DE638329C

DE638329C - Lichtsteuervorrichtung mit Anwendung des Kerr- oder Faradayeffektes

Info

Publication number: DE638329C
Application number: DEW92849D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1933-10-11
Filing date: 1933-10-11
Publication date: 1936-11-13

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtsteuervorrichtung mit Anwendung des Kerr- oder Faradayeffektes und besteht darin, daß sowohl der ordentliche als auch der außer-5 ordentliche Strahl der Steuerung unterliegt und daß zur Auftrennung dieser beiden Teilstrahlen ein Doppelbildprisma dient.

Hierdurch wird eine wesentlich größere Lichtmenge gesteuert als bei den bekannten Licht-Steuervorrichtungen.

In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen

Fig. ι und 2 einen sehematischen Grundriß mit zugehöriger Seitenansicht einer den Kerreffekt verwendenden Anordnung nach der Erfindung,

Fig. 3, 4 und 5 die Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 1 und 2,

Fig. 6 ein Doppelbildprisma, das nach der Erfindung verwendet werden kann,

Fig. 7 schematisch eine weitere Ausführungsform, die gleichfalls den Kerreffekt verwendet, und

Fig. 8 eine Anordnung, bei der der Faradayeffekt Anwendung findet.

In Fig. ι und 2 gelangt das von einer Lichtquelle ι ausgehende Licht durch eine Linse 2 und ein Doppelbildprisma 3 in eine Kerrzelle 4. Die Lichtquelle 1 ist zweckmäßig länglich ausgebildet und kann beispielsweise in einem Leuchtfaden oder einem beleuchteten Schlitz bestehen. Die Richtung der Längsausdehnung der Lichtquelle ist in den Zeichnungen als um 45 ° zu der Ebene der durch das Prisma 3 erzeugten Winkelabweichung geneigt dargestellt.

Das Doppelbildprisma 3 kann als Wollastonitprisma ausgebildet sein. Die Kerrzelle 4 weist einen Behälter 5 auf, der in, bekannter Weise mit einer Flüssigkeit, beispielsweise Nitrobenzol, gefüllt ist, die unter elektrischen Einwirkungen doppelt brechende Eigenschaften besitzt. In dem Behälter sind drei Plattenelektroden 6, 7 und 8 angeordnet. Die äußeren Platten 6 und 8 können miteinander verbunden und mit dem einen Pol einer Quelle elektrischer Schwingungen verbunden sein, durch die die Lichtstärke gesteuert werden soll, während die mittlere Platte 7 mit dem anderen Pol verbunden sein kann. Im Gegentaktbetrieb können den Platten 6 und 8 gegenläufige Potentiale gegenüber der Platte 7 aufgedrückt werden, die dann zweckmäßig mit dem Nullpunkt verbunden ist. An beiden Seiten der Zellenküvette sind sphärische Linsen 9 und 10 angeordnet, die im Bedarfsfalle auch durch Prismen oder Zylinderlinsen ersetzt werden könnten.

Das aus der Kerrzelle 4 austretende Licht geht durch ein zweites, dem Prisma3 ähnlichesDoppelbildprisma 11 hindurch und gelangt dann durch eine Linse 12 auf einen mit einer Öffnung versehenen Schirm 13.

Von den beiden durch das Prisma 3 erzeugten Bildern der Lichtquelle 1 wird eines so gelagert, daß es zwischen die Elektroden 6 und 7 der Kerrzelle zu liegen kommt, während sich das andere zwischen den Elektroden 7 und 8 befindet. Das Doppelbildprisma 11 erzeugt nun wiederum je zwei Bilder, so daß normalerweise auf dem Schirm 13 vier Bilder der Lichtquelle 1 entstehen. Die optische Einstellung ist nun so

getroffen, daß die beiden mittleren Bilder zusammenfallen und auf die Öffnung des Schirmes 13 projiziert werden. In Fig. 3 ist eine Ansicht der bei 13 gebildeten Bilder dargestellt. Die Pfeile zeigen die Richtung der an die Elektroden' der Kerrz'elle gelegten Spannung an; die Linifeii 15 und 16 bezeichnen die Polarisationsebenen der? beiden Strahlen des Prismas 3. Wie ersichtlich, stehen die beiden Polarisationsebenen unter einem Winkel von 45 ° zum elektrischen Vektor. Die beiden äußeren Bilder sind bei 17 und 18 dargestellt, während die beiden anderen zusammenfallenden mittleren Bilder bei 19 liegen. Da die elektrische Einwirkung zunimmt und abnimmt, verändert sich die Helligkeit der drei Bilder zwischen den in Fig. 4 und 5 dargestellten Grenzen. In Fig. 4 sind die beiden äußeren Bilder 17 und 18 am schwächsten, und das Bild 19 besitzt die größte Stärke, während in Fig. 5 das mittlere Bild 19 am schwächsten ist und die beiden äußeren Bilder die höchste Lichtstärke besitzen. Die Helligkeit des Bildes 19 in Fig. 4 ist gleich der Summe der Helligkeiten der Bilder 17 und 18 in Fig. 5. Bei der mittleren Betriebslage, d. h. in dem Augenblick, wo die Spannung an den Elektroden der Kerrzelle Null ist, nimmt die Helligkeit des Bildes 1.9 den Summenwert der Helligkeiten der Bilder 17 und 18 gemäß Fig. 3 an. In Fig. 3 i>is 5 ist die Helligkeit der Bilder durch ihre Größe dargestellt, obgleich in Wirklichkeit die Größe sich nicht merklich ändert. An Stelle der Doppelprismen 3 und 11 können auch einfache Prismen aus doppelt brechendem Material, beispielsweise aus Doppelspat, Verwendung finden. Derartige Prismen können die in Fig. 6 dargestellte Form besitzen. Wie dargestellt, ergeben die beiden Prismen 3 und 11 bei ihrer Zusammensetzung eine Quaderform. Durch die Verwendung von Einzelprismen an Stelle von Doppelprismen kann der Lichtverlust erheblich herabgesetzt werden. Bei der Ausführungsform nach Fig. 7, die eine Gitterkerrzelle darstellt, gehen die Lichtstrahlen der Lichtquelle 1 im wesentlichen parallel zwischen denZellenelektrode^ohindurch. DieElektroden werden abwechselnd zusammengeschaltet und die Polarisierungspotentialdifferenz und die veränderliche Potentialdifferenz zwischen die beiden Elektrodengruppen geschaltet. Die erzeugte Wirkung ist dabei die gleiche wie in den vorbeschriebenen Fällen.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 wird das durch das Prisma 3 erzeugte Doppelbild der Lichtquelle 1 mit Hilfe der Linse 21 auf einer Quarzplatte 22, 23 abgebildet, die eine zusätzliche Drehung der Polarisationsebenen in entgegengesetztem Sinne um einen feststehenden Betrag bedingt. Es soll damit erreicht werden, daß die in die Zelle 25 eintretenden Strahlen in im wesentlichen parallelen Ebenen polarisiert sind. Die innerhalb der die Lichtsteuerung vornehmenden Spule 24 angeordnete Zelle 25 besteht aus einem geeigneten durchsichtigen Werkstoff, beispielsweise aus schwerem Glas. Der Steuerstrom erzeugt ein magnetisches Feld, das öf^llel zur optischen Achse der Zelle liegt. Das geht dann durch ein Prisma 26 hindurch, J in diesem Fall auf Grund der Verwendung " 'der Vorrichtungen 22 und 23 nur eine Polarisationsebene zu besitzen braucht und daher beispielsweise durch ein Nicolprisma gebildet werden kann. Um ein einziges Bild 29 aus den beiden Bildern zu erzeugen, die sonst gebildet würden, sind zwei Linsen 27 und 28 vorgesehen. Gewünschtenfalls können die Quarzplatten in der Anordnung nach Fig. 8 auch fortgelassen werden. Sie können aber auch gewünschtenfalls bei den Kerrzellenanordnungen nach Fig. 1, 2 oder 7 Anwendung finden. In ähnlicher Weise können die Elemente 24 und 25 der Faradayzelle nach Fig. 8 an Stelle der Kerrzelle 4 in Fig. ι und 2 oder der Kerrzelle 5, 20 in Fig. 7 Anwendung finden.

Man ist nun nicht, wie in den Fig. 1, 2 und 7 gezeigt wird, daran gebunden, das mittlere Bild 19 zu verwenden; naturgemäß ist es auch möglich, die äußeren Bilder 17 und 18 nutzbar zu machen, da diese gleichfalls in ihrer Lichtstärke entsprechend der Steuerspannung veränderlich sind. Beispielsweise können bei der Anwendung der Erfindung zur Schallaufzeichnung die den aufzuzeichnenden Schallschwingungen entsprechenden elektrischen Schwingungen den Elektroden der Kerrzelle oder den Klemmen der Faradayzellenspule aufgedrückt und alle drei Bilder 17,18 und 19 auf einen beweglichen lichtempfindlichen Film aufgezeichnet werden. Bei der Wiedergabe kann das Licht der Bilder 17 und 18 auf eine Zelle oder auf zwei miteinander zusammengeschaltete Zellen und das Licht des Bildes 19 auf eine andere Zelle fallen. Die auf diese Weise erzeugten Ströme stehen zueinander in Gegentaktbeziehung und können dem Eingangskreis eines Gegentaktverstärkers zugeführt werden.

Claims

Patentansprüche:

1. Lichtsteuervorrichtung mit Anwendung des Kerr- oder Faradayeffektes, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der ordentliche als auch außerordentliche Strahl der Steuerung unterliegt und daß zur Auftrennung dieser beiden Teilstrahlen ein Doppelbildprisma dient.

2. Lichtsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Doppelbildprisma derart angeordnet ist, daß es eine Winkelabweichung zwischen den ordentlichen und außerordentlichen Strahlen erzeugt.

3. LichtsteuervorrichtungnachAnspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Kerrzelle,

in deren Lichtweg vor die Zelle und hinter die Zelle je ein Doppelbildprisma geschaltet ist.

4. Lichtsteuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den vier durch die Vorrichtung erzeugten Bildern zwei zusammenfallen.

5. Lichtsteuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Doppelbildprismen oder beide in einem einfachen Prisma aus doppelt brechendem Werkstoff bestehen.

6. Lichtsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ordentlichen und die außerordentlichen Strahlen vor der Steuerung durch je eine getrennte Platte aus geeignetem Werkstoff, z. B. Quarz, geführt werden und die Platten eine gegenseitige Drehung der Polarisationsebenen des ordentlichen und außerordentlichen Strahles um einen gleichbleibenden Betrag bewirken, derart, daß die Polarisationsebenen im wesentlichen parallel zueinander verlaufen.

7. Lichtsteuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Verwendung einer länglichen Lichtquelle.

8. Lichtsteuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung ■ der Längsausdehnung der Lichtquelle einen Winkel zur Ebene der Winkelabweichung zwischen den ordentlichen und außerordentlichen Strahlen bildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen