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Einrichtung zur Verstärkung der Intensität eines optisch erzeugten
Bildes Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Verstärkung der Intensität eines
optisch erzeugten Bildes.
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Sie weist mindestens eine von einer Lichtquelle beleuchtete 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 gerasteter 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 einem Projektionsschirm abgebildet, auf welchem dann ein dem zu verstärkenden
Bild entsprechendes Bild größerer Helligkeit wahrnehmbar ist.
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Dem gleichen Zweck dienende Einrichtungen sind bekannt und beispielsweise
in der deutschen Patentschrift 934 313 beschrieben.
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Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung der geschilderten Einrichtungen.
Um die der Erfindung zu-Wunde liegende Aufgabe und den dadurch erzielbaren technischen
Fortschritt besser verstehen zu können, ist es zweckmäßig, zunächst den Aufbau und
die Wirkungsweise einer bekannten Einrichtung der eingangs genannten Art an Hand
von Fig. 1 bis 3 der Zeichnung zu erläutern.
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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.
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Gemäß Fig. 1 ist einer starken Lichtquelle 1, z. B. einem Lichtbogen,
ein Kondensator 2 zugeordnet, welcher das Licht bündelt und über einen Umlenkspiegel
3 auf eine Anordnung von Barren 4 wirft. Die Anordnung besteht aus
mehreren zueinander parallelen, lichtundurchlässigen Barren 4 in der Form von Streifen,
die in Abständen voneinander angeordnet sind und zwei Aufgaben zu erfüllen haben.
Die erste Aufgabe der Barren 4 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 der Barren 4 ist die Bildung von Blendenstreifen. Auf der beleuchteten
Seite der Barren 4 befinden sich ein Objektiv 5 und ein aus mehreren Schichten zusammengesetztes
Lichtsteuerorgan 6, dessen Aufbau weiter unten mit Bezug auf Fig. 6 erläutert wird.
Das Organ 6 besitzt eine spiegelnde Fläche, über welche die beleuchteten Barren
4 mit Hilfe des Objektivs 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 Lichtstrahlen gemäß dem Pfeil0
auf einer lichtelektrisch leitenden Schicht des Lichtsteuerorgans 6 optisch ein
Bild zu erzeugen, das von einem Diapositiv, von einem Bild oder von wirklichen Gegenständen
usw. herstammen 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 Zinnoxyd
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.
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Auf der oberen Seite einer zweiten, durchsichtigen Trägerplatte 20
ist wieder ein lichtdurchlässiger, elektrisch leitender Elektrodenbelag 19 angebracht.
Darüber befindet sich eine durch elektrostatische Feldkräfte deformierbare elastische
Schicht 18, die z. B. aus Polyvinylchlorid mit Weichmacher besteht, eine
Stärke von etwa 50 ti hat und einen Elastizitätsmodul von 104 bis 10s 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 die Deformation der Schichten 17 und 18 ermöglicht.
Die Flächen sämtlicher Platten und Schichten 11 bis 20 sind eben und parallel zueinander.
An die beiden Elektrodenschichten 13 und 19 ist eine Spannungsquelle 21 mit
der Spannung U angeschlossen.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt: Mit
Hilfe der Elektroden 13 und 19 und der daran angelegten Spannung U wird ein elektrisches
Feld erzeugt, das die Schichten 14 bis 18 durchsetzt. Das elektrische Feld hat in
den verschiedenen Schichten entsprechend ihrem elektrischen Widerstand verschiedene
Werte. Bei kleinem Widerstand der deformierbaren Schicht 18 liegt praktisch die
gesamte Spannung U zwischen der Elektrode 13 und der Spiegelschicht 17 allein, was
hier der Einfachheit halber vorausgesetzt sei. Die zur Spiegelschicht 17 senkrecht
stehende elektrische Feldstärke übt auf diese gemäß elektrostatischen Gesetzen eine
Kraft aus, die bei geeigneter Wahl der Elastizitätskonstanten der deformierbaren
Schicht 18 sowie der Dicke der 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.
