DE410768C - Parabolischer Spiegel - Google Patents

Parabolischer Spiegel

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DE410768C
DE410768C DEZ13341D DEZ0013341D DE410768C DE 410768 C DE410768 C DE 410768C DE Z13341 D DEZ13341 D DE Z13341D DE Z0013341 D DEZ0013341 D DE Z0013341D DE 410768 C DE410768 C DE 410768C
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DE
Germany
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plate
mirror according
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parabolic
clamped
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DEZ13341D
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Carl Zeiss SMT GmbH
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Carl Zeiss SMT GmbH
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/08Mirrors
    • G02B5/10Mirrors with curved faces

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Telescopes (AREA)

Description

  • Parabolischer Spiegel. Die Herstellung genauer parabolischer Flächen für Spiegel, namentlich wenn es sich um größere Abmessungen handelt, ist verhältnismäßig schwierig und erfordert verwickelte Einrichtungen. Dazu kommt als erschwerender Umstand, daß, selbst wenn bei der Herstellung genaue Flächen erreicht worden sind, äußere Einflüsse, wie Temperaturänderungen u. dgl. oder Lagenänderungen, die auf den Einfluß des Eigengewichtes der Platte einwirken, Veränderungen der genauen Flächenform verursachen, die bei Anwendung für optische Zwecke sehr nachteilig sind. Man hat verschiedentlich versucht, diese Einflüsse auszuschalen, ohne es bisher in genügender Weise zu erreichen. Es ist beispielsweise vorgeschlagen worden, bei einem parabolischen Hohlspiegel durch einen mit dem Spiegel als A:oschlußwand verbundenen Flüssigkeitsbehälter die ganze Spiegelfläche von der Rückseite her durch Erhöhung oder Verminderung des Flüssigkeitsdrucks zu beeinflussen, ein Verfahren, das auch zur Herstellung einer Spiegelfläche aus einer ursprünglich ebenen Platte versucht worden ist. Die auf solche Weise erzielen Formänderungen sind aber durchaus nicht derartig, daß eine parabolische Fläche erhalten wird, nicht einmal angenähert. Wird eine ebene oder gewölbte Platte ringsum am Rande unterstützt oder eingespannt und über die ganze Fläche gleichmäßig belastet, sei es durch das Eigengewicht oder durch Flüssigkeits- oder Gasdruck oder sonstige Krätte, so entsteht in allen Fällen eine Durchbiegungsfläche, deren Meridianschnittkurve nach dem Rande zu je einen Wendepunkt besitzt, also von einer Parabel nicht nur -dem Grade nach, sondern auch dem Charakter der Kurve nach stark abweicht. Man kann somit auf solche Weise nie eine parabolische Fläche erzielen.
  • Untersuchungen über die in ebenen und gew '*lbten Platten auftretenden Spannungen haben nun zu folgendem überraschenden t;rgebnis geführt. ist eine kreisrunde, ursprünb lach ebene Platte ringsum derartig eingespannt, daß am Rande der Platte ein über den ganzen Umfang gleichmäßig wirkendes Biegungsmoment bestimmter Größe ausgeübt wird, so bildet die Platte, wenn sonst keine iLräfte auf sie einwirken und auch das Eigengewicht der Platte unberücksichtigt bleibt, eine genaue parabolische Fläche. Dabei sind die durch das ausgeübte Biegungsmoment hervorgerufenen Spannungen über die ganze Platte von gleicher Art und Größe. Diese Erscheinung kann man gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise dazu verwenden, um parabolische Spiegel auf verhälLnismäliig einfachem Wege mit hoher Genauigkeit herzustellen. Man verwendet kreisrunde, ebene Platten und spannt dieselben derart ein, daß auf den Rand der Platte ein über den ganzen Umfang gleichmäßig wirkendes Biegungsmoment ausgeübt wird. Die konstruktiven Mittel zur Erzeugung dieses Moments können dabei sehr verschiedenartig sein. Der Grundgedanke für eine solche Vorrichtung ist schematisch durch die Abb. i der Zeichnung veranschaulicht. Man schafft für die einzuspannende Platte a ein ringförmiges Auf-Lager b und preßt die Platte mit Hilfe eines konzentrisch dazu angeordneten Ringes c von etwas kleinerem Durchmesser auf das Auflager b. Dadurch wird auf die Platte a ein über den ganzen Umfang gleichmäßig wirkendes Biegungsmoment ausgeübt (in Abb. i durch Pfeile angedeutet), unter dessen Einfluß sie nach einer parabolischen Fläche durchgebogen wird. Naturgemäß kann auch der kleinere Ring c das feste Auflager bilden, während der größere Ring b angepreßt wird. Wesentlich ist dabei stets, daß die beiden Ringe am ganzen Umfang mit gleicher Kraft gegeneinandergedrückt werden, ,um auch ein ü@erall gleich großes Biegungsmoment zu erzielen. Aus diesem Grunde kann es empfehlenswert sein, die Anpressung des einen Ringes mit Hilfe einer Druckflüssigkeit zu bewirken, indem man beispielsweise an Stelle des einen Ringes einen Schlauch verwendet, der beim Füllen durch seine Ausdehnung die Anpressung bewirkt. Dabei kann naturgemäß als Druckflüssigkeit sowohl eine tropfbare Flüssigkeit als auch ein Gas verwendet werden. Klan kann ferner die erforderliche Einspannung der Platte angenähert auch dadurch erreichen, daß man die Platte segmentweise am Rande zwischen Klemmbacken einspannt und die einzelnen Klemmbackensegmen,e mit Hilfe von angeschlossenen hebeln o. dgl., die mit einem gemeinsamen, zentrisch zur Platte angeordneten Stellorgan zusammenwirken, gleichzeitig im selben Sinne auf die Platte einwirken läßt.
  • Eine gemäß dem neuen Verfahren hergestell,e parabolische Fläche bietet schon durch die Art ihrer Erzeugung eine Gewähr, daß sie auch trotz etwaiger störender Einflüsse dauernd parabolisch bleibt, solange das ausgeübte Biegungsmoment gleichmäßig über den ganzen Umfang wirkt. Dabei ist es für die praktische Verwendung solcher parabolischer Flächen von besonderem Vorteil, daß sich über die ganze Platte hinweg gleiche Spannungen einstellen, also die denkbar günstigsten Beanspruchungsverhältnisse auftreten, wodurch beispielsweise bei Glasplatten die Gefahr des Zerspringens infolge ungleicher Spannungen so gut wie ganz beseitigt ist. Es kann dann durch äußere Einflüsse, wie Temperaturschwankungen, lediglich die Brennweiße der Parabelfläche etwas verändert werden, was man durch Regelung der Größe des Biegungsmoments ausgleichen kann. Man wird daher zweckmäßig die Einrichtung zur Erzeugung des Biegungsmoments konstruktiv so ausbilden, daß seine Größe innerhalb gewisser Grenzen verändert werden kann; d. h. im Beispiele der Abb. i der Anpressungsdruck des Ringes c auf das Auflager b j e nackt Bedarf eingestellt werden kann. Wie bereits erwähnt, ist ferner zu beachten, daß die anges,reb,e parabolische Form sich nur ergibt, wenn der Einfluß des Eigengewichtes unberücksichtigt bleiben kann, d. h. wenn die durch das Eigengewicht verursachten zusätzlichen Spannungen und Durchbiegungen vernachlässigt werden können, was z. B. im allgemeinen der Fall ist, wenn die erzeugte parabolische Fläche in lotrechter Stellung benuLzt wird. Kommt eine Benutzung in wagerechter Stellung in Frage, so kann man trotzdem den Vorteil der r.rfindung ausnutzen, wenn man die Wirkung des Eigengewichts auf irgendeine Weise aufhebt. lies kann auf verschiedene Art geschehen. Ein einfacher und für viele Zwecke genügender Aus-#leich besteht darin, daß man das Eigengewicht durch eine ringsum laufende Unters.utzung vier Platte auf einem mittleren Halbmesser abfängt. Diesen Halbmesser wird man so wählen, daß die durch das Eigenge«-icht verursachten zusätzlichen Durchaiegungen durch die von der Ausgleichskraft liervoi gerufenen Durchbiegungen möglichst c olls,ändig aufgehoben werden. Einen bessei en Ausgleich kann man erzielen, wenn man die Platte auf der einen Seite mit einem dicht anschließenden, mit Druckflüssigkeit gelullten Gehäuse versieht und durch Kegelung des Drucks im Innern dieses Gehäuses das P-igengewicht aufhebt. Soll die paraboiische 1,iäche auch bei geneigter Lage benutzt werden, so muß die das Eigengewicht ausgleichende Kraft entsprechend der Neigung der Platte verändert werden. Bekanntlich nimmt die in die Senkrechte zur Pla,tenebene fallende Komponente des Eigengewichts, die wegen störender .Durchbiegutigen allein zu berücksichtigen ist, mit dem Kosinus des Neigui.gswinkels der Platte gegen die WagerechLe ab. Im gleichen Verhältnis muß auch die das Eigengewicht ausgleichende Kraft abnehmen. Um eine bequeme Handhabung zu erreichen, empfiehlt es sich, mit der Platte eine Vorrichtung zu verbinden, die eine das Eigengewicht der Platte ausgleichende Kraft selbsttätig entsprechend dem Kosinus des Neigungswinkels der Platte gegen die Wagerech,e einstellt. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß man das die Platte tragende Gehäuse mit einem zur Plattenebene parallelen, durch ein Gegengewicht belasteten Hebel verbindet, der eine zur Plattenebene senkrechte, das Eigengewicht ausgleichende Kraft ausübt. Wird die Platte dann geneigt, so nimmt auch die durch das Gegengewicht ausgeübte Kraft entsprechend dem Kosinus des Neigungswinkel ab.
  • Die Erfindung läßt sich unabhängig von dem für die Platten verwendeten Baustoffe stets anwenden, sofern nur die Festigkeit der Platte für eine Durchbiegung in dem erforderlichen Maße ausreicht. Als besonders geeignet kommen in Frage dünne Metallplat,en sowie Platten aus Glas und ähnlichen Stoffen; unter Umständen kann dabei eine gewisse Erwärmung angewandt werden, um die Nachgiebigkeit zu erhöhen.
  • Zur Veranschaulichung der Erfindung sind auf der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele von Vorrich,ungen dargestellt, die in der geschilderten Weise zur Herstellung von parabolischen Flächen dienen sollen. Das erste, durch die Abb. 2 und 3 wiedergegebene Beispiel zeigt eine Vorrichtung, bei der die verwendete Platte mit Hilfe einer Anzahl von über den Umfang gleichmäßig verteilter Klemmbacken eingespannt wird, während das durch Abb. q. veranschaulichte Beispiel zur Linspannung der Platte einen aufpreßbaren Gummischlauch besitzt. Bei beiden Beispielen ist vorausgesetzt, daß für die Benutzung der Platte der Raum auf der konkaven jeiLe frei bleiben muß. Ferner ist beim ersten Beispiel angenommen, daß die erzeugte parabolische Flache nur in lotrechLer Stellung benutzt wird, alo der Einfluß des Eigengewichts außer Betracht bleiben kann, wahrend beim zweiten Beispiel ein für belieuige Neigungen der Platte sich selbsttätig einstellender Ausgleich des Eigengewicnts vorgesehen ist.
  • beim ersten Beispiel zeigen -die Abb. 2 und 3 eine Ansicht von der konvexen Seite der Platte aus nach weggenommenem Gehäuseabschlußdeckel und einen Längsschnitt der Vorrich,ung. Eine dünne Platte d ist am Rande durch 16 Klemmbackenpaare eingespannt, die nahezu den ganzen Rand der Platte fassen und nur schmale Zwischenräume zwischen sich frei lassen. Jedes KlemmbacKenpaar besteht aus einem an der Rückseite der Platte d anliegenden Teil e, der mit Hilfe eines in eine Gabel endigenden Ansatzes e1 um einen Zapfen f drehbar ist, und aus einer mit dem Teil e verschraubten Platte g, wobei der Rand der Platte d zwischen den beiden Teilen e und g eingespannt ist. Die tangential zur Platte d liegenden Dreizapfen f sind fest in einem als Gehäuse dienenden Ring 1a angeordnet, der auf der einen Seite mit einem Abschlußdeckel i verbunden ist. Jeder Teil e besitzt einen im wesentlichen radial verlaufenden Arm e2, und diese sämtlichen Arme e2 legen sich gegen den Bund k1 eines zentral im Gehäusedeckel i gelagerten Bolzens k. Der Bolzen k ist im Deckel i achsial verschiebbar und besitzt auf der äußeren Seite Gewinde, so daß er mittels einer Mutter k2 eingestellt werden kann. Durch Anziehen der Mutter k2 werden gleichzeitig sämtliche Arme ez der Klemmbackeii.-paare nach derselben Seite bewegt und dadurch alle Klemmbackenpaare etwas uni die zugenörigen Zapfen f gedreht, so daß sich die Platte (f entsprechend durchbiegen muß. Je nach dem Maß der Durchbiegung kann die Brennweite der erzeugten parabolischen 1~ lache beliebig eingestellt werden.
  • Das zweite Beispiel ist in Abh. q. durch einen lotrechten Schnitt dargestellt. Ein aus einem ringförmigen Teil m und einem anschließenden Boden ml gebildetes Gehäuse trägt im Innern des ringförmigen Teils in einen auf drei Seiten die Wandung berührenden Gummischlauch it, dessen Volumen durch Zuführung von Druckluft o. dgl. vergrößert werden kann. Auf dem Gummischlauch it liegt eine Platte o, die gemäß der Erfindung durchgebogen werden soll. Auf der dem Gummischlauch n abgewandten Seite stützt sich die Platte o gegen einen zylindrischen Ansatz pl einer Scheibe p, die mit dem Gehäuse ist. fest verbunden ist. Der Durchmesser des Ansatzes p1 ist etwas kleiner als der Durchmesser, längs dessen der Gummischlauch 7a die Platte o berührt, so daß durch Aufpressen des Gummischlauchs n die Platte o in der gewünschten Weise durchgebogen wird. Uln das Eigengewicht der Platte o abzufangen, befindet sich unterhalb derselben eine Scheibe q, die sich mit einem vorstehenden Rand q1 gegen die untere Seite der Platte o legt und mittels eines zylindrischen Ansatzes q2 in einer zentralen Führung in= des Gehäusebodens in.' in Richtung der Plattenachse geführt ist. Der Gehäuseboden in' trägt ferner an einem Ansatz m3 einen parallel zur Scheibe p angeordneten Hebel r, der auf der einen Seite durch eine Verbindungsstange s von einstellbarer Länge mit der Scheibe q verbunden ist und auf der anderen Seite ein Gegengewicht t trägt. Das Gegengewicht t ist so eingestellt, daß in der gezeichneten wagerechten Lage der ganzen Vorrichtung die durch die Scheibe q auf die Platte o nach oben ausgeübte Kraft gerade das Eigengewicht der Platte o aufhebt. Außerdem ist der Durchinesser, längs dessen der Rand q1 die Platte o abstützt, so gewählt, daß die infolge der nicht gleichmäßig über die ganze Fläche verteilten Ausgleichskraft verbleibenden Durchbiegungen möglichst klein sind. Wird die ganze Vorrichtung nach irgendeiner Seite geneigt, so kommt das Gegengewicht t nicht mehr, wie bei der gezeichneten Stellung, in seiner vollen Größe zur Wirkung, sondern die auf die Platte o übertragene Kraft vermindert sich im Verhältnis des Kosinus des Neigungswinkels, so daß der Ausgleich des i:igengewichts selbsttätig stets in der der augenblicklichen Neigung der Platte o entsprechenden Höhe erfolgt.

Claims (7)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Parabolischer Spiegel, dadurch gekennzeichnet, daß eine kreisrunde, ebene Platte derart eingespannt ist, daß auf den Rand der Platte ein über den ganzen Umfang gleichmäßig wirkendes Drehmoment ausgeübt wird.
  2. 2. Spiegel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbiegung infolge des Eigengewichts der Platte durch dem Eigengewicht entgegenwirkende Ausgleichskräfte aufgehoben wird.
  3. 3. Spiegel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufhebung des -Eigengewichts mittels einer auf die eine Seite der Platte wirkenden Druckflüssigkeit erfolgt. q..
  4. Spiegel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des auf die Platte ausgeübten Drehmoments veränderbar ist.
  5. 5. Spiegel nach Anspruch q., gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von gleichmäßig über den Umfang der Platte verteilten Klemmbacken, die durch Venrnittlung von Hebeln mit einem gemeinsam, zentrisch zur Platte angeordneten Stellorgan zusammenwirken:
  6. 6. Spiegel nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß die einzuspannende Platte auf der einen Seite mittelbar oder unmittelbar auf einem ringförmigen, dehnbaren Schlauch aufliegt und die erforderliche Anpressung durch Erhöhung des im Innern des Schlauches herrschenden Druckes erfolgt.
  7. 7. Spiegel nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Vorrichtung verbunden ist, die eine das Eigengewicht der Platte ausgleichende Kraft selbsttätig entsprechend dem Kosinus des Neigungswinkels der Platte gegen die Wagrechte einstellt.
DEZ13341D 1922-09-03 1922-09-03 Parabolischer Spiegel Expired DE410768C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4243301A (en) * 1979-04-09 1981-01-06 Powell Roger A Elastically deformed reflectors
WO2017216644A3 (en) * 2016-04-21 2018-03-01 Mauro Pedretti Rotating clamping device

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