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Verfahren und Vorrichtung zum Aufzeichnen von Schallwellen auf einen
lichtempfindlichen Träger. Das Aufzeichnen von Schall-,vellen auf einen beim Aufzeichnen
in Bewegung befindlichen lichtempfindlichen Träger, z. B. ein Filmband, nach bekannten
Verfahrensweisen setzt entweder die Anwendung bewegter Massen, wie beispielsweise
schwingende Spiegel, spiegelnde Membranen u. dgl., zum Steuern von Lichtintensitäten
voraus oder erfordert einen Umweg über elektrische Vorgänge, z. B. die Anwendung
von Mikrophonen.
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Beides führt zu Fehlerquellen.
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Nach der Erfindung werden diese Fehlerquellen vermieden. Es wird zu
diesem Zweck auf einen Vorschlag zurückgegriffen, der bereits früher von
R a p s gemacht worden ist, der jedoch zur Lösung der hier gestellten
Aufgabe nicht brauchbar war. R a p s benutzte zum Sichtbarmachen der Amplituden
von Schallwellen die Änderung des Brechungsexponenten der Luft infolge der Druckschwankungen
durch die Schallwellen. Durch eine empfindliche optische Anordnung können diese
Brechungsexponentenänderungen sichtbar gemacht werden, wenn sie sich nämlich als
Phasendifferenzen zweier interferierender Lichtstrahlenbündel darstellen lassen.
Die
Rapssche Anordnung war jedoch für die Lösung der Aufgabe unbrauchbar,
da sie viel zu el unempfindlich war und die Schallaufzeichnungen in Form von Kurven
erfolgten, die für D
eine Schallwiedergabe ungeeignet waren. Erfindungsgemäß
wird zum Erreichen des Zweckes so verfahren, daß bei der Steuerung der Phasendifferenz
zweier interferierender Lichtstrahlenbündel vermittels der Druckschwankungen der
Schallwellen die Intensität der in einer Brennlinie senkrecht zur Fortbewegungsrichtung
des lichtempfindlichen Z>
Trägers zusammengesetzten Lichtstrahlenbündel durch
die geänderte Phasendifferenz verändert wird. Dies geschieht z. B. dadurch, daß
von einer linearen, möglichst lichtstarken Lichtquelle durch bekannte optische Anordnungen
zwei interferenzfähige parallele und parallel gerichtete Lichtstrahlen erzeugt werden.
Als optische Anordnung für diesen Zweck können eine ganze Reihe der in der physikalischen
Optik hierfür benutzten Einrichtungen verwendet werden, beispielsweise ein Fresnelsches
Biprisma, eine Billetsche Halblinse, eine Platte aus doppelbrechenden Substanzen,
nachdem die Polarisationsebenen des ordentlichen und außerordentlichen Strahles
auf eine Ebene gebracht sind, Anordnun-,eren mit Abspaltung zweier kohärenter Strahlenbündel
aus einer Lichtquelle und anderes. Die beiden parallelen Lichtstrahlenbündel durchlaufen
getrennte Wege. Das erste Lichtstrahlenbündel durchläuft eine Kammer, deren Luftinhalt
von den Schallwelleii in keiner Weise beeinflußt wird und. völlig gegen die Schallwellen
abgedichtet ist. Das zweite Strahlenbündel durchläuft eine gleichgebaute Kammer,
die so geöffnet ist, daß die Schallwellen ungehindert Zutritt haben und eine Reflektion
der Schallwellen an einer Kammerwand stattfindet. In nächster Nähe dieser Kammerwand
befindet sich das zweite Licht-, strahlenbündel. An dieser Kammerwand treten Druckmaxima
und -minima infolge der Schallwellen auf. Bekanntlich wird der Brechungsexponent
der Luft im Rhythmus der Druckschwank-ungen geändert, und das zweite Strahlenbündel
bekommt gegenüber dem ersten eine Phasendifferenz. Die Verschiedenheit der Brechungsexponenten
der Luft für die beiden Strahlenbündel stellt die einzige Verschiedenheit des optischen
Weges der beiden Strahlenbündel dar. Im übrigen sollen die beiden Strahlenbündel
völlig optisch gleichwertige Teile der Anordnung durchlaufen. Nach dem Durchgang
durch die Kammern werden die beiden Strahlenbündel durch eine entsprechende optische
Anordnung, beispielsweise Billetsche Halblinsen, wieder vereinigt und ergeben ein
reelles Bild der primären Lichtquelle. Die Lichtstärke in dem reellen Bild der Lichtquelle
hängt völlig von der Phasendifferenz der beiden Lichtstrahlen ab. Ist die Phasendifferenz
Null, so erhält man maximale Helligkeit, ist sie eine halbe Wellenlänge, so erhält
man Dunkelheit, ist sie zwischen den angegebenen Wellenlängen, so erhält man einen
dazwischenliegenden Hellikeitswert. Die Helligkeit des reellen Bildes schwankt also,
sobald Schallwelfen in die Kammer des zweiten Lichtstrahlenbündels eintreten, im
Rhythmus*der Schallwellen, die dann z. B. auf einen' bewegten photographischen Filmstreifen
als parallele Intensitätsschwankung registriert werden. Voraussetzun- hierfür ist,
daß eine mittlere konstante Phasendifferenz von einer Viertelwellenlänge durch Einführen
einer zusätzlichen optischen Wegverlängerung hervorgerufen wird, der eine mittlere
Helligkeit entspricht. Diese Phasendifferenz von einer Viertelwellenlänge kann durch
eine entsprechend dünne Glas- oder Glimmerplatte oder ähnliches erreicht werden.
