Einrichtung zur Wiedergabe eines Fernsehbildes mit Kathodenstrahlröhre und fremder Lichtquelle. Es sind Einrichtungen zur Wiedergabe eines Fernsehbildes mit separater Licht quelle und einer flächenhaft ausgebreiteten Steuerschicht bekannt, bei denen die Steuer- schiebt sich in einer schlierenoptischen An ordnung befindet, welche aus einem System von Spalten und Barren besteht und welche durch einen Kathodenstrahl dem Fernseh bild entsprechend in ihrer Oberfläche de formiert wird und wobei vorgeschlagen wurde, die Steuerschicht auf einem Hohl spiegel aufzubringen.
Die durch das Schweizer Patent Nr. <B>268713</B> vorgeschlagene Aufbringung der Steuerschicht auf einem Hohlspiegel be zweckt unter anderem die Sicherstellung eines ausreichend grossen Kontrastes der Fernsehbilder durch die Vermeidung<B>jeg-</B> licher sonst für Abbildungszwecke innerhalb des schlierenoptischen Systems benötigter Linsen oder Glasplatten. Wie in dem er wähnten Patent ausgeführ <B>'</B> t ist, wird zur Steuerung eine dünne Schicht einer zähen Flüssigkeit oder ein elastischer Körper mit grosser innerer Reibung verwendet, dessen Oberfläche vermittels durch einen Kathoden strahl aufgebrachter elektrischer Ladungen, also durch elektrostatische Kräfte, ent sprechend dem Fernsehbild deforrniert wird.
Wie im genannten Patent ferner ausgeführt wird, beruht die Steuerwirkung der Schicht auf einem Beugungseffekt., wobei die Steuer- schicht selbst als Beugungsgitter, und zwar als ein absorptionsfreies, sogenanntes Lauf zeit- oder Phasengitter wirkt. Eine solche Einrichtung mit Schlierenoptik und Hohl spiegel zur Erzielung des Beugungseffektes ist keineswegs an die Verwendung einer Steuerschicht mit deformierbarer Oberfläche gebunden, an die Verwendung einer Steuer schicht also, bei welcher der Laufzeiteffekt des Phasengitters durch eine Dickenände rung der Steuerschicht erzielt wird.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf eine Einrichtung zur Wiedergabe eines Fernsehbildes mit separater Licht quelle und einer flächenhaft ausgebreiteten Steuerschicht, die sich in einer schlieren- optischen Anordnung befindet, und zeichnet sich dadurch aus, dass die beim Durchtritt des Lichtes durch die Steuerschicht wirksame optische Weglänge durch eine entsprechend dein Fernsehbild modulierte Energiestrah lung örtlich mindestens durch Änderung des Brechungsindexes verändert wird und dass die Steuerschicht auf einem Hohlspiegel aufgebracht ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen nun an Hand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, wobei Fig. <B>1</B> zur Erklärung des Prinzips der Lichtsteuerung, während die Fig. -), <B>3</B> und 4 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen. Fig. <B>5</B> zeigt eine Variante zu Fig. <B>1.</B> C> Fig. <B>6</B> zeigt die Wirkung der Bildbe grenzung und Fig. <B>7</B> zeigt die Blende zur Bildbegrenzung. Fig. <B>8</B> zeigt die Wirkung der Blende.
Die beim Durchtritt von Licht durch-die Steuerschicht für die Steuerwirkung wirk same optische Weglänge hängt an den ein zelnen Punkten der Steuerschicht jeweils von den Faktoren Schichtdicke und Bre chungsindex ab. Es kann also zur örtlichen Veränderung dieser optisch wirksamen Weg länge an Stelle der Schichtdicke auch der Brechungsindex des Schichtmaterials ent sprechend dem Fernsehbild verändert wer den. Steuermaterialien mit veränderlichem Brechungsindex sind bekannt. Sie bestehen zumeist aus Kristallen oder kristallinen Körpern, deren Brechungsindex im wesent lichen durch die Elektronendichte beein- flusst wird.
