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Barrensystem für schlierenoptische Systeme
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Barrensystem für schlierenoptische Systeme, insbesondere für schlierenoptische Systeme zur Lichtsteuerung.
Schlierenoptische Systeme zur Lichtsteuerung werden unter anderem zur Projektion von Fernsehbil- dern auf grosse Bildschirme verwendet und sind beispielsweise in der deutschen Patentschrift Nr. 822846 beschrieben. Eine zur Lichtsteuerung dienende Schicht befindet sich in der Abbildungsebene eines schlierenoptischen Systems, welches aus einer Anzahl nebeneinanderliegender einseitig verspiegelter Bar- ren, dem sogenannten Barrensystem, und einem die Steuerschicht tragenden Hohlspiegel besteht. Barren- system und Hohlspiegel sind so angeordnet, dass der Hohlspiegel die Barren auf sich selbst abbildet. Eine leistungsfähige Lichtquelle beleuchtet das Bildfeld auf der Steuerschicht über die verspiegelten Flächen des Barrensystems.
Die Oberfläche der Steuerschicht im Bildfeld wird entsprechend der Helligkeitsvertei- lung des wiederzugebenden Bildes in verschieden starkem Masse verformt. Diese Verformung bildet ein
Raster mit konstanter Teilung, aber mit an den einzelnen Punkten des Bildfeldes verschieden grosser
Amplitude (Deformation). Bei undeformierter Oberfläche des Steuermediums fällt das Licht infolge der
Abbildung des Barrens auf sich selbst wieder zur Lichtquelle zurück. Wird jedoch die Oberfläche an einzelnen Bildstellen deformiert, so gelangt das an diesen Bildstellen vom Hohlspiegel reflektierte Licht an den Barren vorbei über ein Projektionsobjektiv zum Projektionsschirm. Das Projektionsobjektiv ist dabei so angeordnet, dass es das Bildfeld auf den Projektionsschirm abbildet.
Bei den bisher bekannten Anordnungen dieser Art wird nur etwa die Hälfte des von der Lichtquelle erzeugten Lichtstromes für die Projektion ausgenützt. Dieser Verlust von zo erklärt sich durch die Verwendung eines Barrensystems, dessen spiegelnde Oberflächen in einer Ebene liegen. Der auf die Zwischenräume zwischen den Barren entfallende Lichtstrom tritt durch das Barrensystem hindurch. Er wird also nicht auf das Bildfeld gerichtet und geht verloren.
Die vorliegende Erfindung soll den Lichtwirkungsgrad dieser Systeme verbessern. Demgemäss richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Barrensystem für schlierenoptische Systeme, insbesondere mit einem zur Lichtsteuerung dienenden Steuermedium, bei welchem die Ebenen der verspiegelten, zur Beleuchtung des Bildfeldes auf dem Steuermedium durch die Lichtquelle dienenden Flächen der Barren in verschiedenen Ebenen liegen und so angeordnet sind, dass von der Lichtquelle aus gesehen der Abstand zwischen den Flächen kleiner erscheint als ihre Breite, während vom Bildfeld auf dem Steuermedium aus gesehen, die freien Öffnungen zwischen den Flächen ungefähr ihrer Breite entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebenen der verspiegelten Flächen der einzelnen Barren geringfügig gegeneinander geneigt sind, derart,
dass sich die von den einzelnen Barren umgelenkten Lichtbündel im Bildfeld überdecken.
Die Erfindung soll in folgendem an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert werden, wobei Fig. 1 das Barrensystem in einem Lichtsteuerungssystem mit Hohlspiegel und Fig. 2, 3 und 4 das erfindungsgemässe Barrensystem im Schnitt und in zwei Ansichten zeigen.
Fig. 1 zeigt grundsätzlich den Aufbau eines solchen Lichtsteuerungssystems schematisch, u. zw. in Anwendung bei einem schlierenoptischen System, beispielsweise nach Art des deutschenpatentes Nr. 822846, bei welchem verspiegelte Barren durch einen das Steuermedium tragenden Hohlspiegel in sich selbst abgebildet werden, bei dem also ein einziges Barrensystem als Eingangs-und Ausgangsbarrensystem verwendet wird. Die Lichtquelle wird gebildet durch eine Gasentladungslampe 10 mit einem hinter der Lam-
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pe befindlichen Spiegel 12 und einem Kondensor 14. Das Licht fällt auf die verspiegelte Oberfläche 16 der Barren des Spiegelbarrensystems 18 und wird auf das Steuermedium 19 geworfen, welches In dünner
Schicht auf der Oberfläche eines Hohlspiegel 20 ausgebreitet ist.
Eine Linse 22 bildet dabei etwa die
Ebene des Kondensors 14 auf das Steuermedium im Bildfeld 24 ab. Die dargestellte Anordnung wird zur
Projektion von Fernsehbildern verwendet. Zu diesem Zweck befindet sich der Hohlspiegel 20 innerhalb eines Vakuumbehälters 26, in welchem sich auch eine Kathodenstrahlröhre 28 mit dem Ablenkspulensy- stem 30 befindet. Der Kathodenstrahl 32 überstreicht in bekannter Weise in nebeneinanderliegenden Zei- len das Bildfeld 24. Der Kathodenstrahl 32 wird in gleichfalls bekannter Weise so durch das Bildsignal moduliert, dass auf der Oberfläche der Steuerschicht im Bildfeld eine Ladungsverteilung entsteht, welche ein regelmässiges Raster bildet, wobei jedoch die Amplitude des Rasters an verschiedenen Bildstellen in
Abhängigkeit von der Helligkeitsverteilung des zu projizierenden Bildes verschiedene Grösse annimmt.
Das Barrensystem 18 ist im Kugelmittelpunkt des Hohlspiegels 20 derart angeordnet, dass die Barren des
Systems in sich selbst abgebildet werden. Das hat zur Folge, dass im Ruhezustand, also bei undeformier- ter Oberfläche der Steuerschicht, das von der Lichtquelle kommende und durch die verspiegelten Barren auf den Hohlspiegel gerichtete Licht wieder über die verspiegelten Oberflächen der Barren zur Lichtquel- le zurückgeworfen wird. Weist dagegen die Steuerschicht im Bildfeld eine deformierte Oberfläche auf, so wird das Licht in diesem Bildpunkt entsprechend der Grösse der Deformation (=Amplitude des Rasters) ge- genüber dem Ruhezustand abgelenkt. Es fällt an den Barren des Barrensystems 18 vorbei auf das Projek- tionsobjektiv 32 und gelangt nach Ablenkung durch einen Spiegel 34 auf den (verkleinert angedeuteten)
Projektionsschirm 36.
Das Projektionsobjektiv 32 ist so angeordnet, dass es das Bildfeld 24 auf den Schirm
36 abbildet. Eine planparallele Glasplatte 38, die zur Vermeidung von störenden Reflexen zweckmässi- gerweise gegenüber der optischen Achse geneigt ist, dient zum vakuumdichten Abschluss des Gehäu- ses 26 gegen das Barrensystem 18. Die in der Apparatur noch weiterhin erforderlichen Einrichtungen zur Drehung und Kühlung des Spiegels, zum Auswechseln des Materials der Steuerschicht usw., sind der Über- sichtlichkeit der Darstellung halber fortgelassen. Sie sind in der oben angeführten Patentschrift im ein- zelnen erläutert.
Die Ebenen der verspiegelten Oberflächen der einzelnen Barren sind gegeneinander versetzt und so angeordnet, dass von der Lichtquelle 10 aus gesehen die spiegelnden Flächen aneinander anzuschliessen scheinen, während vom Bildfeld 24 aus gesehen die zwischen ihnen liegenden Öffnungen 40 etwa der
Breite der Barren 18 entsprechen.
Die Flg. 2, 3 und4zeigen das erfindungsgemässeBarrensystem vergrössert, u. zw. die Fig. 2 im Schnitt, die Fig. 3 in der Ansicht von der Lichtquelle aus und die Fig. 4 in der Ansicht vom Bildfeld aus. Darstellungsgemäss besteht das Barrensystem aus fünf Barren 50 ; die geneigten Flächen 52 sind verspiegelt. Das von der links liegenden Lichtquelle kommende Licht wird nach unten abgelenkt und ist durch die Lichtstrahlen 54 schematisch angedeutet. Gemäss der Erfindung sind die Flächen 52 geringfügig gegeneinander geneigt, wobei die gegenseitige Neigung so gewählt ist, dass die von den einzelnen Barren erzeugten Lichtbündel sämtlich gegen die Mitte des Bildfeldes 24 gerichtet sind.
