DE1270598B

DE1270598B - Anordnung zum Erhoehen der Lichtstaerke und Verbessern der Farbreinheit auf dem Projektionsschirm eines Projektionsfarbfernsehgeraetes

Info

Publication number: DE1270598B
Application number: DEP1270A
Authority: DE
Inventors: William Earl Good; Thomas Threlkeld True; Henry John Vanderlaan
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1964-02-11
Filing date: 1965-02-10
Publication date: 1968-06-20
Also published as: US3272917A; GB1096741A; FR1430430A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

Nummer:

Aktenzeichen:

Anmeldetag:

Auslegetag:

HOIj

H04n

Deutsche KL: 21 al - 32/50

1270598
P 12 70 598.5-31
10. Februar 1965
20. Juni 1968

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Erhöhen der Lichtstärke und Verbessern der Farbreinheit auf dem Projektionsschirm eines Projektionsfarbfernsehgerätes mit einem durch aufgebrachte elektrische Ladungen deformierbaren lichtsteuernden Medium, auf dem zwei das Licht in derselben Richtung beugende Gitter von unterschiedlichem Gitterabstand aufgezeichnet sind, und mit einer zwischen einer Lichtquelle und dem Lichtsteuermedium angeordneten Einlaßblende, deren durchsichtige Bereiche mit den undurchsichtigen Bereichen einer zwischen dem Lichtsteuermedium und dem Projektionsschirm angeordneten Auslaßblende derart ausgerichtet sind, daß das durch das Lichtsteuermedium hindurchtretende ungebeugte Licht auf die undurchsichtigen Bereiche der Auslaßblende auftrifft.

Die beiden parallel zueinander verlaufenden Gitter auf dem Lichtsteuermedium sind jeweils einer Farbkomponente des zu projizierenden Farbbildes zugeordnet. Die Gitter beugen das von der Eingangsblende auf das Lichtsteuermedium fallende Licht derart, daß jeweils nur das gebeugte Licht der dem betreffenden Gitter zugeordneten Farbkomponente durch die durchsichtigen Bereiche der Auslaßblende zum Projektionsschirm gelangt, während das ungebeugte Licht und das übrige gebeugte Licht auf die undurchlässigen Bereiche der Auslaßblende fällt. Dabei hängt die Lichtintensität der gebeugten Farbkomponente davon ab, wie stark das Beugungsgitter auf dem Lichtsteuermedium ausgebildet ist.

Das lichtmodulierte Medium kann eine dünne, lichtdurchlässige Ölschicht sein. Das Beugungsgitter kann in der Ölschicht durch Aufbringen elektrischer Ladungen, z. B. mit Hilfe eines Elektronenstrahls, gebildet werden. Der Elektronenstrahl tastet dabei zeilenweise die Oberfläche des Lichtsteuermediums ab. Gleichzeitig wird der Elektronenstrahl in seiner Ablenkrichtung von zwei Frequenzen geschwindigkeitsmoduliert, die den beiden Farbkomponenten zugeordnet sind. Diese Modulationsfrequenzen sind wesentlich höher als die Abtastfrequenz. Auf diese Weise werden auf dem Lichtsteuermedium Zeilen oder Linien elektrischer Ladungen aufgetragen, die von einer entgegengesetzt geladenen, durchsichtigen, leitenden Platte an der anderen Oberfläche der Schicht angezogen werden. Dadurch wird das Lichtsteuermedium entsprechend den aufgetragenen Ladungen deformiert, und es entstehen die beiden Lichtbeugungsgitter.

Trifft weißes Licht auf die Beugungsgitter, so wird es in mehrere Spektren zerlegt. Zu beiden Seiten des nicht abgelenkten Lichts schließen sich Beugungs-Anordnung zum Erhöhen der Lichtstärke
und Verbessern der Farbreinheit
auf dem Projektionsschirm eines
Proj ektionsf arbf ernsehgerätes

Anmelder:

General Electric Company,

Schenectady, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,

6000 Frankfurt 1, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:

William Earl Good, Liverpool, N. Y.;

Thomas Threlkeld True, Camillus, N. Y.;

Henry John Vanderlaan,

Liverpool, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 11. Februar 1964
(343 990)

Spektren an, die als Beugungsspektren erster Ordnung, zweiter Ordnung usw. bezeichnet werden. In jedem Beugungsspektrum wird das blaue Licht am wenigsten und das rote Licht am meisten abgelenkt. Der Ablenkungswinkel des roten Lichts im Beugungsspektrum erster Ordnung ist z. B. derjenige Winkel, bei dem das Verhältnis der Wellenlänge des roten Lichts zum Gitterabstand gleich dem Sinus des abgelenkten Winkels ist, wenn der Winkel in bezug auf die Richtung des nicht abgelenkten Strahls gemessen wird. Beim Beugungsgitter zweiter Ordnung ist der Sinus des Ablenkwinkels gleich dem Verhältnis der zweifachen Wellenlänge des roten Lichts zum Gitterabstand. Entsprechende Verhältnisse gelten für die Beugungsgitter höherer Ordnung.

Wenn der Lichtstrahl oval ausgebildet ist, dann werden alle Spektren aus Komponenten aufgebaut, deren Gestalt ebenfalls oval ist. TrMt das gebeugte Licht auf eine Blende auf, die einen breiten, durchsichtigen Schlitz trägt, so wird das durch den Schlitz hindurchgelassene Licht im wesentlichen aus weißem Licht gebildet. Jeder Abschnitt des Spektrums weist

809 560/344

3 4

dabei eine Intensität auf, die der Tiefe der Gitter- lichem Gitterabstand aufgezeichnet sind, wobei das linien an der von dem Lichtstrahl beleuchteten Stelle erste Gitter mit dem größten Gitterabstand einer des Lichtsteuermediums entspricht. Wenn der Schlitz ersten Farhkomponente mit einer kürzeren Welleneine vorgegebene Breite hat und an einer vorgegebe- länge und das zweite Gitter mit dem kleineren Gitternen Stelle liegt, dann kann nur eine ausgewählte 5 abstand einer zweiten Farbkomponente mit einer Farbkomponente eines Spektrums hindurchtreten. längeren Wellenlänge zugeordnet ist, und mit einer Die Ablenkung und die Streuung der Ablenkung einer zwischen einer Lichtquelle und dem Lichtsteuervorgegebenen Primärfarbkomponente, die sich aus medium angeordneten Einlaßblende, deren durcheinem Wellenlängenband, beispielsweise dem roten sichtige Bereiche mit den undurchsichtigen Bereichen Band, zusammensetzt, nimmt mit abnehmendem io einer zwischen dem Lichtsteuermedium und dem Gitterabstand zu, und umgekehrt wird die Ablenkung Projektionsschirm angeordneten Auslaßblende derart und die Streuung der Ablenkung mit zunehmendem ausgerichtet sind, daß das durch das Lichtsteuer-Gitterabstand kleiner. Die Streuung entspricht hierbei medium hindurchtretende ungebeugte Licht auf die einem Winkel, der von dem Wellenlängenband der . undurchsichtigen Bereiche der Auslaßblende auftrifft, Farbkomponente umfaßt wird. 15 wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der an einen

Außer den beiden parallel zueinander verlaufenden undurchsichtigen Bereich auf der Auslaßblende anBeugungsgittern wird im allgemeinen auf dem Licht- grenzende erste durchsichtige Bereich und der daraufsteuermedium für eine dritte Farbkomponente ein folgende zweite durchsichtige Bereich von einer weiteres Beugungsgitter aufgezeichnet, dessen Gitter- solchen Breite und gegenüber dem undurchsichtigen linien zu den Gitterlinien der beiden ersten Gitter 20 Bereich derart versetzt sind, daß durch den ersten senkrecht verlaufen. durchsichtigen Bereich das von dem ersten Gitter in

Wenn zwei oder mehrere parallele Beugungsgitter erster Ordnung gebeugte Licht der ersten Farbkommit unterschiedlichen Gitterabständen auf einem ponente und das von einem dritten Gitter in erster lichtmodulierenden Medium erzeugt werden, so ist Ordnung gebeugte Licht von den beiden Farbkompoes schwierig, die durchsichtigen und undurchsichtigen 25 nenten hindurchgehen und daß durch den zweiten Bereiche bzw. die Stege und Schlitze auf der Auslaß- durchsichtigen Bereich das von dem zweiten Gitter blende derart anzuordnen, daß möglichst das ge- in erster Ordnung gebeugte Licht der zweiten Farbsamte gebeugte Licht der gewählten Farbkomponen- komponente hindurchgeht, wobei das dritte Gitter ten durch die Schlitze hindurchgeht und das gebeugte von den beiden erstgenannten Gittern auf Grund von Licht der nicht gewünschten Farbkomponenten so- 30 Schwebungserscheinungen erzeugt wird, wie das ungebeugte Licht auf die Stege der Auslaß- Schwebungserscheinungen dieser parallelen Gitter

blende fällt. Hierdurch wird die Qualität des proji- mit einem einer dritten Farbkomponente zugeordzierten Farbbildes insbesondere hinsichtlich der Bild- neten Bezugsgitter werden dadurch vermieden, daß helligkeit, Farbeinheit und Auflösung nachteilig be- die Gitterlinien des der dritten Farbkomponente zueinnußt. 35 gehörigen Gitters senkrecht zu den Gitterlinien der

