[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

DE1447210A1 - Anordnung zur schnellen AEnderung der Brennweite - Google Patents

Anordnung zur schnellen AEnderung der Brennweite

Info

Publication number
DE1447210A1
DE1447210A1 DE19641447210 DE1447210A DE1447210A1 DE 1447210 A1 DE1447210 A1 DE 1447210A1 DE 19641447210 DE19641447210 DE 19641447210 DE 1447210 A DE1447210 A DE 1447210A DE 1447210 A1 DE1447210 A1 DE 1447210A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
plate
light
arrangement according
focal length
piezo
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19641447210
Other languages
English (en)
Other versions
DE1447210B2 (de
Inventor
Max Erhard Wappingers Falls
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of DE1447210A1 publication Critical patent/DE1447210A1/de
Publication of DE1447210B2 publication Critical patent/DE1447210B2/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/29Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the position or the direction of light beams, i.e. deflection
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/18Diffraction gratings
    • G02B5/1876Diffractive Fresnel lenses; Zone plates; Kinoforms
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/0128Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on electro-mechanical, magneto-mechanical, elasto-optic effects
    • G02F1/0131Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on electro-mechanical, magneto-mechanical, elasto-optic effects based on photo-elastic effects, e.g. mechanically induced birefringence

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Heating, Cooling, Or Curing Plastics Or The Like In General (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. M.E. ΒΟΉΜ E R
BOBMNGEN/WURTT. ■ SINDELFINGER STRASSE 49 I 4 T / t 1 U
FERNSPRECHER (07031) 661750
Dr. Expl.
Böblingen, 18. Juni 1964 pr-en
Anmelder; International. Business Machines Corporation,
New York
Amtl. Aktenzeichen: Neuanmeldung
Aktenz. d. Anmelderin: Docket 7678
Anordnung zur schnellen Änderung der Brennweite Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur schnellen Änderung der Brennweite.
Linsen und Linsensy sterne zur schnellen Änderung der Brennweite sind bekannt und werden auf den verschiedensten Gebieten der Technik verwendet. Amibe kanntesten sind die bei Film- und Fernsehkameras verwendeten sogenannten Gummilinsen, deren Brennweite entweder durch die Formänderung eines elastischen Linsenkörpers oder durch die Änderung der Abstände zwischen den einzelnen Linsen eines Linsensystems veränderbar ist.
Ein Nachteil dieser Anordnungen ist die relativ kleine Geschwindigkeit der Brennweitenänderung, die für die obengenannten Zwecke zwar ausreichend, für viele Anwendungen, beispielsweise für Auslesevorrichtungen für optische Speicher, aber ebenso wie die Arbeitsgeschwindigkeit mechanischer Lichtver schlüsse, bedingt durch die dabei notwendige Bewegung mechanischer Teile, um einige Größenordnungen zu klein ist.
Es sind zwar sehr schnelle, beispielsweise aus zwischen Polarisatoren mit zueinander senkrechten Durchlaßrichtungen angeordneten, steuerbar doppelbrechenden Elementen bestehende elektrooptisehe Verschlüsse für elektromagnetische Strahlung bekannt geworden, mit denen Schaltzeiten
9098U/0U9
bis herunter zu 10 sec erreicht werden konnten, eine Veränderung der Brennweite eines optischen Systems konnte aber damit nicht erreicht werden.
Es sind weiterhin auch schon als Fresnellinsen bezeichnete Anordnungen bekanntgeworden, die aus ringförmigen konzentrischen., abwechselnd lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Bereichen bestehen. Die Brennweite dieser Linsen,, die durch die Breite bzw. durch die Abstände der einzelnen Bereiche voneinander bestimmt wird, konnte aber nicht verändert werden.
Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Linse oder ein Linsensystem mit sehr schnell veränderlicher Brennweite anzugeben, das mit relativ einfachen Mitteln Übergangszeiten von einer Brennweite zur anderen ermöglicht, die um einige Größenordnungen unter den mit den bisher bekannten mechanischen Anordnungen erreichbaren Geschwindigkeiten liegen.
Um dieses Ziel zu erreichen wird gemäß der Erfindung eine Anordnung zur schnellen Veränderung der Brennweite angegeben, bei der ein plattenförmiges, piezooptisch aktives Element vorgesehen ist, in dem durch einen vorzugsweise zentral angeordneten Schwingungserzeuger ein den Zonen einer Fresnellinse entsprechendes, konzentrisch verlaufendes System von stehenden Wellen mit steuerbar veränderlicher Wellenlänge erzeugt wird, das den Polarisationszustand des das Element durchsetzenden, vorzugsweise linear polarisierten Lichtes so ändert, daß sich ein den Zonen einer Fresnellinse entsprechendes Muster von in senkrecht zueinanderliegenden Ebenen polarisierten Licht ergibt, dessen in einer Ebene polarisierte Komponente mit der anderen Komponente nicht interferiert und in einer vom jeweiligen Abstand der einzelnen konzentrischen Bereiche abhängigen Entfernung fokussiert wird.
909841/0349
Dem genannten piezooptisch aktiven Element wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ein Polarisator vorgeschaltet. Es ist aber auch möglich, das piezooptische Element zwischen zwei Polari- satoren anzuordnen. Es hat sich dabei als zweckmäßig erwiesen, das pieze- optisch aktive Element kreisförmig und bikonkav auszubilden, derart, daß die konzentrisch nach außen verlaufenden stehenden Wellen mit wachsendem Abstand vom Zentrum kürzer werden.
Gemäß einer besonders verteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens wird die Anordnung zur schnellen Änderung der Brennweite in einer logischen Sdaltung zur Zuordnung einer Mehrzahl von Frequenzen zu einer Anzahl von durch in verschiedenen Ebenen liegenden lichtempfindlichen Elementen ge steuerten Ausgängen verwendet.
Die Erfindung wird anschließend anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert;
Es zeigen:
Fig. 1 die Verwendung der erfindungsgemäßen Anordnung in einer logischen Schaltung,
Fig. 2 den Aufbau der erfindungsgemäßen Anordnung von der Lichtquelle aus gesehen,
Fig. 3 einen Schnitt durch das Zentrum der Anordnung,
Fig. 4a und 4b weitere Schnitte durch die erfindungsgemäße Anordnung zur Veranschaulichung der Entstehung der stehenden Wellen,
Fig. 5 eine Fresnel-Zonen-Linse r Bauart.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 1 dargestellt. Es handelt sich dabei um eine logische Vorrichtung mit drei möglichen Ausgängen 1, 2 und 3, die durch Photodioden 4, 5 und 6 gesteuert werden. Die Eingabe
909841/0349
der Inform at J OU erfolgt durch den Oszillator 7.. dessen Frequenz digital durch das Auftreten vor:; Spfl.ammge" jn den Ausgä::g£λ 1. 2 und 3 beschrieben werden kann. Der Lichtstrahl 8 .'1US der Lichtquelle 9 trifft mit konstanter Intensität auf die als Lins-ε mit versteilbarer Brennweite wirkende Anordnung 10, bei der es sich um die verstellbare Linse nach der Erfindung handelt.
Der Oszillator 7 schwingt stets mit einer durch die Erregung der einzelnen Ausgänge angezeigten Frequenz. Diese Frequenz bewirkt eine Fokussierung des Lichtstrahls 8 an verschiedenen Stellen. Die Fokussierung des Lichtstrahls in der Ebene der Diode 4 bewirkt z. B. eine Erregung der Leitung 1, bei der es sich um eine digitalisierte Darstellung der gerade vorliegenden Frequenz handelt. Eine Fokussierung z.B. auf die Diode 6 bewirkt ein Signal am Ausgang 3, das eine andere Frequenz darstellt.
