DE3422963C2 - Optoelectronic converter - Google Patents
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Abstract
Ein optoelektronischer Wandler enthält eine Lichtquelle, die einen im wesentlichen parallelen Lichtstrahl oder Laserstrahl abgibt. In vorgegebenem Abstand von der Lichtquelle ist eine Membran aufgespannt, die einen auslenkbaren massearmen Spiegel auslenkt. Der Lichtstrahl ist unter spitzem Einfallswinkel auf den Spiegel gerichtet und auf einen lichtempfindlichen Sensor reflektiert, der ein der belichteten Fläche proportionales elektrisches Nutzsignal abgibt. Um eine besonders hohe Empfindlichkeit des Wandlers - bei gutem Frequenzgang und geringer Verzerrung - zu verwirklichen, ist der Spiegel an einer Seitenkante in vorgegebenem Abstand von der Membran an einem Gelenk gelenkig gelagert und an der gegenüberliegenden Seitenkante mit der Membran gelenkig gekoppelt.An optoelectronic converter contains a light source which emits a substantially parallel light beam or laser beam. A membrane is stretched at a predetermined distance from the light source and deflects a deflectable low-mass mirror. The light beam is directed at the mirror at an acute angle of incidence and is reflected on a light-sensitive sensor which emits a useful electrical signal proportional to the exposed area. In order to achieve a particularly high sensitivity of the transducer - with a good frequency response and low distortion - the mirror is articulated on one side edge at a predetermined distance from the membrane and articulated to the membrane on the opposite side edge.
Description
13. Optoelektronischer Wandler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Sensors (13) mit kleiner aktiver Fläche der reflektierte Lichtstrahl (11) am Strahlende über eine feststehende Blendenkante (15) geführt ist, daß zwischen der Blendenkante (15) und dem Sensor (13) eine Sammellinse (16) angebracht ist, daß die Blendenkante (15) den reflektierten Lichtstrahl (11) in seiner nichtausgelenkten Position nur mit einem Teil der Strahlbreite auf die Sammellinse (16) läßt, so daß bei Betrieb der Lichtstrahl (11) über die Sammellinse (16) den Sensor (13) proportional zur Schwingamplitude beaufschlagt.13. Optoelectronic converter according to one of the preceding claims, characterized in that that when using a sensor (13) with a small active area of the reflected light beam (11) on Radiant end is guided over a fixed diaphragm edge (15) that between the diaphragm edge (15) and the sensor (13) a converging lens (16) is attached that the diaphragm edge (15) reflected Light beam (11) in its undeflected position only hits the converging lens with part of the beam width (16) leaves, so that during operation the light beam (11) via the converging lens (16) the sensor (13) proportionally applied to the vibration amplitude.
14. Optoelektronischer Wandler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle eine Glühlampe (9) vorgesehen ist, daß die Optik (10) so justiert ist, daß die Glühwendel der Glühlampe (9) in der Ebene des Sensors (13) oder Blendenkante (15) scharf abgebildet ist.14. Optoelectronic converter according to one of the preceding claims, characterized in that that an incandescent lamp (9) is provided as the light source, that the optics (10) is adjusted so that the filament the light bulb (9) is shown in focus in the plane of the sensor (13) or the diaphragm edge (15).
15. Optoelektronischer Wandler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der am Spiegel (3) reflektierte Lichtstrahl (11) zwischen festen Spiegeln (18) mehrfach hin- und hergeführt ist.15. Optoelectronic converter according to one of the preceding claims, characterized in that that the light beam (11) reflected on the mirror (3) is guided back and forth several times between fixed mirrors (18).
16. Optoelektronischer Wandler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Umwandlung von mechanischen Schwingungen und/oder Erschütterungen vor der Membran (2) in geringem Abstand eine Vormembran angebracht ist, daß die mechanischen Schwingungen auf diese Vormembran in direktem mechanischem Kontakt übertragbar sind, und daß zur Entlüftung des Raumes zwischen Vormembran und Membran (2) Entlüftungslöcher vorgesehen sind.16. Optoelectronic converter according to one of the preceding claims, characterized in that that for the conversion of mechanical vibrations and / or shocks in front of the membrane (2) A pre-membrane is attached at a short distance to prevent the mechanical vibrations can be transferred to this pre-membrane in direct mechanical contact, and that for ventilation of the space between the pre-membrane and membrane (2) ventilation holes are provided.