Aus diesem Grund wurde es bereits vorgeschlagen, anderen Beugungsgitter verlaufen, das eine Gitter auf dem Lichtsteuermedium mit dem Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll an

größeren Gitterabstand der Farbkomponente mit der Hand von Figuren beschrieben werden, kürzeren Wellenlänge und das andere Gitter mit dem Fig. 1 zeigt schematisch ein Projektionsfarbfern-

kleineren Gitterabstand der anderen Farbkomponente 40 sehgerät mit der erfindungsgemäßen Anordnung; mit der längeren Wellenlänge zuzuordnen. Auf diese Fi g. 2 zeigt das lichtmodulierende Medium, das in

Weise konnte durch entsprechende Ausbildung der vier Abschnitte zerlegt ist, um einige Hilfsgrößen der Auslaßblende der Anteil der gewünschten Färb- auf ihm ausgebildeten Beugungsgitter gemäß der Erkomponenten erheblich gesteigert werden. findung zu veranschaulichen;

Bei der Aufzeichnung von zwei parallelen Beu- 45 F i g. 3 und 4 dienen als Diagramme der Erklärung gungsgittern auf dem Lichtsteuermedium entsteht wesentlicher Punkte der Erfindung, jedoch infolge von Schwebungserscheinungen ein Gemäß Fig. 1 enthält ein Fernsehsystem zur

weiteres drittes Beugungsgitter, dessen Gitterabstand gleichzeitigen Projektion von Farben einen optischen einer Frequenz entspricht, die gleich der Differenz Kanal 1 mit einem lichtmodulierenden Medium 2 und zwischen den den beiden anderen Gittern zugeordne- 50 einem elektrischen Kanal 3 mit einer Elektronenten Frequenzen ist. Der Gitterabstand des Schwe- strahlquelle 4, deren Strahl 5 mit dem lichtmoduliebungsgitters ist daher größer als der Abstand zwi- renden Medium 2 gekoppelt wird. Das von der Lichtseiten den beiden anderen Gittern. Dementsprechend quelle kommende Licht wird durch mehrere, einen werden die Farbkomponenten des einfallenden Lichts Strahl bildende und abändernde Vorrichtungen auf weniger abgelenkt als von den beiden anderen Git- 55 das lichtmodulierende Medium geworfen. Im elektern. Die von dem Schwebungsgitter gebeugten ge- irischen Kanal werden elektrische Signale, deren wünschten Farbkomponenten bleiben bei der vor- Größe sich je nach der Stärke der drei primären geschlagenen Anordnung unberücksichtigt und fallen Farbkomponenten eines zu projezierenden Bildes von zusammen mit dem ungebeugten Licht auf den Punkt zu Punkt ändert, der Elektronenstrahlquelle undurchsichtigen Bereich der Auslaßblende. 60 zwecks Strahlmodulation zugeführt, damit im licht-

Der Erfindung liegt daher vor allem die Aufgabe modulierenden Medium, wie später vollständig erzugrunde, auch die durch das Schwebungsgitter ge- läutert wird, Deformationen auftreten, die das Licht beugten gewünschten Farbkomponenten zur Projek- verändern, das von dem durchsichtigen modulierention des Farbbildes auszunutzen. den Medium Punkt für Punkt entsprechend dem zu

Ausgehend von einer Anordnung mit einem durch 65 projizierenden Bild hindurchgelassen wird. Eine mit aufgebrachte elektrische Ladungen deformierbaren Öffnungen versehene Lichtblende 7 und ein Projek-Lichtsteuermedium, auf dem zwei das Licht in der- tionslinsensystem 8, das aus mehreren Elementen an selben Richtung beugende Gitter von unterschied- der Lichtausgangsseite des lichtmodulierenden Me-

5 6

diums aufgebaut sein kann, wirkt mit dem lichtmodu- sei. Die Auslaßblende 7 ist eben dargestellt, um die lierenden Medium zusammen und steuert das durch Erfindung leichter anschaulich zu machen; in der den optischen Kanal hindurchgegangene Licht, damit Praxis kann sie wie ein Sektor einer sphärischen es auf einen Schirm 9 fällt und dabei das zu proji- Schale konkav bezüglich des hinteren Abschnitts des zierende Bild herstellt. 5 Systems gekrümmt sein. Die Auslaßblende 7 weist im Auf der Einlaßseite des lichtmodulierenden Me- Mittelabschnitt mehrere parallele, vertikal verlaudiums 2 sind der Reihe nach eine Lichtquelle 6 aus fende, durchsichtige Schlitze 20 auf, die durch mehzwei Elektroden 10, zwischen denen bei Anlegung rere parallele, vertikal verlaufende, undurchsichtige einer Spannung von einer Quelle 28 weißes Licht ent- Stege 21 getrennt sind. Die Auslaßblende weist außersteht, ein elliptischer Reflektor 11, in dessen Brenn- i° dem in den Sektoren zu beiden Seiten des Mittelteils punkt die Elektroden 10 liegen, ein etwa kreisrundes mehrere parallele, horizontal verlaufende, durchsich-Filter 12 mit einem vertikal orientierten Mittelteil, der tige Schlitze 22 auf, die durch mehrere parallel, horiim wesentlichen nur die rote und blaue oder rotvio- zontal verlaufende, undurchsichtige Stege 23 getrennt lette Komponente des weißen Lichts hindurchgehen sind. Falls das lichtmodulierende Medium 2 nicht läßt, und mit Sektoren zu beiden Seiten des Mittel- 15 deformiert ist, bildet das Linsensystem 15 das Licht teils, die im wesentlichen nur die grüne Komponente aller Schlitze der Einlaßblende 14 auf entsprechenden des weißen Lichts hindurchgehen lassen, eine Linsen- undurchsichtigen Stegen der Auslaßblende 7 ab; ζ. Β. platte 13 von etwa kreisrundem Umriß, die aus meh- wird das Licht eines Einlaßschlitzes 24 auf einem reren kleinen länglichrunden, in horizontalen und Auslaßsteg 25 abgebildet. In ähnlicher Weise wird vertikalen Reihen angeordneten Linsen besteht, eine 20 das durch einen horizontalen Schlitz 26 der Einlaßweitere Linsenplatte und eine Eingangsblende 14 von blende hindurchgegangene Licht vom Linsensystem etwa kreisrundem Umriß, die auf ihrer einen Außen- 15 auf einem Steg 27 der Ausgangsblende abgebildet, fläche ebenfalls zahlreiche kleine, länglichrunde Wenn das lichtmodulierende Medium 2 deformiert Linsen besitzt, die in entsprechenden horizontalen ist, wird das Licht abgelenkt und geht durch die und vertikalen Reihen angeordnet sind, und die auf 35 Schlitze der Ausgangsblende 7 hindurch, so daß es der anderen Außenfläche die Blende trägt, und ein von der Projektionslinse 8 auf den Schirm 9 projiziert die Blende abbildendes Linsensystem 15 angeordnet, werden kann. Weitere Einzelheiten der Optik am das aus zahlreichen Linsenelementen bestehen kann. Eingang des Systems sind bereits anderweitig vorge-Die Blende 7 und das Projektionslinsensystem 8 lie- schlagen worden.