Aus Fig. 2 geht deutlich hervor, daß nur ein Schwingungserzeugendes Element in Verbindung mit der Platte 50 verwendet wird, um die erfindungsgemäße Fresnelsche Zonenlinse zu bilden. Bei diesem Element handelt es sich um den piezoelektrischen Wandler 52, der in der Mitte der Platte 50 angeordnet ist. Die Platte 50 besteht aus Plexiglas und ist in der Mitte ca. 0, 1 cm und am RaT etwa 0, 6 cm stark. Sie hat einen parabolförmigen Querschnitt.
Gemäß der Erfindung kann außer Plexiglas auch jede andere Substanz, die den spannungsoptischen Effekt aufweist, benutzt werden. Viele der bekannten Kunststoffe weisen piezooptische bzw. spannungsoptische Eigenschaften auf. Jede Substanz, die den spannungsoptischen Effekt aufweist, und die sich zu der gewünschten Form gestalten läßt oder veranlaßt werden kann, Druckwellen in der für die Anordnung gemäß der Erfindung erforderlichen Art weiterzu leiten, ist für die Erfindung geeignet.
Wie in Fig. 4a und 4b der Deutlichkeit halber etwas übertrieben angeordnet, wandern zwei Kompressionsbereiche 20 und 21 (Fig. 4a) von der Mitte der Platte 50 aus nach außen, denen Expansionsbereiche 22 und 2 3 folgen. Diese Druckwellen können entweder als durch den piezoelektrischen Wandler angeregte
909841/0349
Oberflächenwellen oder als die mit einer in Richtung der eingezeichneten Pfeile verlaufenden Longitudinalwelle verlaufende Querkontraktionen aufgefaßt werden.
Die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Kompressionsbereiche 21 und 20 und der Expansionsbereiche 22 und 23 wird durch die mechanischen Eigenschaften des betreffenden Körpers bestimmt. Diese Geschwindigkeit ist gleich der Aus breitungsgeschwindigkeit einer Schallwelle durch einen solchen Körper. Es ist nicht ohne weiteres einleuchtend, daß die Grenzbedingungen der beiden parabolisch geformten Oberflächen der Platte die Wellenlänge der stehenden Spannungswellen beeinflussen soll. Es ist jedoch eine Tatsache, daß dies der Fall ist, da sich die Wellen nicht nur in radialer Richtung ausbreiten, sondern auch in Richtung auf jeden anderen Punkt bis zu den Grenzlinien. Die Wellen fronten sind bei der Bewegung keine geraden Linien, sondern sind gebogen, und in der hier verwendeten Anordnung, die eine gewisse Neigung an den Seiten aufweist, halten die Wellen an der Seite die sich radial ausbreitenden Wellen etwas zurück. Das einfallende Licht verläuft senkrecht zur Querachse und trifft auf Spannungen aufweisende und keine Spannungen aufweisende Be reiche, deren Wirkungsbereich durch ihre Profektion in Lichtrichtung defi niert ist. Der Abstand zwischen Orten mit denselben wirksamen spannungs- optischen Eigenschaften verringert sich in Richtung des Durchmessers nach außen. Eine zweite Grenzbedingung wird am äußeren Umfang der Platte 50 wirksam, an dem die Wellen reflektiert werden. Wenn also ein rhythmischer Vorgang durch den Oszillator 17 am piezoelektrischen Wandler 52 eingeleitet wird, treffen Wellen, die aus dem piezoelektrischen Wandler 52 nach außen wandern, auf Wellen, die durch die äußere Radialgrenze der Platte 50 reflektiert werden. Wenn angenommen wird, daß die Abmessungen der Platte in bezug auf die dem Wandler 52 zugeführte Frequenz richtig gewählt sind, werden in der Platte 50 stehende Wellen erzeugt. In den Wellen bäuchen erfährt der Kristall keine Spannung, während in den Wellenknoten beträchi liehe Spannungen auftreten, und da der Körper aus spannungsoptischem Material besteht, wird der Polarisationszustand des den Kristall durchsetzenden Lichtes
9098U/Q349
-O-
