DE710339C - Einrichtung an Lichtsteuerungen mittels Ultraschallwellen - Google Patents

Description

• Einrichtung an Lichtsteuerungen mittels Ulträschallwellen Es ist bereits bekannt, daß es unter Benutzung der Debye-Sears-Beugungserscheinungen mit einer stehenden Ultraschallwelle möglich ist, das Licht mit einer konstanten, sehr hohen Frequenz zu modulieren. In Verfolg weiterer Untersuchungen ist auch bereits die Intensität der Beugungserscheinung bei einer fortschreitenden Schallwelle als Funktion der zugeführten Leistung gemessen worden. Hierbei hat sich gezeigt, daß bereits bei einer sehr kleinen zur Austeuerung des Schwingquarzes zur Verfügung stehenden Leistung die Hälfte des cingestrahlten Lichtes abgebeugt wird. Schwankungen in der Amplitude des Quarzes rufen also Schwankungen der abgebeugten Lichtintensität hervor. Die Stärke der Lichtmodulation ist demzufolge bei konstanter Ultraschallfrequenz abhängig von der Amplitude der Ultraschallwelle. Wird also der Ultraschall mit einer Frequenz moduliert, die unterhalb der Frequenz des Ultraschalles liegt, z. B. einer Sprachfrequenz, so erfolgt auch eine entsprechende Modulation des Lichtes.
• Es hat sich weiterhin gezeigt, daß der Ultraschallsender nicht zu schwach gedämpft sein darf, wenn der Schall noch einwandfrei moduliert werden soll. Bei geringem Mehrverbrauch an Leistung zur Aussteuerung des Ultraschallsenders kann seine Gesamtdämpfung praktisch aperiodisch gemacht @verden.
• Die einwandfreie Modulation von Ultraschallwellen wird aber auch durch das Auftreten von stehenden Wellen beeinträchtigt, durch welche resonanzartige Störungen der Lichtmodulation hervorgerufen werden. Bei den bekannten Lichtsteuereinrichtungen mittels Ultraschallwellen werden letztere an einem gegenüber dem Schallsender angeordneten Körper oder oben an der Flüssigkeitsoberfläche reflektiert, so daß sich mehr oder weniger ausgeprägte stehende Wellen bilden. Die Amplitude der stehenden Wellen hängt dabei von der inneren Reibung des Ultraschallträgers ab. Diese darf nicht zu groß sein, damit das Ultraschallfeld innerhalb> des durchleuchteten Bereiches noch nicht zu stark abfällt. Dieser durchleuchtete Bereich beträgt z. B. bei Sprachmodulation mehrere Zentimeter. Hierbei tritt noch keine merkliche, durch die endliche Schallgeschwindigkeit bedingte Phasenverzerrung der Modulationsfrequenz auf.
• Es ist- weiterhin eine Lichtsteuereinrichtung mittels Ultraschallwellen bekannt, bei der außer einem erregten Körper noch ein ultraschallreflektierendes Mittel vorgesehen ist, welches die Ultraschallwellen derart nach einem mit vielen Reflexicinsfläclien versehenen Kanal reflektiert, daß sie in diesem Kanal absorbiert werden. Zwischen diesem erregten Körper und dem ersten reflektierenden Mittel befindet sich ein Medium von anderer Dichte, als sie der erregte Körper besitzt, es ist also zwischen diesen beiden Medien eine Trennfläche vorhanden. Neuere Untersuchungen haben nun ergeben, daß an einer solchen Trennfläche über gg °i0 der Ultraschallwellen reflektiert werden. Es bilden sich also innerhalb des Steuerbereiches des mit Ultraschall erregten Körpers trotz des Vorhandenseins ultraschallreflektierender und -absorbierender Mittel wiederum stehende Wellen aus.
• Die Erfindung betrifft eine Einrichtung an Lichtsteuerungen mittels Ultraschallwellen, insbesondere für Lichtsprechgeräte, bei der das Auftreten von stehenden Wellen vermieden ist. Erfindungsgemäß sind in dem den Schallsender aufnehmenden Gehäuse gegenüber dem Schallsender und jenseits des mit Licht ausgesteuerten Bereiches ultraschallabsorbierende oder eine Rückstrahlung verhindernde Mittel angebracht, die den Ultraschall hauptsächlich absorbieren, so daß in dem das Licht steuernden Bereich das Entstehen einer fortschreitenden Welle gewährleistet ist. Als schallabsorbierendes Mittel kann z. B. eine Art Ulbrichtsche Kugel vorgesehen sein, als ein die Rückstrahlung verhinderndes Mittel ein Kanal mit zahlreichen Reflexionsflächen.
• In der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens dargestellt. Es zeigt Fig. i eine bekannte Lichtsteuereinrichtung, F ig. -a eine Lichtsteuereinrichtung mit einer Ulbrichtschen Kugel und Fig.3 eine Lichtsteuereinrichtung mit einem Kanal.
• Das Licht einer Lichtquelle i wird mittels einer Linse .2 parallel gemacht und durchsetzt einen z. B. rnit Flüssigkeit gefüllten Trog 3. Die Lichtquelle i wird dann mittels einer weiteren Linse .4 bei 5 wieder abgebildet. Eine piezoelektrisch erregte Quarzplatte 6 erzeugt in dem Trog 3 eine Ultraschallwelle, die das Lichtstrahlenbündel senkrecht durchsetzt. Ein der Quarzplatte 6 gegenüber befindlicher Körper; erzeugt eine stehende Ultraschallwelle. In bekannter Weise treten bei 5 mehrere Beugungsordnungen auf. je nach Bedarf kann man bei 5 das gebeugte oder das direkte Licht wegblenden.
• In Fig. z ist eine ähnliche Anordnung dargestellt wie in Fig. i, nur ist hierbei gegenüber der Quarzplatte b, und zwar jenseits des mit Licht ausgesteuerten Bereiches, eine Art Ulbrichtsche Kugel 8 vorgesehen, in welcher die Ultraschallwellen absorbiert werden. Der eingezeichnete Gang der Ultraschallwellen läßt dies ohne weiteres erkennen.
• Bei der der Fig. 3 zugrunde gelegten Ausführung tritt an die Stelle der Kugel 8 ein Kanal g. Der Kanal 9 ist mit einer großen Anzahl von Reflexionsflächen versehen, die eine zunehmende Dämpfung der Ultraschallwellen bedingt.
• Sowohl die Kugel 8 als auch der Kanal 9 müssen in ihren Abmessungen der Wellenlänge des Ultraschalles angepaßt werden. Im folgenden sei für einige Schallträger die Schallgeschwindigkeit und die Wellenlänge bei t = io6 Hz angegeben:

  Wasser 150o m/Sek. o, i 5 cm

  Petroleum 140o m/Sek. 0,14011

  Glas 5d.oo ni/Sek. 0,54 en'

  Selbst bei Glas als Ultraschallträger reichen Abmessungen in der Größe von etwa io cm aus, um den rückgeworfenen Strahl genügend zu dämpfen. Die vorgeschlagenen Anordnungen werden also durchaus erträgliche Abmessungen aufweisen.
• Die Schwächung der Ultraschallwelle beruht dabei neben der inneren Reibung des Ultraschallträgers auf den Reflexionsverlusten und der diffusen Reflexion. Bei Verwendung von Flüssigkeiten als Ultraschallträger erfolgt die Reflexion an der Grenzfläche gegen das härtere Gehäuse, bei Verwendung von festen Körpern, wie z. B. Glas, als Ultraschallträger erfolgt die Reflexion an der Grenzfläche gegen die schallweiche Luft. Die letztere Anordnung ergibt eine bessere Reflexion wegen der größeren Verschiedenheit der Schallgeschwindigkeit in Glas und Luft als z. B. in Wasser und Glas. Bei Verwendung einer Anordnung von Wasser und Glas wird außerdem noch ein erheblicher Teil der Ultraschallwellen an der Grenzfläche Gehäusekörper-Luft reflektiert.
• Die großen in Fig. 3 gezeigten Reflexionsflächen können natürlich auch durch eine größere Anzahl von kleinen Flächen ersetzt werden. Ebenso ist es möglich, den Kanal 9 so umzubiegen, daß er wieder auf den Trog 3 zu verläuft. Eine derartige Anordnung ist dann vorzusehen,- wenn der Kanal 9 in seiner Längsrichtung nicht zu große Abmessungen erhalten soll. Es ist fernerhin möglich, den Kanal 9 durch einen spiralförmig ausgebildeten Körper zu ersetzen, der ebenfalls eine genügende Dämpfung der Ultraschallwellen bewirkt.

Claims (1)

1. PATRNTANSPR.ÜCIIR: i. Einrichtung an Lichtsteuerungen mittels Ultraschallwellen, insbesondere für Lichtsprechgeräte, dadurch gekennzeichnet, daß in dem den Schallsender aufnehmenden Gehäuse gegenüber dem Schallsender und jenseits des mit Licht ausgesteuerten Bereiches ultraschallabsorbierende oder eine Rückstrahlung verhindernde Mittel angebracht sind, die den Ultraschall hauptsächlich absorbieren, so daß in dem das Licht steuernden. Bereiche das Entstehen einer fortschreitenden Welle gewährleistet ist. Einrichtung nach Anspruch I; dadurch gekennzeichnet, daß als ultraschallabsorbierendesMittel eine Art Ulbrichtsche Kugel vorgesehen ist. 3. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als ein die Rückstrahlung verhinderndes Mittel ein Kanal mit zahlreichen Reflexionsflächen vorgesehen ist.