DE2631551B2 - Spiegel mit veränderbarer Brennweite - Google Patents
Spiegel mit veränderbarer BrennweiteInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Spiegel mit veränderbarer Brennweite gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1 wie er z. B. aus der OS 2255937 oder der
GB-PS 1174286 bekannt ist.
Spiegel gemäß der GB-PS 1174286 besitzen keine Möglichkeit zur Vorspannung der Folie. Es kann daher
keine definierte Oberflächenform erreicht werden. Spiegel gemäß der OS 2 255 937 können ebenfalls
nicht vorgespannt werden. Weiterhin können Fältelungen der Folien nicht vermieden werden. Auch gibt
es bei dem für die Verformung der steifen Membran notwendigen Druck Dichtigkeits- und Stabilitätsprobleme.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile dieser bekannten Vorrichtungen
zu vermeiden.
Der erfindungsgemäße Spiegel ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Feinkorrektur des Spiegels hinter
der biegsamen Folie 1 auf einem Elektrodenträger 6 einzelne Gegenelektroden zur Erzeugung der elektrostatischen
Kräfte aufgebracht sind.
Mit diesem Spiegel ist es möglich, atmosphärische Störungen durch gezielte Änderungen der Phasenfläche
der reflektierten Lichtwelle zu korrigieren.
Die Anwendung ist jedoch nicht nur auf astrophysikalische
Probleme beschränkt, wenngleich sie hier auch recht spektakulär ist. Anschließend in loser Aufzählung
eine Reihe von weiteren Anwendungen bzw. Anwendungsgebieten:
a) die gesamte Mikrowellentechnik sowohl in der Forschung wie auch im kommerziellen Bereich
für Radar etc.
b) Beleuchtungstechnik
c) kohärente Optik: Restaurieren von gestörten Phasenflächen (gestört durch opt. Bauelemente
oder Schlieren)
d) fotografische Optik: Zoom - Objektive
e) Anwendung als Sonnenkollektor.
Die Abb. 1 zeigt eine Skizze der Anordnung. Die Grundidee dabei ist, eine bedampfte oder chemisch metallisierte Folie (1) als Spiege! zu verwenden. Die "' Folie wird auf einen speziell geformten Rundflansch (3) mit Hilfe eines Halteringes (2) aufgespannt. Eine radiale Spannkraft kann dann durch einen Spannring (4) eingestellt werden. Ein zusätzlicher Andruckring (5) sorgt dafür, daß eventuell beim Spannen auftretende Fältelungen sich nicht oder nur in sehr geringem Maße an die freie öffnung ausbreiten können. Erzeugt man nun in der Kammer unter der Folie (1) einen leichten Unterdruck, so wölbt sich die Folie in 1. Näherung zur Kugelfläche. Für eine gleich-
Die Abb. 1 zeigt eine Skizze der Anordnung. Die Grundidee dabei ist, eine bedampfte oder chemisch metallisierte Folie (1) als Spiege! zu verwenden. Die "' Folie wird auf einen speziell geformten Rundflansch (3) mit Hilfe eines Halteringes (2) aufgespannt. Eine radiale Spannkraft kann dann durch einen Spannring (4) eingestellt werden. Ein zusätzlicher Andruckring (5) sorgt dafür, daß eventuell beim Spannen auftretende Fältelungen sich nicht oder nur in sehr geringem Maße an die freie öffnung ausbreiten können. Erzeugt man nun in der Kammer unter der Folie (1) einen leichten Unterdruck, so wölbt sich die Folie in 1. Näherung zur Kugelfläche. Für eine gleich-
'■■' mäßige »Schüttlast« ergibt sich in 1. Näherung ein
Rotationsparaboloid, höhere Näherungen sind vom Materialgesetz abhängig. Die Abweichungen von der
gewünschten Flächenform werden zusammen mit Fehlern, die durch großflächige Dickenschwankungen
-° der Folie bedingt sind, durch das nachstehend beschriebene
Verfahren und die Vorrichtung korrigiert. Die Folie muß allerdings eine genügend kleine »Mikrogenauigkeit«
besitzen. Interferrometrische Voruntersuchungen zeigten, daß neben Glas- und Metallauch
bestimmte Kunststoff-Folien (z. B. Acetatfolien) eine genügend gute Oberflächenstruktur aufweisen.
In Abb. 2 ist das Verfahren zur Oberflächenkorrektur des Folienspiegels schematisch angedeutet.
JO Unter der verspiegelten Folie (1) befindet sich in geringem
Abstand die sogenannte Korrekturplatte, d. h. der Elektrodenträger (6). Er besteht aus einem Isoliermaterial
und ist folienseitig passend vorgeformt und in einem Raster mit flächenhaften Elektroden
J5 überzogen. Anzahl und Flächengröße der Elektroden
hängen vom gewünschten Auflösungsgrad der Korrektur und dem noch zu vertretenden elektronischen
Aufwand ab.
Die Elektroden sind einzeln kontaktiert. Jede Elektrode bildet also mit dem korrespondierenden
Teil der metallisch verspiegelten Folie einen kleinen Kondensator. Legt man nun die Spiegelschicht auf
Erdpoten'iial und an die Elektroden eine Spannung, so kann man mit den auftretenden elektrostatischen
Kräften die Spiegeloberfläche »punktuell« korrigieren.
Die Größe dieser Regelspannung leitet man aus geeigneten optischen Testverfahren ab und kann so die
Oberfläche des Spiegels gezielt verändern, d. h. die Phase der reflektierten Lichtwelle korrigieren. Solche
Testverfahren sind z. B. das Foucaultsche Schneidenverfahren, R. G. Wilson, 1975, Appl. Optics 14,
2390, der dynamische Hartmanntest L. J. Golden, 1975, Appl. Optics 14, 2390, oder bestimmte
Schärfe-Funktionen, wie von R. Muller und A. Buff ington, 1974, J. Opt.Soc. Am. 64,1200 berichtet
wird. Diese Autoren arbeiten offenbar auch an einem optischen System, auf das sie ihr in einer
Computersimulation erfolgreich erprobtes Testverfahren anwenden können. Um Regelschwingungen
und Störungen durch akustische oder mechanische Einflüsse der gespannten Folie zu dämpfen, befindet
sich zwischen Korrekturplatte und Folie eine dünne ölschicht, die mit einem Reservoir in der Unterdruckkammer
in Verbindung steht. Durch die Viskosität und den auftretenden Strömungswiderstand wird eine
ausreichende Dämpfung des Systems erzielt. Die obenerwähnte Spiegelverformung durch Unterdruck
kann auch durch elektrostatische Kräfte ersetzt werden. Dazu wird die Gesamheit der Elektrodenelemente
auf eine genügend hohe Spannung gebracht. Zu dieser Vorspannung werden dann die Regelspannungen
der einzelnen Elemente addiert. Eine Abschätzung ergab für einen kleinen Spiegel mit 0,2 in 0
und einer Brennweite von 1 m für die nötige elektrische Vorspannung die Größenordnung ! kV. Die
Größenordnung der Korrekturspannung beim Übergang von einem Kugel- zu einem Parabolspiegel lag
in diesem Fall in der Größenordnung von 1 V.
Das vorgeschlagene Verfahren wäre für zahlreiche Anwendungen einsetzbar, z. B. ließen sich mit passenden
Referenzbeleuchtungsstrahlengängen und Korrekturverfahren aus zwei Folienspiegeln auch
Schmidtteleskope aufbauen.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
- Patentansprüche:Spiegel mit veränderbarer Brennweite, der eine biegsame Folie mit spiegelnder oder verspiegelter Oberfläche aufweist, die durch Unterdruck und/ oder elektrostatische Kräfte verformbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Feinkorrektur des Spiegels hinter der biegsamen Folie (1) auf einem Elektrodenträger (6) einzelne Gegenelektroden zur Erzeugung der elektrostatischen Kräfte aufgebracht sind.
- 2. Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie (1) durch einen Haltering (2) auf dem Folienträger (3) aufgespannt ist, der eine Ringnut (7) aufweist, über die die Folie gespannt ist, und daß ein Spannring (4) vorgesehen ist mit einem Ringwulst (8), der in die Ringnut (7) eingreift, wodurch eine radiale Spannkraft auf die Folie (1) ausgeübt wird, und daß weiterhin ein zusätzlicher Andruckring (5) die Folie (1) endgültig fixiert.
- 3. Spiegel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrodenträger (6) entsprechend der gewünschten Form des Spiegels passend vorgeformt ist.
Priority Applications (1)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19762631551 DE2631551C3 (de) | 1976-07-14 | 1976-07-14 | Spiegel mit veränderbarer Brennweite |
Publications (3)
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ID=5982938
Family Applications (1)
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DE19762631551 Expired DE2631551C3 (de) | 1976-07-14 | 1976-07-14 | Spiegel mit veränderbarer Brennweite |
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- 1976-07-14 DE DE19762631551 patent/DE2631551C3/de not_active Expired
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Also Published As
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