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Streulichtfdter für eine Kathodenstrahlröhre
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Eine Abwandlung der Abschirmung ist eine Bienenwaben-Anordnung mit relativ kleinen Zellen, die unmittelbar vor dem Schirm angeordnet wird. Im Effekt ist das eine Vielzahl von kleinen Abschirmungen oder Tunneln und ist günstiger, weil sie nur um ein kurzes Stück vom Schirm hervorsteht. Wenn aber auch die Zellenwände geschwärzt sind, so treffen die am meisten störenden Streulichtstrahlen doch streifend auf sie auf und werden deshalb nur im geringen Masse absorbiert. Der grösste Teil der Lichtenergie wird auf die Röhre und in diese hinein reflektiert und von den Phosphoren zum Betrachterplatz zurückreflektiert, so dass der Kontrast vermindert wird. Dazu kommt, dass aus der Achse liegende Signalbilder von den
Wänden in Richtung auf den Betrachter reflektiert werden und Störsignalbilder hervorrufen, wenn sie unter Nachtbedingungen betrachtet werden.
Eine andere Anordnung, die vorgeschlagen und ausprobiert worden ist, u. zw. mit verschiedenen
Modifizierungen, besteht im wesentlichen aus einem Schild oder einer Platte, die vor dem Schirm und im allgemeinen parallel dazu angeordnet ist, wobei der Schild transparent ist und ein Netzwerk oder Gitter aus parallelen, undurchsichtigen Linien trägt, die entweder alle in der gleichen Richtung verlaufen oder ein
Satz den andern unter einem bestimmten Winkel schneidet. Gewöhnlich besteht das Gitter aus einem Netz von Fäden oder Drähten. Lichtstrahlen, die auf diese Fäden rechtwinkelig oder im wesentlichen rechtwinkelig auftreffen, werden zum grössten Teil absorbiert, u. zw. am Auftreffpunkt. Strahlen, die unter einem streifenden Winkel auftreffen, werden jedoch auf die Phosphore und von dort zum Betrachter zurück reflektiert.
Alle Strahlen, die durch die Öffnungen treten, treffen auf die Phosphore auf und werden zum Betrachter zurück reflektiert. Das Ergebnis ist eine kleine Verbesserung bei geringer
Streulichtintensität. Wenn das Streulicht jedoch sehr stark ist, wie in hoch fliegenden Flugzeugen, oder in einem Flugzeug an einem klaren Sommertag, wird der Kontrast so weit verringert, dass das Signalbild nicht mehr unterschieden werden kann.
Zur Lösung dieses Problems wird nun bei einem Streulichtfilter für eine Kathodenstrahlröhre, deren Bildschirm aus einem diffus strahlenden und an seiner Innenseite aus einem reflektierenden Material besteht, wobei das Filter lichtabsorbierende, kontrasterhöhende Eigenschaften besitzt, an der Röhrenfront angebracht und so angeordnet ist, dass Streulichtstrahlen abgefangen werden, die auf die Frontwand an einer andern Richtung auftreffen als jene, die aus dem erwünschten Betrachtungswinkel kommen, wobei dieses Filter aus einer transparenten Platte mit einer Vielzahl von Filterelementen besteht, deren jedes ein im wesentlichen ebener transparenter Film ist, der mit einem Gittermuster aus stark lichtabsorbierendem Material versehen ist, so dass eine Vielzahl von lichtdurchlässigen Öffnungen entsteht, welche durch lichtabsorbierendes Material voneinander getrennt sind,
dass die Filterelemente mit den Gittermustern in Richtung der Filtertiefe übereinanderliegend angeordnet sind, so dass die öffnungen in den aufeinanderfolgenden Filterelementen eine Vielzahl von lichtdurchlässigen Betrachtungszellen begrenzen, die sich in die Tiefe der Filterplatte erstrecken, erfindungsgemäss vorgeschlagen, das lichtabsorbierende Material am Rand jeder Betrachtungsöffnung ausserordentlich dünn auszuführen und diesem Material einen hohen Absorptionskoeffizienten zu geben, und die Filterplatte an der Aussenfläche der Kathodenstrahlröhre festzukleben.
Das Filmmaterial hat einen Lichtabsorptionsfaktor oder-koeffizient in der Grössenordnung von 0, 999, so nahe wie möglich an dem eines schwarzen Körpers. Die Filterelemente werden von der Platte im wesentlichen parallel und entfernt voneinander gehalten, und die öffnungen in aufeinanderfolgenden Elementen sind richtungsmässig korreliert, so dass eine Vielzahl von zur Tiefe gerichteten Betrachtungszellen gebildet wird. Die Achsen der meisten Zellen sind im allgemeinen parallel zueinander, wenn auch für Spezialzwecke andere Anordnungen getroffen werden können, die noch beschrieben werden.
Lichtstrahlen, welche auf den ersten oder äussersten Film etwa rechtwinkelig auftreffen, werden absorbiert. Solche, die unter einem streifenden Winkel auffallen, werden unter einem solch weiten Winkel von der Normalen reflektiert, dass sie den Betrachter nicht stören. Strahlen, die die Zellen unter einem Winkel erreichen, werden von einem folgenden Film unter einem etwa rechten Winkel aufgefangen und grösstenteils absorbiert. Die verbleibende Lichtenergie des aufgefangenen Strahls wird anschliessend zwischen benachbarten Filmen hin- und herreflektiert, bis sie vollständig absorbiert ist, und auf die Phosphore trifft keine Lichtenergie auf. Selbstverständlich laufen in Achsenrichtung oder etwa in Achsenrichtung ankommende Strahlen durch die Zellen zu den Phosphoren und werden dort reflektiert.
Der von diesen Strahlen eingeschlossene Winkel ist jedoch ziemlich klein, so dass diese grösstenteils auf den Betrachter fallen und nur wenige an diesem vorbeigehen. Darüber hinaus werden in einem Flugzeug diese vorbeigehenden Strahlen durch hinter dem Piloten angeordnete Flugzeugteile blockiert. Die Anordnung bewirkt auch auf diese Weise, dass-vom Schirm ausgehende, aus der Achse liegende Strahlen reflektiert werden, so dass keine Störsignalbilder erzeugt werden, die den Betrachter besonders bei Nacht ablenken,
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wenn der Betrachter dunkeladaptiert ist.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die Filterkörper aus einer
Anzahl dünner Körperschichten aus transparentem Material, die Schicht an Schicht mittels transparentem
Klebstoff zu einer einheitlichen Filterplatte verbunden sind und wenigstens Teile des Gittermusters an den
Oberflächen einiger Zwischenschichten angeordnet sind, so dass sie innerhalb der zusammengesetzten
Filterplatte liegen. Das Muster ist in jeder Schicht normalerweise das gleiche. Die Schichten werden hiebei so aufeinandergelegt, dass die öffnungen einwandfrei übereinstimmen und dann mit dem transparenten
Klebstoff zusammengeklebt, der so genau wie möglich den gleichen Brechungsindex hat wie das Material der einzelnen Schichten. Dadurch wird die Platte ein einheitlicher Teil, und innere reflektierende Flächen werden vermieden.
Weil die Linien des Gittermusters in der Tiefe gestaffelt sind, kann die ganze
Anordnung als eine Reihe von abgeschirmten Blenden bezeichnet werden.
Jedes erkennbare Muster stört den Betrachter und macht es schwierig, sich auf das Bild zu konzentrieren ; die seitliche Abmessung der öffnungen wird in wenigstens einer Richtung so klein gemacht, dass die Öffnungen bei normaler oder vorgegebener Betrachtungsdistanz nicht mehr auflösbar sind. Die
Linien des lichtabsorbierenden Materials sind gewöhnlich viel schmäler als die Öffnungen, damit so viel
Signalbildlicht wie möglich vom Filter durchgelassen wird ; die Breite dieser Linien liegt zwischen einem
Drittel und einem Siebentel der öffnungsweite. Ein Verhältnis von etwa 1 : 5 hat sich als zweckmässig erwiesen, weil sich dann in den meisten Fällen einerseits eine annehmbare Lichtdurchlässigkeit und anderseite eine gute Lichtabschirmung ergibt. Bei bestimmten Anordnungen hat sich jedoch auch eine
Linienbreite gleich der Öffnungsweite als brauchbar erwiesen.
Der Filterkörper selbst kann in verschiedenen Weisen modifiziert werden, um spezielle
Betrachtungsergebnisse zu erreichen, und kann auch einstellbar angeordnet werden, um andere
Spezialzwecke zu verwirklichen.
