DE1489926B2 - Einrichtung zur verstaerkung der intensitaet eines optisch erzeugten bildes - Google Patents

Description

Das Lichtsteuerorgan 6 hat den in F i g. 2 gezeigten Aufbau. Eine durchsichtige Trägerplatte 11 ist mit einem lichtundurchlässigen Linienraster 12 versehen, der z. B. aus im Vakuum aufgedampften Metallstreifen besteht. An der Unterseite der Trägerplatte 11 ist eine lichtdurchlässige, elektrisch leitende Elektrodenschicht 13 angeordnet, die ein dünner Metallfilm oder ein Film aus Zinndioxyd sein kann und z. B. durch Aufsprühen oder Aufdampfen der betreffenden Substanz erzeugt worden ist. Der Raster 12 und die Elektrodenschicht 13 können auch in ihrer Lage vertauscht sein. Unterhalb des Rasters 12 und der Elektrodenschicht befindet sich die bereits erwähnte lichtelektrische Leiterschicht 14, die beispielsweise aus Selen besteht. Nachher folgt eine lichtundurchlässige, elektrisch isolierende Schicht 15.

Auf der oberen Seite einer zweiten, durchsichtigen Trägerplatte 20 ist wieder ein lichtdurchlässiger, elektrisch leitender Elektrodenbelag 19 angebracht. Darüber befindet sich eine durch die Wirkung elektrostatischer Feldkräfte elastisch deformierbare Schicht 18, die z. B. aus Polyvinylchlorid mit Weichmacher besteht, eine Stärke von etwa 100 Micron hat und einen Elastizitätsmodul von 10³ bis ΙΟ⁶ dyn/cm² aufweist. Auf der Schicht 18 haftet eine verbiegbare, aus aufgedampftem Silber, Aluminium od. dgl. bestehende spiegelnde Schicht 17, die zusammen mit der deformierbaren Schicht 18 ebenfalls deformierbar ist. Zwischen der lichtundurchlässigen Schicht 15 und der spiegelnden Schicht 17 ist ein mit einem gasförmigen Medium, wie z.B. Luft, angefüllter Zwischenraum 16 vorhanden, welcher die Deformation der Schichten 17 und 18 ermöglicht. Die Flächen sämtlicher Platten und Schichten 11 bis 20 sind eben und parallel zueinander. An die beiden Elektrodenschichten 13 und 19 ist eine Wechselspannungsquelle 21 mit der Spannung U angeschlossen.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt: Mit Hilfe der Elektroden 13 und 19 und der daran angelegten Spannung U wird ein elektrisches Feld erzeugt, das die Schichten 14 bis 18 durchsetzt. Das elektrische Feld hat in den verschiedenen Schichten entsprechend ihrem elektrischen Widerstand verschiedene Werte. Bei kleinem Widerstand der deformierbaren Schicht 18 liegt praktisch die gesamte Spannung U zwischen der Elektrode 13 und der spiegelnden Schicht 17 allein, was hier der Einfachheit halber vorausgesetzt sei. Die zur spiegelnden Schicht 17 senkrecht stehende elektrische Feldstärke übt auf diese gemäß elektrostatischen Gesetzen eine Kraft aus, die bei geeigneter Wahl der Elastizitätskonstanten der deformierbaren Schicht 18 sowie der Dicke der spiegelnden Schicht 17 und der deformierbaren Schicht 18 imstande ist, die beiden letztgenannten Schichten zu deformieren, was wegen der gasförmigen Zwischenschicht 16 ohne Behinderung möglich ist. Trifft über das Objektiv 10 und den Umlenkspiegel 9 kein Licht auf die lichtelektrische Leiterschicht 14, so ist das elektrische Feld, abgesehen von Randeffekten, homogen, und es erfolgt keine Deformation der Schichten 17 und 18. Die spiegelnde Schicht 17 bleibt somit eben. Da die Abbildungen der beleuchteten Oberseite der Barren 4 wieder genau auf diese Barren fallen, gelangt kein Licht an den Barren 4 vorbei zum Objektiv 7, weshalb der Projektionsschirm dunkel bleibt.

Wenn aber entsprechend dem Pfeil O Licht durch den Raster 12 hindurch auf die lichtelektrische Leiterschicht 14 fällt, so ändert sich der elektrische Widerstand der Schicht 14 an jenen Stellen, zu denen das Licht gelangt. Das zieht an diesen Stellen eine Änderung der auf die Schicht 17 wirkenden FeIdkräfte nach sich und führt, weil das Feld jetzt nicht mehr homogen ist, zu einer nahezu sinusförmigen Deformation der Schichten 17 und 18 an den entsprechenden Stellen, wie in F i g. 3 veranschaulicht ist. Die so verbogene spiegelnde Schicht 17 stellt

ίο ein reflektierendes Beugungsgitter dar und läßt nunmehr Licht der Lichtquelle 1 durch die Spalten zwischen den Barren 4 hindurchfallen, indem jetzt infolge der Beugung die beleuchteten Barren nicht nur auf sich selbst abgebildet werden, sondern auch ganz oder teilweise in die Spalten zwischen den Barren 4. Mittels des Objektivs 7 und des Spiegels 8 wird das zwischen den Barren 4 hindurchtretende Licht in Richtung des Pfeiles P auf den Projektionsschirm geworfen, auf welchem den beleuchteten Stellen der lichtelektrischen Leiterschicht 14 entsprechende helle Bildpartien erscheinen.

Die lichtundurchlässige Schicht 15 verhindert, daß Reste des starken Lichtbündels vom Objektiv 5 her, welche die spiegelnde Schicht 17 durchdringen, die lichtelektrische Leiterschicht 14 erreichen und dieselbe störend beeinflussen. Bei genügend kleiner optischer Durchlässigkeit der spiegelnden Schicht 17 kann die lichtundurchlässige Schicht 15 gegebenenfalls weggelassen werden.

Es ist hier wichtig zu bemerken, daß die Streifen des Rasters 12 parallel zu den Barren 4 verlaufen, da nur dann die gewünschte Deformation der Schichten 17 und 18 so erfolgt, daß das gebeugte Licht der Quelle 1 durch die Spalten zwischen den Barren 4 fällt. Würden die Streifen des Rasters 12 beispielsweise rechtwinklig zu den Barren 4 verlaufen, so würde das Licht nur in der Längsrichtung der Barren 4 gebeugt. Die Abbilder der beleuchteten Oberfläche der Barren 4 würden in diesem Falle auch nach der Beugung weiterhin auf die Barren 4 zu liegen kommen, und es könnte kein Licht zwischen den Barren 4 hindurch auf den Projektionsschirm fallen. Eine nähere Analyse zeigt nun, daß in der oben erläuterten, bereits bekannten Ausbildungsform der Lichtverstärkereinrichtung einige wesentliche, sowohl prinzipielle wie technologisch bedeutsame Bedingungen erfüllt sein müssen. Diese Bedingungen betreffen die Geometrie und die physikalischen Eigenschaften der lichtelektrischen Leiterschicht 14 und der spiegelnden Schicht 17. Die Probleme im Zusammenhang mit der lichtelektrischen Leiterschicht sind in der schweizerischen Patentschrift 378 432 näher erläutert und werden hier nicht angeführt, da sie im Zusammenhang mit vorliegender Erfindung keine ausschlaggebende Bedeutung haben.

Die spiegelnde Schicht 17 muß unter dem Einfluß der auf sie einwirkenden elektrostatischen Feldkräfte leicht deformierbar sein. Die Dicke der z. B. aus Silber oder Aluminium metallisierten Schicht 17 muß daher sehr klein sein und in der Größenordnung von 0,05 Micron liegen. Demzufolge wird ein Teil des von der Quelle 1 herstammenden Lichtes die Schicht 17 durchdringen und muß durch die isolierende, lichtundurchlässige Schicht 15 absorbiert werden. Letztere muß einen sehr hohen spezifischen Widerstand aufweisen, um die lichtelektrische Leiterschicht 14 nicht über eine erträgliche Grenze hinaus zu shunten. Die erwähnte Grenze ist von den Eigen-

schäften der Bestandteile der Leiterschicht 14 abhängig. Die für die Schicht 15 in Frage kommenden Stoffe, welche die geforderte Eigenschaft in Verbindung mit ausreichender Lichtundurchlässigkeit aufweisen, sind nicht zahlreich. Ihre Durchlässigkeit ist niemals Null und hängt von der Wellenlänge des Lichtes ab. Die zulässige Stärke der Lichtquelle 1 ist aus diesem Grunde durch die noch tragbare Intensität des die Schicht 15 durchdringenden und von der Quelle 1 stammenden Lichtes begrenzt. Zudem muß die Bewegung der spiegelnden Schicht 17 mit jener der elastisch deformierbaren Schicht 18 in jedem Punkt ihrer gemeinsamen Oberfläche völlig übereinstimmen. Es genügt, darauf hinzuweisen, daß die Wärmeausdehnungs-Koeffizienten der Schichten 17 und 18 wegen der Natur der letzteren verschieden sind. Es besteht deshalb die Gefahr, daß bei einer Temperaturänderung die spiegelnde Schicht 17 Runzeln oder Risse bekommt, was die Funktion der Einrichtung beeinträchtigen würde. Tatsächlich hat jede Änderung der Form oder Struktur der spiegelnden Oberfläche der Schicht 17, deren Ursprung nicht in dem zu verstärkenden Bild liegt, ein entsprechendes Auftreten von Störlicht auf dem Projektionsschirm zur Folge, wodurch die Qualität des verstärkten Bildes ernstlich gestört werden könnte. Es ist ferner zu befürchten, daß die beim Betrieb der Einrichtung auftretende Amplitude der Deformationen der spiegelnden Schicht 17, die in der Größenordnung eines Microns liegt, die Bildung von Runzeln oder Rissen in der Schicht 17 verursacht. Es ist auch nicht ausgeschlossen, daß die Schichten 17 und 18 mit Reibung aufeinander gleiten, sei es an einer örtlich beschränkten Stelle oder auf ihrer ganzen Ausdehnung. Die spiegelnde Schicht 17 könnte daher dauernd Faltenbildung zeigen.

Eine Maßnahme zum Ausschalten der spiegelnden Schicht 17 besteht darin, die von der Quelle 1 ausgehenden Lichtstrahlen nicht in der Senkrechten auf die Schicht 18 auffallen zu lassen, sondern schräg dazu in einem solchen Winkel, daß an der freien Oberfläche der Schicht 18 Totalreflexion auftritt. Für diesen Zweck muß die beschriebene Einrichtung einige Änderungen erfahren. Eine derartige Variante der bekannten Einrichtung ist schematisch in F i g. 4 veranschaulicht, während F i g. 5 das Lichtsteuerorgan der Einrichtung in größerem Maßstab zeigt. Das von der Lichtquelle 1 ausgehende Licht wird durch den Kondensator 2 gebündelt und auf die Barren 4 gerichtet. Das Objektiv 5 erzeugt im Unendlichen ein Bild der beleuchteten Spalte, welche durch die freien Zwichenräume zwischen den Barren 4 gebildet sind und die durch die Quelle 1 beleuchteten, streifenförmigen Zonen darstellen. Nach der Totalreflexion im Lichtsteuerorgan 6 a durchlaufen die Lichtstrahlen ein Objektiv 5 a, das ein zweites Bild der beleuchteten Spalte in der Ebene einer komplementären Barrenanordnung 4 α erzeugt. Die Barren 4 α dienen als- Blendenstreifen und sind derart angebracht, daß das Bild eines jeden Spaltes der Barrenanordnung 4 genau auf einen Barren 4 α fällt. Die Wirkungsweise der Deformation der Schicht 18 ist gleich wie bei der oben beschriebenen Einrichtung, wobei die elektrostatischen Feldkräfte diesmal jedoch unmittelbar auf die Oberfläche der deformierbaren Schicht 18 einwirken (vgl. Fig. 5). Wenn das Objektiv 10 und der Spiegel 9 kein Licht auf die lichtelektrische Leiterschicht 14 werfen, erreicht kein Licht das Objektiv 7, das eine optische Abbildung der freien Oberfläche der deformierbaren Schicht 18 auf dem Projektionsschirm erzeugt, so daß der Projektionsschirm P dunkel bleibt. Wenn dagegen in Richtung des Pfeiles O Licht durch den Raster 12 hindurch auf die lichtelektrische Leiterschicht 14 auftrifft, wird die Oberfläche der Schicht 18, wie vorher beschrieben, an ihren beleuchteten Stellen der lichtelektrischen Leiterschicht 14 entsprechenden

ίο Stellen annähernd sinusförmig deformiert, wodurch ein Beugungsgitter entsteht, das einen Teil der Lichtstrahlen zwischen den Barren 4 a hindurch zum Objektiv 7 gehen läßt. Diese Lichtstrahlen erzeugen auf dem Projektionsschirm helle Stellen, die den beleuchteten Stellen der lichtelektrischen Leiterschicht 14 entsprechen.

Aus praktischen Gründen wird nicht unmittelbar der Träger der deformierbaren Leiterschicht 18 als Prisma ausgebildet. Man bringt vielmehr ein Prisma

ao 23 auf der Trägerplatte 20 an. Der optische Kontakt zwischen diesen beiden Teilen, die optisch eine Einheit bilden müssen, wird dadurch gewährleistet, daß der Zwischenraum 22 zwischen den Teilen 20 und 23 mit einer Flüssigkeit ausgefüllt wird, die den gleichen Brechungsindex wie das Glas aufweist.

Die beschriebene Variante der bekannten Einrichtung ist ebenfalls mit zwei Nachteilen behaftet:

1. Da die deformierbare Schicht 18 nicht rechtwinklig zur optischen Achse des Projektionsobjektivs 7 angeordnet ist, ergibt sich eine lineare Bildverzeichnung des auf den Projektionsschirm geworfenen Bildes in der einen Richtung. Diese Verzeichnung kann durch eine geeignete Korrekturoptik kompensiert werden.

2. Die praktische Erfahrung zeigt, daß ein beträchtlicher Teil des von der Lichtquelle 1 ausgesandten Lichtes die deformierbare Schicht 18 durchdringt, ohne an ihrer freien Oberfläche total reflektiert zu werden.

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die Anwendung der Totalreflexion des von der Lichtquelle 1 herstammenden Lichtes an der freien Oberfläche der Schicht 18 zwar erlaubt, sich mancher schwieriger technologischer Probleme zu entledigen, die bei der Verwirklichung der festen spiegelnden Schicht 17 (F i g. 3) auftreten, aber nicht zu verhindern vermag, daß ein verhältnismäßig großer Teil des Lichtes zur isolierenden, lichtundurchlässigen Schicht 15 gelangt, deren technologische Grenzen der Wirksamkeit weiter oben erläutert worden sind. Das genannte Verfahren bringt zudem eine Verzeichnung des verstärkten Bildes, was eine spezielle Korrekturoptik erforderlich macht.

Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, bei Vorrichtungen der eingangs genannten Art die Störanfälligkeit der spiegelnden Schicht herabzusetzen, ohne sich der Totalreflexion mit Hilfe eines Prismas bedienen zu müssen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die spiegelnde Schicht durch eine reflektierende, im Betriebszustand der Einrichtung flüssige Substanz gebildet ist, die auf der einen Seite durch die erwähnte deformierbare Schicht und auf der ansderen Seite durch eine zweite elastisch deformierbare Schicht begrenzt ist, und daß die Intensität des elektrostatischen Feldes zeitlich periodisch variiert.

In den F i g. 6 und 7 sind rein schematisch Einzelheiten des Lichtsteuerungsorgans eines Ausführungs-

beispieles bzw. einer Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt.