an den Spannungspunkten verändert. Dies wird durch Fig. 4b näher veranschaulicht. Die gebogenen gestrichelten Linien 24, die stehende Wellen an den Grenzlinien verbinden, zeigen die induzierten Spannungen. Die waagerechten gestrichelten Linien 26 zeigen, wie das einfallende Licht als Sehne über die entlang der gebogenen Linien liegenden Spannungspunkte streicht und so von einem Mittelwert beeinflußt wird., der von der Spannung an jedem Punkt auf jeder Sehne abhängig ist.
Die beschriebene Form der photoelastischen Platte wird durch an und für sich bekannte Verfahren der Gieß- oder Presstechnik erreicht. Der Verlauf der Wellen kann auch durch andere, die Festigkeit bestimmter Bereiche der Platte, beispielsweise durch Glühen oder Tempern bei der Herstelung, oder durch eine Erwärmung bestimmter Bereiche der Platte während des Betriebs bestimmt werden.
In Fig. 2 ist der Aufbau der photoelastischen Plata-, schematisch dargestellt. Die in Verbindung mit Fig. 4a und 4b beschriebenen stehenden Wellen verlaufen konzentrisch um den piezoelektrischen Wandler 5. Die Figuren 4a und 4b stellen Schnitte durch den Mittelpunkt der in Fig. 2 gezeigten Anordnung dar. Eine Reflexion erfolgt am äußeren Kreisumfang der Platte 50. Die stehenden Wellen bilden konzentrische Kreise,, die sich in ihrem Abstand von der Mitte entsprechend den Grenzbedingungen der in dem Ausführungsbeispiel verwendeten Platte verändern. Die Ausbildung der im Ausführungsbeispiel gezeigten Anordnung ist durch die charakterische Form der Fesnelschen Zonenlinse bestimmt, die durch die Erfindung erzeugt werden soll. Im folgenden wird zum besseren Verständnis des Erfindungsgedankens die Wirkungsweise einer Fresnelschen Zonen Linse beschrieben. Fig. 5 zeigt eine herkömmliche Fresnelsche Zonen-Linse. Die Wirkung der Besnelschen Zonen-Linse entsteht dadurch, daß die durch die lichtdurchlässigen Bereiche der Linse durchtretenden Komponenten einer Strahlung so interferieren, daß im Brennpunkt eine Addition der einzelnen Maxima erfolgt. Fig. 5 zeigt eine herkömmliche Zonenplatte dieser Art, bei der die aus der Interferenz auszuschließende Strahlung durch undurchsichtige Ringe gesperrt ist.
909841/0349
Die undurchsichtigen Ringe 40, die den in der Erfindung durch stehende Wellen definierten Ringen entsprechen, definieren eine Maske, die nur die Strahlung durchläßt, welche zur Interferenz in der gewünschten Weise be nötigt wird. Die undurchsichtigen Ringe 40 sind auf eine flache transparente Platte 42 aufgebracht,, die der Platte 50 entspricht. Fig. 5 zeigt die fünf kürzesten Radien der Zonenplatte, wobei die entsprechenden Ringe gestrichelt eingezeichnet sind, so daß die Art der Bezeichnung der Radien verdeutlicht wird. Die restlichen Radien sind nach demselben Schema numeriert. Da der Abstand zum Brennpunkt von jedem Radius aus sich in der gezeigten Zonenplatte um eine halbe Wellenlänge vergrößert, besehe bt die Formel r = V η f λ die Abmessungen des Systems, wobei r der Radius der η-ten Zonen ist, f den Abstand von der Zonenplattenoberfläche zum Brennpunkt darstellt und λ die Wellenlänge des zu fokussierenden Lichtes ist. Die nachstehenden Tabellen und Analysen beschreiben die Verhältnisse bei 10 bis 200 cm Brennweite und mit Licht von 5000 Angströmeinheiten.
Tabelle 1
Wellenlänge der Spannungswellen für die erste Zone berechnet für Plexiglas und die angegebene Speisefrequenz für den piezooptischen Wandler. Licht wellenlänge = 5000 Ä, Schallgeschwindigkeit in Plexiglas ν = 1500 m/s.
Brennweite Spannungswellenlänge Speisefrequenz
(cm) (mm) (MHz)
10 0.2 8.5
20 0.27 6.3
30 0.324 5.25
40 0.36 4.72
50 0.414 4. 1
60 0.44 3.86
80 0.53 3.2
100 0.6 2.83
200 0.82 2.07
909841/0349
Die Größe und die Form der spannungsoptischen Platte hängen νοιτι erforderlichen Brennweitenbereich der erforderlichen Zahl von Zonen ab.