17. Optoelektronischer Wandler nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (13) und die Blsndenkante (15) justierbar angeordnet sind.17. Optoelectronic converter according to one of the preceding claims, characterized in that that the sensor (13) and the screen edge (15) are adjustable.
Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Wandler zur Umwandlung von Schallwellen oder mechanischen Schwingungen in ein elektrisches Nutzsignal, mit einer Lichtquelle, die einen im wesentlichen parallelen Lichtstrahl oder Laserstrahl abgibt, mit einer in vorgegebenem Abstand von der Lichtquelle an einem Gehäuse aufgespannten Membran, mit einem durch die Membranbewegung auslenkbaren mit der Membran mechanisch gekoppelten massearrnen Spiegel, wobei der Lichtstrahl unter spitzem Einfallswinkel auf denThe invention relates to an optoelectronic converter for converting sound waves or mechanical waves Oscillations in a useful electrical signal, with a light source that is essentially one emits parallel light beam or laser beam, with one at a predetermined distance from the light source at one Housing stretched membrane, with a deflectable by the membrane movement with the membrane mechanically coupled mass-arrnen mirror, with the light beam at an acute angle of incidence on the
Spiegel gerichtet ist und auf einen lichtempfindlichen Sensor reflektiert wird, der ein der belichteten Fläche proportionales elektrisches Nutzsignal abgibt.Mirror is directed and is reflected on a light-sensitive sensor, which is one of the exposed area emits proportional useful electrical signal.
Es sind mehrere optoelektronische Wancier bekannt. Zum Beispiel Wandler, deren Membran mit einer Schlitzblende oder Lochblende verbunden ist durch die ein Lichtstrahl moduliert wird. Der modulierte Lichtstrahl wird dann durch einen lichtempfindlichen Sensor in ein elektrisches Nutzsignal gewandeltSeveral optoelectronic wanciers are known. For example, transducers, the membrane of which is connected to a slit diaphragm or perforated diaphragm through the a light beam is modulated. The modulated light beam is then passed through a light sensitive sensor converted into a useful electrical signal
Aus der 1JS-PS 22 59 511 ist es bekannt zwischen einer verspiegelten Membran und einem gegenüberliegenden starren Planspiegel einen Lichtstrahl nach mehrfacher Reflektion zwischen Membranspiegel und Festspiegel über eine Blende auf einen lichtempfindlichen Multiplier zu führen und von diesem in ein elektrisches Nutzsignal umwandeln zu lassen.From 1 JS-PS 22 59 511 it is known to guide a light beam between a mirrored membrane and an opposing rigid plane mirror after multiple reflection between the membrane mirror and the fixed mirror via a diaphragm to a light-sensitive multiplier and convert it into a useful electrical signal.
Aus der DE-OS 15 37 597 ist es bekannt in einer Vakuumkammer eine konkav geformte verspiegelte Membran gegenüber einem konkav geformten Festspiegel schwingen zu lassen, und das von einer im Wandler befindlichen Lichtquelle erzeugte Licht nach Reflektion an beiden Spiegeln in einem iichtempfindlichen Sensor in ein elektrisches Nutzsignal umzuwandeln.From DE-OS 15 37 597 it is known a concave mirrored membrane in a vacuum chamber to vibrate compared to a concave-shaped fixed mirror, and that from one in the converter The light source located inside generated light after reflection on both mirrors in a light-sensitive sensor to convert it into a useful electrical signal.
Aus der US-PS 21 73 994 ist ein Wandler bekannt bei dem eine bewegliche aufgehängte steife Konusmembran über ein steifes Verbindungsstück mit einem Drehspiegel verbunden ist, wie dies vom Spiegelgalvanometer bekannt ist. Der Drehspiegel ist in einem Winkel von 90° zur Membranebene drehbar gelagert. Ein durch eine Glühlampe erzeugter, durch eine Blende und mehrere Linsen geformter Lichtstrahl wird auf den Drehspiegel gerichtet. Der vom Drehspiegel reflektierte Lichtstrahl wird über eine weitere Linse an einer Festblende so vorbeigeführt, daß er bei schwingender Membran moduliert und auf einen Multiplier gerichtet wird, der diesen in ein elektrisches Nutzsignal umwandeltFrom US-PS 21 73 994 a converter is known in which a movable, suspended, rigid conical membrane is connected to a rotating mirror via a rigid connecting piece, as is the case with the mirror galvanometer is known. The rotating mirror is rotatably mounted at an angle of 90 ° to the membrane plane. One by one The light beam generated by an incandescent lamp and formed by a diaphragm and several lenses is directed onto the rotating mirror directed. The light beam reflected by the rotating mirror is attached to a fixed screen via another lens so passed that it is modulated when the membrane vibrates and directed to a multiplier, the converts this into a useful electrical signal
Dieser bekannte Wandler hat folgende Nachteile und Mangel:This known converter has the following disadvantages and shortcomings:
a) Der Drehspiegel mit Mittelachslagerung hat Lagerspiel, viel Masse, erzeugt starke Dämpfung und hat starke Eigenresonanzen. Hierdurch entstehen Verzerrungen und eine Begrenzung der hohen Frequenzen.a) The rotating mirror with central axis bearing has bearing play, a lot of mass, generates strong damping and has strong Natural resonance. This causes distortion and a limitation of the high frequencies.
b) Die steife Konusmembran mit Membranaufhängung hat viel Masse, sie erzeugt starke Dämpfung und Eigenresonanzen. Sie verursacht Verzerrungen und begrenzt die hohen Frequenzen.b) The stiff conical membrane with membrane suspension has a lot of mass, it generates strong damping and natural resonance. It causes distortion and limits the high frequencies.
c) Das relativ große steife Verbindungsstück zwischen Membran und Drehspiegel mit den erforderlichen Gelenken hat zu viel Masse, bringt zusätzliche Dämpfung, Eigenresonanzen, Verzerrungen und begrenzt die hohen Frequenzen.c) The relatively large stiff connecting piece between the membrane and the rotating mirror with the necessary joints has too much mass, brings additional damping, natural resonance, distortion and limits the high Frequencies.
d) In dem vom Drehspiegel reflektierten schwingenden Lichtstrahl muß auf dem Wege zur zweiten Blende und zum Multiplier eine weitere Linse angebracht werden, umd die Funktion zu gewährleisten. Diese Linse verursacht zusätzliche Verzerrungen.d) In the oscillating light beam reflected by the rotating mirror must be on the way to the second diaphragm and Another lens can be attached to the multiplier to ensure functionality. This lens causes additional distortion.
e) Die Erzeugung des elektrischen Nutzsignals durch einen Multiplier ist kostenaufwendig. Audi die Erzeugung der für den Multiplierbetrieb erforderlichen hohen Betriebsspannung ist kostenaufwendig, der Wandleraufbau ist kompliziert, großvolumig und schwer.e) The generation of the useful electrical signal by a multiplier is expensive. Audi the generation the high operating voltage required for multiplier operation is expensive, and the converter structure is complicated, voluminous and heavy.
Auch die anderen beschriebenen optoelektronischen Wandler konnten sich am Markt nicht durchsetzen, weil ihre Empfindlichkeit nur um einen kleinen Faktor höher liegt als bei bekannten elektrodynamischen und elektrostatischen Wandlern.The other described optoelectronic converters could not establish themselves on the market either because their sensitivity is only a small factor higher than that of known electrodynamic and electrostatic ones Converters.
Aufgabe der Erfindung ist es, den optoelektronischen Wandler der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine sehr hohe Empfindlichkeit bei größtmöglicher Verzerrungsfreiheit einem guten Frequenzgang, breiten Frequenzbereich und kostengünstiger Herstellung verwirklichbar istThe object of the invention is to develop the optoelectronic converter of the type mentioned in such a way that that a very high sensitivity with the greatest possible freedom from distortion and a good frequency response, wide frequency range and inexpensive production can be realized
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Spiegel an einer Seitenkante in vorgegebenem Abstand von der Membran an einem auch mit dem Gehäuse verbundenen Gelenk gelenkig gelagert ist und an oer gegenüberliegenden Seitenkante mit der MembranThis object is achieved according to the invention in that the mirror on a side edge in a predetermined Distance from the membrane is articulated on a joint that is also connected to the housing and on oer opposite side edge with the membrane
ίο gelenkig gekoppelt istίο is articulated
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, daß der Spiegel an einer Seitenkante an einem relativ zur Membran unbeweglich befestigten Gelenk schwenkbar gelagert ist und an der gegenüberliegenden Seitenkante mittels einer gelenkigen Kopplung die jeweilige Schwingungsamplitude χ der Membran übertragen erhält Bei gegebenem Abstand a der beiden genannten Seitenkanten voneinander gilt für die erzeugte Auslenkung λ des SpiegelsThe advantages of the invention are, in particular, that the mirror is pivotably mounted on a side edge at one to the membrane immovably fixed relative joint and on the opposite side edge by means of an articulated coupling, the respective vibration amplitude of the diaphragm χ transferred receives Given spacing a of said two side edges from each other applies to the generated deflection λ of the mirror
tan λ « a = x/a tan λ «a = x / a
wobei der Abstand a aufgrund der geringen Abmessungen des Spiegels klein ist und daher eine vergleichsweise große Auslenkung des einseitig angelenkten Spiegels und damit eine hohe Empfindlichkeit der Anordnung erreicht wiro.the distance a is small due to the small dimensions of the mirror and therefore a comparatively large deflection of the mirror hinged on one side and thus a high sensitivity of the arrangement is achieved.
Besonders bevorzugt liegt die an die Membran angekoppelte Seitenkante des Spiegels spitzwinklig gegen die Membran an und ist bevorzugt durch ein Dünnfoliengelenk mit der Membran beweglich und sehr eng gekoppelt. Die angelenkte Seitenkante des Spiegels ist bevorzugt ebenfalls durch ein Dünnfoliengelenk mit einem dünnen, leichten Zwischenstück gelenkig verbunden, welches durch ein weiteres Dünnfoliengelenk mit einem z. B. von einem Gehäuse des Wandlers schräg herausragenden starren Ausleger oder Steg verbunden ist.Particularly preferably, the side edge of the mirror coupled to the membrane lies opposite at an acute angle the membrane and is preferably movable by a thin film joint with the membrane and very close coupled. The hinged side edge of the mirror is preferably also by a thin film hinge with a thin, light intermediate piece articulated, which is connected by another thin film hinge with a z. B. connected obliquely protruding rigid arm or web from a housing of the transducer is.
Durch die enge Kopplung des massearmen Spiegels mit der Membran, bevorzugt dem Membranzentrum, wird die Membranschwingung im wesentlichen ohne Dämpfung und ohne verzerrende Verfälschungen benutzt, um den Spiegel auszulenken.Due to the close coupling of the low-mass mirror with the membrane, preferably the membrane center, the membrane oscillation is used essentially without damping and without distorting falsifications, to deflect the mirror.
Alternativ ist es möglich, die Membran über ein kleines Verbindungselement aus elastischem Material mit dem Spiegel iu koppeln, wobei das Verbindungselement im wesentlichen senkrecht zur Membran und dem Spiegel, und der Spiegel — in seiner Ruhelage — im wesentlichen parallel zur Membran verläuft.Alternatively, it is possible to have the membrane over a small one Coupling the connecting element made of elastic material to the mirror iu, the connecting element essentially perpendicular to the membrane and the mirror, and the mirror - in its rest position - in the runs essentially parallel to the membrane.
Die Dünnfoliengelenke sind aus dünnem elastischem Material hergestellt, deren Stärke im Bereich von etwa 0,1 mm oder weniger liegt.The thin film joints are made of thin elastic material, their thickness in the range of about 0.1 mm or less.
Der Spiegel verläuft parallel oder geringfügig spitzwinklig zur Membranebene. Er ist an der Seite des Gelenks nur soweit von der Membranebene beabstandet, daß die schwingende Membran auch bei größter Amplitude den Spiegel nicht berührt.The mirror runs parallel or slightly at an acute angle to the plane of the membrane. It's on the side of the joint only so far from the diaphragm plane that the vibrating diaphragm even with the greatest amplitude does not touch the mirror.
Das bevorzugt als Doppelgelenk ausgebildete Gelenk zwischen Spiegel und einem ortsfesten Ausleger erfüllt folgende Doppelfunktion: Es verhindert, daß bei großen Membranamplituden zwischen Membranebene, Schwenkspiegel, Ausleger und Gehäuse eine Dreieckversteifung und eine hiermit verbundene starke Dämpfung eintreten können. Das im wesentlichen senkrecht zum Spiegel der Membranebene verlaufende Zwischenstück zwischen den Dünnfoliengelenken ermöglicht es, daß der bevorzugt spitzwinklig gegen die Membran gerichtete ortsfeste Ausleger in ausreichendem AbstandThe joint, preferably designed as a double joint, between the mirror and a stationary arm fulfills the following double function: it prevents that with large membrane amplitudes between the membrane level, Oscillating mirror, boom and housing a triangular stiffener and a strong damping associated with it can enter. The intermediate piece running essentially perpendicular to the mirror of the membrane plane between the thin film joints makes it possible that the preferably pointed at an acute angle against the membrane Fixed boom at a sufficient distance
von der Membran gehalten werden kann, um auf die Membran nicht dämpfend zu wirken.can be held by the membrane so as not to have a damping effect on the membrane.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet. Advantageous further developments of the invention are characterized by the features of the subclaims.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtIn the following, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing. It shows
F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform des optoelektronischen Wandlers,F i g. 1 shows a longitudinal section through a first embodiment of the optoelectronic converter,
F i g. 2 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines optoelektronischen Wandlers,F i g. 2 shows a cross section through a second embodiment of an optoelectronic converter,
Fig. 3 einen Längsschnitt durch die zweite Ausführungsform des optoelektronischen Wandlers gemäß Fig. 2,3 shows a longitudinal section through the second embodiment of the optoelectronic converter according to FIG. 2,
F i g. 4 einen Quersehriiü durch eine weitere Ausführungsform des optoelektronischen Wandlers,F i g. 4 shows a transverse view through a further embodiment the optoelectronic converter,
F i g. 5 einen Längsschnitt durch den optoelektronischen Wandler gemäß F i g. 4 undF i g. 5 shows a longitudinal section through the optoelectronic converter according to FIG. 4 and
F i g. 6 eine Prinzipskizze der Anordnung gemäß F i g. 4 bei ausgelenkten Spiegel.F i g. 6 shows a schematic diagram of the arrangement according to FIG. 4 with deflected mirror.
Die optoelektronischen Wandler gemäß den Fig. 1 bis 6 enthalten alle ein Gehäuse 1 mit einer öffnung, in die eine Membran 2 eingespannt ist. Eine Lichtquelle 9, die auch als Laserquelle ausgebildet sein kann, ist im Gehäuse angeordnet und gibt einen Lichtstrahl ab, der durch eine Optik 10 hindurchgeführt wird und dann als paralleler Lichtstrahl 11 auf einen durch die Membranbewegung auslenkbaren massearmen Spiegel 3 unter spitzem Winkel einfällt. Vom Spiegel 3 wird der Lichtstrahl 11 auf einen lichtempfindlichen Sensor 13 reflektiert, der ein der belichteten Fläche proportionales elektrisches Nuizsignal abgibt. Während der Lichtstrahl 11 in der Ausführungsform gemäß Fig. 1 nur eine Reflexion an dem Spiegel 3 erfährt und dann direkt auf den Sensor 13 auftrifft, ist in der Ausführungsform gemäß den Fig. 2 und 3 der am Spiegel 3 reflektierte Lichtstrahl 11 zwei weiteren Reflexionen an Festspiegeln 18 mit spitzwinkligem Einfallswinkel — zur Strahlverlängerung — ausgesetzt und trifft erst dann auf den Sensor 13 auf.The optoelectronic converter according to FIG. 1 1 to 6 all contain a housing 1 with an opening into which a membrane 2 is clamped. A light source 9, which can also be designed as a laser source, is arranged in the housing and emits a light beam that is passed through an optic 10 and then as parallel light beam 11 on one by the membrane movement deflectable low-mass mirror 3 is incident at an acute angle. From the mirror 3 is the light beam 11 is reflected on a light-sensitive sensor 13, which produces an electrical signal proportional to the exposed area Emits Nuizsignal. While the light beam 11 in the embodiment according to FIG. 1 only one reflection experiences on the mirror 3 and then impinges directly on the sensor 13 is in the embodiment according to FIG FIGS. 2 and 3 of the light beam reflected on the mirror 3 11 two further reflections on fixed mirrors 18 with an acute angle of incidence - to extend the beam - exposed and only then hits the sensor 13.