Das in Fig. 6 gezeigte Lichtsteuerorgan weist eine erste durchsichtige Trägerplatte 11 auf, die mit einem das Licht nicht durchlassenden Linienraster 12 versehen ist, der z. B. aus im Vakuum aufgedampften Metallstreifen besteht. Auf der unteren Seite der Trägerplatte 11 ist eine lichtdurchlässige und elektrisch leitende Elektrodenschicht 13 aufgetragen, die ein dünner Metallfilm oder ein Film aus Zinnoxyd sein kann und z. B. durch Sublimation oder Verdampfung der betreffenden Substanz erzeugt worden ist. Die Lagen des Rasters 12 und der Elektrodenschicht 13 können gegebenenfalls vertauscht sein. Unterhalb der Elektrodenschicht 13 bzw. des Rasters 12 befindet sich eine lichtelektrische Leiterschicht 14, die beispielsweise aus Selen besteht. An der Unterseite der Leiterschicht 14 ist eine elektrisch isolierende, elastisch deformierbare Schicht 16 a angebracht, welche aus einem Silikon-Polymerisat mit Weichmacher, z. B. Silikon-Kautschuk mit Weichmacher, bestehen kann und einen Elastizitätsmodul zwischen 10³ und 10⁶ dyn/cm² aufweisen soll. Die Stärke der Schicht 18 berägt etwa 100 Micron.

Auf der oberen Seite einer zweiten durchsichtigen Trägerplatte 20 befindet sich eine ebenfalls durchsichtige elastisch deformierbare Schicht 18, die genau gleich ausgebildet sein und aus dem gleichen Material bestehen kann wie die bereits erwähnte Schicht 16 a. Die beiden elastisch deformierbaren Schichten 16 α und 18 haben voneinander einen Abstand in der Größenordnung von 10 bis 60 Micron und begrenzen demzufolge einen Zwischenraum. Letzterer ist mit einer im Betriebszustand der Einrichtung flüssigen Substanz gefüllt, welche ein gutes Lichtreflexionsvermögen aufweist und eine flüssige Spiegelschicht 17 a bildet. Vorzugsweise besteht die Spiegelschicht 17 a aus einem Metall oder einer metallischen Legierung. Wenn die Einrichtung bei üblicher Raumtemperatur arbeiten soll, kann die Spiegelschicht 17 a aus Quecksilber oder einem Amalgam mit einer geringen Menge, etwa 1 Gewichtsprozent Indium, bestehen. Die Oberflächen der Trägerplatte 11 und 20 sowie der verschiedenen Schichten 13,14,16 a, 17 α und 18 sind im Ruhestand des beschriebenen Lichtsteuerorgans eben und parallel zueinander. An die Elektrodenschicht 13 und die elektrisch leitende Spiegelschicht 17 a ist eine Wechselspannungsquelle 21 angeschlossen zur Erzeugung eines zeitlich variierenden elektrostatischen Feldes quer durch die lichtelektrische Leiterschicht 14 und die elastisch deformierbare, isolierende Schicht 16 a.

Das beschriebene Lichtsteuerorgan gemäß F i g. 6 unterscheidet sich von der in F i g. 3 dargestellten, bekannten Ausführung durch folgende Änderungen:

1. Weglassen der isolierenden, lichtundurchlässigen Schicht 15.

2. Ersetzen der gasförmigen Schicht 16 durch die isolierende, elastisch deformierbare Schicht 16 a.

3. Ersetzen der festen spiegelnden Schicht 17 durch die bei der Betriebstemperatur der Einrichtung flüssige spiegelnde Schicht 17 a.

4. Weglassen der Elektrodenschicht 19, deren Funktion jetzt durch die elektrisch leitende Spiegelschicht 17 α übernommen wird.

Das Lichtsteuerorgan gemäß Fig. 6 ist genau gleich wie das Lichtsteuerorgan 6 der F i g. 1 in der übrigen Einrichtung zur Verstärkung der Intensität eines optisch erzeugten Bildes angeordnet. Von der übrigen Einrichtung sind in Fig. 6 lediglich die Barren 4 und die Linse 5 veranschaulicht. Die Einrichtung weist aber außerdem, wie F i g. 1 zeigt, eine starke Lichtquelle 1, einen zugehörigen Kondensor 2, einen Umlenkspiegel 3, ein Projektionsobjektiv 7, einen Umlenkspiegel 8, einen Projektionsschirm P sowie ein Objektiv 10 und einen Umlenkspiegel 9 zur optischen Erzeugung eines zu verstärkenden BiI-des auf der lichtelektrischen Leiterschicht 14 des Lichtsteuerorgans auf.