Dadurch wird das gesamte auf das Barrensystem auffallende durch die gestrichelte Linie 56 angedeutete Lichtbündel gegen den Hohlspiegel abgelenkt und zur Beleuchtung des Bildfeldes verwendet. Das Licht der Lichtquelle wird so vollständig ausgenützt. Von der Lichtquelle aus gesehen erscheint das Barrensystem wie in Fig. 3 dargestellt. Es scheinen also die spiegelnden Flächen der Barren 52 aneinander anzuschliessen. Vom Bildfeld aus gesehen dagegen schliessen die einzelnen verspiegelten Flächen der Barren nicht aneinander an, sondern sind durch Zwischenräume 40 getrennt, die in ihrer Breite ungefähr der vom Bildfeld aus erscheinenden Breite der einzelnen Barren 52 entsprechen. Die Barren sind beispielsweise auf einem Rahmen 60 befestigt.
Vorzugsweise besitzt jeder Barren auf einer oderbeiden Seiten eine an die verspiegelte Fläche anschliessende Facette 62. Dabei ist vom Bildfeld aus gesehen der zwischen den Barren verbleibende Zwi- schenraum kleiner als die gemeinsame Breite von verspiegelter Fläche und Facette. Durch diese grundsätzlich durch die deutsche Patentschrift Nr. 822846 bekannte Anordnung, gemäss welcher die für die Lichtsteuerung wirksame abschattende Breite der Barren grösser ist als die Breite der lichtdurchlässigen Zwischenräume zwischen diesen, wird eine Unempfindlichkeit der Lichtsteuerunggegen gewisse Dicke- schwankungen der Steuerschicht erreicht.
Das bei nicht deformierter Steuerschicht auf dem Barren durch den Hohlspiegel entworfene Bild der Barren ist schmaler, als der in bezug auf das Projektionsobjektiv abschattende Querschnitt des Barrens. Die Breite der Facette ist etwa gleich einem Zehntel bis Fünftel der Breite der verspiegelten Fläche. Vorzugsweise sind auch die Facetten 62 verspiegelt. In diesem Fall wird das auf die Facette fallende Licht nicht absorbiert, sondern aus dem Projektionsstrahlengang entfernt und so die Aufheizung der Barren verhindert.
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Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen schliessen von der Lichtquelle aus gesehen die spiegelnden Flächen der Barren aneinander an. Die Erfindung betrifft selbstverständlich auch solche Anordnungen, bei welchen die Flächen von der Lichtquelle aus gesehen einen geringen Zwischenraum aufweisen, wobei aber der Abstand zwischen den Flächen kleiner erscheint als die Breite dieser Flächen. In diesem Fall
EMI3.1
Selbstverständlich ist die Verwendung eines erfindungsgemässenBarrensystems nicht auf die Projektion von Fernsehbildern beschränkt, wie dies bei den besprochenen Ausführungsbeispielen der Fall war.
Es lässt sich insbesondere vorteilhaft bei solchen schlierenoptischen Systemen verwenden, bei denen das verspiegelte Barrensystem durch einen Hohlspiegel in sich selbst abgebildet wird, ist aber selbstver- stündlich nicht auf die Verwendung bei solchen Systemen mit Hohlspiegel eingeschränkt.
Eine Anordnung zweier getrennter Barrensysteme, deren eines durch einen das Steuermedium tragenden Hohlspiegel auf das andere Barrensystem abgebildet wird, ist beispielsweise in der USA-Patentschrift Nr. 2, 813, 146 dargestellt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Barrensystem für schlierenoptische Systeme, insbesondere mit einem zur Lichtsteuerung dienenden Steuermedium, bei welchem die Ebenen der verspiegelten, zur Beleuchtung des Bildfeldes auf dem Steuermedium durch die Lichtquelle dienenden Flächen der Barren In verschiedenen Ebenen liegen und so angeordnet sind, dass von der Lichtquelle aus gesehen der Abstand zwischen den Flächen kleiner erscheint als ihre Breite, während vom Bildfeld auf dem Steuermedium aus gesehen, die freien Öffnungen zwischen den Flächen ungefähr ihrer Breite entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebenen der verspiegelten Flächen der einzelnen Barren geringfügig gegeneinander geneigt sind, derart, dass sich die von den einzelnen Barren umgelenkten Lichtbündel im Bildfeld überdecken.