gen im Auslaßteil des optischen Kanals. Der ellip- 30 Die Phasenbeugungsgitter haben die Eigentümlichtische Reflektor 11 ist bezüglich des lichtmodulieren- keit, das auf sie einfallende Licht abzulenken; der den Mediums 2 derart angeordnet, daß das letztere Ablenkungswinkel ist dabei eine Funktion des Abin einer anderen Brennebene erscheint. Der Mittelteil Standes von Zeile zu Zeile und außerdem von der der Eingangsblende enthält mehrere vertikal ver- Wellenlänge des Lichts. Bei einer bestimmten Wellenlaufende, durchsichtige Schlitze 16, zwischen denen 35 länge bewirkt ein großer Abstand von Zeile zu Zeile mehrere vertikal verlaufende, undurchsichtige Stege eine geringere Ablenkung als ein kleiner Abstand. 17 liegen. In den Sektoren der Blende zu beiden Für einen bestimmten Abstand von Zeile zu Zeile Seiten des Mittelteils befinden sich mehrere parallele, werden kurze Lichtwellenlängen weniger als lange horizontal orientierte Schlitze 18 oder durchsichtige Lichtwellenlängen abgelenkt. Die Phasenbeugungs-Lichtöffnungen, die von ähnlich orientierten, par- 4° gitter haben außerdem die Eigentümlichkeit, das aballelen, undurchsichtigen Stegen 19 getrennt sind. Die gelenkte Licht je nach der Höhe oder Tiefe ihrer erste Platte 13 wirkt dahingehend, daß die einzige Zeilen oder Täler mit sich ändernder Stärke durchzu-Bogenlichtquelle 10 je nach der Zahl der länglich- lassen. Dementsprechend kann mit dem Phasenrunden Linsen der Platte 13 in mehrere derartige beugungsgitter die Intensität der Farbkomponenten Quellen umgewandelt und die Bogenlichtquelle auf 45 eines Lichtstrahls Punkt für Punkt beeinflußt werden, den einzelnen gesonderten Elementen der durchsich- Von dem Abstand von Zeile zu Zeile eines Beugungstigen Schlitze in der Einlaßblende 14 abgebildet wird. gitters werden die Ablenkung und somit die Auswahl Alle länglichrunden Linsen der zweiten Linsenplatte der Farbkomponenten beeinflußt; die Amplitude des 14 bilden eine entsprechende länglichrunde Linse Gitters beeinflußt dabei die Intensität dieser Kompoder ersten Platte 13 auf dem wirksamen Bereich des 5° nente. Dadurch, daß der Abstand des blauen und lichtmodulierenden Mediums 2 ab. Bei der erläuter- roten Gitters in einem roten, blauen und grünen Priten Anordnung wird das Licht der Quelle 6 wirksam märsystem z. B. derart gewählt wird, daß der Abstand ausgenutzt und auf dem lichtmodulierenden Me- des blauen Gitters um so viel kleiner als der des roten dium 2 gleichförmig verteilt. Beide Linsenplatten 13 Gitters ist, damit das Licht erster Ordnung genauso und 14 sind eben dargestellt, um die Erfindung ein- 55 wie die rote Komponente durch das rote Gitter abgefacher zu veranschaulichen; sie können jedoch auch lenkt wird, kann die rote und blaue Komponente in als Sektoren sphärischer Schalen vorliegen, die be- gleicher Weise abgelenkt werden. Somit kann auch züglich der Bogenlampe konvex sind. Das Filter 12 die rote und blaue Komponente durch dieselben Öffist derart aus Abschnitten aufgebaut, daß die rote nungen der Ausgangsblende hindurchgelassen wer- und blaue Lichtkomponente auf die vertikal verlau- 60 den; die relative Stäfke des roten und blauen Lichts fenden Schlitze einfällt; das grüne Licht der Quelle würde sich entsprechend der Amplitude der Gitter wird an den horizontalen Schlitzen der Eingangs- ändern. Ein derartiges System ist in der USA.-Patentblendel4 aufgenommen. schrift Re. 25169 von W. E. Glenn erläutert.

Das Linsensystem 15 wirkt dahingehend, daß das Wenn zwei Phasenbeugungsgitter wie die beschrie-

Licht aus den Schlitzen der Einlaßblende 14 durch 65 benen gleichzeitig in einem lichtmodulierenden Me-

das lichtmodulierende Medium 2 hindurch auf ent- dium ausgebildet und überlagert werden, entsteht in

sprechenden Abschnitten der Auslaßblende 7 abge- eigentümlicher Weise ein weiteres Beugungsgitter, das

bildet wird, wie anschließend noch näher erläutert als Schwebungsfrequenzgitter bezeichnet sei und

einen größeren Abstand als die beiden anderen Gitter aufweist, während die Schwebungsfrequenz selbst geringer als die Frequenz der beiden anderen Gitter ist. Die Wirkung eines derartigen Gitters liegt, wie aus den vorangehenden Betrachtungen einleuchtet, darin, daß das rote und blaue einfallende licht geringer als von den beiden anderen Gittern abgelenkt und sonnt an der Ausgangsblende blockiert wird, dessen Öffnungen auf der Basis der vorangehenden Betraeh-

talen Abtastzeilen des Rasters, die auf dem einen der beiden Felder eines Bildes erscheinen. Im Abschnitt 34 des Rasters, das in der linken oberen Ecke der Fig. 2 wiedergegeben ist, stellen getrennte, vertikal orientierte, gestrichelte Linienstücke 39 an jeder Rasterzeile schematisch die Konzentration der Ladung dar, die vom Elektronenstrahl zur Ausbildung des roten Beugungsgitters aufgebracht ist; eine derartige Konzentration tritt in Intervallen von gleichem

tungen hergestellt sind. Eine solche Blockierung stellt io Abstand an jeder Zeile auf. Die entsprechenden Teile eine Beeinträchtigung der richtigen Parbwiedergabe der Abtastzeilen besitzen ähnliche Konzentrationen, und einen Verlust an ausnutzbarem Licht dar. Ein
Weg, derartige Wirkungen in einem System mit zwei

Farbkomponenten zu vermeiden, besteht darin, Beugungsgitter vorzusehen, deren Zeilen oder Täler orthogonal zueinander verlaufen. Eine derartige Anordnung ist in der USA.-Patentschrift 3 078 338 von W. E. Glenn beschrieben. Wenn jedoch drei Beugungsgitter auf einem lichtmodulierenden Medium

wodurch sich eine Anordnung von Ladungszeilen bildet, die von den benachbarten Zeilen einen gleichen Abstand haben, wodurch Täler im lichtmodulierenden Medium entstehen; die Tiefe dieser Täler hängt natürlich von der Konzentration der Ladungen ab. Ein solches Gitter wird durch Überlagerung eines sich horizontal mit einer Frequenz von 15750Hz bewegenden Elektronenstrahls mit einer Trägerwelle,

überlagert werden sollen, damit Punkt für Punkt die ao z. B. einer Sinuswelle von geringerer Amplitude, aber

relative Intensität aller drei primären Farbkomponenten des Lichtstrahls gleichzeitig moduliert werden, müssen unausweichlich zwei Phasengitter derart ausgebildet werden, daß Zeilen oder Täler hl derselben Richtung verlaufen. Die Erfindung richtet sich darauf, diese Schwierigkeit .in Systemen mit zwei oder drei primären Farbkomponenten zu überwinden.

Das lichtmodulierende Medium 2 ist in mehrere beträchtlich vergrößerte Abschnitte 30 bis 32, die

fester Frequenz erzeugt, die größenordnungsmäßig etwa tausendfach größer ist, also in der Größenordnung von 18 MHz liegt, wodurch ein Beugungsgitter entsteht, dessen Abstand von Zeile zu Zeile annähernd ein Tausendstel der Breite des Rasters, also annähernd 0,025 mm beträgt. Die hohe Frequenz der Trägerwelle bewirkt eine Geschwindigkeitsmodulation des Strahls, wodurch sich der Strahl stufenweise bewegt und somit das Ladungsmuster gemäß der

In der oberen rechten Ecke der F i g. 2 ist der Abschnitt 35 des Rasters zu sehen, in dem ein blaues Beugungsgitter ausgebildet ist. Wie beim roten Beugungsgitter stellen vertikal orientierte, gestrichelte Linienstücke 40 an den Abtastzeilen Konzentrationen der vom Elektronenstrahl aufgebrachten Ladungen

Beuoungsgitter der primären Farbkomponenten Rot, 30 Figur aufbringt, in dem die Täler vertikal verlaufen Blau und Grün zeigen, und einen Abschnitt 33 mit und benachbarte Täler in einem Abstand voneindem Schwebungsfrequenzgitter zerlegt, das in eigen- ander getrennt sind, der durch die Trägerfrequenz tümlicher Weise bei der gleichzeitigen Herstellung festgelegt ist. des roten und blauen Gitters entsteht, wenn deren
Zeilen in derselben Richtung laufen. In der Figur ist 35
das rote und blaue Gitter, die die Schwebungsfrequenz erzeugen, aus Gründen der Übersichtlichkeit
nicht gezeigt.