Diese kann durch das Einbringen oder Einschiessen von Elektronen oder auch durch eine andersgeartete Einstrahlung von Energie verändert werden. In vielen Fällen wird zumeist gleichzeitig eine Veränderung der Schichtdicke, (Oberflächendeformation) und des Brechungsindexes bewirkt. An Stelle eines Kathodenstrahls ist für gewisse Steuerschichten auch die Verwendung von modulierter, beispielsweise elektromagneti scher Strahlung (Ultraviolettlicht, Infrarot- strahlung ete.) möglich.
Fig. <B>1</B> dient zur Erläuterung des Prinzips der Liclitsteuerung unter Verwendung einer Steuerschicht, deren Brechungsindex örtlich verändert wird. Um die Erklärung des Prinzips der Lichtsteuerung zunächst zu vereinfachen, ist in Fig. <B>1</B> ein schlieren- optisches System gezeigt, bei welchem an statt eines Hohlspiegels eine Linsenoptik verwendet wird.
Die Stenerschicht <B>1</B> liegt unmittelbar vor einem abbildenden System 2 der Schlie- renoptik. Ein Spalt<B>3</B> wird von unten in Richtung des Pfeils P beleuchtet und durch das abbildende System 2 in die Ebene 4 ab gebildet. Solange die Steuerschicht<B>1</B> homo <B>gen</B> und isotrop ist, das heisst solange der Brechungsindex und die Schichtdicke über die ganze Steuerschicht hinweg von gleicher Grösse sind, entsteht an der Stelle 4a der Ebene 4 das sogenannte Bild nullter Ord nung.
An dieser Stelle 4a wird ein Barren<B>7</B> angeordnet, welcher den Durchtritt des Lichtes nach oben verhindert. Über dem Barren<B>7</B> ist normalerweise ein Objektiv an gebracht, welches die Steuerschicht auf die Projektionswand abbildet. Objektiv und Projektionswand sind der Übersicht halber in der Zeichnung weggelassen, da sie für die Lichtsteuerung unwesentlich sind. Der Bar ren<B>7</B> ist, wie im Patent Nr. <B>2268713</B> beschrie ben, breiter ausgeführt als das Bild nullter Ordnung, und zwar betragen diese Ver breiterungen<B>8</B> auf jeder Seite vorzugsweise mindestens 10"/, der Breite des Bildes nullter Ordnung.
Wird nun, wie durch die Schraffur der Steuerschicht<B>1</B> in der Zeichnung angedeutet, der Brechungsindex der Steuerschicht über die Ausdehnung der Schicht hinweg peri odisch verändert, so ändert sich die beim Durchtritt des Lichtes durch die Steuer schicht wirksame optische Weglänge an den einzelnen Punkten, da sich diese bekannter- weise als Produkt aus Schichtdicke und Brechungsindex ergibt. Infolge der ver schieden grossen Weglänge ist die Laufzeit des Lichtes innerhalb der Schicht an einzelnen Stellen verschieden gross, so dass die Wellen fronten an den verschiedenen Punkten nicht mehr gleichzeitig aus der Schicht austreten.
Die Steuerschicht mit örtlich periodisch ver ändertem Brechungsindex wirkt also als ein Laufzeit- oder Phasengitter bzw. Raster. Es entstehen dann in der Ebene 4a bei ent sprechend feiner Teilung des Rasters neben dem Bild nullter Ordnung, beispielsweise an den Stellen<B>5</B> und<B>6,</B> sogenannte Nebenbilder höherer Ordnung. Die Entfernung des Bildes höherer Ordnung gegenüber dem Bild nullter Ordnung ist allein abhängig von der Grösse der Periode t der örtlichen Veränderung des Brechungsindexes im Verhältnis zur Wellen länge des Lichtes.
Die örtliche Periode t bzw. die Teilung des Rasters wird vorzugsweise so gewählt, dass die Entfernung des Neben bildes erster Ordnung vom Bild nullter Ordnung von der Grössenordnung der Barren abmessung ist. Die Grösse des diesen Neben bildern zugeordneten Lichtstromes, welche für die Lichtsteuerung massgebend ist, ist unter anderem eine Funktion der Amplitude dieser periodischen Brechungsindexände- rungen. Je grösser der Unterschied zwischen Maxima und Minima des Brechungsindexes in der Schicht ist, desto mehr Licht trifft die Bilder höherer Ordnung und gelangt somit zum Projektionsschirm.
An Stelle des in der Zeichnung darge stellten einzelnen Spaltes und einzelner Barren können vorzugsweise<B>je</B> deren meh rere in äquidistanter Anordnung verwendet werden. Es können an Stelle der Barren auch anders geartete Körper Verwendung finden. Wesentlich ist hierbei, dass die schlieren- optische Anordnung aus dem Hohlspiegel und den annähernd in dessen Mittelpunkt angeordneten Körpern besteht, wobei die Körper so angeordnet und ausgebildet sind, dass bei unveränderter Steuerschicht der Durchtritt des Lichtes auf die Pro jektionswand verhindert ist.
Es ist möglich, eine Steuerschicht zu ver wenden,beiwelchergleichzeitigderBrechungs- index verändert und die Oberfläche defor miert wird. Dies wird sogar zumeist dann der Fall sein, wenn die Oberflächendefor mation der Steuerschicht durch das Auf bringen von Elektronen bewirkt wird. Die Elektronen dringen entsprechend ihrer Ge schwindigkeit bis zu einer gewissen Tiefe in die Schicht ein, wodurch der Brechungs index des Schichtmaterials innerhalb der Eindringtiefe örtlich verändert wird.
Es ist auch die Verwendung doppel brechender Materialien möglich, bei welchen der für den ordentlichen bzw. ausserordent lichen Strahl massgebende Brechungsindex verändert werden kann. Um eine eventuelle Nichtlinearität der optischen Steuerung zu kompensieren, kann das elektrische Fern sehsignal entsprechend korrigiert werden. Die vorstehend beschriebene Steuer schicht wird nun entsprechend dem Patent Nr. <B>268713</B> auf einer Hohlspiegelfläche aufge bracht; ein Ausführungsbeispiel einer solchen Anordnung ist in Fig. 2 gezeigt, welche die wesentlichen Apparateteile mit einem der artigen Hohlspiegel beispielsweise bei Ver wendung einer zähen Flüssigkeit als Steuer medium zeigt.
Der Krater<B>9</B> einer Bogenlampe<B>10</B> wird vermittels eines Spiegels<B>11</B> in eine Feldlinse 12 abgebildet. Eine Linse<B>13</B> be sorgt die Abbildung der Feldlinse 12 über ein Spiegelsystein 14 auf die Steuerschicht <B>15.</B> Somit liegt in der Schicht<B>15</B> ein Bild des Kraters<B>9</B> der Bogenlampe, ebenfalls in der Feldlinse 12, in welcher eine rechteckige Blende<B>16</B> die Kontur des Bildes festlegt. In dieser Ebene<B>16</B> können Filter, zum Bei spiel Farbfilter bei der Wiedergabe farbiger Fernsehbilder, angeordnet werden.
Das Spiegelsystein 14 besteht aus Spiegel streifen, wie in Fig. 4 gezeigt. Diese Spiegel streifen wirken genau so, wie die Spalte<B>3</B> und Barren<B>7</B> der Fig. <B>1.</B> Die Spiegelstreifen sind räumlich derart angeordnet, dass die Zeilenrichtung senkrecht zu ihnen steht.
Die Steuerschicht<B>15</B> ist nun auf einem Hohlspiegel<B>17</B> angeordnet, dessen Krüni- mungsmittelpunkt <B>18</B> in der Ebene des Spiegelsystems 14 liegt. Der Hohlspiegel <B>17</B> wirkt genau so wie das optische System 2 der Fig. <B>1;</B> dadurch wird das Spiegel system 14 in sich selbst abgebildet.
In der Fig. <B>3</B> bedeuten die schraffierten Flächen spiegelnde Oberflächen<B>19,</B> welche mit schwarzen Rändern 20 versehen sind, welche den Verbreiterungen<B>8</B> der Barren<B>7</B> entsprechen, deren Wirkung zu Fig. <B>1</B> oben erläutert wurde. Es ist in den Fig. <B>3</B> und 4 der Fall mit vier Spiegeln aufgezeichnet; es kann jedoch eine andere Anzahl Spiegel ver wendet werden. Das durch das Spiegelsystem 14 hindurchfallende Licht.. welches für die Steuerung verloren ist, wird durch eine tief schwarze Oberfläche bei 21 absorbiert.
Es fallen somit etwa<B>500/,</B> des Gesamtlichtes der Bogenlampe auf den Hohlspiegel<B>17,</B> Dieses Licht durchdringt die Steuerschicht<B>15,</B> wird vom Hohlspiegel reffektiert, durch dringt erneut die Steuerschicht und gelangt bei schwarzem Bild, das heisst unveränderter Steuerschicht, wieder zurück auf den Spiegel 14 und schliesslich wieder in den Krater<B>9.</B>
Entsteht infolge der fein gerasteiten örtlichen Veränderung starke Beugung an der als Phasengitter -wirkenden Steuer schicht<B>15,</B> so fällt Licht infolge der Neben bilder durch das Spiegelsystem hindurch nach oben in ein Projektionsobjektiv 22, welches die Steuerschicht<B>15</B> genau auf den Projektionsschirm<B>23</B> abbildet.
Ein Kathodenstrahl, -welcher durch eine Elektronenoptik 24 erzeugt wird und durch Ablenkorgane <B>25</B> in Bild- und Zeilenrichtung die Steuerschicht<B>15</B> überstreicht, wird ver mittels der Ablenkplatten <B>26</B> entsprechend dem Fernsehsignal, welches einem hoch- frequenten Träger aufmoduliert ist, ge steuert. Die Ablenkungen des Plattenpaares <B>26</B> erfolgen in der Zeilenrichtung.
Der Elektronenstrom des Kathodenstrahls wird durch die, elektrisch leitende, Steuer schicht<B>15</B> hindurch auf den Spiegel<B>17</B> geführt, welcher somit oberflächlich elektrisch leitend sein muss.
Die Lagerung des Hohlspiegels wird da- dGeh bewerkstelligt, dass über den Umfang gleichmässig verteilt drei Rollen<B>27</B> ortsfest angeordnet sind, gegen welche der Hohl spiegel<B>17</B> vermittels einer Feder<B>28</B> ange drückt wird. Auf diese Weise wird bewerk stelligt, dass der Krümmungsmittelpunkt des Spiegels immer an derselben Stelle liegt, und zwar unabhängig von seitlichen Bewegungen des Spiegels<B>17.</B> Ein Rakel <B>29</B> bewerk stelligt dauernd ein Glattstreichen der Flüssigkeitsschicht<B>15</B> auf die richtige Schichtdicke.
Der Hohlspiegel<B>17</B> wird ver mittels eines Getriebes<B>30</B> und eines Motors <B>31</B> um eine schiefe Achse<B>32</B> gedreht, welche durch den Krümmungsmittelpunkt <B>18</B> des Ilohlspiegels <B>17</B> geht. Der Hohlspiegel<B>17,</B> welcher zweckmässigerweise aus Metall aus geführt ist und dadurch eine gute Wärme leitfähigkeit besitzt, dient der Abführung der im Spiegel und in der Steuerschicht ab sorbierten Wärmeleistung. Diese wird schliess lich durch ein Kühlsystem<B>33</B> in einer als Flüssigkeitslager ausgebildeten Schale 34 abgeführt. Diese dauernde Kühlung ermög licht eine extrem langsame Bewegung des Hohlspiegels im Gegensatz zu der entspre chenden Bewegung bei den bekannten An ordnungen.
Auf diese Weise können die oben erwähntenschädlichenInterferenzerscheinun- gen bei der Rastererzeugung auf der Steuer schicht vermieden werden. Die maximale Geschwindigkeit im Bildbereich soll derart klein sein, dass die örtliche Verschiebung der Steuerschicht in einer Bildperiode kleiner ist als ein Zehntel der örtlichen: Periode der Brechungsindexveränderungen.
Alle mit der zähen Flüssigkeit<B>15</B> in Ver bindung stehenden Teile und das Kathoden- strahlsystem 24 sowie das Spiegelsystem 14 befinden sich in einem hochvakuumdichten Behälter<B>35,</B> welcher durch Hochvakuum pumpen ausgepumpt wird. Auf diese Weise befindet sich im schlierenoptischen Teil zwischen dem Hohlspiegel<B>17</B> und dem Spiegelsystem 14 nicht eine einzige Glas oberfläche, welche den Kontrast des Bildes beeinträchtigen könnte.
Die Anordnung hat ferner den grossen Vorteil, dass die Bogen lampe an einer für die Bedienung zweck mässigen Stelle angeordnet werden kann und dass eine räumlich kleine Konstruktion für die gesamte Einrichtung gewählt werden kann. Der erzielbare Bildkontrast ist der bestmögliche und wird ausschliesslich durch die Qualität des Spiegels<B>17</B> und durch die Schwärzung der Verbreiterungen<B>8</B> in den Fig. 4 und<B>5</B> bedingt.
Die dauernde Kühlung der Steuerschicht lässt es zu. die Geschwindig keit der Drehbewegung des Hohlspiegels<B>17</B> derart gering zu wählen, dass jede durch die Drehung bewirkte störende Erscheinung sicher vermieden wird. Die Umlaufzeiten be tragen praktisch die Grössenordnung einer Stunde.
Die mit dieser Einrichtung erzielbaren Lichtströme sind praktisch unbegrenzt und sind allein durch die Grösse der Bogenlampe bestimmt. Die Hohlspiegeloberfläche kann aus einem sehr harten Metall, zum Beispiel Rhodium, ausgeführt werden, wodurch eine Beschädigung durch Staubteilchen usw. nicht zu befürchten ist. Auf diese Weise sind auch die grossen Schwierigkeiten, welche bei den heutigen Anordnungen mit durchsichtiger Metallelektrode aufgetreten sind, vermieden. Wie oben erwähnt, durchdringt das Licht die Steuerschicht insgesamt zweimal.
Durch ge eignete Dimensionierung der Steuerschicht- dicke kann daraus der grosse Nutzen gezogen werden, dass gegenüber dem einfachen Licht- durchtritt ungefähr die doppelte Wirkung erzielt wird. Um dies zu erreichen, wird die Schichtdicke derart klein gewählt, dass die Durchstosspunkte des einfallenden und re flektierten Lichtstrahls mit der Oberfläche in einem Abstand liegen, der gegenüber der örtlichen Periode der Veränderungen des Brechungsindexes sehr klein ist.
Dies wird bei praktischen optischen Anordnungen ge währleistet, falls die Schichtdicke kleiner als die örtliche Periode der Veränderungen des Brechungsindexes gewählt wird. Die doppelte optische Ausnützung der Steuerschicht hat zur Folge, dass mit geringeren Kathoden- strahlströmen gearbeitet werden kann, was zu einer erwünschten Herabsetzung der Be anspruchung der Steuerschicht und damit zu einer bedeutenden Vergrösserung der Lebens dauer derselben führt.
Wird als Steuermedium ein fester Körper verwendet, dessen Brechungsindex<B>-</B> wie er wähnt<B>-</B> verändert werden kann, so wird der Hohlspiegel<B>17</B> durch einen kleineren ersetzt, dessen Achse mit der Vertikalachse durch den Punkt<B>18</B> zusammenfällt. Eine Bewegung der Steuerschicht ist nicht erforderlich. Im übrigen bleibt die Anordnung im wesentlichen dieselbe wie in Fig. 2.
Soll ein kontinuierlicher Betrieb gewähr leistet werden, so können zwei Bogenlampen verwendet werden, welche wahlweise benützt werden. Es ist auch möglich, mit dauernd brennenden Geräten, zum Beispiel Queck- silberhochdrucklampen ', zu arbeiten. Ein diesbezügliches Beispiel zeigt die Fig. <B>5.</B> Es ist darin wieder die Feldlinse 12 zu sehen.
Der Hohlspiegel<B>11</B> der Bogenlampe (Fig. 2) ist hierbei durch ein System von Queck- silberhochdrucklampen <B>36</B> ersetzt, welche so angeordnet sind, dass deren Abbild, welches die Linse 12 besorgt, auf die Spiegel<B>19</B> (Fig. <B>3</B> und 4) zu liegen kommt.
Bezüglich der Anordnung einer Bildfeld- blende <B>37</B> wird auf die Fig. <B>6</B> bis<B>8</B> verwiesen. In Fig. <B>6</B> sind die Störungen des Dunkel feldes gezeigt, welche durch die Begrenzung des Bildes zustande kommen. Im Falle eines schwarzen Bildes bestreicht bekanntlich der Kathodenstrahl die Oberfläche der Steuer schicht<B>15</B> mit konstanter Geschwindigkeit und konstanter Intensität. Die Oberfläche wird dadurch mehr oder weniger gleichmässig elektrisch aufgeladen. Dadurch entsteht über die ganze bestrichene Bildfläche (mit der rechteckigen Umrandung<B>38)</B> ein oberfläch licher Druck, welcher die Schichtdicke etwas zu verkleinern vermag.
Es müssen dadurch notgedrungen Verformungen der Oberfläche an der Umrandung<B>38</B> zustande kommen. Es entstehen, wie in Fig. <B>6</B> eingetragen, störende kreisförmige Verformungen<B>39,</B> 40, 41, 42 bei der langsamen Bewegung des Trägers der Steuerschicht<B>15.</B> Diese störenden Verformungen sind als starke Aufhellungen auf der Projektionswand sichtbar.
Es wird nunmehr eine Blende<B>37</B> (Fig. 2 und<B>7)</B> unmittelbar über der Steuerschicht<B>15</B> angeordnet, welche mindestens eine abge rundete Ecke 43 aufweist und die störende Aufhellung 41 verhindert. Die Blende<B>37</B> besitzt ferner den grossen Vorteil, dass bei geeigneter Anordnung Lageschwankungen der bestrichenen Fläche mit der Umrandung <B>38</B> sich in keiner Weise schädlich auswirken können. Solche Lageschwankungen werden durch Spannungsschwankungen an der Ka thodenstrahlröhre hervorgerufen.
Dazu wird die Blende<B>37,</B> wie in Fig. <B>7</B> angedeutet, so angeordnet, dass durch sie die vom Kathoden strahl bestrichene Fläche mit der Umran dung<B>38</B> längs der beiden gestrichelten Linien beschnitten wird. Es verbleibt noch die störende Verformung 40, welche durch geeignete schiefe Lage der Blende<B>37,</B> be zogen auf die Bewegungsrichtung 45 der Steuerschicht<B>15,</B> eliminiert wird (Fig. <B>8).</B> Bei dieser Anordnung entstehen lediglich die Aufhellungen 44, welche, weil sie ausserhalb des Bildes fallen, unschädlich sind.