Die Formel r = ynfJLzeigt an, daß, wenn f und"A konstant sind, die Zonenradien sich parabolisch vergrößern. Daher hat die Platte, wie es Fig. 3 zeigt, im Ausführungsbeispiel die Form von zwei konkaven Parabolen, die einander symmetrisch gegenüberliegen. Bei dieser Konstruktion wird angenommen, daß jede stehende Welle im selben seitlichen Abstand aus der Plattenmitte heraus erscheint. Diese Annahme stimmt nur annähernd, aber die Fehler sind vernachlässigbar an gegenüber der Parabolmitte verschobenen Stellen. Außerdem wird die Mitte der Parabole durch den Wandler verdunkelt.
In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel einer spannungsoptischen Etesnel-Linse soll die Brennweite im Bereich zwischen 40 cm und 00 cm vex'ändert werden Die Zahl der Zonen für die Brennweite f = 50 cm wird mit η = 5000 gewählt, um eine große Energiemenge an den Brennpunkt zu transportieren. Damit erhält
,1Ui g: optische Platte einen Außendurchmesser von 7,08 cm entsprechend der Fo. rna.- : = /η f Tv . Dies legt r für andere Brennpunkte fest. Es folgt also, daß für i - 40 cm die Zahl η = 6250 und für f = 60 cm die Zahl η = 4160 wird. Der Durchmesser des piezoelektrischen Wandlers ist 0, 4 cm, um Ungenauigkeiten gegenüber den angenommenen Formeln in der Mitte der Linse durch einfaches Verdunkeln der Mitte auszuschalten. Der Wandler hat eine Stärke von 0, 1 cm. Wenn man vom angegebenen Durchmesser und der ausgewählten parabolischen Form ausgeht, ist bei der Berechnung von Spannungswellen festgestellt worden, daß die Stärke an der Außenseite des Elements etwa 0, G cm betragen muß. Die Tabelle II zeigt die Resultate der Berechnung.
Tabelle II Anzahl der Erste Zonennum Annähernde i. Annähernde i. außen
Brennweite Zonen mern (die anderen Speisefre 0 Stärke ( 0. 6
(cm) durch Wandler ver quenz 0 Platte 0.6
dunkelt) (MHz) 0 . d. Mitte 0.6
6250 20 15.0 . 1
40 5000 16 12. 5 . 1
50 4160 13 9.87 .1
60 909841/0349
Tabelle III
Lichtwellenlänge
Brennweite x Brennweitenbereich für die Speise -
frequenzbereiche von Tabelle II
bis
150
(cm)
125
von
(in cm)
100
75
62.5 50 60
50 40 50
41.7 33.3 30
25 20 15
12.5 10 10
8.3 6.6 7.5
6.2 5 6
5 4
2000
4000
5000
6000
10, 000
20, 000
30, 000
40, 000
χ Brennweite in der Mitte des 5000 Ä Bereiches.
Im Ausführungsbeispiel ist die Platte 50 daher in der Mitte 0, 1 cm stark, und die bikonvexen, parabolischen Seiten verlaufen gleichmäßig zum Außenrand bis zu einer Dicke von 0, 6 cm. Für eine Brennweite von 50 cm beträgt die Schwingungsfrequenz des Oszillators 17 12. 5 MHz.
Die gesamte Anordnung wird anhand von Fig. 3 näher beschrieben. Eine Quelle kollimierten, monochromatischen Lichtes 13 sendet Lichtstrahlen 14 aus, die im Polarisator 15, bei dem es sich um einen der vielen bekannten Polarisatoren handeln kann, linear polarisiert werden. Dann durchsetzt das Licht die Platte 50 und einen Analysator 16, um im Brennpunkte fokussiert zu werden. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel bewirken die Brechungen an der konkaven Platte 50 eine Verbreiterung des Strahls, da die Platte -wie zunächst wie eine bikonkave Linse wirkt. Diese Wirkung wird durch die Linse 18 rückgängig gemacht. In dem piezoelektrischen Wandler 52 werden nur Schwingungen durch den veränderlichen Oszillator 17 induziert. Die Anordnung
909841/0349
arbeitet wie folgt: Wenn in der Platte 50 keine stehenden Wellen erzeugt werden, hat das aus der Platte austretende Licht den gleichen Querschnitt wie das in die Platte eintretende und ist in gleicher Richtung polarisiert. Die Linsenwirkung der Platte 50 wird durch die Wirkung der Linse 18 kompensiert. Eine Fresnel-Zonenlinsenwirkung tritt nicht ein, da keinerlei Zonenstruktur vorliegt. Werden dagegen stehende Wellen in die Platte induziert, so wird der Polarisationszustand des Lichtes, das aus den Bereichen der Platte, in denen Spannungen vorliegen, austritt, verändert. Das Licht 14 ist natürlich in bezug auf die Platte 1 so orientiert, daß eine Änderung im Polarisationszustand des aus den Spannungen aufweisendeii Bereichen austretenden Lichtes eintritt.
