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Einrichtung zur Verstärkung der Intensität eines optisch erzeugten
Bildes
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung zur Verstärkung der Intensität eines optisch erzeugten Bildes.
Dem gleichen Zwecke dienende Einrichtungen sind bereits bekannt und beispielsweise in der schweizerischen Patentschrift Nr. 301. 222 beschrieben. Sie weisen mindestens eine von einer Lichtquelle beleuchtete, vorzugsweise streifenförmige Zone auf, die auf einen zugeordneten Blendenstreifen über eine spiegelnde Fläche optisch abgebildet wird. Die spiegelnde Fläche befindet sich an einer durch elektrostatische Feldkräfte deformierbaren Schicht und ist durch dieselbe ebenfalls deformierbar. Das zu verstärkende Bild wird in gerasterter Form auf einer lichtelektrischen Leiterschicht abgebildet, welche ein auf die deformierbare Schicht einwirkendes elektrostatisches Feld beeinflusst. Ferner sind Mittel vorhanden zur optischen Beobachtung der spiegelnden Fläche an den Kanten des Blendenstreifens vorbei bzw. zwischen den Blendenstreifen hindurch, falls deren mehrere vorhanden sind.
Zweckmässig wird die spiegelnde Fläche auf einemProjektionsschirm abgebildet, auf welchem dann ein dem zu verstärkenden Bild entsprechendes Bild grösserer Helligkeit wahrnehmbar ist.
Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der geschilderten Einrichtungen. Um die der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe und den dadurch erzielbaren technischen Fortschritt besser verstehen zu können, ist es zweckmässig, zunächst den Aufbau und diewirkungsweise einerbekannteneinrichtung der eingangs genannten Art an Hand von Fig. 1 bis 3 der Zeichnung zu erläutern.
Fig. 1 zeigt schematisch die Gesamtanordnung einer bekannten Einrichtung ; Fig. 2 veranschaulicht in grösserem Massstab und in perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt aus einer Einzelheit der Einrichtung nach Fig. 1 ; Fig. 3 stellt Einzelheiten von Fig. 1 in grösserem Massstab dar und dient zur Veranschaulichung der Wirkungsweise der Einrichtung.
Gemäss Fig. 1 ist einer starken Lichtquelle l, z. B. einem Lichtbogen, ein Kondensor 2 zugeordnet, welcher das Licht bündelt und über einen Umlenkspiegel 3 auf eine Anordnung von Barren 4 wirft. Die Anordnung besteht beispielsweise aus mehreren zueinander parallelem, lichtundurchlässigen Streifen, die in Abständen voneinander angeordnet sind und zwei Aufgaben zu snullen haben. Die erste Aufgabe besteht darin, streifenförmige Zonen zu bilden, die durch das von der Lichtquelle 1 ausgehende Licht hell beleuchtet werden. Zu diesem Zweck ist die in Fig. 1 nach oben gekehrte Seite der Barren 4 reflektierend ausgebildet. Die zweite Aufgabe ist die Bildung von Blendenstreifen.
Auf der beleuchteten Seite der Barren4 befinden sich ein Objektiv 5 und ein aus mehreren Schichten zusammengesetztes Lichtsteuerorgan 6, dessen Aufbau weiter unten mit Bezug auf Fig. 2 erläutert wird.
Das Organ besitzt eine spiegelnde Fläche, über welche die beleuchteten Barren 4 mit Hilfe des Objektives 5 wieder auf die nun als Blendenstreifen wirkenden Barren 4 abgebildet werden, wobei das Objektiv 5 von den Lichtstrahlen zweimal durchsetzt wird. Ein Projektionsobjektiv 7 und ein Umlenkspiegel 8 sind derart angeordnet, dass sie durch die Schlitze zwischen den Barren 4 hindurch die spiegelnde. Fläche des Lichtsteuerorgans 6 in Richtung des Pfeiles P auf einem nicht dargestellten Projektionsschirm abbilden.
Die Barren 4 wirken bei dieser Abbildung lediglich als Blendenstreifen, die auf dem Projektionsschirm nicht abgebildet werden. Ein anderer Umlenkspiegel 9 und ein Objektiv 10 ermöglichen, durch Licht-
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strahlen gemäss dem Pfeil 0 auf einer lichtelektrisch-leitenden Schicht des Lichtsteuerorgans 6 optisch ein Bild zu erzeugen, das von einem Diapositiv, von einem Film oder von wirklichen Gegenständen usw. her- stammen kann.