In allen Ausführungsformen gemäß den Fig. 1 bis 5 ist ein gehäusefester Ausleger 8 in vorgegebenem geringem Abstand unter der Membran 2 vorgesehen, der spitzwinklig gegen die Membran gerichtet ist. Am freien Ende des Auslegers ist ein Verlängerungsstück 8' eingeklemmt, an dem über ein erstes Dünnfoliengelenk 6 ein im wesentlichen senkrecht zur Membran gerichtetes kleines Verbindungsstück 7 angelenkt ist. An dem der Membran 2 zugewandten Ende des Verbindungsstückes 7 ist ein weiteres Dünnfoliengelenk 5 vorgesehen, welches das Verbindungsstück gelenkig mit dem Spiegel 3 in vorgegebenem geringem Abstand unterhalb der Membran verbindet.In all the embodiments according to FIGS. 1 to 5 is a fixed boom 8 in a predetermined low Distance provided under the membrane 2, which is directed at an acute angle against the membrane. At the free At the end of the boom, an extension piece 8 'is clamped in, to which a first thin-film hinge 6 is connected substantially perpendicular to the membrane directed small connecting piece 7 is articulated. On which the Membrane 2 facing the end of the connecting piece 7, another thin film joint 5 is provided which the connector articulated with the mirror 3 connects at a predetermined small distance below the membrane.
In den beiden Ausführungsformen gemäß den Fi g. 1 bis 3 ist der an einer Seitenkante mittels des Gelenks 5,6 am Ausleger 8, 8' angelenkte Spiegel 3 leicht geneigt gegen die Membran 2 gerichtet. Die dem Gelenk 5 gegenüberliegende Seitenkante berührt die Membran 2 und ist mittels eines Verbindungselements 4 mit dem Zentrum der Membran verbunden. Das Verbindungselement 4 ist als Dünnfoliengelenk ausgebildet. Die hierzu verwendete elastische Dünnfolie ist besonders massearm und elastisch, damit die Membranschwingung ohne Dämpfung oder Verzerrungen auf den Spiegel 3 übertragen wird.In the two embodiments according to FIGS. 1 to 3 is the one on one side edge by means of the joint 5, 6 Mirrors 3 hinged on boom 8, 8 'are directed slightly inclined towards membrane 2. The opposite of the joint 5 Side edge touches the membrane 2 and is by means of a connecting element 4 with the Center of the membrane connected. The connecting element 4 is designed as a thin film joint. The for this The elastic thin film used is particularly low-mass and elastic, so that the membrane oscillation without Attenuation or distortion is transmitted to the mirror 3.
In der Ausführungsform gemäß den Fi g. 4 und 5 ist am Verlängerungsteil 8' des Auslegers 8 ein Dünnfoliengelenk 5 vorgesehen, an dem der Spiegel 3 im wesentlichen parallel zur Membran 2 mit einer Seitenkante angelenkt ist. Die dem Gelenk 5 gegenüberliegende Seitenkante ist mittels eines kleinen Verbindungsstückes 17 aus elastischem Material gelenkig mit der Membran 2 gekoppelt.In the embodiment according to FIGS. 4 and 5 is a thin film hinge 5 is provided on the extension part 8 'of the boom 8, on which the mirror 3 is essentially is hinged parallel to the membrane 2 with a side edge. The side edge opposite the joint 5 is articulated to the membrane 2 by means of a small connecting piece 17 made of elastic material coupled.
Bei allen Ausführungsformen gemäß den F i g. 1 bis 5 überdeckt der von der Lichtquelle 9 über die Optik 10 geführte Lichtstrahl 11 den Spiegel 3 vollständig, so daß der Spiegel 3 einerseits als Schwenkspiegel und andererseits gleichzeitig als Rechteckblende wirkt, welche die Außenkontur des Lichtstrahls 11 festlegt. Der Sensor 13 ist als Flächensensor ausgebildet. Die Fläche des Spiegels 3 und die aktive Fläche des Sensors 13 besitzen eine rechteckige Form mit zueinander parallel verlau-In all the embodiments according to FIGS. 1 to 5 covers that of the light source 9 via the optics 10 guided light beam 11 the mirror 3 completely so that the mirror 3 acts on the one hand as a swivel mirror and on the other hand at the same time as a rectangular aperture, which the outer contour of the light beam 11 defines. The sensor 13 is designed as an area sensor. The surface of the mirror 3 and the active surface of the sensor 13 have a rectangular shape with mutually parallel
!5 fender. Kanten. Der am Spiegel 3 reflektierte Lichtstrahl 11 beaufschlagt bei seiner Auslenkung durch den Spiegel 3 jeweils eine größere oder kleinere Fläche des Flächensensors, wodurch dieser einen größeren oder kleineren Strom als Nutzsignal abgibt. Der Sensor 13 ist beweglich und justierbar angeordnet. Der vom Spiegel 3 reflektierte Lichtstrahl 11 bedeckt — in seiner nicht ausgelenkten Position — den Sensor soweit, daß die Vorderkante des Lichtstrahls auch bei Auslenkung der Membran mit positiver oder negativer maximaler Amplitude noch auf der aktiven Fläche des Sensors bleibt.! 5 fenders. Edge. The light beam 11 reflected on the mirror 3 acts on it when it is deflected by the mirror 3 in each case a larger or smaller area of the area sensor, which makes it larger or smaller Emits current as a useful signal. The sensor 13 is arranged to be movable and adjustable. The one from the mirror 3 reflected light beam 11 covered - in its undeflected position - the sensor so far that the Front edge of the light beam even when the membrane is deflected with positive or negative maximum amplitude still remains on the active surface of the sensor.
Gemäß F i g. 5 wird ein besonders kostengünstiger Sensor 13 mit kleiner aktiver Fläche verwendet, der
gehäusefest aber justierbar angeordnet ist. Am Ende des Lichtstrahls 11, kurz vor dem Auftreffen auf den
Sensor 13, ist der Lichtstrahl über eine feststehende Blendenkante 15 geführt. Zwischen der biendenkante
15 und dem Sensor 13 ist eine Sammellinse 16 angebracht, so daß der reflektierte Lichtstrahl 11 in seiner
nicht ausgelenkten Position nur mit einem Teil des Strahlquerschnitts auf die Sammellinse 16 auftrifft und
bei Betrieb den Sensor über die Sammellinse proportional zur Schwingungsamplitude der Membran 2 beaufschlagt.
Als Lichtquelle läßt sich eine Glühlampe 9 verwenden, die justierbar ist und so ausgerichtet werden soli,
daß die Glühwendel der Glühlampe 9 in der Ebene des Sensors 13 oder der Blendenkante 15 scharf abgebildet
ist.According to FIG. 5, a particularly cost-effective sensor 13 with a small active area is used, which is fixed to the housing but can be adjusted. At the end of the light beam 11, shortly before it strikes the sensor 13, the light beam is guided over a fixed diaphragm edge 15. A converging lens 16 is attached between the bend edge 15 and the sensor 13 so that the reflected light beam 11 in its undeflected position only hits the converging lens 16 with part of the beam cross-section and, during operation, the sensor via the converging lens is proportional to the oscillation amplitude of the membrane 2 applied.
An incandescent lamp 9 can be used as the light source, which is adjustable and is to be aligned in such a way that the filament of the incandescent lamp 9 is shown sharply in the plane of the sensor 13 or the diaphragm edge 15.
Zur Wandlung von mechanischen Schwingungen läßt sich in geringem Abstand vor der Membran 2 eine Vormembran (nicht dargestellt) anbringen, welche mit den mechanischen Schwingungen direkt beaufschlagbar ist. Es ist zweckmäßig, den Zwischenraum zwischen Membran 2 und der Vormembran durch kleine Löcher zu entlüfi en, damit die Membran 2 keine zu starken Impulse erhält, die ggfs. die Anordnung beschädigen könnten. In Fig.6 ist die Membran und der Schwenkspiegel gemäß F i g. 5 schematisch vergrößert in ausgelenkter Position dargestellt Die Membran 2 ist in ihrem Zentrum um die Schwingungsamplitude χ nach unten ausgelenkl dargestellt Über das Verbindungsstück 17 erfährt der Spiegel 3, der am Gelenk 5 angelenkt ist, eine entsprechende Bewegung nach unten. Für die Auslenkung λ des Spiegels 3 ergibt sich dann die BeziehungIn order to convert mechanical vibrations, a pre-diaphragm (not shown) can be attached at a short distance in front of the diaphragm 2, to which the mechanical vibrations can be applied directly. It is useful to vent the space between the membrane 2 and the pre-membrane through small holes so that the membrane 2 does not receive excessive impulses which could possibly damage the arrangement. In FIG. 6 the membrane and the oscillating mirror according to FIG. 5 is shown schematically enlarged in the deflected position. The center of the membrane 2 is shown deflected downward by the oscillation amplitude χ . Via the connecting piece 17, the mirror 3, which is hinged to the joint 5, experiences a corresponding downward movement. The relationship then results for the deflection λ of the mirror 3
tan a = a = x/a tan a = a = x / a
wobei a der Abstand der beiden Seitenkanter, des Spiegels 3 voneinander ist Die Auslenkung des Spiegels und damit die Empfindlichkeit der Anordnung ist somit wesentlich größer als die Auslenkung der Membran 2, für die gilt:where a is the distance between the two side edges of the mirror The deflection of the mirror and thus the sensitivity of the arrangement is therefore essential greater than the deflection of membrane 2, for which applies:
tan,? = /? = 2x/b tan? = /? = 2x / b
wobei £> der Durchmesser der Membran ist und b
> a
gilt.where £> the diameter of the membrane and b> a
is applicable.
Die vielfach größere Auslenkung des Spiegels gegen- 5 ; The much larger deflection of the mirror against 5 ;
über der Membran die Stärke und die Länge des Licht- ' ίabove the membrane the strength and the length of the light- 'ί
Strahls ergeben die extrem hohe Empfindlichkeit desBeam result in the extremely high sensitivity of the
Wandlers. Bei einer Membranamplitude von iConverter. With a membrane amplitude of i
χ = 0,001 mm wirkt auf dem Sensor 13 eine gut meßba- ς. χ = 0.001 mm has a good measurable effect on the sensor 13.
re proportionale Änderung der aktiven Fläche und da- 10 ||re proportional change of the active area and there- 10 ||
mit des vom Sensor abgegebenen Nutzsignals. ?»]with the useful signal emitted by the sensor. ? »]
Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings
2020th
2525th
3030th
3535
4040
5050
5555
6060
6565
Claims (12)
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|---|---|---|---|
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ID=25811799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19843422963 Expired DE3422963C2 (en) | 1983-06-25 | 1984-06-22 | Optoelectronic converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3422963C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3819398A1 (en) * | 1987-07-16 | 1989-01-26 | Deutsch Franz Forsch Inst | Acoustic pressure pick-up insensitive to wind influences |
| DE3917556A1 (en) * | 1989-05-30 | 1990-12-06 | Oskar Hubert Richt | Movement detecting sensor for loudspeaker diaphragm - uses reflection light barrier positioned roughly halfway between max. and zero reflection from reflector |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2173994A (en) * | 1937-03-30 | 1939-09-26 | Rca Corp | Microphone |
-
1984
- 1984-06-22 DE DE19843422963 patent/DE3422963C2/en not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3819398A1 (en) * | 1987-07-16 | 1989-01-26 | Deutsch Franz Forsch Inst | Acoustic pressure pick-up insensitive to wind influences |
| DE3917556A1 (en) * | 1989-05-30 | 1990-12-06 | Oskar Hubert Richt | Movement detecting sensor for loudspeaker diaphragm - uses reflection light barrier positioned roughly halfway between max. and zero reflection from reflector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3422963A1 (en) | 1985-01-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |