DE2014179B2 - Optischer Verschluß - Google Patents
Optischer VerschlußInfo
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Description
löst, daß die Dicken der beiden Platten so gewählt wirkenden mechanischen Belastung und der dadurch
sind, daß die gesamte Verzögerung R der in den erzeugten Polarisation,
Platten gebildeten beiden Lichtkooponenten relativ Fig. 3b eine Hystereseschleife zwischen der auf
zueinander für eine in der Mitte des sichtbaren den unregelmäßigen ferroelektrischen Kristall ein-
Spektrums gelegene Wellenlänge bei der einen 5 wirkenden mechanischen Belastung und der darin
Richtung der elektrischen Polarisation in der Platte erzeugten mechanischen Spannung,
mit Z-Schmtt den Wert Ä=0 πΐμ und bei der um- Fig. 4 das Prinzip der Arbeitsweise des optischen
gekehrten elektrischen Polarisationsrichtung der Verschlusses
Platte mit Z-Schnitt einen Wert F i g. 5 a und 5 b schematisch ein Ausführungsbei-
80 πιμ ^ R
< 320 mu 10 spiel des erfindungsgemäßen Verschlusses,
j ' Fig. 6 eine Hystereseschleife zwischen der Kristallachse
und der Raumachse,
Α>3000πΐμ Fig. 7a, 7b und 7c Darstellungen der Wellen-
ajjjjjjjjjQt längenempfindlichkeit des Analysators,
15 Fig. 8a, 8b und 8c sowie Fig. 9 Darstellungen
Ein optischer Verschluß dieser Art hat also zwei des Ubertragungsverhaltens des Verschlusses in
in einem Strahlengang angeordnete, gekreuzte PoIa- Offenstellung,
risatoren, mindestens eine Platte aus einem ferro- Fig. 10 eine CIE-Farbkarte, aus der die Verzögeelektrischen
Kristall, der ferroelektrische-ferro- rungÄ der doppelbrechenden Kristallplatte ersichtelastische
Eigenschaften hat, in Reihenschaltung mit ao Hch ist, die sich zwischen den gekreuzten Polarisamindestens
einer Platte aus einem doppelbrechenden toren befindet,
Kristall, wobei beide Platten zwischen den beiden F i g. 11 eine schematische Ansicht eines anderen
gekreuzten Polarisatoren so angeordnet sind, daß die Ausführungsbeispiels,
kristallographischen c-Achsen der Kristallplatten Fig. 12 das Übertragungsspektnim einer Polari-
senkrecht aufeinander stehen, und wobei eine Span- as sationseinheit mit einer Verzögerung R=276 πΐμ,
nung, die mindestens gleich dem Betrag des Koerzitiv- Fig. 13 eine schematische Ansicht eines anderen
felds der ferroelektrischen-ferroelastischen Kristall- Ausführungsbeispiels und
platte, oder eine mechanische Belastung, die min- Fig. 14a und 14b ein weiteres Ausführungsbei-
destens gleich dem Betrag der Koerzitivbelastung des spiel der Erfindung.
gleichen Kristalls ist, auf die ferroelektrische-ferro- 30 Jahrelange Forschungen der Erfinder haben geelastische
Kristallplatte einwirkt, um dadurch eine zeigt, daß bestimmte ferroelektrische Materialien,
Ebene durch zwei optische Achsen der ferroelek- wie Kaliumhydrogenphosphat (im folgenden »KDP«
trischen-ferroelastischen Kristallplatte um 90° zu genannt) oder Gadoliniummolybdat (im folgenden
drehen, so daß eine Verschlußwirkung auf vom »GMO« genannt), andere Eigenschaften als die beoptischen
Verschluß durchgelassenes natürliches 35 kannten ferroelektrischen Materialien, wie Triglycin-Licht
ausgeübt wird. sulfati Bleizirkonat-Titanat, Bariumtitanat usw., zei-
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß gen. Das heißt, wenn ein elektrisches Feld oder eine
bestimmte ferroelektrische Materialien die Richtung Belastung einwirkt, das bzw. die einen für das beihrer
spontanen Polarisierung umkehren, wenn ein stimmte Material spezifischen Schwellenwert überFeld,
das größer als der Betrag eines für das 40 schreitet (im folgenden »Koerzitivfeld« oder »Ko-Material
spezifischen Schwellenfeldes (im folgenden erzitivbelastung« genannt), wird die Richtung seiner
»Koerzitivfeld« genannt) ist, oder eine mechanische spontanen Polarisation 1 um 180° herumgeklappt,
Belastung, die den Betrag einer für das Material Um einen Übergang vom Zustand α in den Zustand b
spezifischen Belastung (im folgenden »Koerzitiv- oder vom Zustand b in den Zustand α gemäß F i g. 1
belastung« genannt) überschreitet, auf das Material 45 vorzunehmen, je nachdem, ob die ursprüngliche
einwirkt, und daß die auf der kristallographischen Richtung der spontanen Polarisation positiv oder
a- und fc-Achse des Materials erzeugte mechanische negativ ist (nach unten oder oben in Fig. 1 ge-Gitterspannung
einer 90°-Drehung des Materials um richtet ist).
dessen kristallographische c-Achse entspricht, was £s jst aucn festgestellt worden, daß das Kristalleiner
Speicherung gleichkommt. 50 gitter deformiert wird, wenn dieses Umklappen statt-
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher findet, und daß diese Deformation einer 90°-Drehung
erläutert. Es zeigen des Materials um dessen kristallographische c-Achse
Fig. la und 1 b eine isometrische Ansicht zur Er- entspricht. Die Erfinder haben also entdeckt, daß
läuterung der Korrelation zwischen der spontanen derartige Materialien, deren spontane Polarisation
Polarisation und der spontanen mechanischen Span- 55 durch Einwirkung eines Felds oder eine Belastung
nung, die in einem unregelmäßigen ferroelektrischen umgekehrt werden kann und die eine Kristalldefor-
Kristall erzeugt werden, der beim erfindungsgemäßen mation zeigen können, zu bestimmten Punkt- oder
optischen Verschluß verwendet wird, Raumgruppen ferroelektrischer Materialien gehören.
F i g. 2 a eine Hystereseschleife zwischen dem am Ferroelektrische Materialien, die derartige Eigenunregelmäßigen ferroelektrischen Kristall angelegten 60 schäften haben, werden im folgenden als unregel-
elektrischen Feld und der dadurch erzeugten Polari- mäßige ferroelektrische Materialien oder Kristalle
sierung, bezeichnet. Genauer gesagt, eine derartige Eigen-
F i g. 2 b eine Hystereseschleife zwischen dem schaft wird von gewissen Materialien gezeigt, die zu
elektrischen Feld, das am unregelmäßigen ferro- den Raumgruppen mm 2, 2-1 und 2-11 gehören. Diese
elektrischen Kristall angelegt ist, und der darin er- 65 Materialien werden in Raumgruppen imm2, i 2-1 und
zeugten mechanischen Spannung, i 2-11 klassifiziert, wobei i unregelmäßige Ferro-
Fig. 3a eine Hystereseschleife zwischen der auf elektrika, m die Spiegelsymmetrie bei F-Operation,
den unregelmäßigen ferroelektrischen Kristall ein- 2-1 ein Material mit einem Kristallgitter, das eine
zweifache Symmetrieachse hat und dessen 90°- Drehung um diese Achse ermöglicht, daß das Kristallgitter
sich mit dem ursprünglichen Kristallgitter dieses Materials deckt, und 2-H ein Material mit
einem Kristallgitter bedeutet, das eine zweifache Symmetrieachse hat und dessen 180°-Drehung um
diese Achse ermöglicht, daß das Kristallgitter sich mit dem ursprünglichen Kristallgitter deckt. Zu den
Materialien imm 2, i 2-1 und i 2-11 gehören auch unregelmäßige
ferroelektrische Materialien, die zu diesen Raumgruppen gehören.
Alle die vorstehend genannten unregelmäßigen ferroelektrischen Materialien zeigen eine Hystereseschleife
wie in F i g. 2 a zwischen einem angelegten Feld E und der dadurch erzeugten Polarisation P,
eine Hystereseschleife wie in F i g. 2 b zwischen einem angelegten Feld E und der dadurch erzeugten mechanischen
Spannung X, eine Hystereseschleife wie in F i g. 3 a zwischen einer mechanischen Belastung und
der dadurch erzeugten Polarisation P und eine Hystereseschleife wie in Fig. 3b zwischen einer
mechanischen Belastung und der dadurch entstehenden mechanischen Spannung. Bei diesen Kurven bezeichnen
En X1, Ps und Xs das Koerzitivfeld, die
Koerzitivbelastung, die spontane Polarisation bzw. die spontane mechanische Spannung. Wie aus diesen
Kurven ersichtlich ist, haben die obenerwähnten unregelmäßigen ferroelektrischen Materialien sowohl
eine ferroelektrische Eigenschaft als auch eine Eigenschaft, die ferroelastisch genannt werden kann. Hierzu
gehören die in der nachstehenden Tabelle aufgeführten Materialien.
Punktgruppe
Name des Materials
imm2 KDP, GMO, Borazit
i 2-11 Kalium-Natrium-Tartrat
Ammonium-Cadmium-Sulfat
Ammonium-Aluminiüm-Methylsulfat-l,2-hydrid
Ammonium-Aluminiüm-Methylsulfat-l,2-hydrid
Alle derartigen Kristalle zeigen eine optische zweiachsige Doppelbrechung für die ferroelektrische
Phase und haben unterschiedliche Brechungsindizes na, nß und ny für Lichtschwingungen parallel zu den
Achsen X, Y und Z des Kristalls. Zum Beispiel für einen GMO-Einkristall, der zur Raumgruppe mm 2
gehört, gilt «„=1,8428, «„=1,8432 und ^=1,897
bei Raumtemperatur und λ = 589,3. Daraus ist ersichtlich, daß ein Kristall, der zu der Raumgruppe
mm 2 gehört, eine Doppelbrechung wie ein zweiachsiger Kristall zeigt.
Es sei angenommen, daß ein derartiger GMO-Kristall einen Z-Schnitt (d. h., die Endflächen des
Kristalls sind senkrecht zur kristallographischen c-Achse geschnitten) aufweist und zwischen einem
Polarisator 2 und einem Analysator 3 angeordnet ist, deren Schwmgungsebenen parallel zueinander verlaufen,
so daß die Z-Achse des Kristalls senkrecht τα den Polarisationsebenen des Polarisators und des
Analysators verläuft, wie in F i g. 4 gezeigt ist. Wenn natürliches Licht in den Polarisator 2 senkrecht zu
diesem eintritt, wird das natürliche Licht in linear polarisiertes Licht durch den Polarisator 2 und weiter
in zirkulär polarisiertes Licht durch die Doppelbrechung der Kristallplatte 5 umgewandelt. Nur die
Komponente des zirkulär polarisierten Lichts, die gleich der Polarisationsebene des Analysators 3 ist,
kann durch den Analysator 3 durchtreten, so daß eine Interferenzfarbe infolge ihrer Verzögerung hinsichtlich
des Lichts verschiedener Wellenlängen beobachtet werden kann, die das natürliche Licht
bilden.
Es soll jetzt angenommen werden, daß einer dieser unregelmäßigen ferroelektrischen Kristalle, der die
ίο mm2-Symmetrie hat, in einen Würfel geschnitten ist,
dessen Kanten durch die Kristallachsen des Kristalls gebildet sind und dessen Flächen als glatte optische
Ebenen poliert sind, daß eine transparente Elektrode sich an der Z-Fläche des Kristalls befindet (d. h. der
Fläche, die senkrecht zur Z-Achse des Kristalls geschnitten ist) und daß dieser Kristall in einer Diagonalstellung
(etwas geneigt) zwischen zwei gekreuzten Nicols angeordnet ist. Wenn natürliches Licht auf
ein derartiges System fällt, treten Interferenzfarben infolge der Doppelbrechung in Abhängigkeit von der
Kristalldicke auf. Das ist durch die vom Kristall hervorgerufene Phasendifferenz oder Verzögerung R
zwischen den Lichtstrahlen bedingt, und diese Verzögerung hängt ab in an sich bekannter Weise von
der Dicke d de? Kristalls, durch den sich das Licht ausbreitet, sowie der Differenz Δη zwischen den
Brechungsindizes der Doppelbrechung:
R = d-An
In einem unregelmäßigen ferroelektrischen Material sind wie oben beschrieben die kristallographische
a- und ö-Achse durch spontane Polarisationsumkehr untereinander vertauscht, was seinerseits zu einer
Änderung sowohl in der Dicke d als auch in der Brechungsindexdifferenz Δη für das Licht führt.
Wenn /?( + ) und R(—) die Verzögerung für Licht
bedeuten, das in Richtungen senkrecht zu den Polarisationsachsen entsprechend positiver und negativer
Polarisation einfällt, z. B. in X- und F-Richtung
(derartige Verzögerungen werden als Transversaleffekt bezeichnet), dann ergeben sich folgende
Gleichungen:
R(+) = dx-(ny-nß)
R( —) = dy · (ny — nix)
Da normalerweise
dr-d.
dr-d.
und
nß —
ny
ny
^ = 0,01-^0,001
= 1 -τ- 0,1
beträgt, führt die Polarisationsumkehr zu einer Änderung in der Interferenzfarbe, die durch die
Doppelbrechung hervorgerufen wird. Auf diese Weise kann ein Element erhalten werden, das leuchtende
Farben untereinander entsprechend der Dicke
variieren kann.
Für den Fall des vorhergehend beschriebenen GMO-Einkristalls ergibt sich:
:l,5-
dx+ds
Hy
Λ -Ji?
Das bedeutet einen Nachteil des GMO-Einkristalls, indem dessen Farbvariationsbereich zu schmal ist,
um eine Farbvariation durch Anwendung der Verzögerungsvariation hervorzurufen, die nur durch die
Variation in der Doppelbrechung eines Transversaleffekts erzeugt ist, der durch Polarisationsumkehr
verursacht ist.
Die Erfindung gibt ein System an, das sich von dem oben beschriebenen unterscheidet, indem die
Po'^risationsrichtung mit der Richtung des durchgelassenen
Lichts übereinstimmt.
Erfindungsgemäß werden also sowohl die Länge des Lichtwegs d als auch die Doppelbrechung \n$ — na\
unveränderlich durch die Polarisationsumkehr gemacht, wobei L. as Vorzeichen der Doppelbrechung
geändert wird, und demgemäß tritt eine Anzahl von besonderen Phänomenen in dem doppelgebrochenen
Licht auf, das durch ein derartiges Element verläuft. Derartige Effekte und die ihnen zugrunde liegende
Theorie sollen jetzt beschrieben werden:
Das Anlegen eines elektrischen Felds, das das Koerzitivfeld übertrifft, an die Z-Schnitt-GMO-Kristallplatte
5 bewirkt die Umkehr von deren spontaner Polarisation, was ihrerseits eine Drehung um 90°
der Ebene durch zwei optische Achsen des unregelmäßigen ferroelektrisch en Kristalls veranlaßt, so daß
die Drehrichtung des zirkulär polarisierten Lichts, das durch die Verzögerung zwischen den doppelgebrochenen
Lichtstrahlen, die durch den Kristall durchgelassen werden, umgekehrt wird. Daher ist die
Verzögerung R in diesem Fall gleich der mit umgekehrtem Vorzeichen.
Wenn ein doppelbrechender transparenter Kristall 6 und ein unregelmäßiger ferroelektrischer Z-Schnitt-Kristall
5 wie ein Z-Schnitt-GMO-Kristall in einem Polarisationssystem angeordnet werden, das einen
Polarisator 2 und einen Analysator 3 aufweist, deren Flächen sich parallel gegenüberliegen, und zwar so,
daß die Z-Schnitt-Fläche des Z-Schnitt-Kristalls 5
senkrecht zur optischen Achse des Polarisationssystems liegt und die Hauptachsen der beiden Kristalle
in dieser Richtung verlaufen, wie in Fig. 4 zu sehen ist, dann ist der Wert der resultierenden Verzögerung
gleich der Summe oder der Differenz zwischen den Verzögerungen R1 und R2 in Abhängigkeit
von der Richtung der Ebene durch zwei optische Achsen des GMO-Kristalls.
Auch wenn zwei Z-Schnitt-Einkristalle, die zur Raumgruppe imm2 gehören und Verzögerungen R1
bzw. R2 haben, und ein doppelbrechender Kristall
mit einer Verzögerung R0 so angeordnet werden, daß
deren Z-Schniti-Flächen senkrecht zum einfallenden linear polarisierten Licht verlaufen, während die
anderen beiden Achsen untereinander fluchten, und wenn ein elektrisches Feld an den beiden Einkristallen
angelegt wird, die zu der Raumgruppe imm2 gehören, um geeignet ihre spontane Polarisation umzukehren,
dann wird eine Summation oder Subtraktion zwischen den Verzögerungen R0, R1 und R2
vorgenommen, die durch die einzelnen * Kristalle bedingt sind. Eine Summation findet statt, wenn die
Kristallpolarisation nicht umgekehrt wird, während, wenn die Polarisation durch ein an den GMO-Einkristall
angelegtes Feld umgekehrt wird, eine Subtraktion auftritt, so daß die resultierende Verzögerung
der beiden zweiachsigen Kristalle durch R1-R2 dargestellt
wird. Auf diese Weise werden die Interferenzfarben, die durch die verschiedenen Wellenlängen
des auf das Polarisationssystem fallenden natürlichen Lichts bedingt sind, für A1-^iR2 und R1-R2 variiert.
Es ist ferner möglich, eine Kombination von einer oder mehreren doppelbrechenden Kristallplatten und
einer oder mehreren unregelmäßigen ferroelektrischen Kristallplatten, die zur Raumgruppe imm 2 gehören,
zwischen dem Polarisator und dem Analysator anzuordnen, so daß ein elektrisches Feld an den
unregelmäßigen ferroelektrischen Kristall angelegt
ίο wird, um dessen spontane Polarisation umzukehren
und so eine Art optischen Verschluß zu bilden.
Die Verschlußfunktion für natürliches Licht wird durch eine solche Wahl der Dicke der entsprechenden
Kristalle bewirkt, daß di- resultierende Verzögerung der doppelgebrochenen Lichtstrahlen, die vom
doppelbrechenden Kristall und dem unregelmäßigen ferroelektrischen Kristall durchgelassen werden, sich
innerhalb eines vorbestimmten Bereichs befindet.
Der oben beschriebene Verschluß eimöglicht, daß die Menge des durch eine dünne Platte aus einem
farblosen transparenten Kristall durchtretenden Lichts leicht durch eine elektrische Spannung steuerbar
ist, was folgende Vorteile hat:
1. Elektrisch steuerbare Anordnung;
2. keine äußere Kraft ist erforderlich, um die Schließstellung aufrechtzuerhalten;
2. keine äußere Kraft ist erforderlich, um die Schließstellung aufrechtzuerhalten;
3. sehr kurze Ansprechzeit, die größenordnungsmäßig 10~3 see beträgt;
4. einfacher Aufbau der Vorrichtung, so daß der Platzbedarf verringert werden kann;
5. hohe Stoßfestigkeit 'ind
6. sehr große Lebensdauer bei leichter Wartung der Einrichtung.
Der Erfindungsgegenstand hat also eine große wirtschaftliche Bedeutung, da er gut als Verschluß in
einer photoelektrischen Kamera anwendbar ist, ferner als automatisch betriebener Verschluß in einer Fernsehtelefonkamera
oder als ein digitale Verteilungen
oder Muster erzeugendes Element zur Speicherung von Information im optischen Speicher eines Elektronenrechners
durch Verwendung von Laserholographie oder ähnlicher Verfahren.
Es werden jetzt verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Es werden jetzt verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Gemäß Fig. 5 umfaßt der optische Verschluß einen Polarisator 2, dessen Schwingungsebene sich
auf der y-Achse befindet, einen Analysator 3, dessen Schwingungsebene sich auf der x-Achse befindet,
eine erste unregelmäßig ferroelektrische doppelbrechende Kristallplatte 5, deren optische Achsen X
und Y sich um 90° um die Z-Achse drehen können, und eine zweite doppelbrechende Kristallplatte 6.
wobei beide Kristallplatten sich zwischen dem PoIarisator 2 und dem Analysator 3 befinden. Während
F i g. 5 eine Kristallplatte S und eine Kristallplatte ί zeigt, kann die Anzahl dieser Kristallplatten in Wirklichkeit
größer sein. Die Anordnung ist so getroffen, daß durch Einwirkung einer elektrischen Spannung
oder einer mechanischen Belastung auf die erste Kristallplatte 5 bewirkt wird, daß dieser Kristall seine
Ebene durch zwei optische Achsen dreht, nämlich um 90° um die Z-Achse, und daß sich die Resultierende
R der Verzögerungen, die von der ersten und zweiten Kristallplatte bestimmt sind, zwischen einem
Zustand I (R=G) und einem Zustand Π (BQ^R ^320]
oder zwischen dem Zustand I und dem Zustand ID (2000 <S R) verschieben kann.
409 546/15C
F i g. 6 zeigt die Beziehung zwischen den optischen linear polarisiertes Licht kann beschrieben werden
Achsen X, Y und Z und den Raumachsen x, y, ζ durch:
der Kristalle, wobei die Achsen Z und ζ mit der _ _ 2πί
Richtung des Lichtwegs zusammenfallen, während y~Asm~ZT w
die Achsen X und Y im Uhrzeigersinn um einen s
Winkel 0 gegen die Achsen χ bzw. y geneigt sind. Wenn die Dicke der Kristallplatte mit d und die
Winkel 0 gegen die Achsen χ bzw. y geneigt sind. Wenn die Dicke der Kristallplatte mit d und die
Bei der oben beschriebenen Anordnung breitet sich Differenz zwischen den beiden unterschiedlichen
das linear polarisierte Licht, das vom Polarisator 2 Brechungsindizes des doppelgebrochenen Lichts für
abgegeben wird, durch die erste und zweite doppel- die Wellenlänge λ mit ^-K1 bezeichnet wird, erhält
brechende Kristallplatte 5 und 6 so aus, daß es in io man für die Phasenverzögerung δ für Licht der WeI-zirkular
polarisiertes Licht umgeformt wird. Genauer lenlänge λ:
gesagt, der Zustand I, d. h. R = 0, tritt in der Schließ- _ 2jid(n2 — Jt1)
stellung des Verschlusses auf, so daß das linear pola- ° τ ν2)
risierte Licht vom Polarisator bleibt, wie es ist, und
damit vom Analysator 3 aufgehalten wird. Anderer- 15 Die Komponenten χ und y der Elongationen des
seits, in der Offenstellung des Verschlusses oder dem zirkulär polarisierten Lichts sind dann nach Durch-Zustand
II, d. h 80 ^ R _\ 320 πΐμ, oder im Zu- laufen der Kristallplatte 5 folgendermaßen gegeben:
stand ΠΙ, d. h. 2000 πΐμ ^ R, ist linear polarisiertes
Licht vorhanden, dessen größere Komponente durch A = ^2 sin2 2 0 sin2— (3)
den Analysator 3 durchgeht, so daß das meiste Licht ao x 2
durch den Analysator 3 durchgelassen wird, uui eine
Verschlußwirkung zu erzielen. A, = A' (cos22 0+sin22 0cos2-\
Verschlußwirkung zu erzielen. A, = A' (cos22 0+sin22 0cos2-\
Es soll jetzt erläuter* werden, wie die Verschluß- \ 2/
wirkung erzielt wird, wenn das linear polarisierte
Licht, das vom Polarisator! abgegeben wird, durch 25 _ ^211 — sin2 2 0 sin2 —! (4)
die doppelbrechende Kristallplatte 5 in zirkulär y 2/
polarisiertes Licht umgewandelt wird.
Als Beispiel soll Licht mit der Wellenlänge λ be- Der durch das zirkulär polarisierte Licht gebildete
trachtet werden. Das vom Polarisator 2 abgegebene Kreis stellt sich dar als:
x2 + f
A2 sin2 2 0 sin -^ Ä* cos2 2 0 + sin2 2 0 cos2 —
sin| j/c
xy=sm2d (5)
/*2sin220sin— /cos* 2 0+sin2 2 0 cos2 —
2 |/ 2
Wenn die durch den Analysator 3 durchtretende natürliches Licht zu schaffen, müssen die gleichen
Lichtmenge auf Null oder einen bestimmten Wert Bedingungen wie oben erfüllt werden, d. h.
eingestellt werden soll, wird auf diese Weise ein (a) A φ0 Άτ beliebige Wellenlänge in der Offenoptischer Verschluß erzielt. 45 stellung des Verschlusses und
Das heißt, wenn es möglich ist, die folgenden Be- ^ ^=0 mr beiiebige Wellenlänge in der Schließziehungen
herzustellen: stellung des Verschlusses.
(a) A φθ für beliebige Wellenlänge in der Offen- Es daß , deQ Wellenlä
stellung des Verschlusses und ^^ des 5 sichtbaren Lichts beschränkt ist. D*ann
(b) A ==0 fur beliebige Wellenlänge m der Schheß- fcann die Bedin (a) durch die Gleiclm (4) er_
stellung des Verschlusses, mt werden>
während die Bedingung (b) nur erfüllt
ist der optische Verschluß für natürliches Licht wirk- werden kann, wenn 2 0=90° ist und
sam. δ _ π 3π .
Da δ die einzige Größe ist, die von λ abhängt, wie 55 1 ~ 2"' ~2~"' beliebiges λ).
aus Gleichung (3) ersichtlich ist, kann die Bedingung
(b) erfüllt werden, wenn δ unabhängig von der Diese Gleichung ist jedoch gewöhnlich mit der
Wellenlänge gleich Null gemacht werden kann. Die Gleichung (2) für δ nicht verträglich.
Bedingung (a) kann ebenfalls erfüllt werden, da λ Für beliebige Wellenlänge bilden parallele Polari-
auf den Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts 60 satoren einen Verschluß für natürliches Licht, da
beschränkt ist, so daß folgende Gleichung erfüllbar ist: entweder Ay =0 oder A3,=AS möglich ist.
β Der Fall gekreuzter Polarisatoren soll im ϊΒη-
—+0, π, 2 π., .(für beliebiges λ). blick auf die Bedingungen (a) und (b) weiter dis-
2 kutiert werden. In der Bedingung (b) kann die Be-
Das vorhergehende Beispiel betrifft den Fall, daß 65 ziehung, daß Ax=O für beliebige Wellenlänge ist,
gekreuzte Nicols verwendet werden. Es soll jetzt der einfach erreicht werden, indem δ = 0 gesetzt wird,
Fall diskutiert werden, daß parallele Nicols vor- d. h. durch Aufheben der Doppelbrechung. Dies
gesehen sind. Um einen optischen Verschluß für kann z. B. erzielt werden, indem zwei identische
11 12
Kristalle mit ihren optischen Achsen in solchen durchgelassenen Lichts im wesentlichen wie in F i g, 9
Richtungen angeordnet werden, daß ihre Doppel- gezeigt wird.
brechungen sich gegenseitig kompensieren. Hinsicht- Entsprechend ergibt sich, wenn die Zustände I, II
lieh der Bedingung (a) ist es wünschenswert, eine und III definiert werden durch
solche Beziehung zu erhalten, daß Ax φ 0 für belie- 5
bige Wellenlängen ist, jedoch Ax=A' für die Wellen- Zustand I: R = O
länge an einem gegebenen Punkt ist, so daß mögliche Zustand Π: 80^ί?<Ξ320
viel sichtbares Licht durch die gekreuzten Polarisa- Zustand III: 20005SR,
toren durchtreten kann. Wenn der anschließend für ~
den Verschluß verwendete Analysator eine flache io für die Verschlußwirkung, daß ein Zustandsübergang
Wellenlängenempfindlichkeitscharakteristik hat, wie entweder vom Zustand I zum Zustand II oder III
in Fig. 7a gezeigt ist, kann eine Wellenlänge Xmax, oder umgekehrt stattfinden kann, d. h., entweder
die Ax = A2 ergibt, als die mittlere Wellenlänge Xn, von rechts nach links oder von links nach rechts.
des sichtbaren Lichts eingestellt werden, um auf diese . .... , . ...
Weise die Durchlässigkeit von F i g. 7 a zu gewinnen. 15 Ausfuhrungsbeispiel 1
Wenn die Wellenlängenempfindlichkeit des Analy- Gemäß Fig. 11 sind eine erste und zweite doppel-
sators so beschaffen ist, daß sie ein Maximum für brechende Z-Schnitt-GMO-Einkristallplatte S und 6
eine bestimmte Wellenlänge A0 wie in Fig. 7b er- diagonal zwischen einem Polarisator 2 und einem
reicht und ferner A?>Am ist, wird der Analysator so Analysator 3 angeordnet.
eingestellt, daß er die Durchlässigkeit gemäß F i g. 8 b ao Die beiden Polarisatoren sind zueinander gekreuzt.
für Amox <Am zeigt. Für die Empfindlichkeit gemäß Die beiden Z-Schnitt-Einkristallplatten 5 und 6 haben
Fig. 7c wird der Analysator so eingestellt, daß er eine Dicke von 330 μ. Wenn die Einkristallplatten 5
die Durchlässigkeit von Fig. 8c aufweist, wobei und 6 mit ihren Achsen X und Y gegeneinander um
Am0x=A6ISt. 90° versetzt sind, d.h. so angeordnet sind, daß die
Zusätzlich zu den Aasführungsbeispielen der »5 Achsen X und Y der Kristallplatte 5 mit den Achsen Y
Durchlässigkeit mit einem einzigen Maximum in der und X der anderen Kristallplatte 6 zusammenfallen,
Offenstellung des Verschlusses gemäß Fig. 8a, 8b ist die durch diese Kristallplatten 5 und 6 hervor-
und 8c kann auch eine Durchlässigkeit vorgesehen gerufene Verzögerung R=R1-R2=O (/R1=R2),
sein, die mehrere Maxima wie in F i g. 9 hat, um da sie die gleiche Dicke haben, so daß nur von den
durchgelassenes Licht zu erhalten, das ungefähr 30 gekreuzten Polarisatoren stammendes Streulicht vorgleich
natürlichem Licht ist. handen ist.
Das soll jetzt an Hand einer CIE-Farbtonkarte Wenn die Achsen X und Y der Kristallplatte S
beschrieben werden. Die durch den Kristall hervor- durch ein elektrisches Feld (von etwa 150 V) vergerufene
Phasenverzögerung erechnet sich zu tauscht werden, sind die Achsen X und Y beider
35 Kristallplatten in der gleichen Richtung angeordnet,
R _ 2π „ _w . so daß sich ihre Verzögerungen summieren, d. h.
λ 2 * ' R=Rt+Rz.
mit d als der Dicke der Kristallplatte 5 und n8—Ti1 Wenn Z-Schnitt-GMO-Einkristallplatten eine Dicke
als der Doppelbrechung für die Wellenlänge A. Wenn 40 von 330 μ haben, ergibt sich
die Dicke d der Kristallplatte 5 geändert wird, ändert ^ _^ =138 m„
sich auch R. Fig. 10 zeigt eine CIE-Farbtonkarte, * 2
aus der ersichtlich ist, wie sich die Farbe für ver- und damit als durch die Polarisatoreinheit durchschiedene
Verzögerungswerte ändert. In der Karte gelassenes Spektrum für ί? = 275πΐμ das in Fig. 12
bedeuten die rechtwinkligen Koordinaten χ und yx 45 abgebildete. Bei einer Durchlässigkeit von 100 %>
für und y der drei Hauptfarben, während eine äußere A = 550 πΐμ beträgt für A = 400 τημ bis 760 πΐμ die
Kurve c (in Vollinie) den geometrischen Ort bildet, Energiedurchlässigkeit insgesamt 92 °/o.
der durch eine Anzahl von Punkten gebildet wird, die Wenn zwei im Handel erhältliche Polarisatoren die Spektralfarben zeigen, und die hufeisenförmige verwendet werden, ergibt sich experimentell als VerFläche, die durch diesen geometrischen Ort und eine 50 hältnis von nicht durchgelassener zu durchgelassenei gerade Strichpunktlinie AB begrenzt wird (entspre- Lichtmenge 1:1000, d. h. 60 dB, was ein Verhältnis chend reinem Violett), verschiedene tatsächliche von 1 :920 für die obigen Kristallplatten 5 und 6 Farben. Die in Fig. 10 angegebenen Zahlenwerte bedeutet. Das gewährleistet ein praktisch ausreichenbezeichnen die verschiedenen Werte von R. Der des Dämpfungsverhältnis.
der durch eine Anzahl von Punkten gebildet wird, die Wenn zwei im Handel erhältliche Polarisatoren die Spektralfarben zeigen, und die hufeisenförmige verwendet werden, ergibt sich experimentell als VerFläche, die durch diesen geometrischen Ort und eine 50 hältnis von nicht durchgelassener zu durchgelassenei gerade Strichpunktlinie AB begrenzt wird (entspre- Lichtmenge 1:1000, d. h. 60 dB, was ein Verhältnis chend reinem Violett), verschiedene tatsächliche von 1 :920 für die obigen Kristallplatten 5 und 6 Farben. Die in Fig. 10 angegebenen Zahlenwerte bedeutet. Das gewährleistet ein praktisch ausreichenbezeichnen die verschiedenen Werte von R. Der des Dämpfungsverhältnis.
Farbton einer Lichtquelle mit einem sichtbaren 55 Die Kristallplatte 5 kann irgendeine Platte sein, die
Spektrum (d.h. einer natürlichen Lichtquelle) liegt eine Verzögerung von 138 πΐμ bewerkstelligt, nämlicl
auf den Koordinaten für eine Wellenlänge entsprechend der mittlerer
x _ 0 33 ν = 0 33 Wellenlänge natürlichen Lichts, so daß z. B. Quan
' 'γ ' geeignet ist
Von diesem Punkt nimmt zum Umfang der huf- 60 Wenn eine X-Schnitt- oder Y-Schnitt-Quarzplatti
eisenförmigen Kurve der Grad der Farbmischung ab, verwendet wird, beträgt deren Dicke 16 μ. Die Quarz
um reine Farben zu erreichen, die durch die einzelnen platte wird in Diagonalstellung angeordnet
Spektren gebildet sind. Aus Fig. 10 ist ersichtlich, . „., . . . . „
daß für R=O kein Licht übertragen wird, während Ausfuhrungsbaspiel 2
für den Bereich R = 80 — 320 im wesentlichen weißes 65 Gemäß Fig. 13 sind vier Kristallplatten S, 6, '
Licht vorhanden ist Wenn R größer als 2000 wird, und 8 zwischen dem Polarisator 2 und dem Analy
ist wieder im wesentlichen weißes Licht vorhanden. sator 3 angeordnet
Das ist damit zu erklären, daß das Spektrum des Die Kristallplatte 5 ist ein Z-Schnitt-GMO-Kristal
13 14
mit einer Dicke von 330 μ. Die optische Achse Y der einheit zu bilden, die jedoch zusätzlich mit einer
Kristallplatte 5 ist im Uhrzeigersinn um einen Win- Druckbelasningseinrichtung gemäß Fig. 14a und
kel Θ gegen die Schwingungsebene des Polarisator^ 2 14b versehen ist,
geneigt. Die Kristallplatte 6 kann aus beliebigem Die Druckbelastungseinrichtung von Fig. 14a
Material mit einer Verzögerung von 138 ΐημ be- 5 und 14b dient zum Beaufschlagen der doppelstehen,
aber deren optische Achsen müssen genau brechenden Kristallplatten. Die Druckbelastungsmit
denen der Kristallplatte 5 zusammenfallen. Daher einrichtung umfaßt ein Element 9 mit senkrecht zu
wird Licht mit einer Wellenlänge von λ = 550 πΐμ den Achsen X und Y der Kristallplatte und parallel
durch den Satz der Kristallplatten S und 6 durch- zur Z-Achse des Kristalls verlaufenden Flächen, eine
gelassen und dabei um 2 Θ relativ zur Schwingungs- io Z-Schnitt-Scheibe 10, Halter 11 und Druckbelastungsebene
des Polarisators 2 gedreht Die Kristallplatte 7 elemente 12 und 13 mit Vorspriingen 14 und 15, die
besteht aus einem Z-Schnitt-GMO-Kristall und ist mit vonFührungen 16 gehalten sind. DieDruckbelastungsihrer
optischen Achse Y um einen Winkel α im einrichtung ist so aufgebaut, daß der auf die Vor-Gegenuhrzeigersinn
gegen die Schwingungsebene des Sprünge 14 und 15 der Druckbelastungselemente 12 Polarisators 2 geneigt. 15 und 13 ausgeübte Druck senkrecht zu der X- und
Die Kristallplatte 8 kann aus beliebigem Material Y-Achse der Kristallplatten einwirkt,
mit einer Verzögerung von 138 ηΐμ bestehen, z. B. Wenn einer der Vorsprünge 14 und 15 der Druckaus einer Z-Schnitr-GMO-Platte mit einer Dicke von belastungselemente 12 und 13, z. B. der Vorsprung 330 μ. Die optischeu Achsen der Kristallplatte 8 sind 15, druckbelastet wird, um auf die Kristallplatte entgenau zu denen der Kristallplatte 7 ausgerichtet. Da- 20 lang deren Y-Achse zu drücken, wird der Kristall her wird Licht mit einer Wellenlänge λ — 550 πΐμ zusammengedrückt, so daß seine kristallographische durch den Satz der Kristallplatten 7 und 8 durch- Y-Achse zur Z-Achse wird, was eine 90''-Drehung gelassen und dabei um einen weiteren Winkel 2 <* der optischen Achse bedeutet. Wenn jedoch die gedreht. Insgesamt wird also das Licht um einen kristallographische Y-Achse in die Ä'-Achse umge-Winkel von (2 0+2 α) relativ zur Schwingungsebene 35 wandelt worden ist, erzeugt ein noch höherer auf des Polarisators 2 gedreht. Wenn also Θ+ <x=45° ist, die Kristallplatte ausgeübter Druck keine weitere wird Licht mit einer Wellenlänge von 550 ηΐμ in Änderung.
mit einer Verzögerung von 138 ηΐμ bestehen, z. B. Wenn einer der Vorsprünge 14 und 15 der Druckaus einer Z-Schnitr-GMO-Platte mit einer Dicke von belastungselemente 12 und 13, z. B. der Vorsprung 330 μ. Die optischeu Achsen der Kristallplatte 8 sind 15, druckbelastet wird, um auf die Kristallplatte entgenau zu denen der Kristallplatte 7 ausgerichtet. Da- 20 lang deren Y-Achse zu drücken, wird der Kristall her wird Licht mit einer Wellenlänge λ — 550 πΐμ zusammengedrückt, so daß seine kristallographische durch den Satz der Kristallplatten 7 und 8 durch- Y-Achse zur Z-Achse wird, was eine 90''-Drehung gelassen und dabei um einen weiteren Winkel 2 <* der optischen Achse bedeutet. Wenn jedoch die gedreht. Insgesamt wird also das Licht um einen kristallographische Y-Achse in die Ä'-Achse umge-Winkel von (2 0+2 α) relativ zur Schwingungsebene 35 wandelt worden ist, erzeugt ein noch höherer auf des Polarisators 2 gedreht. Wenn also Θ+ <x=45° ist, die Kristallplatte ausgeübter Druck keine weitere wird Licht mit einer Wellenlänge von 550 ηΐμ in Änderung.
linear polarisiertes Licht umgewandelt, dessen PoIa- Auf diese Weise nimmt die kristallographische
risationsebene um 90° gedreht und zu 100% vom Y-Achse eine Stellung ein, die um 90° gegen die
Analysator 3 durchgelassen wird. 30 Z-Achse gedreht ist. Diese Stellung stimmt mit der
Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß Richtung überein, in der der Vorsprung 14 des
die Sätze der Kristallplatten 5, 6 und 7, 8 zu einem anderen Druckbelastungselements 13 gedrückt wird,
Block zusammengefaßt werden können, um β+α=45° und daher wird, wenn der Vorsprung 15 des Druck-
zu ergeben, so daß die Orientierung des Blocks und belastungselemenls 15 wieder gedrückt wird, die
die des Polarisators beliebig oft auf geeignete Winkel 35 Ebene der optischen Achse des Kristalls wieder um
eingestellt werden können. 90° zur Z-Achse gedreht, um in ihre Ausgangsstel-
In der Praxis können dreartige Einstellungen der lung zurückzukehren.
Orientierungen auf bestimmte Winkel vorgenommen Durch abwechselndes Drücken der gekreuzten
werden, die für den Durchtritt einer möglichst großen Druckbelastungselemente in der obigen Weise kann
Lichtmenge geeignet sind, nachdem der Zusammen- 40 die optische Achse um 90° gedreht und in ihre Ausbau
beendet worden ist. gangstellung zurückgebracht werden. Die Polarisa-Wenn der Verschluß geschlossen werden soll, wird tionseinheit von Fig. 11 oder 13, die mit derartigen
eine elektrische Spannung an die GMO-Kristallpiat- Elementen versehen ist, bildet einen Verschluß für
ten 5 und 7 angelegt, um die optischen Achsen X natürliches Licht, der Licht bei Ausübung von
und Y um 90° zu drehen und damit eine Null- 45 Druckbelastung nicht durchlassen oder durchlassen
verzögerung in den entsprechenden Sätzen der Kri- kann.
stallplatten 5, 6 und 7, 3 hervorzurufen, so daß ge- Zwar ist das obige Ausführungsbeispiel für den
kreuzte Polarisationen des Polarisators 2 und des Fall beschrieben worden, daß die Kristallplatte aus
Analysators 3 entstehen und damit kein Licht durch- GMO besteht, um das Prinzip des erfindungsgemäßen
gelassen wird. 50 optischen Verschlusses zu erklären, es können jedoch Zur einfacheren Erläuterung sind die beiden vor- auch andere Materialien mit Ferroelastizität verwenstehenden
Ausführungsbeispiele nur für den Fall be- det werden. Außer GMO und isomorphen Materiaschrieben
worden, daß eine elektrische Spannung zur lien ist es beispielsweise möglich, Kaliumhydrogen-Verschlußsteuerung
angelegt wird. Zur Verschluß- phosphat (KDP), Borazit od. dgl. zu verwenden, wosteuerung
kann jedoch auch eine mechanische Be- 55 bei allerdings die folgenden Bedingungen eingehalten
lastung ausgeübt werden, wie für das folgende Aus- werden müssen. KDP kann nur verwendet werden,
führungsbeispiel erklärt werden soll. nachdem es z. B. in flüssigen Stickstoff eingetaucht
A„cfv„,„„cK»v„· 1 -j ist>
da es auf einer Temperatur von -150° C oder
Ausfuhrungsbeispiel 3 niedriger sein muß. Borazit od. dgl. muß in einer
Wie in F i g. 11 und 13 werden Z-Schnitt-GMO- 60 Dicke von etwa V10 der Dicke von GMO hergestellt
Einkristallplatten 5, 6 bzw. 7, 8 mit jeweils einer werden, z. B. 34 μ, da der Wert seiner Doppel-Dicke
von 330 μ verwendet, um eine Polarisations- brechung etwa zehnmal größer als der von GMO ist.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Optischer, die Farbe des Lichts nicht ver- System, bei dem durch Druckausübung der Ver
ändernder Verschluß für natürliches Licht mit 5 schluß ausgelöst wird, weshalb es oft zu Betriebs
zwei gekreuzten Polarisatoren, mindestens einer störungen kommt.
optischen Platte mit Z-Schnitt aus einem unregel- Es> ist auch bereits bekannt, den Kerr-Effekt aus
mäßigen ferroelektrischen Einkristall und min- zunutzen, indem eine erforderliche Spannung ai
destens einer Platte aus einem doppelbrechenden Nitrobenzol oder ähnliches Material angelegt wird
Material, die zwischen den gekreuzten Polarisa- io so daß durch dieses Material durchlaufendes Lichi
toren liegen, und mit einer Einrichtung zur Um- einer verschlußartigen Beeinflussung unterzoger
kehrung der elektrischen Polarisation der opti- werden kann. Die Verwendung des Kerr-Effekts hai
sehen Platte mit Z-Schnitt, dadurch gekenn- jedoch den Nachteil, daß die Offenstellung eines
zeichnet, daß die Dicken der beiden Platten (S, 6) derartigen Verschlusses nur bei angelegter Spannung
so gewählt sind, daß die gesamte Verzögerung R 15 aufrechterhalten werden kann,
der in den Platten gebildeten beiden Lichtkom- Es ist auch schon ein optischer Verschluß vor-
der in den Platten gebildeten beiden Lichtkom- Es ist auch schon ein optischer Verschluß vor-
ponenten relativ zueinander für eine in der Mitte geschlagen worden (Patentanmeldung P 1 916025),
des sichtbaren Spektrums gelegene Wellenlänge bei dem zwischen zwei Polarisatoren eine unregelbei
der einen Richtung der elektrischen Polarisa- mäßige ferroelektrische Kristallplatte mit zwei zution
in der Platte mit Z-Schnitt den Wert R =0 πΐμ ao einander parallelen Hauptebenen und mit Z-geschnit-
und bei der umgekehrten elektrischen Polarisa- tenen Ebenen vorgesehen ist, die mit einer Spantionsrichtung
der Platte mit Z-Schnitt einen Wert nungsquelle zur Anlegung einer Schwellenwertspannung
verbunden ist, welche den elektrischen
80 πΐμ ^ R
< 320 πΐμ Polarisationszustand des Kristalls in der c-Achse des
oder a5 Kristalls umkehren kann. Dabei wird von der Tat
sache Gebrauch gemacht, daß ein unregelmäßiger
R > 2000 ΐημ ferroelektrischer Kristall hinsichtlich des elektrischen
annimmt. Polarisationszustandes Speichereigenschaften besitzt.