Das Lichtsteuerorgan 6 hat den in Fig. 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 licbtdurchlässiger. elektrisch leitender Elektrodenbelag 19 angebracht. Darüber befindet sich eine durch elektrostatische Feld-
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Stärke von etwa 50g hat und einen Elastizitätsmodul von 104 bis 106 dyn/cm2 aufweist. Auf der Schicht 18 haftet eine aus aufgedampftem Silber, Aluminium od. dgl. bestehende spiegelnde Schicht 17, die durch die deformierbare 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 also die Deformation der Schichten 17 und 18 nicht behindert. Die Flächen sämtlicher Platten und Schichten 11-20 sind eben und parallel zueinander.
An die beiden Elektrodenschichten 13 und 19 ist eine Spannungsquelle 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 14-18 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 Spiegelschicht 17 allein, was hier der Einfachheit halber vorausgesetzt sei.
Die zur Spiegelschicht17 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 Spiegelschicht 17 und der deformierbaren Schicht 18 imstande ist, die beiden letztgenannten Schichten zu deformieren, was ohne Behinderung durch die gasförmige Zwischenschicht 16 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 Oberfläche der Schicht 18. Die Spiegelschicht 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 0 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 Schichten-17 und 18 wirkenden Feldkräfte nach sich und führt, weil das Feld jetzt inhomogen ist, zu einer nahezu sinusförmigen Deformation der Schichten 17 und 18 an den entsprechenden Stellen, wie in Fig. 3 veranschaulicht ist. Die so verbogene spiegelnde Fläche 17 stellt 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 Barren4.
Mittels des Objektives 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 Fläche 17 durchdringen, die lichtelektrische Leiterschicht 14 erreichen und dieselbe störend beeinflussen. Bei genügend kleiner optischer Durchlässigkeit der spiegelnden Schicht - kann
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sei.
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
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derDie Abbildungen der beleuchteten Oberfläche der Barren 4 würden in diesem Falle auch nach der Beugung weicerhin 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 sind im folgenden angegeben.
Um eine gute Steuerung der Deformation der Schichten 17 und 18 durch die lichtelektrische Leiterschicht 14 zu erreichen, muss die letztere, wie die Rechnung und das Experiment zeigen, eine minimale Dicke von etwa einem Vietel der Periode des Rasters 12 aufweisen. Hat diese den gangbaren Wert von 200p, so führt das zu einer Dicke der Schicht 14 von annähernd 50/ !. Dabei dürfen die lichtelektrische Leiterschicht 14 und die spiegelnde Schicht 17 nur einen Abstand von etwa einem Sechstel del Rasterperiode voneinander haben. Höhere Werte sind wegen der dabei auftretenden Schwächung der Steuerung unzulässig. Wollte man die Dicke der lichtelektrischen Leiterschicht 14 auf z.
B. 5JL t verkleinern, so würde das eine Rasterperiode von 2011 und einen Abstand der Schichten 14 und 17 voneinander von weniger als lJ1 bedingen, was prinzipiell die Deformationsamplitude der Schichten 17 und 18 unzulässig beschränken und zudem in technologischer Hinsicht zu grossen Schwierigkeiten führen würde.
Bei zahlreichen lichtelektrischen Leitern ist nun der Spektralbereich grosser Empfindlichkeit mit einem relativ grossen Absorptionskoeffizienten verbunden. Dies hat zur Folge, dass bei einer 50/ dicken lichtelektrischen Leiterschicht nur ein kleiner Teil der Gesamtdicke durchstrahlt wird. Der nicht durchstrahlte übrige Teil der Leiterschicht trägt zur Steuerung nichts bei, sondern wirkt faktisch wie eine Vergrösserung der Distanz zwischen der spiegelnden Schicht 17 und der vom Licht beeinflussten Teildicke der Leiterschicht 14.
Ferner sind lichtelektrisch leitende Schichten mit einer Dicke von etwa 50g oft nur in Form von sedimentierten, in Kunstharzen eingebetteten Pulvern verfügbar. Solche körnige Agglomerate besitzen aber eine elektrische Leitfähigkeit von lokal stark variierender Grösse. Das zieht entsprechende Feldinhomogenitäten in der Leiterschicht 14 und im Zwischenraum 16 bei unbelichteter Schicht 14 nach sich, was zu unerwünschten Deformationen der Schichten 17 und 18 sowie zu unerwünschtenAufhellungen aufdemPro- jektiomschirm fühit. Elnen weiteren Nachteil solcher aus körnigem Material hergestellte ! lichtelektrischer Leiterschichten stellt ihre Lichtstreuung dar.
Fällt gemäss dem Pfeil 0 Licht auf die Leiterschicht 14, so wird das Licht in der Schicht 14 zerstreut und beeinflusst auch diejenigen Teile der Schicht 14, die durch den Raster 12 vor direkter Belichtung geschützt sind. Dadurch wird der Unterschied des elektrischen Widerstandes von Schichtpartien innerhalb und ausserhalb der Schattenzonen des Rasters 12a herabgesetzt, so dass ein kleinerer Deformationseffekt resultiert.
Schliesslich muss der Widerstand der lichtelektrischen Leiterschicht 4 bei Dunkelheit einen Wert von mindestens 101Q Ohm cm haben, um eine günstige Aufteilung der Spannung U auf die Schicht 14 und den Zwischenraum 16 zu erreichen. Nur dann führen Widerstandsänderungen in der Leiterschicht 14 zu merklichen Feldänderungen an der Oberfläche der spiegelnden Schicht 17. Damit sind viele technisch interessante, lichtelektrisch leitende Substanzen zufolge ihrer hohen Dunkelleitfähigkeit von der Verwendung ausgeschlossen.
All die geschilderten Nachteile können bei der Einrichtung gemäss der Erfindung vermieden werden, welche sich im wesentlichen dadurch auszeichnet, dass der lichtelektrischen Leiterschicht auf jener Seite" von welcher her das zu verstärkende Bild darauf abgebildet wird, ein Elektrodenraster vorgelagert ist, der eine Schar von in Abständen nebeneinander angeordneten, elektrisch leitenden Streifen aufweist, deren Längskanten orthogonal zu den Längskanten des Blendenstreifens verlaufen, und die in wechselnder Folge an den einen und den andern Pol einer elektrischen Potentialquelle angeschlossen sind, und dass demElektrodenraster seinerseits ein zusätzlicher Raster vorgesetzt ist, der zumindest für bestimmte Lichtfrequenzen undurchlässige Partien aufweist, deren geoometrische Konfiguration von derjenigen der Streifen des Elektrodenrasters verschieden ist.
An Stelle des bisherigen, an sich beliebig ausgebildeten Rasters sind somit der Elektrodenraster und der zusätzliche Raster mit den beschriebenen Eigenschaften vorhanden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung, welche in den Fig. 4-11 rein beispielsweise und schematisch mehrere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht. Fig. 4 zeigt schaubildlich und der Deutlichkeit halber auseinandergezogen mehrere Bestandteile eines ersten Ausführungsbeispieles, welche die Bestandteile 11-14 der bekannten Ausführung nach Fig. 2 und 3 ersetzen. Fig. 4a stellt schematisch die gegenseitige Anordnung der Blendenstreifen, des Elektrodenrasters und des zusätzlichenRasters derAusführungsform
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gemäss Fig. 4 dar. Fig. 5 zeigt in perspektivischer Darstellung einen Teil des Lichtsteuerorgans gemäss der gleichen Ausführungsform.
Fig. 6 und Ga veranschaulichen im Grundriss je einen Ausschnitt des Lichtsteuerorgans ohne Belichtung bzw. mit Belichtung der lichtelektrischen Leiterschicht. Fig. 7 und 7a veranschaulichen im Grundriss je einenAusschnitt des Lichtsteuerorgans gemäss einerausführungsvariante mit einem anders ausgebildeten zusätzlichen Raster ohne Belichtung bzw. mit Belichtung der lichtelektrischen Leiterschicht. Fig. 8 zeigt im Grundriss einen Ausschnitt des Lichtsteuerorgans gemäss einer weiterenAus-
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dene Lichtfrequenzen durchlässig bzw. undurchlässig sind. Fig. 9 veranschaulicht dasselbe bei Belichtung durch Licht, das vom einen Streifenraster durchgelassen, vom andern jedoch zurückgehalten wird.
Fig. 10 ist eine analoge Darstellung für den Fall der Belichtung durch Licht, das vom andern Streifenraster durchgelassen und vom ersten Streifenraster zurückgehalten wird. Fig. 11 stellt dasgleicheLichtsteuerorgan bei gleichzeitiger Beleuchtung durch die beiden vorgenannten Lichtarten dar.
