DE674294C - Verfahren zur Umwandlung elektrischer Stromschwankungen in Lichtschwankungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Umwandlung elektrischer Stromschwankungen in Lichtschwankungen Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zur Umwandlung elektrischer Stromschwankungen in Lichtschwankungen.
• Die bisher bekannten Verfahren zur Steuerung von Lichtstrahlen mittels elektrischer Ströme oder Spannungen beruhen entweder auf der Verwendung von Organen, die mechanisch bewegte Teile enthalten (Lichtschleuse, Lichtventile, Oszillographen .'o. dgl.)' oder auf der Verwendung von trägheitslos arbeitenden Mitteln, z. B. Braunsche Röhre, Kernzelle u. dgl. Die zuerst genannten mechanisch arbeitenden Mittel haben bekanntlich den Nachteil einer nichtlinearen Ereqwenzcharakteristik infolge ihrer mechanischen Resonanzlage sowie einer damit zusammenhängenden Trägheit. Die trägheitslos arbeitenden Mittel sind dagegen durchweg sehr komplizierte und empfindliche Geräte, die im - allgemeinen große Leistungen zur Lichtsteuerung und hohe elektrische Spannungen benötigen.
• Gemäß vorliegender Erfindung wird ein Lichtsteuergerät vorgeschlagen, das die Nachteile der bekannten Geräte vermeidet und ihre Vorteile, nämlich einfachen und betriebssicheren Aufbau bei billigem Preis und geringen Leistungsbedarf bei hoher Lichtausbeute, vereinigt. ' Die Lichtsteuerung durch Beeinflussung des Brechungsvermögens optisch durchlässiger Medien erfolgt -nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in der Weise, daß ein divergentes Lichtstrahlenbändel auf die unveränderliche Grenzfläche zweier Koptisch verschiedener Medien gerichtet wird, derart, daß seine Einfallswinkel den Grenzwinkel der Totalreflexion einschließen und gleichzeitig das Brechungsvermögen des einen oder beider Medien in Abhängigkeit von den Stromschwankungen durch trägheitslos arbeitende elektrische oder magnetische Felder ,geändert wird, s.o daß sich der Grenzwinkel der totalen Reflexion ebenfalls im gleichen Rhythmus ändert. Dadurch, daß die Einfallswinkel des Lichtstrahlenbündels den Grenzwinkel der Totalreflexion einschließen, wird bei Änderung des Brechungsvermögens des einen ,oder beider Medien gleichzeitig der Anteil der durchtretenden und der an der Grenzfläche reflektierten Strahlen gendert. Jeder dieser beiden Anteile wird'- also,' im Rhythmus der Stromschwankungen moduliert.
• Es ist schon vorgeschlagen worden, die Veränderung des Brechüngsvermögens optischer Körper in Abhängigkeit von einem elektrischen oder magnetischen Feld zur Mrodttlierung von Lichtstrahlen zu verwenden. Diese Vorschläge benutzen jedoch im Gegensatz zu vorliegender Erfindung nicht die Änderung des Winkels der Totalreflexion, sondern die Änderung der Lichtstreuung an zweioptischen Körpern, deren Brechungsvermögen sich nur wenig unterscheidet.
• Das Verfahren zur Modulation von Lichtstrahlen durch Änderung des Winkels .der Totalreflexion gemäß vorliegender Erfindung kann für die verschiedensten Zwecke benutzt werden. Von besonderer Wichtigkeit ist das erfindungsgemäße Verfahren für die Zwecke der Tonaufzeichnung; es ist aber ebensowohl anwendbar für die Zwecke der Bildübertragung, der Schnelltelegraphie, des Fernsehens u: dgl. Wie schon bemerkt, kann sowohl das an der Grenzfläche der beiden Medien reflektierte oder das durchgehende Strahlenbündel benutzt werden. Im allgemeinen empfiehlt es sich jedoch aus praktischen Gründen, mit dem reflektierten Strahlenbündel zu arbeiten. Hierbei kann in den Strahlengang des modulierten Lichtbündels eine Blende eingeschaltet werden, die dazu dient, den unmodulierten Anteil des Strahlenbündels abzublenden, so daß die Modulation des verbleibenden Anteils besonders groß wird: Im übrigen wird in bekannter Weise durch optische Mittel, Linsen @ö. dgl., die gewünschte Verwendung des modulierten Lichtstrahlenbündels bewirkt. - Als optische Medien können die verschiedensten ,Körper, sowohl feste als flüssige; benutzt werden; Bedingung ist lediglich, daß das Brechungsvermögen des einen Mediums durch elektrische oder magnetische Felder möglichst stark be.einflußt werden kann. Die Beeinflussung erfolgt am einfachsten derart, daß das betreffende optische Medium zwischen zwei Elektroden angeordnet wird, z. B. mit zwei Elektrodenplatten belegt wird, welchen die elektrischen Spannungen zugeleitet werden.
• In -der Zeichnung ist das Prinzip des Verfahrens in schematischer Weise veranschaulicht. Es zeigt Fig. i die Gesamtanordnung, Fig.2 die vergrößerte Darstellung der bei der Veränderung des Grenzwinkels der Totalreflexion auftretenden Verhältnisse.
• Das von der Lichtquelle i ausgehende divergente Strahlenbündel 2 (in Fig. i schematisch als einfache Linie dargestellt) gelangt durch den z: B. prismatischen Körper 3 auf die Grenzfläche 6 zwischen diesem Körper und einem zweiten optischen Körper q.: Dieser zweite Körper ist im gezeichneten Falle eine Flüssigkeit: Die Flüssigkeit ist beispielsweise in einem Gehäuse 5 untergebracht, das mit denn Prisma 3 zu einer gemeinsamen Konstruktion vereinigt ist. Die Einfallswinkel des Lichtstrahlenbündels 2 auf die Grenzfläche 6 sind so gewählt, daß der Winkel der Totalreflexion eingeschlossen ist. Der größte Teil der unmioduiierten reflektierten Strahlen 7 (zwischen ' 7' und 7") fällt im Ruhezustand auf den festen Teil der Blendei 2, während der modulierte Anteil des reflektierten Strahlenbündels durch die Öffnung der Blende 12 auf eine Optik 1q. fällt und schließlich zur Aufzeichnung auf einem Träger 13 benutzt wird.
• Die Modulation des Lichtes erfolgt durch Beeinflussung des Brechüngsvermiög@ens des optischen Körpers q.. Zur Beeinflussung dienen Kondensatorplatten Seinerseits und i o, i i andererseits, an die die Steuerspannung, die beispielsweise durch den Transformator 9 erzeugt wird, angelegt wird. Durch Änderung des elektrischen Feldes zwischen S und i o, i i ändert sich das Brechungsvermögen der optischen Flüssigkeit ¢, wodurch gleichzeitig der Winkel der Totairefl-exion an - der Grenzfläche 6 mit dem optischen Körper 3 in gleicher Weise verändert wird. Entsprechend ändert sich jeweils Glas Verhältnis der Anteile des reflektierten und des durchgehenden Lichtes an der Grenzfläche 6.
• In Fig.2 sind die bei Veränderung des Grenzwinkels der Totalreflexion auftretenden Verhältnisse nochmals -vergrößert dargestellt.
• 2 ist wieder das divergente Strahlenbündel, das auf die`Grenzfläche 6 der beiden Medien guftrifft. Es sei angenommen, daß etwa der mittlere Strahl dem Grenzwinkel der Totalreflexion entspricht, so daß der Anteil1 5 in das zweite Medium eintritt (als Strahlenbündel i g), während der Anteil 16 total reflektiert wird als Lichtbündel-m.
• Wenn nunmehr in der oben beschriebenen Weise cler Grenzwinkel der Totalreflexion im ,optischen Medium q. durch Veränderung des elektrischen Feldes verändert wird, so ändert sich jeweils der Anteil des an der Grenzfläche 6 eintre:enden und reflelzti2rten Strahl:nbündels. Es wird z. B. das größere Bündel 2o eintreten und das kleinere Bündel 22 reflektiert. Diese auf Grund des erfindungsgemäßen Verfahrens bewirkte Änderung in. der Menge der reflektierten Lichtstrahlen, d. h. die Modulation des Lichtes in Abhängigkeit von den elektrischen Stromschwankungen, wird nun, für die verschiedensten praktischen Zwecke, z. B: -zum Aufzeichnen von Schallwellen o. dgl., benutzt. Es ist hierbei gleichgültig, welche Schriftart zur Aufzeichnung benutzt wird und für welche Anwendungsform das erfindungsgemäße Verfahren überhaupt herangezogen wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Umwandlung elektrischer Stromschwankungen in Lichtschwankungen durch Beeinflussung des Brechungsvermögens optisch durchlässiger Medien, dadurch gekennzeichnet, daß ein divergentes Lichtbündel auf die umveränderliche Grenzfläche zweier optisch verschiedener Medien gerichtet wird, derart, daß seine Einfallswinkel den Grenzwinkel der Totalreflexion einschließen und daß das Brechungsvermögen des einen öder beider Medien im Rhythmus der Stromschwankungen durch trägheitslos arbeitende elektrische oder magnetische Felder derart beeinflußt wird, daß sich der Grenzwinkel für die total. reflektierten L ichtstrahlien ändert und dadurch eine entsprechende Änderung des Anteils der .durchtretenden und der reflektierten Strahlen bewirkt wird. a. Verfahren nach Anspruch i für die Zwecke der Tonaufzeichnung, dadurch gekennzeichnet, da ß das das Brechungsvermögen der optischen Medien beeinflussende elektrische oder magnetische Feld in Abhängigkeit von den aufzuzeichnenden Schallwellen verändert wird, so daß das austretende oder reflektierte Strahlenbündel im Rhythmus der Schallwellen moduliert wird. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Strahlengang des reflektierten Strahlenbündels eine Blende und/oder. eine Optik eingeschaltet werden, mittels derer die Änderungen des Lichtstromes innerhalb eines bestimmten Bereiches erfaßt werden.