DE28801A - Neuerungen an gläsernen Licht-Projektoren - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 42: Instrumente.

Bei der Herstellung gröfserer Spiegel zum Projiciren des Lichtes starker Lichtquellen, z. B. des elektrischen Lichtbogens auf weite Entfernungen, bedient man sich vorzugsweise der Spiegelflächen paraboloidischer Form. Die Erzeugung solcher Spiegelflächen aus hochpolirtem Metall, z. B, Silber, ist mit genügendem technischen Erfolg ausführbar, wogegen aber das schnelle Unbrauchbarwerden dieser Spiegel unter dem Einflufs der Atmosphäre nicht verhütet werden kann. Die "Verwendung von Glas zur Herstellung gröfserer paraboloidischer Spiegelflächen bietet aber solche äufsergewöhnliche technische Schwierigkeiten dar, dafs'die daraus sich ergebende Kostspieligkeit die Anwendung grofser Glasspiegel dieser Art sehr einschränkt. Da jedoch die Haltbarkeit gläserner Spiegelflächen —· sei es nun, dafs dieselben ohne metallischen Belag zu einer mehr oder weniger vollständigen Reflexion der Lichtstrahlen verwendet werden, sei es, dafs sie die durchsichtige Unterlage (Matrize) eines Metallspiegels bilden — eine sehr bedeutende ist, so ist man schon lange bestrebt gewesen, gläserne Spiegelflächen zu benutzen, welche von der Technik mit Sicherheit hergestellt werden (was bislang von Planspiegeln und sphärischen Spiegeln, nicht von paraboloidischen Spiegeln gilt); und dieselben so anzuordnen, dafs ein aus ihnen bestehendes System möglichst annähernd die Wirkung reiner paraboloidischer Spiegelflächen ergiebt. Dies ist der Gesichtspunkt, nach welchem z. B. der Mangin'sche Projector construirt worden ist, dessen Herstellung indessen dadurch sehr schwierig wird, dafs eine zweifache Refraction der Lichtstrahlen durch die Glaswand des Spiegels die Richtung der projicirten Strahlen mitbedingt, dafs aus diesem Grunde der Berechnungscoefficient des gegossenen Glases richtig getroffen werden mufs und dafs die bedeutende Differenz in der Stärke der Glaswandung eines und desselben Glasstückes die Haltbarkeit des letzteren gegen Sprünge oder Risse bei Erwärmung beeinträchtigt.

Wir verwenden nun zum Projiciren starken Lichtes auf bedeutende Entfernung Hohlspiegel aus Glas von gleicher oder nahezu gleicher Wandstärke mit metallischem Belag und mit rein sphärischen Spiegelflächen von verschiedenem Kugelhalbmesser, welche Spiegelflächen um eine Achse zu einem System und so angeordnet sind, dafs die kreisbogenförmigen Durchschnittslinien der an einander gereihten sphärischen Spiegelflächen in irgend einem parallel mit der Achse und durch diese geführten Durchschnitte im wesentlichen als Theile einer Parabel sich darstellen. Der Gesammtspiegel besteht also aus einem centralen sphärischen Hohlspiegel, dessen maximale Oeffnung unter Berücksichtigung der Brennweite nach bekannten Grundsätzen bestimmt wird, und aus einem oder mehreren an diesen Hohlspiegel sich unmittelbar anreihenden ' zonenförmigen Stücken sphärischer Hohlspiegel von zunehmenden Kugelhalbmessern. Die Anzahl und Breite der zonenförmigen Stücke, die Brennweite des centralen sphärischen Spiegels, die Oeffnung des ganzen Systems, die technische Herstellung desselben aus einem oder mehreren Stücken richten sich nach rein praktischen Gesichtspunkten.

Die Wirkungsweise eines solchen gröfseren, aus sphärischen Spiegelflächen von verschiedenen

Kugelhalbmessern zusammengesetzten Spiegels unterscheidet sich also von derjenigen eines reinen sphärischen Spiegels von gleicher Oeffnung und gleicher Brennweite dadurch, dafs die bei rein sphärischen Hohlspiegeln durch die sphärische Aberration unbenutzt verloren gehenden Strahlen (für den Zweck der Lichtconcentration auf eine entfernte, verhältnifsmäfsig kleine Fläche) bei dem aus sphärischen Spiegelflächen von verschiedenen Kugelhalbmessern in paraboloidischer Anordnung bestehenden Hohlspiegel auf ein geringes Mafs eingeschränkt werden, und dies zwar annähernd in einem Mafse, welches nur durch rein paraboloidische Spiegelflächen erzielt wird; die von dem beschriebenen Spiegel projicirten Strahlen bilden annähernd ein Bündel paralleler Strahlen.

In Fig. ι ist die Anordnung eines solchen Reflectors, welcher aus einem centralen sphärischen Spiegel und zwei zonenförmigen sphärischen Spiegelflächen zusammengesetzt ist, schein atisch dargestellt. Die zugehörigen Kugelhalbmesser sind r_x r₂ und r₃. Die Spiegelflächen sind um die Achse A A' so angeordnet, dafs ein Durchschnitt derselben parallel zur Achse A A' und durch dieselbe die kreisbogenförmigen Durchschnittslinien A B, B C, C D ergiebt, und dafs die letzteren annähernd die Parabel A E mit dem Parameter AO ersetzen, welche sie in den Punkten A G und H berührt.

Um die Wirkung dieses Systems gegenüber einem aus nur einer Kugelfläche A I bestehenden Hohlspiegel zu zeigen, sind in Fig. ι die drei von F ausgehenden Strahlen FC, FHund F D gezeichnet. F H wird von dem beschriebenen Hohlspiegelsystem in der Richtung HH parallel der Achse A A' reflectirt. Die supponirte Kugelfläche AI würde ihn in der Richtung L L' refiectiren. F C wird in der von der der Achse A A' parallelen Richtung etwas abweichenden Richtung CC', FD in der ebenfalls etwas abweichenden Richtung D D' reflectirt. Träfen dagegen die Strahlen F C und F D die supponirte Kugelfläche AI, so würden sie in der Richtung MM' und bezw. NN' reflectirt werden.

Aus dieser Vergleichung ist zu ersehen, welche gröfsere Wirkung ein Hohlspiegel des beschriebenen Systems gegenüber einem ein- - fachen sphärischen Hohlspiegel haben wird, sobald durch beide die gleiche Menge der von einem im Brennpunkte angebrachten leuchtenden Punkte ausgehenden Strahlen nutzbar gemacht werden soll und demgemäfs beiden eine gleiche Oeffmmg gegeben wird.

Aus dem Grunde, dafs die von dem beschriebenen Spiegel projectirten Strahlen annähernd parallel kufen, läfst sich von demselben auch eine besondere Anwendung machen, welche ebenfalls den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet und welche darin besteht, dafs wir die von dem beschriebenen Hohlspiegel zurückgeworfenen Strahlen nicht direct auf die zu beleuchtenden, entfernten Objecte, sondern in entgegengesetzter Richtung auf einen passend geneigten Spiegel besonderer Construction werfen, welcher die parallel einfallenden Strahlen auf die zu beleuchtenden, entfernten Objecte je nach Bedarf entweder parallel oder fächerförmig sie zerstreuend oder convergirend zurückwirft. Die besondere Construction dieses Spiegels besteht darin, dafs er aus einer Anzahl schmaler, paralleler, mit ihren Längsseiten unmittelbar gelenkig an einander gereihter Planspiegel zusammengesetzt ist, welche durch einen Mechanismus in solche gegenseitige Lagen gebracht werden können, dafs sie ebensowohl einen einzigen Planspiegel, als auch die concave oder die convexe Fläche eines polygonalen cylindrischen Spiegels darstellen, wie dies schematisch die Fig. 2, 3 und 4 zeigen. Hierbei kann durch einen in Anwendung zu bringenden Mechanismus die Krümmung der cylindrischen Fläche variirt werden. Während ein solches Spiegelsystem bei paralleler Stellung seiner Elemente die parallel einfallenden Strahlen parallel zurückwirft, breitet es bei Anordnung der Spiegelelemente zu einer convexen cylindrischen Spiegelfläche die parallel einfallenden Strahlen in einer zur Achse des Cylinders verticalen Ebene aus und concentrirt sie in einer solchen Ebene bei Anordnung der Spiegelelemente zu einer concaven, cylindrischen Fläche; mithin läfst sich mit Hülfe dieses Spiegelsystems der Grad der Beleuchtung entfernter Objecte und die Ausdehnung der beleuchteten Fläche durch fächerförmige Ausbreitung oder Concentrirung der Strahlen variiren, was beim Aufsuchen schwer sichtbarer Objecte, für die anfängliche Orientirung und für das spätere genaue Erkennen von gröfster Wichtigkeit ist.

In Fig. 5 und 6 ist eine Zusammenstellung der beiden beschriebenen Spiegelsysteme zum Zweck der Beleuchtung entfernter, vorzugsweise in einer Horizontalfläche sich ausbreitender Objecte schematisch dargestellt.

Die beschriebenen sphärischen, kugelabschnitt- oder kugelzonenförmigen Hohlspiegel lassen sich aus planen Glastafeln von gleicher Wandstärke herstellen, da das Lichtbrechungsvermögen des Glases nicht in Betracht kommt und dementsprechend auch nicht Glasstücke von bestimmtem Brechungsvermögen durch Schmelzung bestimmter Glasflüsse und Gufs hergestellt zu werden brauchen; es können vielmehr Glastafeln aus gewöhnlichem Spiegelglas von genügender Reinheit ausgewählt werden, welche in erwärmtem und erweichtem Zustande in entsprechende Formen zu den gewünschten Kugelflächen gebogen werden. Dieses Verfahren gewährt den Vortheil, dafs die kugelförmigen Glastafeln, welche aus der Biegung in Formen hervorgehen,

schon annähernd die durch Schleifen und Poliren herzustellenden gewünschten Kugelflächen besitzen, wodurch diese Arbeiten wesentlich eingeschränkt werden, sowie den Vortheil, dafs die Fehlerhaftigkeit einer Glastafel sich nicht erst herausstellt, wenn schon viele Schleifarbeit auf sie verwendet worden ist.

Claims (2)

Patent-Ansprüche:

1. Die Zusammenstellung kugelabschnitt- und kugelzonenförmiger Stücke sphärischer Hohlspiegel von verschiedenen Kugelhalbmessern aus Glas von gleichmäfsiger oder annähernd gleichmäfsiger Wandstärke mit metallischer Belegung der convexen Flächen zu einem Hohlspiegel von annähernd paraboloidischer Form.

2. Die Anordnung einer Reihe schmalstreifiger, mit ihren Längsseiten an einander gelenkter Planspiegel aus Glas mit metallischer Belegung zu einem System, welches sich als ein einfacher Planspiegel oder auch als cylindrisch polygonaler Spiegel mit concaver oder convexer Spiegelfläche verwenden läfst, zum Zweck der parallelen oder fächerförmig convergirenden oder divergirenden Zurückwerfung parallel einfallender Strahlen.
Die Zusammenstellung eines Glashohlspiegels der unter i. bezeichneten Art mit einem der unter 2. bezeichneten Spiegel zu einem System zu dem speciellen Zweck der festen und aus der Richtung der zu beleuchtenden Objecte unsichtbaren Aufstellung des Hohlspiegels.

Die Herstellung der als Schleifstücke sphärischer Spiegelflächen dienenden Glasstücke aus planem Glas von annähernd gleichmäfsiger Wandstärke und Biegung der durch Erwärmung erweichten planen Stücke zu kugelförmigen Stücken in entsprechenden Formen aus Metall, Thon oder anderem Material.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.