Die Fokussierung findet dadurch statt, daß das aus den Bereichen der Schwingungsknoten austretende Licht in einer Ebene polarisiert ist, die zur Polarisationsrichtung des aus den Bereichen der Schwingungsbäuche austretenden Lichtes senkrecht ist. Da in zueinander senkreehten Richtungen polarisierte Lichtanteile nicht miteinander interferieren, wirkt die Platte auf ein polarisiertes Licht einer Richtung wie eine Fresnellinse. Der Analysator
16 läßt die Strahlung mit der Polarisationsrichtung durch, die durch die spannungsoptische Substanz induziert wird, wenn sie unter Spannung steht, schließt aber die Strahlung mit anderer Polarität, die nicht fokussiert wird, aus und unterdrückt somit die nicht fokussierte strahlung. Durch Verändern der Schwingungsfrequenz und damit der Orte der stehenden Wellen erhält man eine andere Zonenanordinmg und damit eine Fokussierung an einer anderen Stelle. Eine solche Verstellung läßt sich mit relativ hoher Geschwindigkeit dadurch erreichen, daß einfach die Frequenz des Oszillators
17 verändert wird.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung arbeitet wie folgt: Der Oszillator 7 dient als Zeitsteueroszillator (oder Taktgeber) eines Datenverarbeitungs sy stems. Die richtige Zeitsteuerung ist kritisch, um sicherzustellen, daß die im System übertragenen Daten sich nicht mit anderen Daten vermischen.
909841/0349
U4721C
Eine Sichtanzeige muß auf der Schalttafel des Datenverarbeitungssystems erscheinen, um anzuzeigen, wann sich die Frequenz des Taktgebers in unzulässiger Weise verändert. Auf der Schalttafel des Datenverarbeitungs - systems sollen diskrete Signale erscheinen. Leitung 3 führt z. B. ein Signal und läßt eine Lampe auf der Schalttafel des Datenverarbeitungs - systems aufleuchten, wenn der Oszillator 7 zu schnell arbeitet, aber nicht so schnell, daß die Zeitsteuerung völlig ungeeignet wird. Auf der Leitung 3 tritt ein Signal auf, wenn der Lichtstrahl 8 bei einer Frequenz innerhalb eines bestimmten Bereichs auf die Photodiode 6 fokussiert wird. In derselben Weise tritt ein Signal auf der Leitung 4 auf, wenn der Lichtetrahl 8 auf die Diode 5 fokussiert wird, was bedeutet, daß die Frequenz etwas zu niedrig ist. Leitung 1 wird durch die Diode 4 erregt, wenn die Fre quenz nach unten hin zu weit abweicht. Es könnten beliebig viele diskrete Anzeigen auf Ausgangsleitungen erscheinen, die in ihrer Funktion den Lei tungen 1, 2 und 3 gleichen, indem die Fokussierung auf Photodioden gerichtet wird, die verschiedene Brennweiten von der Linse 10 haben.
Der Osziallator 7 steuert nicht nur den zeitlichen Ablauf des erwähnten Datenverarbeitungssystems, sondern er erzeugt auch Mequenzen, die mechanische Schwingungen in der spannungsoptischen Linse 10 bewirken. Die Photodiode 6 hat einen bestimmten Abstand von der Linse 10, die Photodiode 5 einen größeren Abstand und die Photodiode 4 einen noch größeren Abstand. Durch die mechanischen Schwingungen, die der Oszillator 7 auslöst, entstehen stehende Wellen an bestimmten Stellen auf der Platte Die stehenden Wellen definieren eine Fesnelsche Zonenplatte, so daß der durch die Linse 10 wandernde Lichtstrahl 8 an bestimmten örtlich getrennten Brennpunkten fokussiert wird, die in einem bestimmten Yerliältnis zur Frequenz des Oszillators stehen. Wenn die Photodioden 4, 5 und 6 sich an den verschiedenen Brennpunkten befinden, werden sie erregt.
90 9 8U1/03