Bei den in Fig. 4-6 veranschaulichtenAusführungsformen ist gemäss Fig. 4 eine durchsichtige Trägerplatte 118. wieder mit einem lichtundurchlässigen Linienraster 12a versehen, der z. B. aus im Vakuum aufgedampften Metallstreifen besteht. Die Periode des Rasters 12a beträgt beispielsweise etwa 20011. Auf einer zweiten, durchsichtigen und elektrisch isolierenden Platte 22 ist ein Elektrodenraster 23 angebracht, der aus einer Schar von in Abständen nebeneinander angeordneten, elektrisch leitenden Streifen besteht. welche ebenfalls durch Aufdampfen im Vakuum erzeugt sein können. In Fig. 5 sind die Raster 12a und 23 der Deutlichkeit halber zum Teil von den zugehörigen Trägerplatten 11a und 22 losgelöst dargestellt.
Die Streifen des Rasters 23 sind in wechselnder Folge mit zwei elektrischen Zuleitungen 23a und 23b verbunden, mit deren Hilfe sie an den einen bzw. den andern Pol einer elektrischen Potentialquelle U2 (Fig. 5) angeschlossen sind. Durch Verkitten, z. B. mittels eines durchsichtigen Kunstharzes sind die beiden Platten 11a und 22 fest miteinander verbunden, u. zw. so, dass die vom Elektrodenraster 23 abgekehrte Seite der Platte 22 gegen die den Raster 12a tragende Seite der Trägerplatte lla anliegt. Der Raster 12a befindet sich somit zwischen den beiden Platten 11a und 22. Die Längskanten der Streifen des Rasters 12a bilden mit den Längskanten der Streifen des Elektrodenrasters 23 einen Winkel, der zwischen 0 und 90 , vorzugsweise 450. beträgt.
An der mit dem Elektrodenraster 23 versehenen Seite der Platte 22 ist eine lichtelektrische Leiterschicht 14a, z. B. aus Selen, angebracht, deren Dicke vorzugsweise nur 0, 511 midst, mindestens aber so gross ist, dass der elektrische Widerstand der Leiterschicht 14a nicht durch den Nebenschluss des Widerstandes der Platte 22 beeinträchtigt wird. Die Dicke der Platte 22 beträgt beispielsweise 1001l. falls sie aus Glas besteht, und ist in jedem Fall so gewählt, dass einerseits der Elektrodenraster 23 von dem ebenfalls elektrisch leitenden Raster 12 genügend isoliert ist, und dass anderseits ein durch den Raster 12a hindurchfallendes Lichtbündel einen genügend scharfen Schattenwurf des Rasters 12a in der Ehene des Elektrodenrasters 23 ergibt.
Gemäss Fig. 5 ist die übrige Ausbildung des Lichtsteuerorgans gleich wie bei der bekannten Ausführung. Auf der einen Seite der durchsichtigen Trägerplatte 20 befindet sich der lichtdurchlässige, elektrisch leitende ElektrodeI1belag 19, der ein dünner Metallfilm oder ein Film aus Zinndioxyd od. dgl. sein kann und z. B. durch Aufsprühen oder Aufdampfen erzeugt worden ist. Darüber ist die durch elektrostatische Feldkräfte deformierbare, elastische Schicht 18 vorhanden, die beispielsweise aus Polyvinylchlorid mit Weichmacher besteht und die spiegelnde Schicht 17 trägt, welche mittels der Schicht 18 ebenfalls de.- formierbar ist.
Zwischen der spiegelnden Schicht 1'7 und der lichtelektrischenleiterschicht 14a ist der mit einem gasförmigen Medium, wie z. B. Luft, angefüllt Zwischenraum 16 vorhanden, welcher die Deformation der Schichten 17 und 18 zulässt. Gewünschtenfalls kann zwischen der Leiterschicht 14a und dem Zwischenraum 16 noch eine lichtundurchlässige, elektrisch isolierende Schicht, entsprechend der Schicht 15 gemäss Fig. 2 und 3, eingeschaltet sein.
Der Elektrodenbelag 19 ist an den einenPol einer Potentialquelle U angeschlossen, deren anderer Pol mit einer Mittelanzapfung der Potentialquelle U2 verbunden ist, aber auch auf andere Weise mit dem
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Das beschriebene Lichtsteuerorgan ist genau gleich wie das Organ 6 der Fig. l in der übrigen Enrichtung angeordnet, allerdings mit der Bedingung, dass die Längskanten der Streifen des Elektrodenrasters 23 orthogonal zu den Längskanten der Blendenstreifen 4 verlaufen. Die gegenseitige Orientierung des Rasters 12a, des Elektrodenrasters 23 und der Blendenstreifen 4 ist in Fig. 4a deutlich veranschaulicht.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt : Mit Hilfe des Blektrodenbelages 19, des Elektrodenrasters 23 und der Potentialquelle U wird ein elektrisches Feld erzeugt, das die Schichten 14a und 16-18 durchsetzt. Das elektrische Feld hat in den verschiedenen Schichten entsprechend ih-
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rem elektrischen Widerstand. verschiedene Werte. Bei kleinem Widerstand der deformierbaren Schicht 18 liegt praktisch das ganze potentials zwischen der Spiegelschicht 17 und dem Elektrodenraster 23 allein.