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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 Spalte 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 Spalte zwischen den Barren 4. Mittels
des Objektivs 7 und des Spiegels 8 wird das zwischen den Barren 4 hindurchtretende
Licht in Richtung des Pfeiles P auf den Projektionsschirm geworfen, auf welchem
den beleuchteten Stellen der lichtelektrischen Leiterschicht 14 entsprechende helle
Bildpartien erscheinen.
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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 17 kann die lichtundurchlässige
Schicht 15 gegebenenfalls weggelassen werden, was im folgenden angenommen sei.
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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 Spalte zwischen
den Barren 4 fällt. Würden die Streifen des Rasters 12 beispielsweise rechtwinklig
zu den Barren 4 verlaufen, so würde das Licht nur in der Längsrichtung der
Barren 4 gebeugt. Die Abbilder der beleuchteten Oberfläche der Barren 4 würden in
diesem Falle auch nach der Beugung weiterhin auf die Barren 4 zu liegen kommen,
und es könnte kein Licht zwischen den Barren 4 hindurch auf den Projektionsschirm
fallen.
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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.
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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 Viertel der Periode
des Rasters 12 aufweisen. Hat diese den gangbaren Wert von 200 u, so führt das zu
einer Dicke der Schicht 14 von annähernd 50 u. Dabei dürfen die lichtelektrische
Leiterschicht 14 und die spiegelnde Schicht 17 nur einen Abstand von etwa einem
Sechstel der 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. 5 u verkleinern, so würde das eine Rasterperiode von
20 u und einen Abstand der Schichten 14 und 17 voneinander von weniger
als 1 u bedingen, was prinzipiell die Deformationsamplitude der Schichten 17 und
18
unzulässig beschränken und zudem in technologischer Hinsicht
zu großen Schwierigkeiten führen würde.
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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.
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Ferner sind lichtelektrisch leitende Schichten mit einer Dicke von
etwa 50 [, 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 unerwünschten Aufhellungen auf dem Projektionsschirm führt. Ein
weiterer Nachteil solcher aus körnigem Material hergestellter lichtelektrischer
Leiterschichten stellt ihre Lichtstreuung dar. Fällt gemäß dem Pfeil O Licht auf
die Leiterschicht 14, so wird das Licht in der Schicht 14 gestreut
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
12 herabgesetzt, so daß ein kleinerer Deformationseffekt resultiert.
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Schließlich muß der Widerstand der lichtelektrischen Leiterschicht
14 bei Dunkelheit einen Wert von mindestens 1010 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 1'4 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.
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All die geschilderten Nachteile können bei der Einrichtung gemäß der
Erfindung vermieden werden, welche sich im wesentlichen dadurch auszeichnet, da.ß
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 anderen Pol einer elektrischen Potentialquelle
angeschlossen sind, und daß dem Elektrodenraster seinerseits ein zusätzlicher Raster
vorgesetzt ist, der zumindest für bestimmte Lichtfrequenzen undurchlässige Partien
aufweist, deren geometrische 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. In den Fig. 4 bis 11 sind beispielsweise und schematisch
mehrere Ausführungsformen veranschaulicht.
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Fig. 4 zeigt schaubildlich und der Deutlichkeit halber auseinandergezogen
mehrere Bestandteile eines ersten Ausführungsbeispiels, welche die Bestandteile
11 bis 14 der bekannten Ausführung nach Fig. 2 und 3 ersetzen; Fig. 4 a stellt schematisch
die gegenseitige Anordnung der Blendenstreifen, des Elektrodenrasters und des zusätzlichen
Rasters der Ausführungsform gemäß Fig. 4 dar; Fig. 5 zeigt in perspektivischer Darstellung
einen Teil des Lichtsteuerorgans gemäß der gleichen Ausführungsform; Fig. 6 und
6 a veranschaulichen im Grundriß je einen Ausschnitt des Lichtsteuerorgans ohne
Belichtung bzw. mit Belichtung der lichtelektrischen Leiterschicht; Fig. 7 und 7
a veranschaulichen im Grundriß je einen Ausschnitt des Lichtsteuerorgans gemäß einer
Ausführungsvariante 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 weiteren Ausführungsform mit
zwei zueinander orthogonal verlaufenden zusätzlichen Streifenrastern, die für verschiedene
Lichtfrequenzen durchlässig bzw. undurchlässig sind; Fig. 9 veranschaulicht dasselbe
bei Belichtung durch Licht, das vom einen Streifenraster durchgelassen, vom anderen
jedoch zurückgehalten wird; Fig. 10 ist eine analoge Darstellung für den Fall der
Belichtung durch Licht, das vom anderen Streifenraster durchgelassen und vom ersten
Streifenraster zurückgehalten wird; Fig. 11 stellt das gleiche Lichtsteuerorgan
bei gleichzeitiger Beleuchtung durch die beiden vorgenannten Lichtarten dar.
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Bei den in Fig. 4 bis 6 veranschaulichten Ausführungsformen ist gemäß
Fig. 4 eine durchsichtige Trägerplatte 11a wieder mit einem lichtundurchlässigen
Linienraster 12a versehen, der z. B. aus im Vakuum aufgedampften Metallstreifen
besteht. Die Periode des Rasters 12a beträgt beispielsweise etwa 200 u. 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 11 a und 22 losgelöst dargestellt. Die
Streifen des Rasters 23 sind in wechselnder Folge mit zwei elektrischen Zuleitungen
23 a und 23 b verbunden, mit deren Hilfe sie an den einen bzw. den anderen Pol einer
elektrischen Potentialquelle Uz (Fig. 5) angeschlossen sind. Durch Verkitten, z.
B. mittels eines durchsichtigen Kunstharzes, sind die beiden Platten 11 a
und 22 fest miteinander verbunden, und zwar so, dali die vom Elektrodenraster
23 abgekehrte Seite der Platte 22 gegen die den Raster 12 a tragende Seite der Trägerplatte
11 a anliegt. Der Raster 12 a 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
45°,
beträgt. An der mit dem Elektrodenraster 23 versehenen Seite der Platte 22 ist eine
lichtelektrische Leiterschicht 14 a, z. B. aus Selen, angebracht, deren Dicke
vorzugsweise nur 0,5 u mißt, mindestens aber so groß ist, daß der elektrische Widerstand
der Leiterschicht 14a nicht durch Nebenschluß der Platte 22 beeinträchtigt
wird. Die Dicke der Platte 22 beträgt beispielsweise 100 #t, falls sie aus Glas
besteht, und ist in jedem Fall so gewählt, daß einerseits der Elektrodenraster 23
von dem ebenfalls elektrisch leitenden Raster 12a genügend isoliert ist und
daß andererseits ein durch den Raster 12a hindurchfallendes Lichtbündel einen genügend
scharfen Schattenwurf des Rasters 12a in der Ebene des Elektrodenrasters 23 ergibt.
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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 Elektrodenbelag
19, der ein dünner Metallfilm oder ein Film aus Zinnoxyd 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 deformierbar ist. Zwischen der spiegelnden
Schicht 17 und der lichtelektrischen Leiterschicht 14a ist der mit einem gasförmigen
Medium, wie z. B. Luft, angefüllte Zwischenraum 16 vorhanden, welcher die Deformation
der Schichten 17 und 18 ermöglicht. Gewünschtenfalls kann zwischen der Leiterschicht
14n. und dem Zwischenraum 16 noch eine lichtundurchlässige, elektrisch isolierende
Schicht, entsprechend der Schicht 15 gemäß Fig. 2 und 4, eingeschaltet sein.
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Der Elektrodenbelag 19 ist an den einen Pol einer Potentialquelle
U1 angeschlossen, deren anderer Pol mit einer Mittelanzapfung der Potentialquelle
UZ in Verbindung steht, aber auch auf andere Weise mit dem Elektrodenraster 23 verbunden
sein könnte. Die Potentialquellen U1 und U., können Gleichstrom-oder Wechselstromquellen
sein.
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Das beschriebene Lichtsteuerorgan ist genau gleich wie das Organ 6
der Fig. 1 in der übrigen Einrichtung angeordnet, allerdings mit der Bedingung,
daß die Längskanten der Streifen des Elektrodenrasters 23 orthogonal zu den Längskanten
der Blechstreifen 4 verlaufen. Die gegenseitige Orientierung des Rasters 12a, des
Elektrodenrasters 23 und der Blendenstreifen 4 ist in Fig. 4 a deutlich veranschaulicht.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist wie folgt: Mit
Hilfe des Elektrodenbelages 19, des Elektrodenrasters 23 und der Potentialquelle
U1 wird ein elektrisches Feld erzeugt, das die Schichten 14a und 16 bis 18 durchsetzt.
Das elektrische Feld hat in den verschiedenen Schichten entsprechend ihrem elektrischen
Widerstand verschiedene Werte. Bei kleinem Widerstand der deformierbaren Schicht
18 liegt praktisch das ganze Potential U1 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 Spiegel 9 kein Licht
auf die lichtelektrische Leiterschicht 14a auftrifft, so verlaufen im Grundriß gemäß
Fig.6 die gestrichelt gezeichneten Feldstärkekomponenten ausschließlich rechtwinklig
zu den Streifen des Elektrodenrasters 23. Die Wellenberge und die Wellentäler der
spiegelnden Schicht 17 erstrecken sich daher parallel zu den Streifen des Elektrodenrasters
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 Abbilder der beleuchteten Blendenstreifen immer noch auf diese Blendenstreifen
fallen.
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Die Situation ändert sich, sobald entsprechend dem Pfeil O (Fig. 1)
Licht durch den Raster 12a und den Elektrodenraster 23 hindurch auf die lichtelektrische
Leiterschicht 14 a fällt. Dann sind die in Fig. 6 a grau dargestellten, schräg verlaufenden
Streifen wegen der Schattenwirkung des Rasters 12a unbelichtet, die dazwischenliegenden
hellen Streifen jedoch belichtet. An jenen Stellen, zu denen das Licht gelangt,
ändert sich der elektrische Widerstand der lichtelektrischen Leiterschicht 14 a,
wodurch eine andere Verteilung des elektrischen Feldes entsteht, wie in Fig. 6 a
durch die gestrichelten Feldstärkelinien angedeutet ist. Der gekrümmte Verlauf der
Feldstärkevektoren läßt das Vorhandensein einer örtlich varibalen 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 zwsichen den Blendenstreifen 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, und zwar mit einer Lichtstärke,
die von derjenigen des auf die Leitschicht projizierten Bildes unabhängig und nur
durch die Leistung der Lichtquelle 1 begrenzt ist.
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Zur Erzielung der beschriebenen Wirkung ist die Potentialquelle U1
nicht unbedingt nötig; sie kann gegebenenfalls weggelassen werden. Immerhin tringt
der Gebrauch der Potentialquelle U1 einer Verstärkung der Wirkung der Potentialverteilung
in der lichtelektrischen Leiterschicht 14 a auf die deformierbaren Schichten 17
und 18.
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Es ist allein die Potentialverteilung in der lichtelektrischen Leiterschicht
14 a, 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 läßt die beschriebene erfindungsgemäße Einrichtung alle eingangs geschilderten
Nachteile beseitigen. Die lichtelektrische Leiterschicht 14a kann beliebig
dünn sein, solange nur ihr elektrischer Widerstand nicht durch Nebenschluß ihrer
Unterlage, d. h. der Platte 22, beeinträchtigt wird. Die Schwierigkeit dicker
Leiterschichten mit hohem Absorptionskoeffizienten 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 14 a ist eliminiert,
da eine geeignete Wahl des Potentials U, und der Dicke der Schicht 14a jeden
praktisch verfügbaren Wert erlaubt.
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Der Linienraster 12a kann durch andere Rasterformen ersetzt
sein, beispielsweise durch einen Punktraster 12 b, wie in Fig. 7 und 7 a
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 12 b und 23 kein Licht auf die lichtelektrische
Leiterschicht 14 a fällt, so ergibt sich in letzterer der in Fig. 7 veranschaulichte
Verlauf der Feldstärke, welcher mit demjenigen gemäß Fig. 6 des vorherigen Beispiels
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. 7 a gezeichnete Feldstärkenverlauf in der
Schicht 14 a ein, weil die Leiterschicht an den weiß dargestellten, belichteten
Flächen einen anderen 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 14 a entsprechen.
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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 getrennte, lichtdurchlässige Flächenstücke
aufweist, welche mindestens teilweise vor den Zwischenräumen zwischen den Streifen
des Elektrodenrasters 23
liegen.
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Es ist Tatsache, daß viele lichtelektrische Leitersubstanzen bei schwacher
Belichtung eine große An-und Abklingzeit des Photoeffektes zeigen. Diese An-und
Abklingzeit läßt sich durch eine Zusatzbelichtung, z. B. mit Infrarothcht, 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. Bismutsulfid, hergestellt sein, das jedoch sichtbares, z. B. weißes Licht
nicht durchläßt. So kann man dann die lichtelektrische Leiterschicht durch den Raster
12 a bzw. 12 b 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 14 a geworfen
wird, erzeugt hingegen auf der Schicht 14a einen Schatten entsprechend dem
Raster 12 a bzw. 12 b, was in der oben beschriebenen Weise zu Aufhellungen
des Projektionsschirmes führt.
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Das in den Fig. 8 bis 11 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von den bisher beschriebenen dadurch, daß an Stelle des Rasters 12a
bzw. 12 b ein anders ausgebildeter Raster 12 c vorhanden ist, der
aus zwei Scharen von in Abständen nebeneinanderliegenden Streifen I und 1I besteht.
Die Längskanten der Streifen I der einen Schar verlaufen parallel zu den Längskanten
der Streifen des Elektrodenrasters 23, wogegen die Längskanten der Streifen
1I der anderen Schar die Längskanten der Streifen des Elektrodenrasters 23 rechtwinklig
schneiden. Außerdem sind die Streifen I und die Streifen II für verschiedene Lichtfrequenzen
durchlässig bzw. sperrend. Im vorliegenden Fall sei angenommen, daß die Streifen
I nur Rotlicht durchlassen und für alles andersfarbige Licht undurchlässig sind
und daß die Streifen 11 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.
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Wird die lichtelektrische Leiterschicht 14a durch die Raster
12 c und 23 hindurch nur mit Rotlicht belichtet, so ergibt sich der in Fig. 9 veranschaulichte
Zustand der Leiterschicht 14 a. Die hell dargestellten Partien sind belichtet,
wie wenn die Streifen 1 nicht vorhanden wären. Dagegen werfen die nur für Blaulicht
durchlässigen Streifen II grau dargestellte Schattenpartien. In Richtung parallel
zu den Streifen des Elektrodenrasters 23 tritt keine Komponente des elektrischen
Feldes auf; die gestrichelt angedeuteten Feldstärkelinien bleiben geradlinig und
rechtwinklig zu den Längskanten der Streifen des Eektrodenrasters 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 P auf den Projektionsschirm fällt.
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Wenn die Leiterschicht 14 a nur mit Blaulicht belichtet wird,
so ergibt sich der in Fig. 10 veranschaulichte Zustand. Das Blaulicht wird von den
Streifen II ungehindert durchgelassen, so daß nur die Streifen I eine Schattenwirkung
entsprechend den grau dargestellten Partien auf der Leiterschicht 14 a 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.
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Belichtet man jedoch die Leiterschicht 14 a durch die Raster
12 c und 23 hindurch gleichzeitig mit rotem und mit blauem Licht,
so erzeugen sowohl die Streifen I als auch die Streifen II des Rasters 12 c
eine
Schattenwirkung auf der Schicht 14a, wie in Fig. 11 veranschaulicht ist. An den
dunkelgrau dargestellten Kreuzungsstellen der Streifen I und II fällt überhaupt
kein Licht auf die Schicht 14 a, 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 14 a ergibt
sich an den in Fig. 11 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 elektrischen Stromlinien und auf der lichtelekrischen Leiterschicht eine in
Richtung der Streifen des Eektrodenrasters 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 Spalte
zwischen den Blendenstreifen 4 hindurch in Richtung des Pfeiles P gegen den Projektionsschirm
fällt.
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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.
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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 Beispiels nach Fig.
8 bis 11 müssen auch die für unterschiedliche Lichtfrequenzen durchlässigen Streifen
des Rasters 12 c kreisringförmig bzw. -sektorförmig ausgebildet sein.
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Wie bereits aus dem Beispiel nach Fig. 8 bis 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 Projektionsschirm 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 hierfür geeigneten Material und praktisch beliebig dünn
hergestellt werden kann, ohne daß die Wirkung der Einrichtung dadurch beeinträchtigt
würde.