Die Wirkungsweise der Einrichtung mit dem in F i g. 6 gezeigten Lichtsteuerorgan ist wie folgt:
Zum leichteren Verständnis sei zunächst angenommen, die Spannung U der elektrischen Spannungsquelle 21 sei eine Gleichspannung. Mittels der Spannung U wird zwischen der Elektrodenschicht 13 und der spiegelnden Schicht 17 a eine elektrostatisches Feld erzeugt, das die lichtelektrische Leiterschicht 14 und die elastisch deformierbare Schicht 16 a durchsetzt, in denen das Feldpotential je nach dem elektrischen Widerstand dieser Schichten verschiedene Werte annimmt. Diejenige Komponente der elektrostatischen Feldkräfte, die senkrecht zur Grenzfläche I zwischen der deformierbaren Schicht 16 a und der spiegelnden Schicht 17 a verläuft, übt auf die genannte Fläche I eine Kraft aus. Wenn durch das Objektiv 10 und den Umlenkspiegel 9 kein Licht auf die lichtelektrische Leiterschicht 14 geworfen wird, ist das elektrostatische Feld über die ganze Fläche I konstant, wenn man von den Randwirkungen absieht. Demzufolge sind auch die senkrecht auf die Fläche I ausgeübten Kraftkomponenten alle gleich groß, so daß diese Fläche I keine Deformation erfährt und eben bleibt. Die zwischen der spiegelnden Schicht 17 a und der unteren deformierbaren Schicht 18 vorhandene Grenzfläche II bleibt auch eben. Daher werden die mittels der Lichtquelle 1 beleuchteten Barren 4 durch Reflexion der Lichtstrahlen an der spiegelnden Fläche II und mit Hilfe des Objektivs 5 genau auf sich selbst abgebildet, weshalb kein Licht an den Barren 4 vorbei gegen das Projektionsobjektiv 7 und auf den Projektionsschirm P gelangen kann. Der Projektionsschirm P bleibt somit dunkel.

Wenn hingegen Licht in der Richtung des Pfeiles O (Fig. 1) durch den Raster 12 hindurch auf die lichtelektrische Leiterschicht 14 fällt, wird deren elektrischer Widerstand an den beleuchteten Stellen geändert. Dies hat an den genannten Stellen eine Anderung der elektrostatischen Feldkräfte zur Folge, die auf die Grenzfläche I der Spiegelschicht 17 a einwirken. Die Fläche I ist daher einer inhomogenen Verteilung der Feldkräfte ausgesetzt, wodurch eine annähernd sinusförmige Deformation der Fläche I an jenen Stellen entsteht, die den beleuchteten Partien der lichtelektrischen Leiterschicht 14 gegenüberliegen. Daß die Deformation der Fläche I sinusförmig wird, ist durch den Raster 12 begründet. Die Periode der sinusförmigen Deformation stimmt mit der Periode des Rasters 12 überein. Diese Deformation der Fläche I wird durch die elastische Deformierbarkeit der Schicht 16 a und flüssigen Spiegelschicht 17 a ermöglicht. :' -

Während der für das Aufbauen der erwähnten Deformation benötigten Zeitdauer, d. h. bis die auf die Fläche I einwirkenden Feldkräfte durch die elastischen Reaktionskräfte der Schicht 16 a im Gleichgewicht gehalten werden (die Schwerkraft spielt hier

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eine vernachlässigbare Rolle), pflanzen sich Druck- sprechend den beleuchteten Partien der lichtelekwellen und Verschiebungswellen von der Fläche I trischen Leiterschicht 14 zur Folge hat. Da die spiequer durch die flüssige Spiegelschicht 17 α. Durch- gelnde Fläche II wie die Fläche I in pulsierender geführte Berechnungen und Experimente zeigen, daß Bewegung ist, ändert sich die Helligkeitsintensität der diese Druckwellen bzw. Verschiebungswellen sich 5 beleuchteten Stellen auf dem Projektionsschirm P einander derart überlagern, daß sie bei ihrer An- periodisch zwischen Null und einem Höchstwert im kunft an der Grenzfläche II auf letzterer eine Druck- Rhythmus der Bewegungen der Fläche II. Wenn dieverteilung hervorrufen, die Punkt für Punkt der elektro- der Rhythmus schnell genug ist und z.B. 20 Wechstatischen Feldkräfteverteilung an der Fläche I ana- sei in der Sekunde übersteigt, kann das menschliche log ist. Dies tritt um so mehr ein, als die deformier- io Auge wegen der Trägheit der Netzhaut keine Schwanbaren Schichten 16 a und 18 eine verhältnismäßig kungen der Intensität des verstärkten Bildes auf dem große innere Reibung zeigen, durch die eine aus- Projektionsschirm wahrnehmen,
reichende Dämpfung von gegebenenfalls auftretenden Es muß darauf hingewiesen werden, daß das Vormechanischen Resonanzen der deformierbaren handensein der isolierenden, elastisch deformierbaren Schichten 16 a, 17 a und 18 gewährleistet ist, wie es 15 Schicht 16 a für das Funktionieren des Lichtsteuerbei den auf der Basis von Silikonpolymerisaten mit organs gemäß F i g. 6 unerläßlich ist. Wenn nämlich Weichmacher bestehenden Schichten 16 a und 18 der der durch die Schicht 16 a eingenommene Raum Fall ist. Folglich wird die Grenzfläche II ebenfalls durch ein flüssiges oder gasförmiges Medium ausannähernd sinusförmig deformiert, und sie bildet gefüllt wäre, würde die flüssige Spiegelschicht 17 a dann ein Beugungsgitter für die von der Lichtquelle 1 20 keine bestimmte Gestalt haben. Sie könnte sich wähausgesandten und an der Fläche II reflektierten Licht- rend dem Vornehmen von Manipulationen an der strahlen. Somit fällt auf den Projektionsschirm F an Einrichtung oder unter dem Einfluß eines Stoßes jenen Stellen Licht, die den beleuchteten Partien der oder äußerer Vibrationen frei bewegen, ihre Dicke lichtelektrischen Leiterschicht 14 entsprechen. Der örtlich ändern, sich in unzusammenhängende Teile Projektionsschirm wird jedoch nur während der Zeit- 25 aufspalten usw. All dies hätte unkontrollierbare und spanne beleuchtet, die nötig ist, bis die Grenzfläche I dem Zufall unterliegende Veränderungen der Verihr Deformationsgleichgewicht erreicht hat, wonach Stärkungsempfindlichkeit des Lichtsteuerorgans zur die Druckverteilung über die deformierte Fläche I Folge, wie auch die Bildung von störenden Lichtkonstant bleibt. Die Fläche II nimmt dann wieder flecken auf dem Projektionsschirm, was mit den ihre ursprüngliche, ebene Gleichgewichtslage ein. 30 durch die Praxis verlangten Anforderungen an die

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß die in- einwandfreie und sichere Verwendbarkeit der Einhomogene Druckverteilung, welche an der Fläche I richtung unvereinbar wäre. Wenn der durch die durch das mittels der zunächst als Gleichspannungs- Schicht 16 a eingenommene Raum durch eine starre quelle angenommenen Quelle 21 erzeugte und durch Substanz ausgefüllt wäre, würde diese durch ihre den veränderlichen Widerstand der lichtelektrischen 35 Reaktionen die elektrostatischen Feldkräfte auf-Leiterschicht 14 bei Beleuchtung mit Licht entspre- nehmen, ohne deformiert zu werden, wodurch die chend dem Pfeil O (Fig. 1) modulierte elektrosta- Übertragung von Kräften quer durch die flüssige tische Feld hervorgerufen wird, Punkt für Punkt auf Spiegelschicht 17 a hindurch zwecks irgendwelcher der Fläche II reproduziert wird, solange die Fläche I Deformation der reflektierenden Fläche II unmögsich deformiert und noch nicht ihren neuen, defor- 4° lieh wäre. Wenn schließlich der von der Schicht 16 a mierten Gleichgewichtszustand erreicht hat, bei wel- eingenommene Raum gänzlich fehlen würde und die chem die elastische Schicht 16 a die elektrostatischen flüssige Spiegelschicht 17 a in unmittelbarer Berüh-Feldkräfte Punkt für Punkt kompensiert. Damit das rung mit der lichtelektrischen Leiterschicht 14 wäre, verstärkte Bild auf dem Projektionsschirm P ebenso- würde die letztere durch die metallische Substanz der lange erscheint wie das zu verstärkende Bild auf der 45 Spiegelschicht 17 a elektrisch kurzgeschlossen,
lichtelektrischen Leiterschicht 14 unbeweglich bleibt, Mit Vorteil ist die deformierbare Schicht 16 a unist es wichtig, und das ist eine Grundbedingung für durchlässig für das Licht, welches das zu verstärkende das Funktionieren der Einrichtung, daß während der Bild auf den lichtelektrischen Leiter 14 wirft, um zu genannten Zeit die Fläche I niemals einen Gleich- verhüten, daß durch Reflexion dieses Lichtes an der gewichtszustand annimmt, sodem ständig in Bewe- 50 Fläche I der spiegelnden Schicht 17 a gegebenenfalls gung gehalten ist. Mit andern Worten gesagt ist es eine zweite, störende Beleuchtung der lichtelektrierforderlich, daß die durch die Spannungsquelle 21 sehen Leiterschicht 14 erfolgt.

hervorgerufenen elektrostatischen Feldkräfte zeitlich Die Amplitude der Deformation der spiegelnden

periodisch variieren, was durch die Verwendung einer Fläche II steht, für ein gegebenes elektrostatisches

Wechselspannungsquelle erreicht werden kann. 55 Feld an der Fläche I, in engem Zusammenhang mit

Bei Verwendung einer Wechselspannungsquelle 21 der Dicke der flüssigen Spiegelschicht 17 α, mit den

wird somit ein elektrostatisches Wechselfeld erzeugt, geometrischen und mechanischen Eigenschaften der

das durch den veränderlichen Widerstand der licht- elastisch deformierbaren Schichten 16 a und 18 so-

elektrischen Leiterschicht 14 infolge Beleuchtung ge- wie mit der Frequenz der Wechselspannung U der

maß dem Pfeil O (Fig. 1) moduliert wird. Dieses ^e° elektrischen Spannungsquelle 21. Berechnungen und

modulierte elektrostatische Wechselfeld ruft an der Experimente haben gezeigt, daß die Dicke der Spie-

Fläche I pulsierende Feldkräfte hervor, deren Ver- gelschicht 17 α nicht kritisch ist und zwischen 10 und

teilung Punkt für Punkt quer durch die Spiegelschicht 60 Micron, vorzugsweise etwa 30 Micron betragen

17 a hindurch auf die das Licht der Quelle 1 reflek- kann. Die Lichtdurchlässigkeit einer metallischen

tierende Fläche II übertragen wird, die dann ein Beu- 65 Schicht der genannten Stärke ist praktisch gleich Null,

gungsgitter bildet, welches, wie mit Bezug auf die weshalb eine sehr hohe Leuchtdichte auf der Flä-

bekannte Einrichtung erläutert wurde, das Auftreten ehe II zulässig ist, an welcher die Lichtstrahlen der

von hellen Stellen auf dem ProjektionsschirmP ent- Quelle 1 (Fig. 1) reflektiert werden.

In einem tatsächlichen Ausführungsbeispiel, bei welchem die elastisch deformierbaren Schichten 16 a und 18 einen Elastizitätsmodul von 3 · 10³ dyn/cm² und eine Stärke von 110 bzw. 150 Micron hatten, ergab sich für die Wechselspannung U eine optimale Frequenz zwischen 1500 und 2400 Hz, wobei die Dicke der flüssigen Spiegelschicht 17 α zwischen 10 und 40 Micron variierte. Im erwähnten Bereich ist es möglich, die Frequenz derart einzustellen, daß eine Änderung der Dicke der flüssigen Spiegelschicht 17 α ίο um mehrere Micron, beispielsweise infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnung der angrenzenden Teile, nur eine vernachlässigbare und zulässige Änderung der Amplitude der Deformation der spiegelnden Flächell und damit der Verstärkungsempfmdlichkeit des Lichtsteuerorgans zur Folge hat.

Es könnte vorteilhaft sein, in dem in F i g. 6 gezeigten Lichtsteuerorgan die lichtelektrische Leiterschicht 14 und die angrenzende elastisch deformierbare Schicht 16 a durch eine einzige Schicht 16 δ zu ersetzen, wie in der Ausführungsvariante gemäß Fig. 7 dargestellt ist. Die Schicht 166 hat in diesem Falle die lichtelektrische Leitfähigkeit der Schicht 14 und die mechanischen Eigenschaften der Schicht 16 a zu vereinigen.

Die vorstehend beschriebenen, erfindungsgemäßen Verbesserungen des Lichtsteuerorgans sind auch bei dem Gegenstand des schweizerischen Patentes 378 432 anwendbar. In der dort in F i g. 5 gezeigten Anordnung braucht nur die eine der beiden Spanmangen U₁ und U₂ eine Wechselspannung zu sein, um die auf die Fläche I der flüssigen Spiegelschicht einwirkenden elektrostatischen Feldkräfte zeitlich variierend zu machen.

Die vorliegende Erfindung und die beschriebenen Ausführungsbeispiele gemäß F i g. 6 und 7 bringen einen unbestreitbaren Fortschritt gegenüber den bekannten Einrichtungen, wie sie in den Fig. 1 bis 5 gezeigt sind:

a) Die flüssige Spiegelschicht 17 a gewährleistet eine praktisch vollständige optische Trennung zwischen der lichtelektrischen Leiterschicht 14 (F i g. 6) oder 16b (Fig. 7) und den zur Bildung des verstärkten Bildes dienenden Lichtstrahlen von der Lichtquelle 1, wodurch alle Unannehmlichkeiten ausgeschaltet werden, die sich aus einer Beleuchtung der lichtelektrischen Leiterschicht mit anderem als das zu verstärkende Bild erzeugende Licht ergeben könnten.

b) Die Verstärkungsempfindlichkeit des Lichtsteuerorgans kann wegen der verhältnismäßig leichteren Verbiegbarkeit der flüssigen Spieglschicht 17 a gegenüber den bisherigen Ausführungen, wie sie in den schweizerischen Patentschriften 301 222, 326 348 und 378 432 beschrieben sind, erhöht werden.

c) Da nun die besondere lichtundurchlässige Schicht 15 und die Elektrodenschicht 19 (Fig. 2 und 3) der bekannten Lichtsteuerorgane hinfällig sind, ist die Herstellung des Lichtsteuerorgans vereinfacht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche: Αίί^Λΐο^ΑΑ^ΐ ?t F 301 222, 326 348 und 378 432 beschrieben.

1. Einrichtung zur Verstärkung der Intensität Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der eines optisch erzeugten Bildes, bei welcher min- geschilderten Einrichtungen. Um die der Erfindung destens eine von einer Lichtquelle beleuchtete, 5 zugrunde liegende Aufgabe und den dadurch erzielstreifenförmige Zone auf einen zugeordneten baren technischen Fortschritt besser verstehen zu Blendenstreifen durch Reflexion an der einen können, ist es zweckmäßig, zunächst den Aufbau Seite einer verbiegbaren spiegelnden Schicht op- und die Wirkungsweise einer bekannten Einrichtung tisch abgebildet wird und die spiegelnde Schicht der eingangs genannten Art mit einer ebenfalls bean eine elastisch deformierbare Schicht angrenzt io kannten Variante an Hand der Fig. 1 bis 5 der und mit dieser deformierbar ist, und mit einer Zeichnung zu erläutern.

auf der anderen Seite der spiegelnden Schicht an- F i g. 1 zeigt schematisch die Gesamtanordnung

geordneten lichtelektrischen Leiterschicht, auf einer bekannten Einrichtung;

welche das zu verstärkende Bild in gerasteter F i g. 2 veranschaulicht in größerem Maßstab und

Form abgebildet wird und die ein zwischen ihr 15 in perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt aus

und der spiegelnden Schicht befindliches elektro- einer Einzelheit der Einrichtung nach Fig. 1;

statisches Feld beeinflußt, sowie mit Mitteln zur F i g. 3 stellt Einzelheiten von F i g. 1 in größerem

optischen Beobachtung der spiegelnden Schicht Maßstab dar und dient zur Veranschaulichung der

an den Kanten des Blendenstreifens vorbei, da- Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 1;

durch gekennzeichnet, daß die spie- 20 Fig. 4 zeigt schematisch eine bekannte Ausfüh-

gelnde Schicht (17 a) durch eine reflektierende, im rungsvariante der Einrichtung;

Betriebszustand der Einrichtung flüssige Substanz F i g. 5 stellt in größerem Maßstab Einzelheiten

gebildet ist, die auf der einen Seite durch die er- der Einrichtung nach F i g. 4 dar;

wähnte deformierbare Schicht (18) und auf der F i g. 6 ist eine zu F i g. 3 analoge Darstellung von

anderen Seite durch eine zweite elastisch defor- 25 Einzelheiten eines Ausführungsbeispieles der neuen

mierbare Schicht (16 a) begrenzt ist, und daß die Einrichtung gemäß der Erfindung;

Intensität des elektrostatischen Feldes zeitlich F i g. 7 veranschaulicht eine Ausführungsvariante

periodisch variiert. des Beispieles nach F i g. 6.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Alle Figuren sind schematisch und unmaßstäbkennzeichnet, daß die spiegelnde Schicht (17 a) 3° lieh gezeichnet.

ein Metall ist. Gemäß Fig. 1 ist einer starken Lichtquelle 1, z. B.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, einem Lichtbogen, ein Kondensor 2 zugeordnet, weldadurch gekennzeichnet, daß die spiegelnde eher das Licht bündelt und über einen Umlenkspie-Schicht(17a) zugleich eine der Elektroden (13 gel 3 auf eine Anordnung von Barren 4 wirft. Die und 17 a) zur Erzeugung des periodisch van- 35 Anordnung besteht aus mehreren zueinander paralierenden elektro-statischen Feldes ist. lelen, lichtundurchlässigen Barren 4 in der Form von

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, Streifen, die in Abständen voneinander angeordnet dadurch gekennzeichnet, daß die der lichtelek- sind und zwei Aufgaben zu erfüllen haben. Die erste irischen Leiterschicht (14) benachbarte elastisch Aufgabe der Barren 4 besteht darin, streifenförmige deformierbare Schicht (16 a) undurchlässig ist für 40 Zonen zu bilden, die durch das von der Lichtquelle 1 jenes Licht, welches das zu verstärkende Bild ausgehende Licht hell beleuchtet werden. Zu diesem erzeugt. Zweck ist die in Fig. 1 nach oben gekehrte Seite

5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, der Barren 4 reflektierend ausgebildet. Die zweite dadurch gekennzeichnet, daß die lichtelektrische Aufgabe der Barren 4 ist die Bildung von Blenden-Leiterschicht und die eine elastisch deformierbare 45 streifen. Auf der beleuchteten Seite der Barren 4 beSchicht (16a) zu einer einzigen, elastisch defor- finden sich ein Objektiv 5 und ein aus mehreren mierbaren Schicht (14 b) mit photoelektrischen Schichten zusammengesetztes Lichtsteuerorgan 6, Eigenschaften vereinigt sind. dessen Aufbau weiter unten mit Bezug auf F i g. 2 er-

läutert wird. Das Organ 6 besitzt eine spiegelnde

50 Fläche, über welche die beleuchteten Barren 4 mit

Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Ein- Hilfe des Objektivs 5 wieder auf die nun als Blendenrichtung zur Verstärkung der Intensität eines optisch streifen wirkenden Barren 4 abgebildet werden, woerzeugten Bildes, bei welcher mindestens eine von bei das Objektiv 5 von den Lichtstrahlen zweimal einer Lichtquelle beleuchtete, streifenförmige Zone durchsetzt wird, Ein Projektionsobjektiv 7 und ein auf einen zugeordneten Blendenstreifen durch Re- 55 Umlenkspiegel 8 sind derart angeordnet, daß sie flexion an der einen Seite einer verbiegbaren spie- durch die Spalte zwischen den Barren 4 hindurch gelnden Schicht optisch abgebildet wird und die die spiegelnde Fläche des Lichtsteuerorgans 6 in spiegelnde Schicht an eine elastisch deformierbare Richtung des Pfeiles P auf einem nicht dargestellten Schicht angrenzt und mit dieser deformierbar ist, und Projektionsschirm abbilden. Die Barren 4 wirken bei mit einer auf der anderen Seite der spiegelnden 60 dieser Projektion lediglich als Blendenstreifen, die Schicht angeordneten lichtelektrischen Leiterschicht, auf dem Projektionsschirm nicht abgebildet werden, auf welche das zu verstärkende Bild in gerasteter Ein anderer Umlenkspiegel 9 und ein Objektiv 10 Form abgebildet wird und die ein zwischen ihr und ermöglichen, durch Lichtstrahlen gemäß dem Pfeil O der spiegelnden Schicht befindliches elektrostatisches auf einer lichtelektrisch-leitenden Schicht des Licht-Feld beeinflußt, sowie mit Mitteln zur optischen Be- 65 steuerorgans 6 optisch ein Bild zu erzeugen, das von obachtung der spiegelnden Schicht an den Kanten einem Diapositiv, von einem Film, einem Oszillodes Blendenstreifens vorbei. graphen oder von wirklichen Gegenständen usw. her-

Derartige Einrichtungen sind bereits bekannt und stammen kann.