Durch die Potentialquelle U2 und die Streifen des Elektrodenrasters 23 wird das elektrische Feld inhomogen, d. h. in Richtung senkrecht zu den Streifen des Elektrodenrasters 23 lokal variabel. Die elektrische Feldstärke übt auf die spiegelnde Schicht 17 gemäss elektrostatischen Gesetzen Kräfte aus, die infolge der erwähnten Inhomogenität des Feldes eine wellenförmige Deformation der spiegelnden Schicht 17 herbeiführen.
Wenn über das Objektiv 10 und den Spiegels kein Licht auf dielichtelektrischeleiterschicht 14a auf- trifft, so verlaufen im Grundriss gemäss Fig. 6 die gestrichelt gezeichneten Feldstärkekomponenten aus- schliesslich rechtwinklig zu den Streifen des Elektrodenrasters 23. Die Wellenberge und die Wellentäler der spiegelnden Schicht 17 erstrecken sich daher parallel zu den Streifen des Blektrodenrasters 23 und rechtwinklig zu den Blendenstreifen 4.
Die so verbogene spiegelnde Schicht 17 wirkt zwar als Beugungsgitter, lässt aber dennoch kein Licht der Lichtquelle 1 zwischen den Blendenstreifen 4 hindurch gegen den Projektionsschirm fallen, weil wegen der gegenseitigen Orientierung des Elektrodenrasters 23 und der Blendenstreifen 4 die Beugung ausschliesslich in der Längsrichtung der Blendenstreifen erfolgt und somit die Abbildungen der beleuchteten Blendenstreifen immer noch auf diese Blendenstreifen fallen.
Die Situation ändert sich, sobald entsprechend dem Pfeil 0 (Fig. 1) Licht durch den Raster. 12a und den Elektrodenraster 23 hindurch auf die lichtelektrische Leiterschicht 14a fällt. Dann sind die in Fig 6a grau dargestellten, schräg verlaufenden Streifen wegen der Schattenwirkung des Rasters 12a unbelichtet, die dazwischen liegenden hellen Streifen jedoch belichtet. An jenen Stellen, zu denen das Licht gelangt, ändert sich der elektrische Widerstand der lichtelektrischen Leiterschicht 14a, wodurch eine andere Verteilung des elektrischen Feldes entsteht, wie in Fig. 6a durch die gestrichelten Stromlinien angedeutet ist. Der gekrümmte Stromlinienverlauf lässt das Vorhandensein einer örtlich variablen Feldkomponente parallel zu den Streifen des Elektrodenrasters 23 erkennen.
Dies zieht aber, wie aus der elektrostatischen Potentialtheorie ersichtlich ist, eine Variabilität der elektrischen Feldstärke an der Oberfläche der spiegelnden Schicht 17 in Richtung parallel zu den Streifen des Elektrodenrasters 23 nach sich, also senkrecht zu den Längskanten der Blendenstreifen 4 und führt zu entsprechenden Deformationen der Schichten 17 und 18, welche das Licht der Quelle 1 auch so beugen, dass es nun durch die Spalten zwischen den Blen- denstreifen 4 hindurch in Richtung des Pfeiles P gegen den Projektionsschirm gelangt. Auf dem Projektionsschirm werden also diejenigen Stellen beleuchtet, die den belichteten Stellen der lichtelektrischen Leiterschicht 14a entsprechen.
Auf diese Weise lässt sich ein auf die Leiterschicht 14a projiziertes Bild auf den Projektionsschirm übertragen, u. zw. mit einer Lichtstärke, die von derjenigen des auf die Leiterschicht projizierten Bildes unabhängig und nur durch die Leistung der Lichtquelle 1 begrenzt ist.
Zur Erzielung der beschriebenen Wirkung ist die PotentialquelleU., nicht unbedingt nötig, sie kann gegebenenfalls weggelassen werden. Immerhin bringt der Gebrauch der Potentialquelle U eine Verstärkung der Wirkung der Potentialverteilung in der lichtelektrischen Leiterschicht 14a auf die deformierbaren Schichten 17 und 18.