Um diesen mittleren Wert der Helligkeit schwankt sodann die Helligkeit der Brennlinie
nach oben und unten.
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Auf folgendem Wege gelingt es, eine weitaus gesteigerte Empfindlichkeit
der oben geschilderten Anordnung zu erzielen.
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Bekanntlich genügt für die Entwicklungsfähigkeit einer photographischen
Aufzeichnung ein bestimmtes Maximum einer Lichtintensitätswirkung. Größere Lichtintensitäten
sind für den photographischen Prozeß bedeutungslos.
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Man steigert die Intensität der primären Lichtquelle so stark, daß
die mittlere Intensität der Brennlinie auf dem sich bewegenden Filmstreifen, der
einer Phasendifferenz von einer Viertelwellenlänge entspricht, völlige photographische
Überexposition erzeugen würde. Diese Steigerung der Lichtintensität kann durch die
Verwendung linearer Lichtquellen mit großer Flächenhelligkeit und - nt' gü
stigen optischen Kondensoranordnungen erreicht werden. Durch Einführen einer Phasendifferenz
zwischen einer Viertelwellenlänge und einer falben Wellenlänge in den optischen
Weg des zweiten Lichtstrahlenbündels wird die Intensität der Brennlinie wieder auf
das für die richtige Exposition nötige Maß zurückgeführt. Bei großer Intensität
der primären Lichtquelle wird also die hierfür nötige Phasendifferenz nahezu eine
halbe Wellenlänge sein. Uin nun die Intensität der Brennlinie auf den sich bewegenden
Filmstreifen innerhalb des nötigen photographischen Expositionsbereichs auszusteuern,
genügt eine Änderung der Phasendifferenz der Schallwellen, die nunmehr einen Bruchteil
einer Viertelwellenlänge beträgt.
Auf der Zeichnung ist schematisch
eine zur Ausführung der Erfindung geeignete Vorrichtung beispielsweise dargestellt.
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Die Lichtquelle ist mit i bezeichnet. Sie kann eine elektrische Glühlampe
bekannter Bauart mit möglichst linearem Lichtkörper sein, der beispielsweise als
ein Wolframband ausgebildet ist. Zum Erhöhen der Flächenhelligkeit der Lichtquelle
kann auch der positive Krater eines elektrischen Lichtbogens benutzt werden. Das
Kondensorsystern 2 bildet die Lichtquelle auf einem Spalt 3 ab, der als primäre
Lichtquelle zum Erzeugen der interferierenden Strahlenbündel dient. 4 stellt das
optische System dar, das die beiden parallelen kohärenten Lichtstrahlen erzeugt.
Es ist als beispielsweise Ausführung in der Abbildung ein Linsensystein gezeichnet,
das längs seines Durchrnessirs zerschnitten ' ist unJ' dessen beide Hälften
um einen entsprechenden Betrag übereinandergerückt sind. Der Abstand zwischen dem
Spalt 3 und dem Linsensystern 4 ist vorteilhaft so gewählt, daß die Lichtstrahlen
nach Durchlaufen des optischen Systems 4 parallel gerichtet sind. Die beiden Lichtstrahlenbündel
durchlaufen sodann je
eine der Kammern 5 und 6. Die Kammer
5
ist die obengenannte erste Kammer, deren Luftinhalt schalldicht abgeschlossen
ist. In die Kammer 6 treten die Schallwellen ungehindert ein. Die beiden
Kammern sind durch eine völlig schallundurchlässige Wand 9 getrennt.
7 und 8 sind zwei völlig planparallele Glasplatten, die für den Absc2uß
der Kammern in Richtung des optischen Systems sorgen. io ist die obenerwähnte dünne
Glas-oder Glimmerplatte, die die konstante Phasendifferenz zwischen den beiden Strahlenbündeln
hervorruft. Durch das Linsensystein ii werden die beiden Strahlenbündel wieder vereinigt
und bilden in der Ebene des Spaltes 12 den Spalt 3 ab. Durch die Anordnung
des Spaltes 12 soll störendes Nebenlicht und störende mehrfache Bilder der primären
Lichtquelle ausgeschaltet wer-den. Das Mikroskopsystern 13 erzeugt ein verkleinertes
Bild auf dem sich bewegenden Filmband 14. Treffen Schallwellen aus der Richtung
15 auf die Kammer 6, so ändert sich die Intensität des Bildes der
primären Lichtquelle auf dem sich bewegenden Filmstreifen 14.