Mit anderen Worten, die unregelmäßige ferroelek-
2. Optischer Verschluß nach Anspruch 1, da- 30 trische Kristallplatte kann, wenn sie auf einen elekdurch
gekennzeichnet, daß der unregelmäßige frischen Polarisationszustand eingestellt ist, den einferroelektrische
Kristall Gadoliniummolybdat ist. gestellten Polarisationszustand ohne jede angelegte
3. Optischer Verschluß nach Anspruch 1 oder 2, Spannung beibehalten, bis die Schwellenwertspannung
dadurch gekennzeichnet, daß durch die Einrich- des umgekehrten Vorzeichens eingespeist wird, um
tung zur Umkehrung der elektrischen Polarisation 35 die Polarität des elektrischen Polarisationszustandes
ein elektrisches Feld an die Platte (5) mit Z-Schnitt umzukehren und ebenso die Doppelbrechung des
anlegbar ist, das mindestens gleich dem Betrag unregelmäßigen ferroelektrischen Kristalls zu ändern,
des Koerzitivfelds des unregelmäßigen ferroelek- Darüber hinaus hängt die Doppelbrechung von der
irischen Kristalls ist. Wellenlänge ab, und daher ist natürliches Licht, das
4. Optischer Verschluß nach Anspruch 1 oder 2, 40 durch die unregelmäßige ferroelektrische Kristalldadurch
gekennzeichnet, daß durch die Einrich- platte verläuft, abhängig von der Wellenlänge, ver tung
zur Umkehrung der elektrischen Polarisa- schiedenen Verzögerungen unterworfen.
tion eine mechanische Belastung an die Platte (5) Aus diesem Grund kann das bei dem bereits vor-
mit Z-Schnitt entlang der X- und Y-Achse der geschlagenen optischen Verschluß aus dem unregel-
Platte mit Z-Schnitt anlegbar ist, die mindestens 45 mäßigen ferroelektrischen Kristall austretende Licht
gleich der Koerzitivbelastung dieser Platte ist. farbig sein.
Es isv chließlich auch ein optischer Verschluß bekan: , -"A.-Patentschrift 2 705 903), bei dem
zwI-cH- . '3>ei Polarisatoren eine elektrooptische
50 Krisi: ·'. ·;-· und mehrere doppelbrechende Kristallplatten ■■ jigesehen sind, deren Gesamtverzögerung
Die Erfindung betrifft einen optischen, die Farbe im Absolutwert gleich und im Vorzeichen umgekehrt
des Lichts nicht verändernden Verschluß für natür- zur Verzögerung der elektrooptischen Kristallplatte
liches Licht mit zwei gekreuzten Polarisatoren, min- ist. An diesem Verschluß ist jedoch beispielsweise
destens einer optischen Platte mit Z-Schnitt aus einem 55 nachteilig, daß bei einer mit der Schwellenwertspanunregelmäßigen
ferroelektrischen Einkristall und min- nung versorgten elektrooptischen Kristallplatte und
destens einer Platte aus einem doppelbrechenden bei doppelbrechenden Kristallplatten, die insgesamt
Material, die zwischen den gekreuzten Polarisatoren die oben beschriebenen Verzögerungsbedingungen
liegen, und mit einer Einrichtung zur Umkehrung erfüllen, der achromatische Zustand nicht beibehalten
der elektrischen Polarisation der optischen Platte mit 60 wird, wenn die an die elektrooptische Kristallplatte
Z-Schnitt. angelegte Spannung entfernt wird.
Es sind bereits folgende Arten von optischen Ver- Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
Schlüssen bekannt: einen für natürliches weißes oder auch monochroma-
Die Irisblende wird in photographischen Kameras tisches Licht brauchbaren optischen Verschluß der
verwendet. Die Irisblende ist eine Einrichtung zur 65 eingangs genannten Art anzugeben, der bei Betrieb
mechanischen Steuerung des Querschnitts eines mit natürlichem Licht keine Farbänderung desselben
Lichtbundeis. Eine derartige mechanische Steuerung bewirkt,
erfordert eine Einrichtung, die direkt durch ein Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ee-
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2209469 | 1969-03-25 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2014179A1 DE2014179A1 (de) | 1970-10-01 |
DE2014179B2 true DE2014179B2 (de) | 1974-11-14 |
DE2014179C3 DE2014179C3 (de) | 1975-06-26 |
Family
ID=12073272
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2014179A Expired DE2014179C3 (de) | 1969-03-25 | 1970-03-24 | Optischer Verschluß |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3661442A (de) |
DE (1) | DE2014179C3 (de) |
NL (1) | NL7004188A (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2630593A1 (de) * | 1975-07-24 | 1977-02-10 | Elbe Kamera Gmbh | Einrichtung zur lichtstromsteuerung |
DE19616323A1 (de) * | 1996-04-24 | 1997-10-30 | Deutsche Telekom Ag | Vorrichtung zur lokalen Abschwächung der Lichtintensität |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5636405B2 (de) * | 1971-09-18 | 1981-08-24 | ||
US3807830A (en) * | 1972-03-06 | 1974-04-30 | Us Air Force | Birefringence read {11 {11 {11 {11 display and memory device |
US3858001A (en) * | 1973-05-11 | 1974-12-31 | Honeywell Inc | Stereoscopic display system |
US3868172A (en) * | 1973-06-18 | 1975-02-25 | Ibm | Multi-layer ferroelectric apparatus |
CH607604B (fr) * | 1973-09-27 | Suisse Horlogerie | Dispositif d'affichage a memoire a cristal solide pour piece d'horlogerie electronique. | |
US3881808A (en) * | 1973-12-07 | 1975-05-06 | Motorola Inc | Liquid crystal light control device having a high transmission efficiency |
US3915553A (en) * | 1973-12-20 | 1975-10-28 | Xerox Corp | Electrooptic color filter system |
US4078842A (en) * | 1976-05-13 | 1978-03-14 | Henry Chanoch Zur | Kit for inflatable full length body supporting seat |
DE19815337C2 (de) | 1998-04-06 | 2001-07-05 | Deutsche Telekom Ag | Vorrichtung zur lokalen Abschwächung der Lichtintensität im Sehfeld einer lichtempfindlichen Beobachtungseinrichtung |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2680146A (en) * | 1945-03-01 | 1954-06-01 | Skiatron Electronics And Telev | Birefringent filter for color television |
US3559185A (en) * | 1968-08-07 | 1971-01-26 | Ibm | Optical switch |
-
1970
- 1970-03-17 US US20244A patent/US3661442A/en not_active Expired - Lifetime
- 1970-03-24 NL NL7004188A patent/NL7004188A/xx unknown
- 1970-03-24 DE DE2014179A patent/DE2014179C3/de not_active Expired
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2630593A1 (de) * | 1975-07-24 | 1977-02-10 | Elbe Kamera Gmbh | Einrichtung zur lichtstromsteuerung |
DE19616323A1 (de) * | 1996-04-24 | 1997-10-30 | Deutsche Telekom Ag | Vorrichtung zur lokalen Abschwächung der Lichtintensität |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
NL7004188A (de) | 1970-09-29 |
DE2014179A1 (de) | 1970-10-01 |
DE2014179C3 (de) | 1975-06-26 |
US3661442A (en) | 1972-05-09 |
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Legal Events
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |