheblich kürzer, so dass die spiegelnde Fläche 4 quadratisch ist.
Die Vorrichtung weist einen Magnetkörper 12 auf, der aus zwei Bügeln 13, 14 besteht, deren Joche sich senkrecht kreuzen, und an der Kreuzungsstelle 15 miteinander zusammenhängen. Dieser Kreuzungs stelle 15 liegt eine von den vier Polen der beiden Bügel frei gelassene, quadratische Öffnung gegenüber, in welcher ein quadratischer Halter 5b aus kautschuk elastischem Material angeordnet ist. Im Halter. 5b sind neun schachbrettartig angeordnete Magnet körper 1 bis auf ihre spiegelnden Flächen 4 voll ständig eingebettet.
Die von den Magnetbügel 13 und 14 gebildeten Elektromagnete sind je mit einer zweiteiligen Erreger wicklung 16 bzw. 17 versehen. Die Abstände zwi schen den spiegelnden Flächen 4 sind in Fig. 4 über trieben gross dargestellt; in Wirklichkeit sollen die selben sehr klein sein.
Wenn die Wicklung 16 erregt wird, so verschwen- ken sich die Magnetkörper 1 um eine Längsachse 9-9, und wenn die Wicklung 17 erregt wird um eine Querachse 18-18. Da das Trägheitsmoment um die Achse 9-9, die vorzugsweise mit der Haupt trägheitsachse kleinster Trägheit zusammenfällt, ge ringer ist als dasjenige um die Achse 18-18, wird man eine elektrische Grösse höherer Frequenz der Wicklung 16 zuführen. Zum Beispiel wird man bei Anwendung auf das Fernsehen der Wicklung 16 eine Spannung von Zeilenfrequenz und der Wicklung 17 eine Spannung von Bildfrequenz zuführen.
Selbstverständlich kann man beliebig viele Reihen mit beliebig vielen Magnetkörpern vorsehen, wobei die Spiegelflächen 4 z. B. auch kreisförmig sein kön nen; in letzterem Fall wird man dem Magnetkörper vorzugsweise die Form einer Kugelkalotte geben. Quadratische oder rechteckige Spiegelflächen sind aber vorzuziehen, weil bei enger Aneinanderfügung derselben nur äusserst schmale nichtspiegelnde Strei fen zwischen demselben übrigbleiben. .
Beim Beispiel nach Fig.7 sind ebenfalls zwei Elektromagnete 19, 20 vorhanden, die jedoch von einander vollständig getrennt und auf einem nicht dargestellten Gestell montiert sind. Die Erregerwick lung des nur teilweise gezeichneten Magneten 19 ist mit 21, diejenige des Magneten 20 mit 22 be zeichnet.
In einem Halter 5c aus Kautschuk oder derglei chen sind drei Magnetkörper 1 der in Fig. 3 gezeigten Art bis auf die spiegelnden Flächen 4 eingebettet. Der Halter 5c ist mit einer Fassung 23 versehen und auf einer Achse 24 montiert, die senkrecht zur Längs richtung der Magnetkörper 1 verläuft. Der Halter 5c befindet sich im Luftspalt des Magneten 19.
Auf der Achse 24 ist ein permanent magnetischer, prismatischer Körper 25 montiert, der in einem zweiteiligen Kautschukhalter 26 eingebettet ist und sich im Luftspalt des Magneten 20 befindet. Der Magnetkörper 25 ist senkrecht zur Richtung des Magnetfeldes magnetisiert, wie durch den mit N und S bezeichneten Pfeil angedeutet ist.
Die Wicklung 21 wird mit einer Spannung von Zeilenfrequenz und die Wicklung 22 mit einer Span nung von Bildfrequenz erregt.
Das Trägheitsmoment des ganzen Schwingungs systems um die Achse 24 ist verhältnismässig gross ; dies ist jedoch zulässig, da die Bildfrequenz etwa um den Faktor 102 geringer ist als die Zeilenfre quenz.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 8 und 9 ist der elastische Halter 5d mit einem darin bis auf die Spiegelfläche 4 eingebetteten Magnetkörper la nicht im Luftspalte eines im übrigen geschlossenen Ma gneten angeordnet, sondern am Ende eines stabför- migen Magneten 27 angebracht, der von der Erreger wicklung 28 umschlossen ist. Der Querschnitt des Magnetkörpers la ist halbkreisförmig, und der Hal ter 5d wird durch eine halbzylindrische Schale ge bildet, die in einer entsprechenden Ausnehmung 29 der oberen Stirnfläche des Stabmagneten 27 ruht. Dabei können die Stirnflächen des Magneten eben falls im Halter 5d mit eingebettet sein oder nicht.
Der Magnetkörper la ist quer zur Hauptträgheits- achse 30-30 von kleinster Trägheit und parallel zur Spiegelfläche 4 magnetisiert, also im Sinne des Pfeils S-N.
Auch in diesem Falle wird bei Erregung der Wicklung 28 die Spiegelfläche 4 um die Achse 30-30 verdreht. Dabei ist das Verhältnis zwischen der Breite b der spiegelnden Fläche und dem Träg heitsmoment um die Achse 30-30 ebenfalls sehr gün stig. Als Material für den Magnetkörper la wird wieder vorzugsweise Ferroxdure verwendet, für den Magneten 27 dagegen Ferroxcube.
Bei den Vorrichtungen nach Fig.4-6 und 7 werden dieselben Spiegelflächen 4 in zwei zueinan der senkrechte Ebenen ausgelenkt. Gegenüber den üblichen Vorrichtungen, wo ein Lichtstrahl nachein- ander an zwei in aufeinander senkrechten Ebenen schwingenden Spiegeln abgelenkt wird, bietet dies erhebliche Vorteile. Erstens ist der Reflexionsverlust nur halb so gross, weil eine zweite Reflexion ver mieden ist. Zweitens ist die Justierung einfacher, da bei den bekannten Vorrichtungen eine Korrektur eines Spiegels eine neue Korrektur des anderen Spiegels bedingt.
Die Vorrichtung nach Fig. 7 kann leicht abge wandelt werden unter Vermeidung der Achse 24. Der Magnetkörper 25 kann nämlich unmittelbar unter der Fassung 23 des Halters 5c befestigt werden, bei entsprechender Anordnung des Magneten 20 mit unten liegendem Joch innerhalb des Magneten 19.
In einer anderen Variante der Vorrichtung nach Fig. 7 ist dagegen ein zweiter Magnet 20 vorgesehen und die ganze Anordnung symmetrisch zum Halter 5c ausgeführt. Selbstverständlich müssen dann die beiden Erregerwicklungen 22 durch dieselbe elektrische Grösse, z. B. eine Spannung von Bildfrequenz erregt werden.
Dem Erregerstrom wird im allgemeinen eine regulierbare Gleichstromkomponente überlagert, zu Einstellungszwecken.
Bei der Herstellung der beschriebenen Vorrich tungen geht man vorzugsweise so vor, dass man die Magnetkörper 1 bzw. la in unmagnetischem Zu stande in den betreffenden Halter 5-5d einbettet und denselben vor dem Magnetisieren tief kühlt bis zum Erstarren des elastischen Haltematerials. Hierauf werden die Magnetkörper magnetisiert und danach der Halter auf Normaltemperatur gebracht, damit die Magnetkörper Gelegenheit haben, ihre dem perma nent magnetischen Zustande entsprechende statische Gleichgewichtslage einzunehmen.
Hierauf wird der Halter wieder bis zur Erstarrung seines Materials tief gekühlt und werden die Oberflächen der Magnet körper in diesem Zustande geschliffen. Die Verspie- gelung erfolgt zweckmässig durch Aufdampfen von Aluminium unter Anwendung einer Abdeckschablone.
Bei der Auswahl des kautschukelastischen Ma terials wird man darauf achten, dass dasselbe auch eine genügende Dämpfung des Schwingungssystems bewirken muss.