Diese Gitter.werden.m Abhängigkeit von einem
Farbfernsehsignal erzeugt, das aus räumlich getrenn- 40 dar. Der Gitterabstand ist gleichförmig, und die Amten, .roten, blauen, grünen und rotvioletten Punkten plitude ändert sich je nach der Größe der vorhandenen Ladung. Das blaue Gitter wird in ähnlicher Weise wie das rote gebildet; es wird also eine Welle mit der Trägerfrequenz, deren Amplitude kleiner als 45 die der horizontalen Ablenkwelle ist, in horizontaler Richtung des Elektronenstrahls mit einer Frequenzgeschwindigkeit moduliert, mit der die Ladungen in Zeilen aufgebracht werden, deren Abstand gleichförmig ist und somit nur von der Frequenz abhängt, tikal über ein Feld sich abwechselnder Zeilen wäh- 50 Eine passende Frequenz für das blaue Gitter beträgt rend ¹Ao Sekunde abgetastet. Dementsprechend wird 13,5 MHz. Bei dieser Frequenz ist beim blauen Gitter der Elektronenstrahl eines das Licht wiedergebenden der Abstand von Zeile zu Zeile annähernd oder steuernden Gerätes mit einer horizontalen Ab- 0,0356 mm.

tastfrequenz von 15 750 Hz synchron zu der. Ab- Im Abschnitt 37 des Rasters in der rechten unteren

tastung des Lichtwandlers bewegt, und dabei werden 55 Ecke der Fig. 2 verlaufen die Abtastlinien horizon-Lichtbilder geformt, deren Intensität sich je nach der tal, denen Paare gestrichelter Linienstücke 41 zugeordnet sind, die längs der Abtastzeile in regelmäßige Intervalle getrennt sind; hierbei stellen die entsprechenden Abschnitte der Abtastzeile schematisch die Orte 60 dar, an denen elektronische Ladungen aufgebracht sind und die vertikale Ladungsspalten bilden, die das rotviolette Gitter wiedergeben. Dieses Gitter wird in eigentümlicher Weise vom roten und blauen Beugungsgitter im selben Abschnitt des Rasters erzeugt. 65 Unter der Annahme, daß das rote Gitter von Zeile zu Zeile einen Abstand von 0,025 mm und das blaue Gitter von annähernd 0,0356 mm hat, wie bereits erwähnt ist, ist das Schwebungsfrequenzgitter, das auf-

oder Flecken aufgebaut ist. Eine derartige Anordnung von Punkten ist zur Erklärung der Arbeitsweise des Systems brauchbar, mit dessen Hilfe die Prinzipien der Erfindung leicht verstanden werden können.

Nach den heutigen Schwarzweiß- bzw. Farbfernsehnormen wird ein durch ein Fernsehsystem zu projizierendes Bild mit einem Licht-Signal-Wandler horizontal über 525 Zeilen während Vso Sekunde und ver-

Helligkeit des zu projezierenden Bildes ändert. Das Muster der Abtastzeilen und der Bereich der Abtastung werden im allgemeinen als Raster bezeichnet. Ih F i g. 2 ist ein derartiges Raster im lichtmodulierenden Medium zu sehen, das in vier Abschnitte 34 bis 37 entsprechend den vier Abschnitten aufgeteilt ist, in denen die Gitter entsprechend der Anordnung der roten, blauen, grünen bzw. rotvioletten Flecken oder Punkte ausgebildet ist. Das Raster bei der Ausführungsform nach den F i g. 1. und 2 ist etwa 19 mm hoch und 25,4 mm breit. Horizontale gestrichelte Linien 38 sind die abwechselnden horizon-

tritt, wo die angebrachten Ladungen zusammenfallen, etwas größer als diese beiden Abstände und liegt speziell in der Größenordnung von 0,1 mm.

In der unteren linken Ecke der Fig. 2 ist der Abschnitt 36 zu sehen, in dem das grüne Beugungsgitter ausgebildet ist. In diesem Teil der Figur sind die abwechselnden Abtastzeilen eines Bildes oder benachbarte Zeilen eines Feldes dargestellt. Zu beiden Seiten der Abtastzeilen gibt eine gestrichelte Linie 42 schematisch die Konzentration der Ladungen wieder, die in Richtung der Abtastzeilen verläuft, so daß ein Beugungsgitter entsteht, dessen Zeilen oder Täler horizontal liegen und dessen Abstand gleich dem Abstand zwischen den abwechselnden Zeilen eines Bildes ist. Dieser Abstand in Beziehung zum Abstand der vertikal orientierten Beugungsgitter entspricht einer Frequenz von annähernd 7 MHz, also angenähert 0,076 mm. Das grüne Beugungsgitter wird dadurch beeinflußt, daß der elektronische Abtaststrahl bei einer sehr hohen Frequenz derart in vertikaler Richtung moduliert wird, daß eine gleichförmige Ausbreitung oder Verschmierung der elektronischen Ladungen quer zur Abtastrichtung des Strahls entsteht, wobei sich die Amplitude der Verschmierung in dieser Richtung porportional mit der Amplitude des Hochfrequenzträgersignals ändert, das sich umgekehrt mit der Amplitude des Farbsignals ändert. Die gewählte Frequenz ist beträchtlich höher als die rote oder blaue Frequenz, damit unerwünschte Wechselwirkungen in verschiedenen Formen zwischen ihr und den Signalen der anderen Frequenzen des Systems einschließlich der Videofrequenzen und dei roten und blauen Gitterfrequenz vermieden werden. Bei einer geringen Modulation der Trägerwelle wird mehr Ladung in einer Zeile längs der Mitte der Abtastrichtung als bei einer starken Modulation konzentriert, wodurch eine größere Deformation des lichtmodulierenden Mediums in diesem Teil der Zeile erzeugt wird. Kurz zusammengefaßt, stellt das von dem fokussierten Strahl hergestellte, natürliche Gitter eine maximale Grünmodulation des Lichtfeldes dar; die Entfokussierung des Strahls durch die Hochfrequenzmodulation zerstört dabei entsprechend der Amplitude dieser Modulation diese Gitter. Für gute, dunkle Felder ist das Gitter scheinbar verwischt.

Somit zeigt die F i g. 2 die Art und Weise, wie ein einziger Elektronenstrahl, der einen Rasterbereich in horizontaler Richtung bei getrennten vertikalen Intervallen abtastet, gleichzeitig in horizontaler Richtung von zwei amplitudenmodulierten Trägerwellen moduliert werden kann, deren Frequenz wesentlich höher als die Abtastfrequenz ist, und von denen die eine eine wesentlich höhere Frequenz als die andere hat, wodurch zwei übereinandergelagerte, vertikal verlaufende Phasenbeugungsgitter von festgelegtem Abstand entstehen; der einzige Abtaststrahl kann dabei auch in vertikaler Richtung mit einer amplitudenmodulierten Trägerwelle ebenfalls moduliert werden, wodurch ein drittes Gitter entsteht, dessen Zeilen, die in horizontaler Richtung senkrecht zur Richtung der Gitterzeilen der beiden anderen Gitter verlaufen, einen vorgegebenen Abstand von Zeile zu Zeile aufweisen. Durch die Amplitudenmodulation der drei den Strahl modulierenden Signale wird die Tiefe der Täler oder Zeilen des Beugungsgitters entsprechend von Punkt zu Punkt verändert. Somit werden die drei primären Beugungsgitter, deren Amplituden sich je nach der Intensität der betreffenden Farbkomponente ändern, dadurch erzeugt, daß die drei angegebenen Signale zugeführt werden, deren Amplitude sich gleichzeitig entsprechend der Intensität der einen primären Farbkomponente des zu projizierenden Bildes ändert.

In dem Rasterbereich des lichtmodulierenden Mediums stellt ein Punkt eine kleine Fläche in der Größenordnung von einigen tausendstel Quadratmillimetern dar und entspricht einem Bildelement.

ίο Zur wahrheitsgetreuen Wiedergabe eines Farbbildelements müssen drei Eigenschaften des Lichts in Beziehung zum Element wiedergegeben werden, nämlich die Leuchtkraft, die Farbe und die Sättigung. Die Leuchtkraft bedeutet Helligkeit und die Sättigung den vollen Ton der Farbe. Wie man herausgefunden hat, ist in einem System der hier betrachteten Art eine Gitterzeile ausreichend, um die Leuchtkraft eines Bildelements im projizierten Bild richtig zu beeinflussen; etwa drei bis vier Zeilen sind der geringste

ao Wert, damit die Farbe und die Sättigung eines Bildelements richtig beeinflußt werden können.

Die Art und Weise, in der die vertikalen Schlitze 20 der Auslaßblende bemessen und mit Rücksicht auf die vertikal gerichteten Gitter gemäß der Erfindung ausgerichtet sind, sei in Verbindung mit den F i g. 3 und 4 erläutert. In F i g. 3 laufen drei Koordinaten

.. horizontal, an denen die relative Verschiebung der

·' angezeigten Farbkomponenten (deren Wellenlänge in μ angegeben sind) in verschiedenen Interferenzanordnungen oder Beugungsspektren für die verschiedenen Trägerfrequenzen wiedergegeben wird. Die Spektren einer unteren Koordinate 43 werden durch ein Gitter erzeugt, dessen Abstand einer gewissen Grundfrequenz entspricht, die hier als Schwebungsfrequenz bezeichnet sei. Die Spektren an einer mittleren Koordinate 44 sind durch ein Gitter hervorgerufen, dessen Abstand einer Frequenz entspricht, die das Dreifache der Grundfrequenz ist. Die Spektren an einer oberen Koordinate 45 sind von einem Gitter erzeugt, dessen Abstand einer Trägerfrequenz entspricht, die das Vierfache der Grandfrequenz beträgt. Wenn das der oberen Koordinate entsprechende Gitter das blaue Gitter und das der mittleren Koordinate entsprechende Gitter das rohe Gitter ist, lassen die Schlitze, deren Breite und Abstände in der Figur angegeben sind, das rote und blaue Licht erster Ordnung durch. Wenn der erste Schlitz eine Breite 48 und einen Abstand 49 von der Richtung der maximalen Intensität des Lichts der Ordnung Null aus oder aus der Richtung des nicht abgelenkten Lichts aufweist, wie durch eine Linie 50 wiedergegeben ist, fällt das aus einem entsprechenden ersten Schlitz der Einlaßblende austretende und als blaue Beugung im Spektrum erster Ordnung abgelenkte Licht, dessen Wellenlänge in den Bereich von annähernd 0,4 bis 0,5 μ fällt, durch den ersten Schlitz hindurch. In ähnlicher Weise geht das Licht, das durch die rote Beugung mit einer Wellenlänge abgelenkt ist, die in den Bereich von 0,52 bis 0,76 μ fällt, durch den

^ßo ersten Schlitz hindurch. Der zweite Schlitz mit derselben Breite wie der erste Schlitz hat vom ersten Schlitz einen gewissen Abstand und läßt das gebeugte Licht erster Ordnung von einem zweiten Einlaßschlitz auf die Einlaßblende hindurchgehen. Die Auslaßschlitze, von denen nur zwei dargestellt sind, haben einen solchen Abstand, daß Licht nullter Ordnung nicht hindurchgehen kann. In den Spektrenanordnungen außer der ersten und zweiten wird sehr wenig

809 560/344

Energie abgelenkt. Bei der angegebenen Anordnung des roten und blauen Gitters sei beachtet, daß das Schwebungsfrequenzgitter, das in eigentümlicher Weise bei gleichzeitiger Gegenwart des roten und blauen Gitters auftritt, der Grundfrequenz entspricht, die durch die untere Koordinate wiedergegeben wird, und daß alles Licht erster Ordnung und nahezu alles Licht zweiter Ordnung durch die Ausgangsblende blocidert wird. Gemäß der Erfindung wird der Vorteil des Vorhandenseins des Schwebungsfrequenzgitters ausgenutzt, damit die Leistungsfähigkeit des Systems nahezu unbeeinträchtigt bleibt und die Primärfarben eines Bildes in der wahrheitsgetreuen Zusammensetzung und den relativen Intensitäten an räumlichen zusammenfallenden Punkten zum richtigen Zeitpunkt wiedergegeben werden können.

Die Anordnung der verschiedenen Teile des Systems und ihre Arbeitsweise, durch die diese äußerst erwünschten und vorteilhaften Ergebnisse gemäß der Erfindung erreicht werden, sind in Verbindung mit Fig. 4 erläutert. Wie in Fig. 3 verlaufen auch in dieser Figur drei Koordinaten 51 bis 53 horizontal, die längs ihrer Achse die Verschiebungen angeben, die zu der Richtung des nichtgebeugten Lichts der verschiedenen Wellenlängen, das durch eine Linie 54 angegeben ist, orthogonal sind, wobei die Beugungsgitterabstände einer Grundfrequenz, einer doppelten Grundfrequenz und einer dreifachen Grundfrequenz entsprechen. Die Trägerfrequenz für das rote Gitter sei nun höher als die Trägerfrequenz für das blaue Gitter gewählt und entspricht der dreifachen Grundfrequenz. Die Trägerfrequenz des blauen Gitters beträgt das Doppelte der Grundfrequenz. In dieser Anordnung werden die erste und zweite Ordnung des Lichts der gewünschten Primärfarben, nämlich Rot und Blau, ausgenutzt; außerdem werden zwei Schlitze zu beiden Seiten des Spektrums nullter Ordnung verwendet. Der erste Schlitz auf der einen Seite hat eine Breite und Lage, daß alles Licht erster Ordnung der roten und blauen Komponente, einiges Licht zweiter Ordnung der blauen Komponente des Schwebungsfrequenzgitters und zusätzlich ein Teil des vom blauen Gitter gebeugten, blauen Lichts erster Ordnung hindurchgeht. Der zweite Schlitz auf der einen Seite hat eine Breite und eine Lage, daß das rote Licht erster Ordnung und das vom roten bzw. blauen Gitter gebeugte, blaue Licht zweiter Ordnung hindurchgeht. Wenn die beiden Schlitze eine vorgegebene Breite und einen vorgegebenen Abstand von der Richtung nullter Ordnung aus aufweisen, wird nahezu das gesamte, in erster Ordnung gebeugte Licht der roten und blauen Komponente und mindestens das in zweiter Ordnung gebeugte Licht der blauen Komponente zur Projektion dieser Komponenten oder ihrer Kombination hindurchgelassen. Dieses System nutzt nicht nur das Licht erster Ordnung aus, sondern läßt auch das Licht zweiter Ordnung hindurchgehen, das beträchtlich ist, wenn auch seine Stärke geringer als die des Lichts erster Ordnung ist, wodurch mindestens eine genauso große, wenn nicht größere Lichtstärke als bei den früheren Systemen bewirkt und gleichzeitig die richtige Farbwiedergabe des Systems erzielt wird. Tatsächlich werden diese Ergebnisse dadurch erreicht, daß das vom Schwebungsgitter gebeugte, erwünschte rote und blaue Licht hindurchgelassen wird. Von einem elektronischen Schreibsystem werden die Phasenbeugungsgitter im lichtmodulierenden Medium erzeugt, es enthält eine evakuierte Hülle 60, in der eine fadenförmige Kathode 61, eine Steuerelektrode 62, eine Anode 63, zwei vertikale ablenkende Platten 64, ein Satz fokussierender Elektroden 65, zwei horizontal ablenkende Platten 66 und das lichtmodulierende Medium 2 eingeschlossen sind. Eine Heizstromquelle 67 ist mit der fadenförmigen Kathode verbunden, zwischen der und der Steuerelektrode eine Vorspannungsquelle 68 liegt; zwischen der

ίο Anode und der Kathode liegt eine Anodenspannungsquelle 69; in der evakuierten Hülle entsteht mit Hilfe der Steuerelektrode der Elektronenstrahl 5, der am Fokussierungspunkt einen kleinen Querschnitt (Bruchteil von einem tausendstel Zoll), einen geringen Strom (einige Mikroampere) und eine hohe Spannung aufweist. Die Anode 63 wird auf Erdpotential und die Kathode 61 und die Steuerelektrode 62 werden auf einem sehr großen, negativen Potential in der Größenordnung von mehreren tausend Volt gehalten.

Die der Fokussierung dienenden Elektroden 65 steuern den Brennpunkt des Elektronenstrahls auf dem lichtmodulierenden Medium in Abhängigkeit von einer Spannung, die von einer Brennpunktspannungsquelle 70 geliefert wird.

Zwei Trägerwellen, die das rote und blaue Gitter erzeugen, werden zusätzlich zu der horizontalen Ablenkspannung den horizontal ablenkenden Platten 66 aufgeprägt. Wie bereits erwähnt, wird der Elektronenstrahl stufenweise, nämlich in Abständen auf dem lichtmodulierenden Medium abgelenkt, die eine Funktion des Gitterabstandes des gewünschten roten und blauen Beugungsgitters sind. Die Verzögerungsperiode bei jeder Stufe ist eine Funktion der Amplitude der angelegten Signale, die dem roten und blauen Videosignal entsprechen. Eine hochfrequente Trägerwelle, die von dem grünen Videosignal moduliert wird, wird zusätzlich zu der vertikalen Ablenkspannung den vertikal ablenkenden Platten zugeführt, damit der Strahl entsprechend der Amplitude des grünen Videosignals ausgebreitet wird, wie bereits erklärt ist.

Das lichtmodulierende Medium 2 ist ein Öl 71 von passender Viskosität und Ladungsabfall auf einem durchsichtigen Stützkörper 72, der mit einer durchsichtigen, leitenden Schicht, z. B. aus Indiumoxid, dem Öl benachbart, überzogen ist. Die leitende Schicht wird auf Erdpotential gehalten und bildet die Auffangelektrode für das elektronische Schreibsystem.

In der Fernsehtechnik wird natürlich auch die Steuerelektrode 62 nach jeder horizontalen und vertikalen Ablenkung des Elektronenstrahls von einem Austastsignal erregt, das von einer üblichen Austastschaltung (nicht gezeigt) erhalten wird. Das erläuterte elektronische Schreibsystem und außerdem die horizontal und vertikal ablenkende Schaltung sind ausführlich in der USA.-Patentschrift 3 078 388 von W. E. Glenn erläutert.
Die Elektronenstrahlanordnung des Blockdiagramms enthält die Quellen für die horizontal ablenkenden und die den Strahl modulierenden Spannungen, die den horizontal ablenkenden Platten zur Erzeugung der gewünschten horizontalen Ablenkung zugeführt werden. Dieser Teil des Systems enthält eine Quelle 73 des roten Videosignals und eine Quelle 74 des blauen Videosignals, das der Intensität der betreffenden primären Farbkomponente in dem zu projizierenden Fernsehbild entspricht. Das rote Vi-

deosignal und eine Trägerwelle, die aus einer Quelle 75 mit der Frequenz des roten Beugungsgitters austritt, werden einem Modulator 76 zugeführt, an dessen Ausgang die Trägerwelle mit dem roten Videosignal moduliert wird. In ähnlicher Weise werden das blaue Videosignal und eine Trägerwelle, die aus einer Quelle 77 mit der Frequenz des blauen Gitters austritt, einem Modulator 78 zugeführt, in dessen Ausgangssignal das blaue Videosignal mit der Trägerwelle amplitudenmoduliert ist. Der amplitudenmodulierte rote und blaue Videoträger wird einer Addiervorichtung 79 in Reihe mit einem normalen, horizontal ablenkenden Gegentaktverstärker 80 zugeführt, dem das Ausgangssignal einer horizontal ablenkenden Signalquelle 81 aufgeprägt wird.

Unter der Elektronenröhre sind in Blockdarstellung die Schaltungen zu sehen, von denen die vertikal ablenkenden und den Strahl modulierenden Spannungen den vertikal ablenkenden Platten zugeführt werden, an denen die gewünschte vertikale Ablenkung entsteht. Dieser Teil des Systems enthält eine Quelle 82 des grünen Videosignals, eine Quelle 83, die eine hochfrequente Trägerenergie mit der Frequenz des grünen Gitters liefert, und einen Modulator 84, dem das grüne Video- und Trägersignal zugeführt wird. Vom Modulator wird eine Welle erhalten, deren Trägerfrequenz der Quelle 83 für das grüne Gitter entspricht, während sich die Amplitude entsprechend der Amplitude des grünen Videosignals ändert. Die modulierte Trägerwelle und die von einer vertikal ablenkenden Quelle 85 gelieferten Signale werden einem üblichen Gegentaktverstärker 86 zugeführt, der den Elektronenstrahl in der zuvor angegebenen Weise ablenkt.

Die elektrische Leitfähigkeit des lichtmodulierenden Mediums 2 ist derart festgelegt, daß die Amplitude der Beugungsgitter nach der Abtastung des Feldes bis auf einen kleinen Wert abfällt, wodurch abwechselnde Amplitudenänderungen des Beugungsgitters bei einer Abtastfrequenz des Bildes von 60 Hz zulässig sind. Wenn auch der Trägerkörper 72 des lichtmodulierenden Mediums zur Lichtquelle hingewendet ist, kann in gleicher Weise die entgegengesetzte Fläche, auf der der Elektronenstrahl schreibt, zur Lichtquelle 6 gewendet sein. Die räumliche Größe des aktiven Rasterbereichs im lichtmodulierenden Medium kann in der Größenordnung von 19 mm für die Höhe und 25,4 mm für die Breite liegen. Die Viskosität und die anderen Eigenschaften des lichtmodulierenden Mediums sind derart gewählt, daß die aufgebrachten Ladungen die gewünschten Deformationen der Oberfläche hervorrufen.

Das System gemäß der Erfindung läßt sich leicht verstehen, wenn man die Art und Weise betrachtet, in der es in Abhängigkeit von den Videosignalen arbeitet, die einem Bild gesonderter Punkte von roter, blauer, grüner und rotvioletter Farbe entsprechen; die rotviolette Farbe kann aus einer roten und blauen Komponente aufgebaut sein, wenn das Bild auf einem Schirm projiziert wird. Die räumlich getrennten Punkte oder Flecken der primären Farbkomponenten Rot, Blau und Grün können räumlich zusammenfallen; hierdurch ist es leicht verständlich, wie das System arbeitet, um die Bildung der Farbe Punkt für Punkt entsprechend den Änderungen in dem zu projizierenden Bild zu bewirken.

In Fig. 1 ist das lichtmodulierende Medium2 in seitlicher und vertikaler Richtung und hinsichtlich der Dicke der Übersichtlichkeit wegen vergrößert dargestellt. Bei der Abtastung des lichtmodulierenden Mediums mit dem elektronischen Schreibsystem in Abhängigkeit von den horizontalen und vertikalen Ablenksignalen und von den durch die blauen, roten und grünen Videosignale modulierten Trägerwellen werden entsprechend der Lage im Bild Beugungsgitter an vier räumlich getrennten Stellen des Mediums erzeugt, an denen die roten, blauen, grünen

ίο und rotvioletten Flecken erscheinen. Wenn die Amplitude des Signals, das die rote, grüne, blaue und rotviolette Farbe in den anderen Bereichen des Rasters wiedergibt, Null ist, haben die Gitter in diesem Bereich die Amplitude Null, existieren also nicht.

Die Gitter sind aus Gründen der Übersichtlichkeit ebenfalls vergrößert dargestellt. Das rotviolette Gitter 33 ist gestrichelt wiedergegeben und nur das Schwebungsfrequenzgitter aus dem zusammengesetzten roten und blauen Gitter an dieser Stelle dargestellt, da die Gegenwart des Schwebungsfrequenzgitters gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise ausgenutzt wird.

Nun soll die Art und Weise betrachtet werden, wie das Licht der Quelle durch die Beugungsgitter abgeändert wird, damit ein projiziertes Bild aus dem zuvor erwähnten Bild der vier Flecken oder Punkte entsteht. Zu diesem Zweck sei die Änderung bei der Bildung der vier Strahlenbündel in Augenschein genommen, die an der Lichtquelle 6 ihren Ausgang nehmen und durch die verschiedenen optischen Komponenten des Systems zum Schirm 9 hindurchgehen. Diese vier Strahlenbündel haben je eine rote, blaue und grüne Komponente. Viele derartige Strahlenbündel fallen auf einen Punkt des lichtmodulierenden Mediums, der einem Bildelement des zu projizierenden Bildes entspricht; zahlreiche derartige Gruppen von Bündeln bauen einen Lichtstrahl auf. Der hier benutzte Strahl zeichnet sich als Lichtstrahl von einer räumlichen Ausdehnung aus, die nahezu den gesamten Abschnitt des aktiven Bereichs des lichtmodulierenden Mediums umfaßt. Die rote Komponente dieser Strahlenbündel ist durch lange gestrichelte Linien, die blaue Komponente durch kurze gestrichelte Linien und die grüne durch abwechselnd lange und kurze gestrichelte Linien angegeben, Ein erstes Strahlenbündel 90 geht von der Quelle durch das rotviolette oder rote und blaue Filter 12 hindurch, das die roten und blauen Strahlen hindurchläßt und die grünen zurückhält. Die roten und blauen Strahlen werden von den Linsenplatten 13 und 14 derart abgelenkt, daß sie durch den Schlitz 24 der Einlaßblende hindurchgehen und auf dem roten Beugungsgitter 30 auftreffen. Das rote Beugungsgitter lenkt die roten und blauen Strahlen orthogonal oder horizontal auf die Auslaßblende 7 ab. In Abwesenheit eines roten Beugungsgitters fällt das Licht auf den Steg 25, nämlich einem Steg nullter Ordnung der Strahlenanordnung. Vom roten Gitter werden die roten und blauen auf ihm einfallenden Strahlen derart abgelenkt, daß die roten Strahlen durch die zweiten Schlitze vom undurchsichtigen Steg 25 aus hindurchfallen; das blaue Licht von kürzerer Wellenlänge wird weniger abgelenkt und fällt auf den Steg zwischen dem ersten und zweiten Schlitz (vgl. obere Koordinate der Fig, 4). Somit wird das rote Licht durch die Ausgangsblende hindurchgelassen und von der Projektionslinse 8 auf einem punktförmigen Bereich R des Projektionsschirms 9 abgebildet. Die Intensität des

roten Bildes, ändert sich natürlich entsprechend der Amplitude des roten Gitters.

Nun sei die Art und Weise betrachtet, wie der blaue Fleck im projezierten Bild hergestellt wird. Ein weiteres Strahlenbündel 91 der Lichtquelle geht durch das rotviolette Filter hindurch, das die grüne Komponente beseitigt und nur die rote und blaue Komponente hindurchgehen läßt. Der rote und blaue Strahl wird von der Linsenplatte derart abgebildet, daß er durch den Schlitz 24 der Einlaßblende hindurchgeht und auf dem blauen Beugungsgitter 31 einfällt. Dieses Gitter lenkt die roten und blauen Strahlen orthogonal oder horizontal auf die Auslaßblende ab. Falls das blaue Beugungsgitter an dieser .-^ Stelle des h'chtmodulierenden Mediums fehlt, würde das Licht auf den Steg 25 der Auslaßblende fallen. Da das blaue Beugungsgitter einen größeren Abstand von Zeile zu Zeile als das rote Beugungsgitter aufweist, werden die roten und blauen Strahlen weniger

13 bildet dieses Bündel durch den Schlitz 24 auf dem rotvioletten Gitterbereich des lichtmodulierenden Mediums ab. Die Linsenplatte 14 bildet das Bündel auf dem entsprechenden Steg 25 ab, wenn das lichtmodulierende Medium nicht moduliert ist. Infolge der Modulation werden die roten und blauen Strahlen orthogonal abgelenkt. Da der Abstand des rotvioletten Gitters 33 beträchtlich größer als der des —, roten oder blauen Gitters ist, erfolgt die von den roten und blauen Strahlen erzeugte Ablenkung in einem kleineren Winkel und außerdem winkelmäßig ausgebreitet. Der erste Schlitz zu beiden Seiten des Steges 25 nullter Ordnung läßt bei dem System aus Stegen und Schlitzen gemäß der Erfindung das rote und blaue Licht erster Ordnung hindurch (vgl. untere Koordinate in Fig.4). Dieses Licht wird dann von der Projektionslinse 8 an einer entsprechenden Stelle M auf dem Schirm 9 abgebildet. Die Amplitude der roten und blauen Komponente ändert

als in dem Fall abgelenkt, als wenn sie auf das rote 20 sich entsprechend der Gitteramplitude.
Beugungsgitter fallen. Die blaue Komponente wird Ein viertes Strahlenbündel 93 aus rotem, blauem

jedoch weniger gebeugt oder abgelenkt. Dement- und grünem Licht, das auf das grüne Filter fällt, sprechend wird das Spektrum der blauen Kompo- enthält nur die grüne Komponente. Diese Strahlen nente zweiter Ordnung durch den vom Steg 25 null- werden von den Linsenplatten 12 und 14 durch einen ter Ordnung ausgezählten, zweiten Schlitz hindurch- 25 horizontalen Schlitz 26 auf einen Abschnitt des lichtgelassen, und die rote Komponente (des Spektrums modulierenden Mediums geworfen, auf dem das erster und zweiter Ordnung) wird blockiert. Außer- grüne Beugungsgitter ausgebildet ist. Falls ein solches dem wird ein beträchtlicher Teil des Spektrums der Beugungsgitter fehlt, bildet die Linse die grünen blauen Komponente erster Ordnung (der Übersicht- Strahlen auf einem Steg 27 der Auslaßblende ab. lichkeit wegen nicht gezeigt) von dem Schlitz hin- 30 Falls das horizontal orientierte, grüne Beugungsgitdurehgelassen, der, vom Steg 25 nullter Ordnung aus ter 32 vorhanden ist, bewirkt es eine solche Ablenkung des Lichts in vertikaler Richtung, daß dieses durch Schlitze 95 und 96 in der Auslaßblende hindurchgeht. Das abgelenkte Licht wird durch die 35 Linse auf einem entsprechenden Bereich G des Schirms abgebildet. Aus der Art und Weise, in der die drei individuell gebildeten Beugungsgitter einzeln im lichtmodulierenden Medium in Verbindung mit den Schlitzen und Öffnungen arbeiten, die entspre-Bereich überlagert werden, an dem die rote und 40 chend abgemessen und orientiert sind, um das Licht blaue Farbkomponente in diesem Bereich des Bildes hindurchzulassen, das sich entsprechend der Ampliauftritt, wird mindestens ein anderes Beugungsgitter tude der Täler des betreffenden Beugungsgitters in eigentümlicher Weise hergestellt, das als Schwe- ändert, geht ohne weiteres daraus hervor, daß das bungsfrequenzgitter bezeichnet ist. Der Abstand System gemäß der Erfindung alle drei Farbkompodieses Gitters ist im vorliegenden Beispiel von Zeile 45 nente zum Projektionsschirm in einem relativen Anzu Zeile größer als die Summe der Abstände des teil zu der Intensität der betreffenden Farbkomporoten und blauen Beugungsgitters. Die Art und nente hindurchgehen läßt, weil die gleichzeitig im Weise, in der das System die vorteilhafte Ausnutzung selben Bereich des lichtmodulierenden Mediums dieses Schwebungsgitters gemäß der Erfindung er- auszubildenden Beugungsgitter gleichzeitig den vermöglicht, wird bei einer Betrachtung klar, wie der 50 schiedenen Farbkomponenten eines zu projizierenden rotviolette Fleck, also der Fleck, der aus der roten Bildes entsprechen.

Um die Arbeitsweise des Systems gemäß der Erfindung besser zu verstehen, sei die Art betrachtet, wie die Linsenplatten 13 und 14 am Eingangsteil des

gezählt, der erste ist (vgl. mittlere Koordinate in Fig. 4). Das von der Lichtblende hindurchgelassene blaue Licht wird dann mit Hilfe der Projektionslinse 8 auf einem Bereich B des Projektionsschirms 9 abgebildet. Die Intensität des blauen Bildes ändert sich entsprechend der Amplitude des blauen Beugungsgitters.

Wenn das rote und blaue Gitter auf demselben

und bläuen Komponente besteht, projiziert wird. Aus dem lichtmodulierenden Medium ist das rotviolette Gitter 33 punktiert gezeichnet. Aus Gründen

der Übersichtlichkeit ist das rote und blaue Beu- 55 optischen Kanals arbeiten und mehrere Strahlen aus

gungsgitter weggelassen; die Art und Weise, wie das rote und blaue Gitter mit den Schlitzen zusammenwirkt, um die rote und blaue Farbe getrennt zu erzeugen, ist in Verbindung mit der Ausbildung der

einer einzigen Lichtquelle bilden. Der Eingangsteil des optischen Kanals, der die Platten mit den kleinen länglichrunden Linsen enthält, ist bereits anderweitig vorgeschlagen worden. Eine kleine länglichrunde

roten und blauen Punkte beschrieben; zusätzlich wirkt 60 Linse der Platte 13 bildet das Licht der Elektroden das rotviolette Gitter auf die Strahlenbündel ein, die 10 auf einer entsprechenden kleinen länglichrunden

nur die rote und blaue Komponente enthalten, damit diese Komponente wie bei den bekannten Systemen in der gewünschten Weise hindurchgelassen und nicht

65

blockiert werden.

Ein drittes Strahlenbündel 92, das von der Lichtquelle aus durch das rotviolette Filter hindurchgeht, enthält nur rotes und blaues Licht. Die Linsenplatte

Linse der Platte 14 ab. Die kleine länglichrunde Linse der Platte 14 bildet die Linse der Platte 13 auf dem aktiven Bereich des lichtmodulierenden Mediums ab. Die Linsenpaare, die aus je einer Linse beider Platten zusammengesetzt sind, bilden mehrere Lichtstrahlen, die je durch ein entsprechendes Element eines Schlitzes in der Einlaßblende hindurch-

Claims

17 18

gehen und auf den aktiven Bereich des lichtmodu- geschlagen ist, Anwendung findet, werden dünne lierenden Mediums fallen. Alle Strahlen werden vom Strahlen erzeugt, die eine geringere Breite entspre-Linsensystem durch das lichtmodulierende Medium chender Auslaßschlitze erfordern, um den Durchauf einem entsprechenden Abschnitt eines Steges der gang des Lichtes zu blockieren, wenn keine Modu-Auslaßblende abgebildet, wenn das Medium nicht 5 lation vorliegt. Dementsprechend kann die Schlitzmoduliert ist. Die Paare kleiner länglichrunder Lin- breite in Beziehung zur Summe der Breiten der Aussen zerfallen wie der Strahl in zwei Gruppen, näm- laßschlitze und -stege 60 bis 75^fl/o betragen. Wenn lieh in eine rote und blaue oder rotviolette Gruppe auch zwölf horizontal orientierte Schlitze für jeden und eine grüne Gruppe. Dementsprechend werden Abschnitt der Einlaßblende und dreizehn horizontal infolge der Bildung des einen der drei primären io orientierte Schlitze in den entsprechenden Segmenten Farbbeugungsgitter irgendwo im aktiven Bereich des der Auslaßblende zu sehen sind, kann die Zahl dieser lichtmodulierenden Mediums die primären Licht- Einlaßschlitze und die entsprechende Zahl der Auskomponenten so weit abgelenkt, daß das Licht durch laßschlitze doch je nach Wunsch geändert werden, einen Abschnitt benachbarter Schlitze hindurchgeht. Zweckmäßigerweise haben die horizontal verlaufen-Im Fall des roten und blauen Strahls werden zwei 15 den Schlitze nahezu denselben Abstand, der anSchlitze in der Ausgangsblende auf beiden Seiten des nähernd der Hälfte eines Steges entspricht.
Steges nullter Ordnung ausgenutzt. Die Intensität Die Erfindung ist in Verbindung mit einem addiedieses Lichts ändert sich entsprechend der Amplitude renden Primärfarbensystem erläutert, in. dem die prides Gitters; es wird vom Linsensystem an Stellen mären Farben Rot, Blau und Grün sind. Die Erdes Schirms abgebildet, die den Stellen dieses Ab- 20 findung ist aber in gleicher Weise in Verbindung mit Schnitts des Gitters im lichtmodulierenden Medium einem Primärfarbensystem, in dem andere Farbenentsprechen. paare als Rot und Blau, z.B. Rot und Grün oder In diesem System werden die Abschnitte der bei- Grün und Blau, mit den vertikal verlaufenden Gitden Schlitze, die unmittelbar dem Steg nullter Ord- tern identifiziert werden, und außerdem in Verbinnung zu beiden Seiten benachbart sind, in Ver- 25 dung mit anderen primären Farbsystemen, z. B. bindung mit dem durchfallenden roten und blauen einem subtrahierenden System, brauchbar, voraus-Licht ausgenutzt. Auch das blaue Licht zweiter gesetzt, daß die Gitterfrequenzen, die Wellenlängen Ordnung wird zusätzlich zum roten und blauen der Farbkomponenten und die Schlitzanordnung Licht erster Ordnung ausgewertet. Bei der beschrie- natürlich gemäß der Erfindung miteinander in Bebenen Anordnung werden mehrere Strahlen auf 30 ziehung stehen. Die Erfindung ist in Verbindung mit dem Raster abgebildet und zur Projektion des einem System erläutert, in dem das modulierende Bildes benutzt. Wie einleuchtet, kann der identische Medium den Durchlaß des Lichts steuert; in gleicher Teil aller Schlitze viermal in Verbindung mit den Weise ist es auf Systeme anwendbar, in denen das vier verschiedenen roten und blauen Strahlen aus- modulierende Medium die Reflexion des Lichts begenutzt werden. Bei einer Anordnung der roten und 35 einflußt.

blauen Linsenpaare in horizontalen Reihen und ver- Die Erfindung ist in gleicher Weise auch auf Protikalen Spalten werden mehrere horizontal und ver- jektionssysteme mit Lichtventil anwendbar, in denen tikal ausgerichtete Strahlen geformt. Benachbarte, die Beugungsgitter durch Deformationen des Mehorizontal ausgerichtete Strahlen nutzen also einige diums oder auf andere Weise erzeugt werden. In dem Elemente derselben Schlitze aus. Benachbarte, ver- 40 beschriebenen System mit den primären Farbkomtikal ausgerichtete Strahlen benutzen ebenfalls einige ponenten Rot, Blau und Grün ist das rote und blaue benachbarte Elemente derselben Schlitze. Wenn auch Gitter in ähnlicher Weise orientiert; in Verbindung in dem System für den roten und blauen Strahl fünf hiermit wird ein Trägerfrequenzverhältnis von 3 :2 Eingangsschlitze vorgesehen sind, die auf fünf Stege zwischen Rot und Blau ausgenutzt, das zum Verhältabbilden, die durch sechs Schlitze getrennt sind, 45 nis der Wellenlänge der vorherrschenden Lichtkomkann doch je nach Wunsch die Zahl der Einlaß- ponente dieser im System benutzten Farben proporschlitze und die entsprechende Zahl der Auslaß- tional ist; andere Trägerfrequenzverhältnisse von schlitze geändert sein. Bei der Anordnung der grünen Rot zu Blau z. B. von 7:4 oder 4:3 können auch Linsenpaare in horizontalen Reihen und vertikalen angewendet werden, insbesondere, wenn das speziell Spalten werden in ähnlicher Weise mehrere hori- 50 verwendete System vorteilhaft ist. Wenn andere Farzontal und vertikal ausgerichtete Strahlen ausgebil- benpaare einem Gitterpaar zugeordnet sind, dessen det. Allen Strahlen ist je ein Schlitzpaar zugeordnet, Zeilen in ähnlicher Weise orientiert sind, müssen und die Schlitze sind vertikal getrennt. Dement- gemäß der Erfindung entsprechend andere Verhältsprechend sind die grünen Schlitze funktionsmäßig nisse in Übereinstimmung mit der proportionalen in vertikaler Richtung genauso eingefügt, wie die 55 Beziehung der Wellenlängen dieser beiden Farben roten und blauen Schlitze in horizontaler Richtung benutzt werden,
zusammenwirken. Im Hinblick auf die mehrfache
Verwendung von Stegen und Schlitzen ist es vorteilhaft, die vertikal verlaufenden Schlitze in dem spe- Patentansprüche:
ziellen Strahlsystem zu beiden Seiten des Steges null- 60

ter Ordnung mit nahezu der gleichen Breite und dem 1. Anordnung zum Erhöhen der Lichtstärke gleichen Abstand wie die Schlitze in orthogonaler und Verbessern der Farbreinheit auf dem ProRichtung des Gitters auszubilden. Bei Verwendung jektionsschirm eines Projektionsfarbfernsehgeräeiner einzigen Bogenlampe ohne spezielle Einlaß- tes mit einem durch aufgebrachte elektrische optiken nehmen die vertikalen Schlitze 30% des 65 Ladungen deformierbaren lichtsteuernden Me-Abstandes von einem Schlitzrad zum entsprechenden dium, auf dem zwei das Licht in derselben Rich-Rand eines benachbarten Schlitzes ein. Wenn die zu- rung beugende Gitter von unterschiedlichem vor beschriebene Eingangsoptik, die anderweitig vor- Gitterabstand aufgezeichnet sind, wobei das erste

Gitter mit dem größeren Gitterabstand einer ersten Farbkomponente mit einer kürzeren Wellenlänge und das zweite Gitter mit dem kleineren Gitterabstand einer zweiten Farbkomponente mit einer längeren Wellenlänge zugeordnet ist, und mit einer zwischen einer Lichtquelle und dem Lichtsteuermedium angeordneten Einlaßblende, deren durchsichtige Bereiche mit den undurchsichtigen Bereichen einer zwischen dem Lichtsteuermedium und dem Projektionsschirm angeordneten Auslaßblende derart ausgerichtet sind, daß das durch das Lichtsteuermedium hindurchtretende ungebeugte Licht auf die undurchsichtigen Bereiche der Auslaßblende auftritt, dadurch gekennzeichnet, daß der an einen undurchsichtigen Bereich auf der Auslaßblende (7) angrenzende erste durchsichtige Bereich und der darauffolgende zweite durchsichtige Bereich von einer solchen Breite und gegenüber dem undurchsichtigen Bereich derart versetzt sind, daß durch- den ersten durchsichtigen Bereich das von dem ersten Gitter (40) in erster Ordnung gebeugte Licht der ersten Farbkomponente und das von einem dritten Gritter (41) in erster Ordnung gebeugte Licht von den beiden Farbkomponenten hindurchgehen und daß durch den zweiten durchsichtigen Bereich das von dem zweiten Gitter (39) in erster Ordnung gebeugte Licht der zweiten Farbkomponente hindurchgeht, wobei das dritte Gitter (41) von den beiden erstgenannten Gittern (39/ 40) auf Grund von Schwebungserscheinungen erzeugt wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Gitterabstandes des ersten Gitters (40) zum Gitterabstand des zweiten Gitters (39) gleich dem Verhältnis der mittleren Wellenlänge der zweiten Farbkomponente zur mittleren Wellenlänge der ersten Farbkomponente ist.

3. Anordnung nach einem oder beiden An-. Sprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die durchsichtigen Bereiche auf der Auslaßblende (7) gleichbreite Schlitze (20) sind, die von undurchsichtigen gleichbreiten Stegen (21) voneinander getrennt sind und die parallel zu den Gitterlinien der drei Gitter (39, 40, 41) auf dem Lichtsteuermedium (2) verlaufen.

4. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem anderen Abschnitt der Auslaßblende (7) eine zweite Gruppe von durchlässigen Schlitzen (22) und lichtundurchlässigen Stegen (23) angeordnet ist, die zu den Schützen (20) und den Stegen (21) der ersten Gruppe senkrecht verlaufen und die mit einem vierten Beugungsgitter (38), das auf dem Lichtsteuermedium (2) senkrecht zu den drei anderen Beugungsgittern (39 bis 41) aufgezeichnet ist, zur Projektion einer dritten Farbkomponente zusammenwirken.

5. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Lichtbeugungsgitter auf dem Lichtsteuermedium (2) die geträgerten Farbsignale der ersten beiden Farbkomponenten einen zeilenweise über das Liditsteuermedium abgelenkten Elektronenstrahl in seiner Ablenkrichtung modulieren und daß das geträgerte Farbsignal der dritten Farbkomponente den Elektronenstrahl senkrecht zu seiner Zeilenablenkrichtung moduliert und daß die Trägerfrequenzen der drei Farbkomponenten in einem festen Frequenzverhältnis zueinander stehen.

6. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Gitterabstandes des zweiten Gitters (39) zum Gitterabstand des ersten Gitters (40) 2:3 ist.

7. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Farbkomponente blau, die zweite Farbkomponente rot und die dritte Farbkomponente grün ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen