DE10001900B4

DE10001900B4 - Deformierbarer Spiegel

Info

Publication number: DE10001900B4
Application number: DE2000101900
Authority: DE
Inventors: Klaus Bär; Brigitte Dr. Freisleben; Reinhard Schmiedl
Original assignee: Diehl Munitionssysteme GmbH and Co KG
Current assignee: Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
Priority date: 2000-01-19
Filing date: 2000-01-19
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2020-01-20
Also published as: DE10001900A1

Abstract

Deformierbarer Spiegel (11) mit einem translatorischen Aktuator (20), der gelenkig zwischen der Rückseite einer Spiegelplatte (13) und einem Spiegel-Gehäuse (12) eingespannt ist und durch koaxialen Angriff, an aus der Spiegel-Längsachse (21) radial heraus versetzt einander diametral gegenüberliegenden Positionen, gegen die Rückseite der Spiegelplatte (13) deren gegenüberliegende Spiegelfläche (17) ansteuerungsabhängig sphärisch verwölbt, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (20) längs des Umfangs einer Ellipse, deren großer Durchmesser doppelt so groß wie der kleine ist, rückwärtig gegen die Spiegelplatte (13) anliegt, die längs ihres Umfangsrandes (18) auf einer kreisringförmigen Stirn (14) des Spiegel-Gehäuses (12) axial steif und radial nachgiebig gehaltert (16) ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen deformierbaren Spiegel gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiger Spiegel ist aus der DE 42 36 355 A1 als adaptiver Membranspiegel innerhalb eines Lasers zur Kompensation thermischer Effekte für stabile Laserlei- stung bekannt. Dessen Membran ist konzentrisch zwischen zwei konzentrischen Ringschneiden eingespannt, die relativ zueinander durch einen Aktuator verschoben werden können. Die Membran ist vorzugsweise ein monokristalliner Silizium-Wafer aus der Halbleiterfertigung, und als Linearaktuator eignet sich besonders ein piezoelektrisches Stellelement. Die längs des Membranrandes freie Einspannung zwischen den Ringschneiden unterschiedlicher Durchmesser soll gegenüber einer ringsum fest eingespannten Kreisplatte eine besser sphärische Krümmung erbringen. In der Praxis kritisch ist jedoch die Verlagerungsmöglichkeit der längs ihres Umfanges gar nicht abgestützten Membran. Dieser Aufbau mag für die Anordnung als Endspiegel hinter einem gepumpten Laserstab angängig sein; im rauhen Betrieb insbesondere im Strahlengang einer Laserstrahl-Materialbearbeitungseinrichtung ist aber ein Auswandern der Membran gegenüber den beiderseits anliegenden Ringschneiden nicht auszuschließen, was zu nicht vorhersehbaren unsymmetrischen Verformungen aufgrund der dann exzentrischen Krafteinleitung in die Membran führen kann.

Bei der aus der DE 40 29 075 C1 bekannten Einrichtung zur Winkel- und Brennweitenkorrektur in Form eines im Laser-Strahlengang gelegenen Spiegels wird ein ringsum fest eingespannter Membranspiegel mittig durch einen Zugstab belastet, der über ein Einstellgewinde oder durch parallele Aktion dreier Piezoelemente axial ausgelenkt werden kann. Durch unterschiedliche Ansteuerung der drei Piezoelemente kann auch ein Verkippen des Spiegels hervorgerufen werden. Die angestrebte sphärische Verformung des Spiegels wird mit der punktuell zentral angreifenden Zugstange aber nur schlecht angenähert.

