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Verfahren und Vorrichtung zur Lichtsteuerung
Das Stammpatent betrifft ein Verfahren zur Lichtsteuerung, bei dem die optischen Eigenschaften ei- nes flüssigkeitshaitigen Mediums in einem elektrischen Feld verändert werden. Erfindungsgemäss werden durch das Feld in einem Medium mit in ihm unter der Einwirkung des Feldes wandernden Komponenten an einer Grenzfläche Konzentrationsänderungen und dadurch Änderungen der optischen Eigenschaften des Me- diums an der Grenzfläche erzeugt und zur Lichtsteuerung nutzbar gemacht.
In weiterer Ausgestaltung dieser Erfindung wird nunmehr vorgeschlagen, bei dem vorgenannten Ver- fahren ein durch eine Wechselspannung erzeugtes elektrisches Feld anzuwenden, das annähernd senkrecht zur Grenzfläche orientiert ist. Insbesondere wird vorgeschlagen, die Wechselspannung derart einzustellen, dass die Stärke des elektrischen Feldes innerhalb des Systems in den beiden Schwingungsrichtungen bei Ab- wesenheit von Steuersignalen gleich ist. Frequenz und Amplitude der Wechselspannung können entweder so eingestellt werden, dass die für die Lichtsteuerung erforderlichen Konzentrationsänderungen in dem Sy- stem während mehrerer Perioden der Wechselspannung sukzessive aufgebaut werden, oder aber so, dass an den Stellen maximaler Signaldichte die Aussteuerung während einer Periode nahezu bis zur Totalreflexion erfolgt.
Wenn die Frequenz oberhalb 20 Hertz liegt, ergibt sich auch im letzteren Fall für das Auge ein mittlerer Helligkeitseindruck, der durch die örtliche Dichte der einfallenden Steuersignale bestimmt ist.
Die Amplitude der Wechselspannung wird in Abhängigkeit von der Dichte der einfallenden Steuersignale (z. B. sichtbares Licht, ultrarotes Licht, ultraviolettes Licht, Röntgenstrahlen, Elektronenstrahlen) derart eingestellt, dass das zu steuernde Licht in dem Bereich, der der Stelle maximaler Signaldichte zugeordnet ist, gerade noch total oder annähernd total reflektiert wird. Dies gilt analog auch dann, wenn die Sichtbarmachung der Änderung der optischen Eigenschaften durch andere optische Verfahren (z. B. Phasenkontrast, schlierenoptische oder interferenzoptische Verfahren) erfolgt.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens zur Lichtsteuerung wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, bei welcher die das System zur Lichtsteuerung umgebenden Elektroden an eine Wechselstromquelle angeschlossen sind. Der durch das System hindurchfliessende Wechselstrom ist bei Abwesenheit von Steuersignalen symmetrisch.
Bei Vorrichtungen zur Bildverstärkung ist zwischen den an die Wechselstromquelle angeschlossenen Elektroden eine Halbleiter- bzw. Photohalbleiterschicht vorgesehen ; erfindungsgemäss ist hiebei die an diese Elektroden angelegte Wechselspannung unsymmetrisch, derart, dass der unter ihrer Wirkung durch das System fliessende Wechselstrom bei Abwesenheit von Steuersignalen auf Grund des Gleichrichterverhaltens der Halbleiter- bzw. Photohalbleiterschicht symmetrisch ist.
Gemäss einem weiteren Merkmal der vorliegenden Erfindung weist die Vorrichtung zur Bildsteuerung Mittelauf, durch welche die Amplitudenderpositivenund negativen Halbwellen der an den Elektroden liegenden Wechselspannung unabhängig voneinander regelbar sind.
Gemäss der Erfindung wird ferner vorgeschlagen, bei Vorrichtungen zur Bildverstarkung zwischen der Photohalbleiterschicht und der Membran bzw. Elektrode des Systems, welche von dem zu steuernden Licht bestrahlt wird, eine lichtundurchlässige Schicht anzuordnen.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist mit dem Vorteil verbunden, dass auf diese Weise bei der Bild-
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unter anderem abhängig vom Widerstand der Photohalbleiterschicht 7 und somit von der Intensität des die
Steuersignale bildenden Lichtes, das auf die den entsprechenden Rasterelementen zugeordneten Bereiche der Photohalbleiterschicht 7 fällt. Die Stromdichteverteilung im Bereich der Membran 3 entspricht somit der Intensitätsverteilungdesaufdie Photohalbleiterschicht auftreffenden Lichtes. Die Rasterung der Lösung
5 hat insbesondere den Sinn, eine Streuung der Stromlinien nach den Seiten hin zu verhindern. Diese Streu- ung der Stromlinien kann man auch dadurch verringern, dass man den Abstand von der Elektrode 2 zur
Membran 3 sehr klein macht.
Liegt an den Elektroden 1,8 eine symmetrische Wechselspannung, so ist der durch das System fliessen- de Wechselstrom bei nicht belichteter Photohalbleiterschicht 7 infolge ihres erheblich unterschiedlichen Widerstandes in den beiden Stromrichtungen unsymmetrisch. Durch entsprechende Einstellung der Wider- standsabgriffe 13, 14 in Anpassung an die Diodenkennlinie der Halbleiterschicht 7 kann nun die an den
Elektroden 1, 8 liegende Wechselspannung derart deformiert werden, dass der Wechselstrom, der bei nicht belichteter Photohalbleiterschicht 7 durch das System fliesst, symmetrisch ist. In Fig. 2 ist das Diagramm der an den Elektroden 1, 8 liegenden deformierten Wechselspannung und in Fig. 3 das Diagramm des hier- aus resultierenden symmetrischen Wechselstromes dargestellt.
Da also der Dunkelstrom, der durch das System fliesst, symmetrisch ist, wird der in der kolloidalen
Lösung 5 an der Membran 3 durch eine Halbwelle des Dunkelstromes erzeugte Effekt, im vorliegenden
Fall der Verarmungseffekt, durch die darauffolgende andere Halbwelle des Dunkelstromes immer wieder rückgängig gemacht.
Somit kommt es bei hinreichend hoher Frequenz des Dunkelstromes praktisch zu keinen merklichen Konzentrationsänderungen in der über der Membran 3 liegenden Schicht der kolloidalen Lösung 5. Dar zu steuernde Lichtstrahl 18 tritt also, wie bei abgeschalteter Stromquelle 10, durch die Membran 4 hindurch in die kolloidale Lösung 5 ein und wird nicht reflektiert.
Wird die Photohalbleiterschicht 7 belichtet, so ändert sich in ihrem jeweils belichteten Bereich ihr
Widerstand entsprechend der Intensität des auftreffenden Lichtes. Hiedurch wird der durch das System hin- durchfliessende Wechselstrom im zugehörigen Stromfaden unsymmetrisch-vgl. Fig. 4-. Die durch die ungleichen Halbwellen des Wechselstromes erzeugten Wirkungeninder membrannahen Schicht der Kolloid- lösung 5 heben sich daher gegenseitig nicht mehr auf, so dass es in der über der Membran 3 liegenden
Schicht der Kolloidlösung 5 zur Ausbildung von Konzentrationsänderungen, im vorliegenden Ausführung- beispiel zu einer Verarmung an Kolloidteilchen, kommt. Das zu steuernde Licht, das auf den im jeweili- gen Stromfaden liegenden Bereich der Membran 3 fällt, wird deshalb reflektiert.
Das durch den Lichtstrahl
18" symbolisierte, an der Membran 3 reflektierte Lichtstrahlenbündel wird somit entsprechend der Inten- sitätsverteilung im Lichtstrahlenbündel 17 gesteuert.
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selstromes allmählich aufgebaut werden. Bei ausreichender Qualität des verstärkten Bildes wird die Amplitude der Wechselspannung so weit herunter geregelt, dass das Bild erhalten bleibt, d. h., dass das Sekundärlicht 18 indem Bereich der Membran 3, welcher der am stärksten belichteten Stelle der Photohalbleiterschicht 7 zugeordnet ist, gerade noch total oder annähernd total reflektiert wird. Hiedurch wird bei der Bildverstärkung eine besonders gute Wiedergabe der Zwischentonwerte erzielt.
Mindestens eine der zwischen der Photohalbleiterschicht 7 und der Membran 3, welche von dem zu steuernden Licht bestrahlt wird, liegenden Schichten 2,4, 5 kann lichtundurchlässig sein, damit eine Rückwirkung des zu steuernden, auf die Membran 3 auftreffenden Lichtes auf die Photohalbleiterschicht 7 vermieden wird. Zur Vermeidung dieser Rückwirkung kann zwischen der Photohalbleiterschicht 7 und der Membran 3 auch eine zusätzliche, lichtabsorbierende Schicht angeordnet sein.
Selbstverständlich ist die Verwendung von Wechselspannung nicht nur bei Vorrichtungen zur Bilderstärkung, sondern auch bei vielen andern Einrichtungen vorteilhaft, bei denen das dem Stammpatent zugrunde liegende Prinzip zur Anwendung kommt, beispielsweise auch bei Bildwandlern zur Umwandlung eines elektronenoptischen Bildes in ein optisches Bild. In diesem Fall wäre die Photohalbleiterschicht 7 durch eine Halbleiterschicht zu ersetzen, die bei Beschuss mit Elektronen ihren Widerstand ändert. Die Elektrode 8 müsste dann für Elektronen durchlässig sein (z. B. eine dünne Metallaufdampfschicht oder eine Netzelektrode).
Wie aus dem vorhergehenden ersichtlich, ist die Voraussetzung für die Anwendung des hier beschriebenen Verfahrens, dass die Halbleiter- bzw. Photohalbleiterschicht eine gewisse Gleichrichterwirkung zeigt. Sollte dies von Natur aus nicht der Fall sein, so kann man auch zwischen dem Schalter 9 (s. Fig. 1) und
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der Elektrode 8 einen entsprechend bemessenen Gleichrichter einschalten und erreicht dann denselben Effekt wie bei einer Photohalbleiterschicht mit Gleichrichterwirkung. Der Unterschied besteht darin, dass hier die Durchlassrichtung des Gleichrichters für die Erzeugung der lichtsteuernden Konzentrationsänderung ausgenutzt wird, während es bei einem Photohalbleiter mit Gleichrichterwirkung die Sperrichtung des Photohalbleiters war.
Dieser Gleichrichter kann auch in Form einer Sperrschicht zwischen der Elektrode 8 und der Photohalbleiterschicht 7 angeordnet sein oder auch zwischen der Photohalbleiterschicht 7 und dem Elektrodenraster 2.
PATENT ANSPRÜCHE s
1. Verfahren zur Lichtsteuerung nach Patent Nr. 218585, dadurch gekennzeichnet, dass ein durch eine Wechselspannung erzeugtes elektrisches Feld Anwendung findet, das annähernd senkrecht zur Grenzfläche orientiert ist.