Es ist allein die Potentialverteilung in der lichtelektrischen Leiterschicht 14a, welche die auf die Oberfläche der spiegelnden Schicht 17 wirkenden Kräfte bestimmt, im Gegensatz zu der bekannten Ausführung gemäss Fig. 2 und 3, wo erst die Aufteilung der Gesamtspannung auf die lichtelektrische Leiterschicht 14 und den Zwischenraum 16 die für die Deformation der spiegelnden Schicht 17 massgebenden Potentialverhältnisse bestimmt. Aus diesem Grunde sind durch die beschriebene, erfindungsgemässe Bin- richtung alle eingangs geschilderten Nachteile beseitigt. Die lichtelektrische Leiterschicht 14a kann beliebig dünn sein, solange nur ihr elektrischer Widerstand nicht durch den Nebenschluss ihrer Unterlage, d. h. der Platte 22, beeinträchtigt wird.
Die Schwierigkeit dicker Leiterschichten mi1. hohemAbsorptions- koeffizienten ist somit behoben. Statt körniger Agglomerate sind nun im Vakuum aufgedampfte Schichten mit ihren Vorteilen bezüglich elektrischer und optischer Homogenität in vollem Umfang verwendbar. Auch die Schwierigkeit eines hohen spezifischen elektrischen Widerstandes der Schicht 14a isr eliminiert, da eine geeignete Wahl des potentials, und der Dicke der Schicht 14a jeden praktisch verfügbaren Wert erlaubt.
Der Linienraster 12a kann durch andere Rasterformen ersetzt sein, beispielsweise durch einen Punktraster 12b, wie in Fig. 7 und 7a veranschaulicht ist. Der Punktraster besteht aus mehreren voneinander getrennten, lichtundurchlässigen Flächenstücken von z. B. runder Form. Diese Flächenstücke liegen mindestens teilweise vor den Zwischenräumen zwischen den Streifen des Elektrodenrasters 23. Wenn durch die Raster 12b und 23 kein Licht auf die lichtelektrische Leiterschicht 14a fällt, so ergibt sich in letzterer der in Fig. 7 veranschaulichte Stromverlauf, welcher mit demjenigen gemäss Fig. 6 des vorherigen Bei-
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spieles übereinstimmt. Es erfolgt somit keine Aufhellung des Projektionsschirmes.
Wird die lichtelektrische Leiterschicht 14a durch die beiden Raster 12b und 23 hindurch belichtet, so stellt sich der in Fig. 7a gezeichnete Stromlinienverlauf in der Schicht 14a ein, weil die Leiterschicht an den weiss dargestellten, belichteten Flächen einen andern elektrischen Widerstand annimmt als an den grau dargestellten, im Schatten des Rasters 12b liegenden Stellen. Die parallel zu den Streifen des Elektrodenrasters 23 und rechtwinklig zu den Blendenstreifen 4 verlaufenden Feldstärkekomponenten bewirken eine entsprechende Deformation der spiegelnden Fläche 17, so dass Licht auf jene Stellen des Projektionsschirmes fällt, die den belichteten Partien der lichtelektrischen Leiterschicht 14a entsprechen.
Die gleiche Wirkung ergibt sich auch, wenn gemäss einer nicht dargestellten Ausführungsform an Stelle des Punktrasters 12b ein zu diesem komplementärer Lochraster vorhanden ist, der voneinander getrennt, lichtdurchlässige Flächenstücke aufweist, welche mindestens teilweise vor den Zwischenräumen zwischen den Streifen des Elektrodenrasters 23 liegen.
Es ist Tatsache, dass viele lichtelektrische Leitersubstanzen bei schwacher Belichtung eine grosse Anund Abklingzeit des Photoeffektes zeigen. Diese An- und Abltlingzeit lässt sich durch eine Zusatzbelichtung, z. B. mit Infrarotlicht, reduzieren. Zur Erreichung dieses Zieles kann bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen der Raster 12a bzw. 12b aus für das Zusatzlicht durchlässigem Material, wie z. B. Wismuthsulfid, hergestellt sein, das jedoch sichtbares, z. B. weisses Licht, nicht durchlässt.
So kann man dann die lichtelektrische Leiterschicht durch den Raster 12a bzw. 12b hindurch durch Infrarotlicht gleichmässig belichten, ohne dass eine Aufhellung des Projektionsschirmes erfolgt, selbst dann, wenn das infrarote Zusatzlicht einen erheblichen Photoeffekt in der Leiterschicht 14a hervorruft. Es ist also möglich, eine Beschleunigung der An- und Abklingvorgänge zu erreichen, ohne dass das Funktionieren der Einrichtung gestört würde. Das sichtbare Licht, mit dessen Hilfe das zu verstärkende Bild auf die Leiterschicht 14a geworfen wird, erzeugt hingegen auf der Schicht 14a einen Schatten entsprechend dem Raster 12a bzw.
12b, was in der oben beschriebenen Weise zu Aufhellungen des Projektionsschirmes führt.
Das in den Fig. 8-11 dargestellteAusführungsbeispiel unterscheidet sich von den bisher beschriebenen dadurch, dass an Stelle des Rasters 12a bzw. 12b ein anders ausgebildeter Raster 12c vorhanden ist, der aus zwei Scharen von in Abständen nebeneinanderliegenden Streifen I und Il besteht. Die Längskanten der Streifen I der einen Schar verlaufen parallel zu den Längskanten der Streifen des Elektrodenrasters 23, wogegen die Längskanten der Streifen n der ändern Schar die Längskanten der Streifen des Elektroderra- sters 23 rechtwinklig schneiden. Ausserdem sind die Streifen I und die Streifen n für verschiedene Lichtfrequenzen durchlässig bzw. sperrend.
Im vorliegenden Fall sei angenommen, dass die S treifenl nur Rot- licht durchlassen und für alles andersfarbig Licht undurchlässig sind, und dass die Streifen II nur Blaulicht durchlassen und für alles andersfarbige Licht undurchlässig sind. Die Streifen des Elektrodenrasters 23 verlaufen auch in diesem Fall orthogonal zu den Blendenstreifen 4.
Wird die lichtelektrische Leiterschicht 14a durch die Raster 12c und 23 hindurch nur mit Rotlicht be-
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des Elektrodenrasters 23 tritt keine Komponente des elektrischen Feldes auf ; die gestrichelt angedeuteten Stromlinien bleiben geradlinig und rechtwinklig zu den Längskanten der Streifen des Elektrodenrasters 23.
Daher tritt keine Beugung des Lichtes der Quelle 1 in Richtung quer zu den Blendenstreifen 4 auf, so dass kein Licht der Quelle 1 zwischen den Blendenstreifen 4 hindurch in Richtung des Pfeiles ? auf den Projektionsschirm fällt.
Wenn die Leiterschicht 14a nur mit Blaulicht belichtet wird, so ergibt sich der in Fig. 10 veranschaulichte Zustand. Das Blaulicht wird von den Streifen 11 ungehindert durchgelassen, so dass nur die Streifen I eine Schattenwirkung entsprechend den grau dargestellten Partien auf der Leiterschicht 14a hervorrufen.
Auch in diesem Fall bleiben die elektrischen Stromlinien geradlinig und rechtwinklig zu den Streifen des Elektrodenrasters 23, so dass keine Beugung des Lichtes der Quelle 1 quer zu den Blendenstreifen 4 und somit keine Aufhellung des Projektionsschirmes erfolgt.
Belichtet man jedoch dieleiterschicht 14a durch die Raster 12c und 23 hindurch gleichzeitig mit rotem und mit blauem Licht, so erzeugen sowohl die Streifen I als auch die Streifen n des Rasters 12c eine Schattenwirkung auf der Schicht 14a, wie in Fig. 11 veranschaulicht ist. An den dunkelgrau dargestellten Kreuzungsstellen der Streifen 1 und n fällt überhaupt kein Licht auf die Schicht 14a, die dort folglich keine Widerstandsänderung erfährt. Die hellgrau dargestellten Partien werden entweder nur durch rotes oder nur durch blaues Licht belichtet ; dort tritt demnach eine gewisse Änderung des Widerstandes der Schicht 14a, auf. Eine noch stärkere Widerstandsänderung der Schicht 14a ergibt sich an den in Fig. 11
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weiss dargestellten Stellen, die sowohl durch Rotlicht als auch durch Blaulicht belichtet werden.
Da die zuletzt genannten Stellen zwischen den Streifen des Elektrodenrasters 23 liegen, tritt jetzt ein krummliniger Verlauf der elektrischenstromlinien und auf der lichtelektrischen Leiterschicht eine in Richtung der Streifen des Elektrodenrasters 23 variable Potentialverteilung auf, die auf die deformierbaren Schichten 17 und 18 Kräfte induziert, welche eine Deformation der spiegelnden Schicht 17 in Querrichtung der Blendenstreifen 4 zur Folge haben. Das Licht der Quelle 1 wird daher so gebeugt, dass es teilweise durch die Spalten zwischen den Blendenstreifen 4 hindurch in Richtung des Pfeiles P gegen den Projektionsschirm fällt.
Mit der zuletzt beschriebenen Einrichtung lassen sich zeitlich koinzidierende Lichtsignale feststellen, da nur bei gleichzeitiger Belichtung der Leiterschicht 14a durch Rotlicht und durch Blaulicht eine Aufhellung der entsprechenden Partie des Projektionsschirmes erfolgt.
Bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen kann der Projektionsschirm, auf den das Licht der Quelle 1 in Richtung des Pfeiles P (Fig. 1) fällt, durch eine Mattscheibe oder auch durch ein gewöhnliches Okular für direkte Beobachtung ersetzt sein. Die Blendenstreifen 4 und die Streifen des Elektrodenrasters 23, wie auch diejenigen der Raster 12a und 12c, brauchen nicht in jedem Fall geradlinige und zueinander parallel verlaufende Längskanten aufzuweisen. Bedingung für das Funktionieren der Einrichtung in der vorstehend beschriebenen Weise ist lediglich, dass die Längskanten der Streifen des Elektrodenrasters 23 orthogonal zu den Längskanten der Blendenstreifen 4 angeordnet sind. Sind die Blendenstreifen z.
B. zueinander konzentrische Ringe, so müssen die Streifen des Elektrodenrasters kreissektorförmig ausgebildet sein und zu den genannten Ringen radial verlaufende Kanten besitzen. In Anwendung dieses Falles auf die Funktionsweise des zuletzt beschriebenen Beispieles nach Fig. 8-11 müssen auch die für unterschiedliche Lichtfrequenzen durchlässigen Streifen des Rasters 12c kreisringförmig bzw. sektorförmig ausgebildet sein.
Wie bereits aus dem Beispiel nach Fig. 8-11 zu entnehmen ist, braucht die Frequenz des zur Belichtung der Leiterschicht 14a benutzten Lichtes nicht gleich der Frequenz des Lichtes der Quelle 1 zu sein.
Die Einrichtung kann somit auch als Frequenzwandler dienen. So ist es beispielsweise möglich, ein für das menschliche Auge unsichtbares, durch Infrarotlicht erzeugtes Bild auf die in diesem Falle für Infrarotlicht empfindliche lichtelektrische Leiterschicht 14a zu werfen, und auf dem Projektionsschiim ein entsprechendes sichtbares Bild durch das Licht der Quelle 1 hervorzurufen. Die Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemässen Einrichtung sind zahlreich und praktisch unbeschränkt, da die lichtempfindliche Leiterschicht nun aus jedem hiefür geeigneten Material und praktisch beliebig dünn hergestellt werden kann, ohne dass die Wirkung der Einrichtung dadurch beeinträchtigt würde.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zur Verstärkung der Intensität eines optisch erzeugten Bildes, bei welcher mindestens eine von einer Lichtquelle beleuchtete streifenförmige Zone auf einen zugeordneten Blendenstreifen über eine spiegelnde Fläche optisch abgebildet wird und die spiegelnde Fläche an einer durch elektrostatische Feldkräfte deformierbaren Schicht angeordnet und durch dieselbe deformierbar ist, und mit einer lichtelektrischen Leiterschicht, auf welche das zu verstärkende Bild in gerasterter Form abgebildet wird, und die ein auf die deformierbare Schicht einwirkendes elektrostatisches Feld beeinflusst, sowie mit Mitteln zur optischen Beobachtung der spiegelnden Fläche an den Kanten des Blendenstreifens vorbei, dadurch gekennzeichnet, dass der lichtelektrischen Leiterschicht (14a) auf jener Seite,
von welcher her das zu verstärkende Bild darauf abgebildet wird, ein Elektrodenraster (23) vorgelagert ist, der eine Schar von in Abständen nebeneinander angeordneten, elektrisch leitenden Streifen aufweist, deren Längskanten orthogonal zu den Längskanten des Blendenstreifens (4) verlaufen, und die in wechselnder Folge an den einen und den andern Pol einer elektrischen Potentialquelle (U 2) angeschlossen sind, und dass dem Elektrodenra- ster (23) seinerseits ein zusätzlicher Raster (12a, 12b bzw. 12c) vorgesetzt ist, der zumindest für bestimmte Lichtfrequenzen undurchlässige Partien aufweist, deren geometrische Konfiguration von derjenigen der Streifen des Elektrodenrasters (23) verschieden ist.