In den Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung an Hand beispielsweiser Ausführungsformen schematisch veranschaulicht ; es zeigen : Fig. 1 eine perspektivische Teilansicht einer Flugzeugkanzel mit dem erfindungsgemässen Filter vor einem Radarbetrachtungsgerät ; Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemässen Filters unmittelbar vor einer Kathodenstrahlröhre ; Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie
3-3 in Fig. 2 ; Fig. 4 eine schematische perspektivische Ansicht einer Form und Anordnung der lichtabsorbierenden Elemente des Filters ; Fig. 5 eine vergrösserte perspektivische Ansicht eines Teils der Anordnung nach Fig. 4 in dem durch pfeile --5-- umschlossenen Bereich ;
Fig. 6 eine schematische Ansicht in Form eines vertikalen Schnittes zur Darstellung der Arbeitsweise des Filters beim Auffangen von Streulichtstrahlen ; Fig. 7 einen teilweisen Schnitt einer Ausführungsform der Erfindung ; Fig. 8 einen teilweisen Schnitt einer andern Ausführungsform der Erfindung ; Fig. 9 einen teilweisen Schnitt einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ; Fig. 10 einen Teilschnitt durch eine weiter abgewandelte Ausführungsform der Erfindung ; Fig. 11 eine Vorderansicht eines Filters mit einem Rhombusgitter-Muster ; Fig. 12 eine Vorderansicht eines Filters mit einem Gitter aus parallelen Linien und Fig. 13 einen den Fig. 3 und 7 bis 10 ähnlichen Schnitt, in dem das Filter optisch homogen dargestellt ist, wobei die Filterelemente darin eingebettet sind.
Die in Fig. l dargestellte Flugzeugkanzel enthält eine Instrumententafel --22-- und einen entsprechend angeordneten Pilotensitz-24-. In der Mitte der Instrumententafel ist ein Radar-Betrachtungsschirm angeordnet, über dessen Vorderfläche ein erfindungsgemässes Filter-26-angeordnet ist. Weil der grösste Teil der Kanzel verglast ist, tritt aus praktisch allen Richtungen Streulicht ein, und trifft auf die Vorderfläche oder den Schirm der Kathodenstrahlröhre des Betrachtungsgerätes.
Dieses Streulicht ist an einem hellen Tag viel heller als das stärkste Signalbild, welches erzeugt werden kann, so dass dessen Reflexion von den Phosphoren praktisch alle dunklen Stellen auslöscht und der Schirm glatt weiss erscheint. Wenn die Sonnenstrahlen mehr oder weniger direkt auftreffen, bildet die dazukommende Reflexion einen weiteren Nachteil. Das erfindungsgemässe Filter fängt ausserhalb der Achse auf den Schirm gerichtetes Licht ab, lässt aber in Achsenrichtung vom Schirm ausgehendes Licht zum Betrachter durch.
Ein typisches Filter --26-- ist in Fig. 2 dargestellt, wo es direkt vor der Kathodenstrahlröhre - angeordnet ist, so dass es Streulichtstrahlen auffängt, die unter einem Winkel zum Schirm - der Röhre, Fig. 3, gerichtet sind, welcher aus der Phosphorschicht auf der Innenfläche der Vorderwand--32--besteht. In dieser u. a. Figuren ist die Dicke des Filters und die Abmessungen seiner Elemente zur Verdeutlichung stark übertrieben dargestellt.
Aus Fig. 3 ist erkennbar, dass das Filter mit Hilfe einer Hülse-34-, die mit einem inneren Flansch --36-- und einem mit Flansch und Gewinde ausgestatteten Überwurfring --38-- versehen ist, an der Röhre befestigt ist. Die Hülse dient auch dazu, den Eintritt von Streulicht zwischen dem Filter
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und dem Schirm zu verhindern. Der Hauptfilterkörper besteht in einer bevorzugten Ausführungsform aus einer Vielzahl von Schichten --40-- aus einem klaren, transparenten Kunststoff, beispielsweise
Zellulosetriacetat. Jede Schicht bildet ein Filterelement, welches gewöhnlich aus einem Gitter aus sich kreuzenden Linien-42, 44- besteht, wie schematisch in Fig. 4 und 5 dargestellt.
Diese Linien sind vorzugsweise gerade und durchlaufend, wenn auch andere Formen für Spezialzwecke verwendet werden können. Das Gittermuster ist in jeder Schicht gleich und ist mit Druckerschwärze aufgedruckt, die undurchlässig und stark lichtabsorbierend ist. Gewöhnliche Körperschwärzen, beispielsweise solche, die
Kohlenstoffpartikel enthalten, sind nicht geeignet, weil die Partikel die Lichtstrahlen streuen und reflektieren, so dass sie einen verhältnismässig kleinen Lichtabsorptionskoeffizienten haben. Es ist dehalb für die Zwecke der Erfindung erforderlich, eine Farbstoff-Druckerschwärze zu verwenden. Eine Mischung von Purpur und Blau ergibt ein intensives Schwarz, welches einen Lichtabsorptionskoeffizienten in der
Grössenordnung von 0, 999 hat, nahe dem eines schwarzen Körpers.
Es kann dann gesagt werden, dass jedes
Gitter ein Film mit maximal lichtabsorbierendem Material ist, der an vielen Stellen unterbrochen ist, so dass eine Vielzahl von lichtdurchlässigen Öffnungen gebildet wird.
Nachdem die Schichten bedruckt sind, werden sie in Übereinstimmung miteinander gebracht, so dass die Öffnungen einwandfrei übereinanderliegen, und dann werden sie mit einem geeigneten durchlässigen
Klebstoff zusammengeklebt, der so genau wie möglich den gleichen Brechungsindex haben soll wie das Material der Schichten. Dadurch ergibt sich die in Fig. 3 gezeigte Konstruktion, bei der die Schichten jetzt einheitlich sind, so dass die inneren reflektierenden Oberflächen vermieden sind. Der optisch einheitliche oder integrierende Effekt ist in Fig. 13 veranschaulicht, wo das Filter als aus einer einzigen, homogenen Lage aus transparentem Material bestehend dargestellt ist, in die die Filterelemente eingebettet oder aufgehängt sind.
Wenn die Anordnung auch tatsächlich ein Laminat ist, sind die optischen Eigenschaften aller Schichten und der Klebstoff-Zwischenräume so, dass keine merkbaren Grenzflächen bestehen und alle Schichten miteinander verschmolzen sind.
Die Linien können auch auf andere Weise gebildet werden, beispielsweise auf photographischem Wege. Die dabei niedergeschlagenen Silberlinien bilden ein ausreichend scharfes Gittermuster. Die Silberpartikel streuen und reflektieren jedoch die Lichtstrahlen in einem solchen Masse, dass der Lichtabsorptionskoeffizient zu gering wird, um für die Zwecke der Erfindung brauchbar zu werden. Wenn der Film entwickelt ist, wird deshalb das die Gitterlinien bildende Silber herausgebleicht und durch einen schwarzen Farbstoff ersetzt, beispielsweise die oben erwähnte Mischung von Purpur und Blau, so dass ein intensives Schwarz mit maximaler Lichtabsorption gebildet wird.
Vorzugsweise ist vor dem Filterkörper eine Glas-Abdeckplatte angeordnet, um diesen vor Kratzern zu schützen. Sie kann in gleicher Weise angeklebt sein, um alle möglichen reflektierenden Flecken auszuschliessen. Sie kann auch mit einer reflexionsfreien Schicht versehen sein, um spiegelnde Reflexionen zu vermeiden. Die Platte kann auch zu andern Zwecken dienen, wie später beschrieben wird.
Es ist aus Fig. 3 und 4 zu erkennen, dass die Vielzahl von Filmen mit den in der Tiefe hintereinander, entfernt voneinander angeordneten Öffnungen eine Vielzahl von in die Tiefe gerichteten Betrachtungszellen bilden, die jeweils durch Teile des lichtabsorbierenden Films begrenzt sind, wie etwa eine Reihe von abgedeckten Blenden oder ein lichtabsorbierendes Gitter. Die Achsen dieser Zellen sind in der betrachteten Ausführungsform im allgemeinen parallel zueinander und zur Röhrenachse angeordnet oder normal zur Ebene der Filterelemente.
Die Art und Weise, in der das Filter wirkt, geht am besten aus der schematischen Darstellung in Fig. 6 hervor. Es ist zu sehen, dass, wenn unter Winkeln auftreffende Strahlen-48, 50, 52- in den Filterkörper eintreten, sie nahezu normal zur Ebene des Filterkörpers gebrochen werden. Der Strahl --50-- wird vom zweiten Film aufgefangen, der Strahl-52-vom vierten und der Strahl--48-- vom fünften. In jedem Falle absorbiert der zuerst getroffene schwarze Körper den grössten Teil der Energie und reflektiert den Strahl zurück zu dem benachbarten schwarzen Körper, welcher den grössten Teil des übriggebliebenen Restes absorbiert. Der Strahl wird anschliessend reflektiert, bis die ganze Energie absorbiert ist.
Normalerweise werden dazu nicht mehr als zwei oder drei Reflexionen benötigt, weil die erste Oberfläche bereits etwa 99, 9% der Energie absorbiert, und jede folgende Oberfläche wieder den gleichen Teil des Restes. Es ist zu erkennen, dass der Strahl--54--in die Zelle bei einem solchen Punkt eingetreten ist, dass er bis zum Schirm durchläuft, ohne abgefangen zu werden. Auf dem Rückweg wird er jedoch abgefangen und wie die andern absorbiert. Die diffuse Strahlung von den erregten Phosphoren ausserhalb der Achse, die normalerweise dazu neigt, das Bild zu verwaschen, wird in ähnlicher Weise abgefangen und absorbiert.
Wenn die Linien--44--sehr dick wären, wie in der übertriebenen Darstellung gezeigt, hätten die Kanten eine genügend grosse Abmessung in axialer Richtung, so dass Flächen für streifenden Einfall
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gebildet werden, durch die viele Strahlen zum Schirm reflektiert würden. In der gleichen Weise würden solche Flächen ausserhalb der Achse vom Schirm ausgehende und zum Betrachter gerichtete Strahlen reflektieren, wodurch Störsignalbilder erzeugt würden. Wenn ein Beobachter ein Radarbetrachtungsgerät bei Nacht benutzt, ist er voll dunkeladaptiert, und ein Störbild, welches ungefähr 1% der Helligkeit des
Hauptbildes hat, ist wegen der breiten Adaptationsfähigkeit des Auges vollständig unzumutbar.
Diese
Schwierigkeit wird insbesondere dadurch vermieden, dass die Liniendicke in der Grössenordnung von
0, 0025 bis 0, 005 mm liegt, so dass messerscharfe Kanten gebildet werden, die praktisch keine
Einfallsfläche für streifend auftreffendes Licht bilden.
Das Netzmuster, welche Form es auch haben kann, muss so fein sein, dass es bei der vorgegebenen oder normalen Betrachtungsdistanz nicht mehr aufgelöst werden kann. In der Praxis wurde festgestellt, dass das mit Zellenweiten von etwa 0, 4 mm erreicht werden kann. Die Teilung der Linien kann von weniger als 1 pro mm bis zu 5 pro mm betragen, eine Teilung von 2, 5 pro mm wurde jedoch unter allen bisher angetroffenen Bedingungen als befriedigend gefunden. Das entspricht der oben erwähnten
Zellenweite. Die Linien sollen so schmal sein wie möglich und immer noch ihre Abfangfunktion erfüllen, so dass das maximale Signal durchgelassen und betrachtet werden kann. Die Linienbreite kann ein Drittel bis ein Siebentel der Zellenweite betragen, ein Verhältnis von etwa 1 : 5 hat sich in der Mehrzahl der Fälle als am besten erwiesen.
Es ist auch erforderlich, eine zweckmässige Tiefenstaffelung zwischen den Filterelementen vorzusehen, damit ein adäquates Abfangen der Strahlung erreicht wird. Eine Tiefenstaffelung von etwa dem Ein- bis Zweifachen der Linienbreite hat sich als befriedigend erwiesen. Die Tiefenstaffelung kann durch die Dicke des Filters hindurch verändert werden, um die Geometrie optimal zu gestalten und die
Anzahl der erforderlichen Schichtelemente auf ein Minimum herabzusetzen. Die optimale Anordnung ist also eine "trigonometrische Staffelung" mit der engsten Staffelung an der Aussenfläche des Filterkörpers, um eine Erhitzung des Körpers herabzusetzen.
Die Anzahl der Schichten oder Filterelemente kann entsprechend dem Betrachtungsproblem verändert werden. Ein einzelner Betrachter, wie der Pilot eines Kampfflugzeuges, benötigt einen maximalen Schutz gegen Streulicht, und er sieht von einem praktisch festen Augenpunkt aus, benötigt also nur einen sehr kleinen Betrachtungswinkel. Ein Filter für diesen Zweck kann bis zu 20 Filterelemente enthalten. Bei Fernsehempfang ist ein breiter Betrachtungswinkel erwünscht, und das Beleuchtungsproblem ist nicht so schwerwiegend, die Lichter im Raum können gewöhnlich weit ausserhalb der Achse angeordnet werden, so. dass in diesem Falle die Anzahl der Filterelemente auf zwei herabgesetzt werden kann. Für allgemeine Verwendung, wie bei Oszillographen in Laboratorien od. dgl., liegt der günstigste Bereich bei 6 bis 12 Filterelementen.
Ein Sechselementfilterkörper hat eine Gesamtdicke von etwa 1, 6 mm. Für grosse Anlagen, wie kommerzielle Kinoleinwände, können die Elementabmessungen proportional zur Betrachterdistanz erhöht werden, um die Herstellung und Übereinstimmung der Filteranordnung zu erleichtern.
Wie oben angegeben, ist das Filter für jede Art von diffus strahlendem Schirm geeignet, gleichgültig, ob es sich um eine Kathodenstrahlröhre, eine Kinoleinwand, eine wandernde Karte oder einen Plananzeiger irgendwelcher Art handelt. Unerwarteterweise wird durch das Abfangen der Streulichtstrahlen der Kontrast so stark erhöht, dass das Bild tatsächlich viel heller erscheint, obwohl durch die undurchsichtigen oder lichtabsorbierenden Teile offensichtlich die gesamte Lichtdurchlässigkeit für vom Schirm kommendes Licht um 30 bis 50% herabgesetzt wird. Es ergibt sich also, dass das angestrebte Ziel nicht notwendigerweise maximale Durchlässigkeit, sondern vielmehr optimale Durchlässigkeit heisst.
Sich kreuzende Linien, durch die quadratische Zellen gebildet werden, haben sich als befriedigend gezeigt. Wenn kein Raster vorhanden ist, wie in Radarbetrachtungsgeräten oder Oszillographen, können die Linien vertikal und horizontal sein. Wenn ein grösserer Betrachtungswinkel erwünscht ist und der Hauptteil des unerwünschten Lichtes von oberhalb oder unterhalb der allgemeinen Betrachtungsachse kommt, kann das Quadrat zu einem Rechteck von geeigneten Proportionen erweitert werden.
Für Röhren mit einem Raster, wie Femsehröhren, sollen die Quadrate unter einem Winkel zueinander geneigt angeordnet werden, um einen Moiree-Effekt zu vermeiden, vorzugsweise unter 450, um Gleichförmigkeit zu erreichen. Zur Erzielung eines grösseren Betrachtungswinkels können die Winkel der Linien in diesem Falle auf etwa 10 oder 200 herabgesetzt werden, ohne dass ein Moiree-Effekt erreicht wird. Dadurch ergeben sich rhombusförmige Betrachtungszellen mit einer Breite von etwa dem Doppelten der Höhe, wie allgemein in Fig. 11 gezeigt. In einigen Fällen ist es auch ausreichend, parallele Linien zu verwenden, wie in Fig. 12. Die Richtung wird natürlich mit Rücksicht auf die Lage der Quelle des am meisten unerwünschten Lichtes ausgewählt.
Es ist noch zu erwähnen, dass bei jedem der erwähnten Muster, bei dem die Linien die Rasterlinien eines Fernsehempfängers unter einem merkbaren Winkel schneiden,
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oder in anderer Weise unterbrechen, dem Bild eine Halbtonwirkung erteilt wird, wie in einem Zeitungsbild, und die Bildwirkung allein durch diesen Effekt merkbar verbessert wird.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemässen Filters bei Verwendung in Flugzeugen tritt beim
Nachtflug auf, wenn der Pilot dunkeladaptiert bleiben muss, um Objekte ausserhalb des Flugzeuges betrachten zu können und gleichzeitig die Instrumente ablesen zu können, die sehr schwach beleuchtet sind. Die ausserhalb der Achse liegenden Strahlen der auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre erzeugten
Signalbilder strahlen nach allen Richtungen und leuchten die Kanzel gewöhnlich aus. Das erfindungsgemässe Filter fängt diese Strahlen in der gleichen Weise ab wie von aussen kommende Strahlen, so dass das einzige Licht, welches abgestrahlt wird, sich in einem etwa zylinderförmigen Kanal befindet, der zu den Augen des Piloten gerichtet ist.
Das Filter wird gewöhnlich ziemlich dicht an der Vorderseite der Kathodenstrahlröhre und im allgemeinen parallel zu ihrer Vorderfläche angeordnet. Wenn es um einen merkbaren Abstand von der Röhre entfernt liegt, ist es gewöhnlich notwendig oder erwünscht, die Lücke dazwischen mit einer Maske zu versehen, um ungefilterte Strahlen daran zu hindern, auf den Schirm zu gelangen. In einigen Anlagen kann das Filter direkt auf die Vorderseite der Röhren aufgeklebt werden, so dass eine Lücke vermieden wird, normalerweise ist das jedoch nicht erforderlich.
Wie oben angegeben, ist der Filterkörper sehr dünn, gewöhnlich 1, 6 mm, und selten dicker als 3, 1 mm. Er kann deshalb zwischen der Röhre und einer transparenten Gitterplatte angeordnet werden, die Bezugszeichen trägt, welche mit den Linien od. dgl. verglichen werden sollen, die auf dem Schirm erscheinen, ohne dass ein merkbarer Parallaxenfehler eingeführt wird. Tatsächlich kann die Gitterplatte die Glas-Abdeckplatte sein, und ist es vorzugsweise auch, und kann direkt auf die vorderste Schicht des Filterkörpers aufgeklebt sein. Diese Anordnung ist in Fig. 3 dargestellt, wo die Glas-Abdeckplatte-46die Gitterplatte ist, und mit Markierungen --56-- versehen ist.
Einer der Vorteile dieser Anordnung liegt darin, dass das Filter mit seinen schwarzen oder dunklen Filterelementen einen dunklen Hintergrund für die Bezugsmarkierungen bildet, so dass diese bei Tag leichter abgelesen werden können, ohne ihre normalerweise gute Sichtbarkeit bei Nacht zu stören. Es werden also keine selbstleuchtenden Markierungen benötigt. Die Abdeckplatte--46--kann auch gefärbt sein, um als optisches Filter zu dienen, wo ein solches benötigt wird. Das Filter und die Gitterplatte kann mit irgendeiner der beschriebenen Ausführungsformen zusammen benutzt werden.
In einer betrachteten Variation (vgl. Fig. 7) sind die von den horizontalen Linien --58-- und den nicht dargestellten vertikalen Linien gebildeten Zellen in jedem nach aussen folgenden Filterelement etwas kleiner und enger, damit sich die Betrachtungszellen im gewissen Sinne zum Brenn- oder Betrachtungspunkt hin verjüngen. Für einen einzelnen Betrachter in einer festen Position ist dadurch die Signaldurchlässigkeit in den Ecken des Schirms etwas verbessert. Eine andere Art, das gleiche Ergebnis zu erreichen, ist, das Filter in der gleichen normalen flachen Form wie oben beschrieben aus identischen Elementen aufzubauen, und dann das ganze Filter mit doppelter Krümmung zu formen, so dass die Zellen zum normalen Betrachtungspunkt hin konvergieren.
In einer andern Ausführungsform der Erfindung (vgl. Fig. 8) bleiben die nicht dargestellten vertikalen Linien wie vorhin, die horizontalen Linien --60-- werden jedoch in aufeinanderfolgenden Filterelementen allmählich gegeneinander nach oben versetzt angeordnet, so dass die Achsen der Zellen alle nach oben zu den Augen des Betrachters hin abgewinkelt sind, wenn der Betrachtungschirm normalerweise unter der Augenhöhe liegt, so dass eine nach oben gewinkelte allgemeine Betrachtungsachse gebildet wird, die als eine Linie betrachtet werden kann, welche im allgemeinen parallel zu den Achsen der Zellen liegt, durch die man sieht.
In jeder Ausführungsform der Erfindung, aber besonders bei den in Fig. 8 und 9 dargestellten, kann das Material aller Filterelemente mit Ausnahme des äussersten transparent rot sein, beispielsweise "Aviation Red" oder "Instrumentation Red", die einen sehr hohen Filterfaktor haben (in der Grössenordnung von 0, 99) allerdings etwas kleiner als der des schwarzen Materials des äussersten Filterelementes. Dieses Material ist besonders zweckmässig in Verbindung mit zu beschreibenden Einrichtungen. Das Filter --26-- in Fig. 8 wird von einem Tragring --62-- getragen, der einen mittig
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ragenden Flansch-68-, der den gleichen Durchmesser hat wie Flansch --64-- und an diesem anliegt. Diese beiden Flansche werden durch einen Schnappring-70-mit Reibung aneinander gehalten.
Es ist zu erkennen, dass der Filterkörper um 1800 um seine Achse verdreht werden kann. Der Pilot sieht jetzt durch die roten Linien auf die Signalbilder, die natürlich rot erscheinen. Diese Einstellung wird nur bei Nacht benutzt, wenn die ganze Umgebung ziemlich dunkel ist. Zu dieser Zeit sind die Augen
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des Piloten vollständig dunkel adaptiert, und er kann Signalbilder sehen, die nur ein Tausendstel der Leuchtdichte haben, wie sie für Tagesbetrachtung erforderlich ist. Die sehr schwachen Bilder, die sich beim Durchtreten durch die roten Linien ergeben, können immer noch ohne Schwierigkeiten erkannt werden.
Das äusserste Element ist schwarz, damit zunächst ein grosser Prozentsatz der Streulichtstrahlen absorbiert wird, und sich ferner ein dunkler Hintergrund für die Signalbilder und die Gittermarkierungen bei Tageslichtbetrachtung ergibt. Das einzelne schwarze Filterelement bewirkt keine vollständige Undurchlässigkeit in der Tiefe und stört deshalb die Nachtbetrachtung nicht. Die in den Zeichnungen dargestellte Lage muss natürlich bei Tagesbetrachtung verwendet werden. Die Hülse --66-- dient dazu, Streulichtstrahlen am Eintreten in den Raum zwischen Filter und Schirm zu hindern.
Die Anordnung nach Fig. 9 erfüllt die gleichen Funktionen wie die nach Fig. 8, und darüber hinaus noch andere. Der Filterkörper-26-ist in diesem Fall so angeordnet, dass die Zellenachsen normal zur Ebene der Filterelemente liegen. Der Tragring --72-- umgibt den Filterkörper-26-und ist mit diametral einander gegenüberliegenden Ansätzen-74-ausgestattet, die als Drehzapfen für das Filter
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--80-- sitztÖffnungen --78-- versehen, um die Zapfen oder Achsen --74-- drehbar aufzunehmen. Die Enden der Zapfen drücken genügend stark gegen die Hülse-80--, um kraftschlüssig in der eingestellten
Stellung gehalten zu werden.
Die beschriebene Anordnung bildet eine kardanische Aufhängung, durch die eine universelle
Einstellmöglichkeit für das Filter --76-- gebildet wird. Wenn die Zapfen --74-- horizontal zur allgemeinen Betrachtungsachse liegen, kann diese nach oben gekippt werden, so dass sie mit der allgemeinen Blickrichtung des Piloten für Tageslichtbetrachtung übereinstimmt. Bei Nachtbeobachtung, mit den dichten roten Filterelementen, kann das Filter nach unten gekippt werden, und der Pilot kann durch die roten Linien auf die Signalbilder sehen. Dadurch kann die Anordnung die gleiche Funktion erfüllen wie die nach Fig. 8. Zusätzlich wird bei Tagesbetrachtung ein weiterer Zweck erfüllt.
Wegen der universellen Verstellbarkeit des Filters kann dieses so um einen Winkel gekippt werden, dass die hellsten
Sonnenstrahlen abgefangen werden, gleichgültig, wo die Sonne mit Bezug auf das Flugzeug steht, und der
Pilot kann seinen Kopf genügend weit bewegen, so dass seine Blickrichtung mit der allgemeinen
Betrachtungsachse zusammenfällt. Da Licht zwischen dem Filterkörper und den Traghülsen hindurchtreten kann, wird eine Hülse --90-- aus Kunststoff oder gummiartigem Material vorgesehen, welche die Innenkante des Filterkörpers übergreift und es nachgiebig in der gekippten Lage umfasst, so dass
Streustrahlen nicht auf den Schirm gelangen können.
Die in Fig. 10 dargestellte Konstruktion ist die gleiche wie in Fig. 3, mit Ausnahme der Anordnung der Linien auf den Filterelementen. Es ist hier zu erkennen, dass die vertikalen Gitterlinien in aufeinander folgenden Filterelementen in der Weise versetzt sind, dass zwei voneinander getrennte Betrachtungsachsen gebildet werden, die mehr oder weniger rechtwinkelig zueinander liegen. Diese Anordnung wird in grossen Flugzeugen benötigt, wo zwei Piloten ein zentral angeordnetes Betrachtungsgerät gleichzeitig sehen müssen und nicht ohne weiteres ihre Köpfe weit genug bewegen können, um den Schirm von der Mittellinie aus zu betrachten. Wenn sich das Betrachtungsgerät unterhalb der Augenhöhe befindet, können die horizontalen Linien, die nicht dargestellt sind, wie in Fig. 8 nach oben versetzt werden.
Wenn gewünscht, kann der Filterkörper nach Fig. 10 in irgendeiner Form durch die nach Fig. 8 oder 9 aufgebaute Anordnung mit den sich daraus ergebenden Vorteilen ersetzt werden.
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