Claims (6)

Docket 7678 Lr. Expl 18 J Juni 1964 pr-en Patentansprüche
1.) Anordnung zur schnellen Veränderung der Brennweite, gekennzeichnet durch ein plattenförmiges piezo-optisch aktives Element, in dem durch einen vorzugsweise zentral angeordneten Schwingungserzeuger ein den Zonen einer Fresnellinse entsprechendes, konzentrisch verlaufendes System von stehenden Wellen mit steuerbar veränderlicher Wellenlänge erzeugt wird, das den Polarisationszustand des das Element durchsetzenden, vorzugsweise linear polarisierten Lichtes so ändert, daß sich ein den Zonen einer Fresnellinse entsprechendes Muster von in senkrecht zueinander liegenden Ebenen polarisierten Licht ergibt, dessen in einer Ebene polarisierte Komponente mit der anderen Komponente nicht interferiert und in einer vom jeweiligen Abstand der einzelnen konzentrischen Bereiche abhängigen Entfernung fokussiert wird.
2.) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem piezooptisch aktiven Element ein Polarisator vorgeschaltet ist.
3.) Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das piezooptisch aktive Element zwischen zwei Polarisatoren angeordnet ist.
909841 /0349
4.) Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schwingungserzeuger ein elektro-mechanischer Wandler dient.
5.) Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das piezo-optisch aktive Element kreisförmig und bikonkav ausgebildet ist, derart, daß die konzentrisch nach außen verlau fenden stehenden Wellen mit wachsendem Abstand vom Zentrfum kürzer werden.
6.) Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch seine Anwendung in einer logischen Schal tung zur Zuordnung einer Mehrzahl von Frequenzen zu einer An zahl vpn durch in verschiedenen Ebenen liegenden lichtempfindlichen Elementen gesteuerten Ausgängen.
909841/0349
DE19641447210 1963-06-28 1964-06-19 Anordnung zur schnellen anederung der brennweite Pending DE1447210B2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US291515A US3312519A (en) 1963-06-28 1963-06-28 Wide range high speed adjustable focusing of high frequency electromagnetic radiation