Beim erfindungsgemäßen Spiegel wird insbesondere an einen solchen gedacht, wie er aus der US 5,777,807 A bekannt ist. Solche Spiegel sind seit Jahren in Laserbearbeitungsmaschinen erfolgreich im Einsatz, um im Strahlweg direkt hinter der Laserquelle die Strahltaille bzw. direkt vor der Fokussieroptik die Geometrie und den Abstand des Fokusfleckes bestimmen und dabei Einflüsse variabler Strahlweglängen kompensieren zu können, wie es in der CH 686 032 A5 näher beschrieben ist. Wenn allerdings eine vorhandene Laserstrahlbearbeitungseinrichtung erst nachträglich mit einem solchen deformierbaren Spiegel ausgestattet werden soll, dann kann dessen durch den Linear-Aktuator bedingte rückwärtige Baulänge störend in den Verfahrweg der Handhabungseinrichtungen für die Werkstücke hineinragen. In Hinblick darauf, daß in der Praxis zunehmend mit Laserstrahlen größeren Durchmessers gearbeitet wird, wäre es auch wünschenswert, nicht nur in der engeren Umgebung einer mittigen axialen Krafteinleitung in das Zentrum der Spiegelplatte eine angenähert kugelkappenförmig konvexe Ausbeugung der reflektierenden Spiegelplattenoberfläche zu erzielen, sondern eine der Sphäre möglichst gut angenäherte Verformung über einen möglichst großen Flächenbereich in der Umgebung des Spiegelplattenmittelpunktes zu erzielen.

Aus diesen Erkenntnissen resultiert die aktuelle technische Problemstellung, den Spiegel gattungsgemäßer Art noch dahingehend weiterzubilden, daß bei geringer Bauhöhe für einen vorgegebenen Hub eine größere Spiegelfläche eine bessere sphärische Verformung erfährt, die auch unter rauhen Betriebsbedingungen geometrisch möglichst konstant bleibt.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die im Hauptanspruch angegebenen Merkmale erfüllt sind. Danach greift der translatorisch wirkende Aktuator an exzentrischen, bezüglich des Verformungs-Mittelpunktes einander diametral gegenüberliegenden Positionen hinter der Spiegelfläche gegen eine Spiegelplatte an, die längs ihres Umfangsrandes axial starr, aber radial nachgiebig eingespannt ist. Aus der Axialhalterung des Spiegelplattenrandes resultiert – gegenüber der zentralen Krafteinleitung – ein Hebeleffekt, der bei gleichem axialen Hub zu stärkerer Auswölbung des Zentralbereiches dem Plattenrand gegenüber führt, als ein gleicher aber direkt hinter dem Plattenzentrum eingebrachter Stellhub. Zugleich führt die dem Hub entgegenwirkende axiale Randeinspannung der Spiegelplatte in Querschnitt zu einem vergrößerten Mittenbereich mit weniger parabolischer, als vielmehr wie gewünscht kreisbogenförmiger Auswölbung der Spiegelfläche von ihrem Zentrum bis weit über den Bereich der diametral gegenüberliegenden exzentrischen Krafteinleitungen seitlich hinaus. Die (quer zur Systemachse durch den Mittelpunkt der Spiegelplatte) ovale Querschnittsgeometrie der Krafteinleitung führt zu orthogonal unterschiedlichen Krümmungsradien, wobei das Radiusverhältnis 1:2 den großen Vorteil aufweist, dass selbst bei einem Strahleinfallswinkel von etwa 45° für eine 90°-Strahlumlenkung und trotz runder Einfassung der Spiegelplatte ein Astigmatismus infolge zwangsläufiger Kompensation von Brennweitenfehlern praktisch vermieden wird.

Der Angriff des Aktuators hinter der Spiegelplatte kann mittels eines ovalen Ringes und damit kontinuierlich oder längs einer entsprechenden Spur diskreter Angriffspunkte erfolgen, also auch mittels einer Folge von einander benachbarten dünnen Zapfen anstelle eines durchgehend umlaufenden Ringes. Gerade auch bei nicht runder Krafteinleitung ist es zum Verrmeiden von Verkippungen zweckmäßig, in als solcher bekannter Weise den Aktuator über einen planen Sockel und eine ballige Kuppe gegen die Spiegelplatte wirken zu lassen, wie es als solches aus der US 5 777 807 A bekannt ist; dort allerdings bei einem rückwärtig im Zentrum einer Spiegelplatte mit zum Rande hin eintretender Verjüngung angeformten Zapfen, was, zu ungewünschten Verformungen im Zentralbereich der Spiegelplatte führt und der vorliegenden exzentrischen Krafteinleitung ohnehin zuwider läuft.

Die Spiegelplatte selbst ist dort die Außenfläche des Bodens eines topfförmigen Gebildes, das mittels einer Überwurfmutter über seinen umlaufenden Rand axial gegen das Spiegelgehäuse verspannt wird, wodurch zugleich eine rundum verlaufende radiale Spiegeleinspannung erfolgt, die ebenfalls der gewünschten sphärischen Auswölbung des Plattenzentrums hinderlich ist.

Letzteres gilt entsprechend für die massive topfförmige Spiegelplatte mit zentralem Zapfen für die Aktuator-Krafteinleitung nach US 5 557 477 A .

Insbesondere beim Einsatz eines gattungsgemäßen deformierbaren Spiegels in Anlagen für die Laserstrahl-Materialbearbeitung ist für eine kontrollierte Fokusausbildung eine möglichst sphärische Verwölbung der Spiegelplatte anzustreben. Dieses Kriterium ist jedoch irrelevant, wenn gemäß US 5 754 219 A über die Verformung der Spiegelplatte im langen, mehrfach umgelenkten Strahlenweg über den Verlauf der Strahltaille die Fokussierung eines Druckvorganges beeinflusst werden soll.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lösung sowie deren Vorteile ergeben sich aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert und nicht maßstabsgerecht skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung. In der Zeichnung zeigt:
1 die geometrischen Verhältnisse beim Übergang von einer zentralen zu diametral gegenüberliegend dezentralen Krafteinleitungen hinter einer längs ihres Randes axial festgelegten Spiegelplatte und
2 einen grundsätzlichen konstruktiven Aufbau für eine infolge dezentraler Krafteinleitung zentral verformte Spiegelfläche im abgebrochenen Axial-Längsschnitt.
Die strichpunktierte Küre in 1 stellt einen Querschnitt durch eine flache Hohlkugelkappe dar, wobei aufgrund starker Maßstabsvergrößerung in der Höhe gegenüber der Breitenskalierung die im Zentralbereich physische Kreisform darstellerisch zur Ellipse wird.
Die ausgezogene Kurve in 1 stellt die konvexe Ausbeulung einer am Rande in einander diametral gegenüberliegenden Bereichen axial gehalterten Spiegelplatte 13 bei zentraler Krafteinleitung dar. Diese Verformung, die bei einer runden und rundum festgelegten Spiegelplatte 13 nur im Scheitelbereich kreisbogenförmig (also im Dreidimensionalen sphärisch) ist, zeigt gegenüber der idealen Verformungskurve (strichpunktiert in 1) steilere Flanken.
Wenn dagegen die Krafteinleitung zur Ausbeulung der Spiegelplatte 13 aus der Zentralachse 21 heraus zu einander diametral gegenüberliegenden Seiten verlegt wird, ergibt sich über einen weiten Bereich in der Umgebung des Zentrums eine zunehmende Anschmiegung der (ausgezogen dargestellten) nicht-idealen Verformungskurve an den idealen Verlauf der Sphäre (strichpunktiert mittig in 1) bis kurz vor die axiale Halterung 16 des Randbereiches 18 der Spiegelglatte 13. Diese Approximation an die gewünschte, möglichst ideale Kreis- bzw. Kugelform läßt. sich also durch die Lage des diametralen Paares von Angriffspunkten hinter der Spiegelglatte 13 relativ zum Zentrum beeinflussen.
Aufgrund der, Hebelwirkung um jeden Aktuator-Angriffspunkt zum Einbringen der achsparallelen Auslenkkraft als dem jeweiligen Hebeldrehpunkt, mit Erstreckung des gemäß l unsymmetrisch zweiarmigen Hebels radial bezüglich der bevorzugt runden Spiegelplatte 13 von deren Rand 18 über den Angriffspunkt hinaus zum Plattenzentrum in der Achse 21, bedarf es wie aus 1 ersichtlich für gleiche Höhe der Auswölbung im Plattenzentrum wesentlich weniger Stellhubs seitens des Aktuators 20 (gestrichelte Pfeile in 1), als bei zentralem Kraftangriff.
Dieses in 1 skizzierte Funktionsprinzip wird durch einen Spiegel 11 gemäß 2 realisiert. Er weist stirnseitig vor seinem im wesentlichen dickwandig-rohrförmigen Gehäuse 12 eine aus ihrer (planen oder schon verwölbten) Ruhestellung mehr oder weniger in axialer Richtung verformbare Spiegelplatte 13 auf. Die ist längs ihres Randes 18 vor der im Querschnitt ringförmigen Stirn 14 des Gehäuses 12 in einer axialen Halterung 16 am Gehäuse 12 festgelegt.
Die Spiegelplatte 13. kann aus Laserstrahlen möglichst verlustfrei reflektierendem Metall gegossen oder gearbeitet sein, etwa aus Kupfer. Eine größere Wechselbeanspruchung ohne bleibende Verformung in der Umgebung der Druckeinleitungsbereiche der Platte 13 weist allerdings Feinstruktur-Messing der Art auf, wie es in der DE 3710334 C2 näher beschrieben ist. Unterbestimmten Gesichtspunkten können aus Einkristall wie Silizium geschnittene Scheiben vorteilhaft sein, erforderlichenfalls gemäß DE 3809921 A1 aus einzelnen Elementen zu einer größerflächigen Spiegelplatte 13 verschweißt. Vorzugsweise ist die Spiegelplatte aber als eine Verbundplatte aus hochfest elastischem Trägermaterial auf Kupferbasis mit galvarnisch aufgebrachter und diamantgefräster Kupferschicht als Spiegelfläche 17 ausgelegt, weil dann Eigenspannungen weitestgehend vermeidbar sind. Für den Sonderfall besonders kurzwelliger Laserstrahlen etwa der Neodym-Yag-Laser, die im Bereiche der Material-Oberflächenbehandlung zunehmend an Bedeutung gewinnen, ist aber eine polierte gläserne Spiegelplatte 13 wegen ihrer extrem glatten Oberfläche 17 optimal.
Die strahlseitige Spiegelfläche 17 der jeweiligen Spiegelplatte 13 ist in der Regel nach ihrer mechanischen Bearbeitung planiert und durch dielektrische Bedampfung reflektierend sowie ggf. frequenzselektiv beschichtet.
Dem Zentrum gegenüber liegt die Spiegelplatte 13 mit ihrem in der Regel kreisförmig umlaufenden seitlichen Rand 18 auf der geometrisch entsprechend ringförmigen Stirn 14 des Gehäuse 12 auf. Für die axiale Halterung 16 wird der Rand 18, der Stirn 14 axial gegenüber, vom radial nach innen flanschförmig umlaufenden Bund 15 einer Überwurfmutter 19 seitlich übergriffen. Diese axiale Halterung 16 ist in axialer Richtung steif, während die Spiegelplatte 13 in radialer Richtung, etwa erwärmungsbedingt, arbeiten kann, um ein radiales Verstauchen, also ein nicht auf axialen Stellhub zurückzuführendes Ausbeulen zu vermeiden.
Für die gesteuerte konvexe Verformung der Spiegelplatte 13 ist koaxial hinter ihr, gegen ihre Rückseite ein seinerseits gegenüberliegend am Gehäuse 12 abgestützter Linear-Aktuator 20 eingespannt, bei dem es sich bevorzugt um eine elektromechanische Piezo-Säule handelt. Deren Auslenkung in Richtung der System-Längsachse 21 wird zwischen einer balligen Kuppe 22 und einem an diese eben angrenzenden Sockel 23 auf einen kegelförmig sich radial aufweitenden Stempel 24 übertragen. Die ballige Anlage der Kuppe 22 (die wie skizziert dem Aktuator 20, aber auch dem Stempel 24 konstruktiv zugeordnet sein kann) gegen einen axial benachbart plan berandeten Sockel 23 bewirkt, daß auch dann keine Verkantung – also keine ungewollte asymmetrische Verformung infolge Verkippens der Spiegelplatte 13 aus der Querlage zur zentralen Achse 21 – auftritt, wenn diese Abstützung eininal nicht genau in der Zentralachse 21 liegen sollte.
Der Stempel 24 liegt über einen zapfenförmigen (also unterbrochenen) oder kontinuierlich umlaufenden Ring 25 rückwärts, also der reflektierenden Spiegelfläche 17 gegenüber kon- zentrisch zur Rand-Halterung 16 gegen die Spiegelplatte 13 an. Deren Abstützung erfolgt somit hier exzentrisch zur zentralen Achse 21, nämlich jeweils an jeweils zwei aneinander diametral gegenüberliegenden Punkten einer unstetigen oder einer infinitesimalen Punktefolge längs der Spur der ringförmigen Abstützung.
Dafür kann der Ring 25 auf dem Stempel 24 angeordnet oder integral mit einem trichterförmigen Stempel ausgebildet sein. Vorzugsweise liegt der Ring 25 mit einer schneidenförmigen Stirnfläche gegen die Rückseite der Spiegelplatte 13 an, wie in der Zeichnung mit dem dreieckförmigen Wandungsquerschnitt dargestellt, um für jeden Hub die gleiche geometrisch definierte Krafteinleitung zu erbringen. Allerdings führen betriebsbedingt nicht immer vermeidbare Harmonisierungsfehler, also ein Versatz des Ringes 25 aus seiner Konzentrizität mit der optischen Achse der Spiegelplatte 13 zu einer Unsymmetrie bei der Auswölbung der Spiegelfläche 17 und so zu Abbildungsfehlern. Um das zu vermeiden ist es zweckmäßiger, den Ring 25 konzentrisch an der Rückseite der Spiegelplatte 13 etwa als kreisringförmig umlaufenden Wulst anzuformen oder auszuarbeiten. Dann kann die Axialsymmetrie der ringförmigen Druckübertragung auf die Spiegelplatte 13 nicht mehr dadurch gestört werden, daß der Aktuator 20 oder sein Druckübertragungs-Stempel 24 eventuell langsam aus der Spiegelachse 21 auswandern.
Eine Längsdehnung des Aktuators 20 führt jedenfalls in allen Durchmesserrichtungen der Spiegelplatte 13 zu derer durch die gestrichelten Pfeile in 1 dargestellten Beanspruchung und somit zu einer hohlkugelkappenförmigen zentralen Auswölbung der Spiegelfläche 17. Diese flache kuppelartige Verformung in der weiteren Umgebung des Zentrums der Spiegelfläche 17 ist sehr gut sphärisch, wenn der Ring 25 einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Durchmesser in der Größenordnung der Hälfte des nutzbaren Durchmessers der Spiegelplatte 13 selbst aufweist. Die Kuppelform läßt sich außer durch den Radius des Ringes 25 auch durch die Stärke der Platte 13 beeinflussen, ibs. auch durch eine über dem Plattenradius variierende Materialstärke, wie in der Zeichnung ebenfalls zur Verdeutli- chung axial überhöht durch einen geschwächten Mittenbereich in der Umgebung der zentralen Achse 21 gegenüber der Nachbarschaft zum Plattenrand 18 veranschaulicht.
Auch kann der Spiegelfläche 17 eine permanente Anfangsauswölbung eingeprägt sein, der die Verformungseffekte, die vom Aktuator 20 hervorgerufen werden, dann überlagert sind. Für diese Anfangsauswölbung kann eine vom Aktuator 20 hervorgerufene axiale Vorspannung herangezogen werden, statt dessen oder zusätzlich aber auch die Wirkung des Fluid-Kissens eines statischen Überdrucks in einer Kammer 26 innerhalb und außerhalb des. Ringes 25 auf der von der Spiegelfläche 17 abgewandten Rückseite der Spiegelplatte 13. Diese direkt hinter der Spiegelplatte 13 gelegene Druckkammer 26 wird vom Stempel 24 koaxialwenigstens teilweise durchquert, und sie ist mit einem insbesondere gasförmigen oder flüssigen Fluid über einen Füllkanal 27 aufladbar, der dann mittels eines Verschlusses 28 hermetisch versiegelt wird. Die der Spiegelplatte 13 gegenüberliegende biegesteife Rückwand 29 der Kammer 26 ist gerade so elastisch, daß beispielsweise der Zentralbereich der Rückwand 19 die Bewegung des Stempels 24 in axialer Richtung mitmacht, so daß eine über den Ring-Stempel 24 hervorgerufene Ausbeulung der Spiegelplatte 13 nicht gegen einen Unterdruck, der sonst in der Kammer 26 entstehen würde, arbeiten muß.
Der eingelegte bzw. mit dem Stempel 24 oder bevorzugt mit der Spiegelplatte 13 integrale wulstförmige Ring 25 muß keine Kreisform haben. Besonders zweckmäßig ist ein im Querschnitt elliptischer Ring, denn die dann nicht kugelförmige, sondern ellipsoide konvexe Verformung der Spiegelfläche 17 vermeidet selbst noch bei großen Strahleinfallswin keln (wie zur 90°-Umlenkung des Laserstrahles) trotz kreisscheibenförmiger Spiegelplatte 17 Astigmatismus-Fehler, wenn die ein- und ausgehenden Strahlen in der Ebene der Hauptachsen des elliptischen Ringes 25 liegen.
Um die aufgrund nicht-idealer Reflexion in der Spiegelfläche 17 von der Spiegelplatte 13 aufgenommene Verlustwärme abzuführen, ohne daß es zu einem Verformen infolge Aufheizens der Spiegelplatte 13 bzw. einer hinter ihre gelegenen Fluidfüllung der Druckkammer 26 und damit zu einem unreproduzierbaren betriebszeitabhängigen Ausbeulen der Spiegelfläche 17 kommt, liegt hinter der Kammer-Rückwand 29 aus gut wärmeleitendem Material wie Kupfer, Aluminium oder Messing ein Wärmetauscherraum 30, der zwangsweise von einem Kühlmedium 31 durchströmt wird. Der dem Aktuator 20 zugewandte metallene Sockel 23 des Stempels 24 liegt in diesem Kühlmittelstrom und fördert dadurch die großvolumige Wärmeableitung aus der Druckkammer 26 unmittelbar von der Rückseite der Spiegelplatte 13 über den Stempel 24.
Etwaige Druckschwankungen in der extern gepumpten Zwangsströmung des Kühlmediums 31 durch den Wärmetauscherraum 30 übertragen sich dann nicht über die Füllung der Spiegelkammer 26 zu Verformungen auf die Platte 13, wenn ein der Spiegelkammer-Rückwand 29 gegenüberliegender Abschluß 32 etwa in Form einer Ringscheibenmembran gummielastisch biegeweicher ausgeführt ist, als die im Verhältnis dazu biegesteife Spiegelkammer-Rückwand 29. Denn dann führen Druckschwankungen im Kühlmedium 31 beim Durchströmen des Wärmetauscherraumes 30 in erster Linie zu Ausbeulungen des biegeweichen Abschlusses 32, aber praktisch nicht zu Einbeulungen der Spiegelkammer-Rückwand 29.
Bei einem deformierbaren Spiegel 11 mit von einem konzentrisch auf der Rückseite der Spiegelfläche 17 angreifenden Achsial-Aktuator 20 wird also – bei verringertem Aktuator-Hub für gleiche Kuppelhöhe – die Kuppel der konvexen Auswölbung der Spiegelfläche 17 großflächiger und zugleich besser der wünschenswerten Sphäre angenähert, wenn statt einer zentralen Krafteinleitung eine dezentrale Krafteinleitung an einander diametral gegenüberliegenden Stellen gewählt wird. Dafür arbeitet der Aktuator 20 auf einen die – insbesondere bei hohen Laserfrequenzen bevorzugt glasförmige – Spiegelplatte 13 rückwärtig gegen den Aktuator 20 abstützenden Ring 25, der vorzugsweise als umlaufender Wust auf der Rückseite der Spiegelplatte 13 ausgebildet ist. Wenn dieser Ring 25 nicht längs einer kreisförmigen, sondern längs einer im Querschnitt elliptischen Spur bei einem großen Durchmesser, der doppelt so groß wie sein kleiner Durchmesser ist, gegen die rund eingefaßte Spiegelplatte 13 anliegt, werden auch bei großen Strahleinfallswinkeln Astigmatismuseffekte zuverlässig vermieden. Die Sphäre der Spiegelfläche 17 läßt sich außer über die Querschnittsgeometrie des Ringes 25 auch über eine zentralsymmetrische Schwächung der Spiegelplatte 13 beeinflussen, sowie durch statischen Überdruck einer fluidgefüllten Kammer 26 hinter der Spiegelplatte 13. In der Spiegelplatte 13 entstehende Verlustwärme wird über die Fluidfüllung der Kammer 26 und deren gut wärmeleitende, relativ biegesteife Rückwand 29 in einen als Wärmesenke dahinter gelegenen Wärmetauscherraum 30 druckabhängig variablen Volumens abgezogen und mit dem Zwangsumlauf eines ihn durchströmenden Kühlmediums 31 abgeführt.

Claims

Deformierbarer Spiegel (11) mit einem translatorischen Aktuator (20), der gelenkig zwischen der Rückseite einer Spiegelplatte (13) und einem Spiegel-Gehäuse (12) eingespannt ist und durch koaxialen Angriff, an aus der Spiegel-Längsachse (21) radial heraus versetzt einander diametral gegenüberliegenden Positionen, gegen die Rückseite der Spiegelplatte (13) deren gegenüberliegende Spiegelfläche (17) ansteuerungsabhängig sphärisch verwölbt, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (20) längs des Umfangs einer Ellipse, deren großer Durchmesser doppelt so groß wie der kleine ist, rückwärtig gegen die Spiegelplatte (13) anliegt, die längs ihres Umfangsrandes (18) auf einer kreisringförmigen Stirn (14) des Spiegel-Gehäuses (12) axial steif und radial nachgiebig gehaltert (16) ist.
Spiegel nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Rückseite der Spiegelplatte (13) und einem vor dem Aktuator (20) gelegenen Stempel (24) ein elliptischer Ring (25) eingelegt ist.
Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Rückseite der Spiegelplatte (13) ein durchgehend oder unterbrochen elliptisch umlaufender Wulst ausgebildet ist, gegen den der Aktuator (20) über einen Stempel (24) anliegt.
Spiegel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage gegen die Rückseite der Spiegelplatte (13) längs eines Durchmessers in der Größenordnung der Hälfte des nutzbaren Durchmessers der Spiegelplatte (13) erfolgt.
Spiegel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (20) über einen planen Sockel (23) und eine ballige Kuppe (22) gegen die Rückseite der Spiegelplatte (13) anliegt.
Spiegel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelplatte (13) eine über ihren Radius variierende Materialstärke aufweist.
Spiegel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelplatte (13) eine Verbundplatte aus hochfest elastischem Trägermaterial auf Kupferbasis mit galvanisch aufgebrachter und diamantgefräster Kupferschicht als Spiegelfläche (17) ist.
Spiegel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelplatte (13) eine Glasscheibe ist.
Spiegel nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Rückseite der Spiegelplatte (13) eine statisch mit Fluid gefüllte Druckkammer (26) angeordnet ist.
Spiegel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der Druckkammer (26) ein von einem Kühlmedium (31) zwangsdurchströmter Wärmetauscherraum (30) vorgesehen ist.
Spiegel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscherraum (30) zur Druckkammer (26) hin durch eine relativ biegesteife, gut wärmeleitende Kammer-Rückwand (29) und gegenüberliegend durch eine biegeweiche Abschlußwand (32) begrenzt ist.