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE1447210A1 true DE1447210A1 (de) 1969-10-09
DE1447210B2 DE1447210B2 (de) 1971-12-16

Family

ID=23120609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19641447210 Pending DE1447210B2 (de) 1963-06-28 1964-06-19 Anordnung zur schnellen anederung der brennweite

Country Status (3)

Country Link
US (1) US3312519A (de)
DE (1) DE1447210B2 (de)
GB (1) GB1045563A (de)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4374570A (en) * 1978-04-10 1983-02-22 Sanderson Roger S Sterilized storage container
US4572616A (en) * 1982-08-10 1986-02-25 Syracuse University Adaptive liquid crystal lens
US4881805A (en) * 1987-11-12 1989-11-21 Cohen Allen L Progressive intensity phase bifocal
US4881804A (en) * 1987-11-12 1989-11-21 Cohen Allen L Multifocal phase plate with a pure refractive portion
US5054905A (en) * 1987-11-12 1991-10-08 Cohen Allen L Progressive intensity phase bifocal
US6437762B1 (en) * 1995-01-11 2002-08-20 William A. Birdwell Dynamic diffractive optical transform
US9887459B2 (en) * 2013-09-27 2018-02-06 Raytheon Bbn Technologies Corp. Reconfigurable aperture for microwave transmission and detection

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3227034A (en) * 1961-10-05 1966-01-04 Ibm Specimen identification apparatus utilizing an elliptically polarized optical autocorrelation function

Also Published As

Publication number Publication date
DE1447210B2 (de) 1971-12-16
US3312519A (en) 1967-04-04
GB1045563A (en) 1966-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2918283C2 (de) Gerät zur Substratbehandlung mit einem Drehspiegel od. dgl.
DE2210320C3 (de) Akusto-optisches Ablenksystem
DE2429551B2 (de) Optische Vorrichtung zur Formung optischer Impulse
DE68914414T2 (de) Lichtquelle.
DE1281067B (de) Optischer Resonator
DE2529073C2 (de) Koppelelement für Glasfaserlichtleiter
DE102008031937A1 (de) Mehrstrahl-Laservorrichtung
DE2109904A1 (de) Lichtablenker
DE2306282B2 (de) Laser mit Q-Schaltung
DE1447210A1 (de) Anordnung zur schnellen AEnderung der Brennweite
DE2348025A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur behandlung von werkstuecken mittels laserstrahlung
DE1622245A1 (de) Optisches Abtastverfahren
DE3404822A1 (de) Braggzellen-spektralanalysator mit einem prismenaufweitungssystem
DE1447210C (de) Anordnung zur schnellen Änderung der Brennweite
DE1764849C2 (de) Optischer Sender für pulsförmiges kohärentes Licht
DE2359797C3 (de) Schaltbare optische Wellenleitereinrichtung
DE1764407A1 (de) Photoaktive lichtaendernde Einrichtung
DE1623299A1 (de) Photoelektrisches Mikroskop
DE1287227B (de) Optischer Sender oder Verstaerker
DE4446026C1 (de) Laserresonator
DE112019001232T5 (de) Räumlicher lichtmodulator, lichtmodulationsvorrichtung und verfahren zur ansteuerung eines räumlichen lichtmodulators
DE69531147T2 (de) Optische Ablenkvorrichtung
WO2012069135A2 (de) Phasenmischeinrichtung, beleuchtungseinrichtung und verfahren zum verringern der räumlichen kohärenz elektromagnetischer strahlung
DE102007020704A1 (de) Einrichtung für die Bearbeitung eines Werkstückes mit einem Laserstrahl
DE2009556C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern der Ablenkung eines Lichtstrahls

Legal Events

Date Code Title Description
SH Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971