DE1257451B - Optisches Projektionssystem - Google Patents

Description

DEUTSCHES #f# PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 42 h-23/26

Nummer: 1257451

Aktenzeichen: N 26261IX a/42 h

J 257 451 Anmeldetag: 23. Februar 1965

Auslegetag: 28. Dezember 1967

Die Erfindung betrifft ein optisches Projektionssystem, bei dem sich im Strahlengang des Projektionslichtstrahles ein das auf eine Projektionsfläche abzubildende Muster enthaltendes photochromes Filter befindet, dessen Durchlässigkeit für sichtbares Licht durch einen von einer Kathodenstrahlröhre erzeugten Erregungslichtstrahl örtlich geändert werden kann.

Es ist bereits ein Projektionssystem bekannt, bei dem die Sichtbarkeit bzw. Beständigkeit (Zeit des Vorhandenseins) bestimmter Teile eines Bildes steuerbar verändert werden kann. Im allgemeinen wird dies dadurch erreicht, daß eine feste, d. h. sich nicht verändernde Information in Form eines Bildes in eine erste Bildebene projiziert wird, die einen metachromatischen Film (im folgenden »photochromer Film« genannt) enthält. Der photochrome Film befindet sich normalerweise in seinem lichtdurchlässigen Zustand, jedoch kann seine Lichtdurchlässigkeit durch Bestrahlung mittels ultravioletten Lichtes örtlich verändert werden. Die Information, die durch diese Hilfsstrahlung vorübergehend in den photochromen Film eingeschrieben wird, stellt die sich ändernde Information dar, die zusammen mit der festen Information auf eine zweite Bildebene oder einen Bildschirm projiziert wird. Der photochrome Film dient also als Objektebene, auf der die sich ändernde Inmation fortlaufend dem darauf projizierten Bild der festen Information überlagert wird, von der aus das kombinierte Bild mittels der zweiten Projektionsvorrichtung des Systems sofort sichtbar gemacht wird.

Bei dem bekannten Projektionssystem können mechanische Schreibvorrichtungen zum Erzeugen der sich ändernden Information auf dem photochromen Film verwendet werden. Um jedoch die Geschwindigkeit des Schreibvorgangs zu erhöhen und um eine höhere Zuverlässigkeit zu erzielen, ist es zweckmäßig, solche Darstellungssysteme mit elektronischen Schreibvorrichtungen auszustatten. In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls bekannt, daß eine sich ändernde Information in Form eines Bildes durch einen am Schirm einer Kathodenstrahlröhre auftretenden UV-Lichtfleck erzeugt werden kann. In dem bekannten System wird ein Spiegel verwendet, um das UV-Licht in die Bahn des die feste Information enthaltenden Projektionslichtstrahls umzulenken, der auf eine Schreiblinse gerichtet ist. Außerdem ist in diesem System die optische Entfernung zwischen dem photochromen Film und dem Schirm der Röhre vorzugsweise die gleiche wie die optische Entfernung zwischen dem photochromen Film und dem Objekt, das dem Projektionslichtstrahl die feste Optisches Projektionssystem

Anmelder:

The National Cash Register Company,
Dayton, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. A. Stappert, Rechtsanwalt,
Düsseldorf-Nord, Feldstr. 80

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 25. Februar 1964
(347 181)

Information einprägt. Da die Kathodenstrahlröhre vom photochromen Film also einen bestimmten Abstand aufweisen muß, und der vom UV-Lichtfleck emittierte Lichtstrahl stark divergierend ist und außerdem an der Außenfläche des Schirms gebrochen und reflektiert wird, geht ein erheblicher Teil des emittierten UV-Lichts, das an sich schon eine sehr geringe Intensität besitzt, für den Schreibvorgang auf dem photochromen Film verloren. Da die Zustandsänderung des den photochromen Film bildenden Stoffes in seiner molekularen Struktur erfolgt, spricht dieser verhältnismäßig langsam auf das relativ schwache UV-Licht an. Die sich ändernde Information muß daher durch die Kathodenstrahlröhre wiederholt auf den photochromen Film geschrieben werden, um auf dem Film eine ausreichende optische Dichte des Musters zu erhalten. Hierdurch wird der effektive Schreibvorgang auf dem Film wiederum verlangsamt.

Aus dem Vorangehenden wird deutlich, daß es wünschenswert ist, ein photochromes DarsteIlungssystem zu schaffen, bei dem die Ansprechgeschwindigkeit des photochromen Films auf den von der Kathodenstrahlröhre erzeugten schwachen UV-Lichtstrahl so erhöht wird, daß das System die sich ändernde Information mit einer verhältnismäßig hohen Geschwindigkeit aufnehmen kann. Ein solches System ist deshalb äußerst zweckmäßig, weil es ein sehr schnelles Arbeiten ermöglicht und ein vereinfachtes elektronisches Darstellungssystem schafft, insbesondere deshalb, weil die Speichereigenschaften des photochromen Films einen externen Speicher überflüssig machen, der zur Erhaltung von auf dem Schirm einer herkömmlichen Kathodenstrahlröhre

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aufgezeichneten Informationen laufend Signale liefern muß.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, das oben beschriebene Projektionssystem derart zu verbessern, daß das von dem durch den Elektronenstrahl erregten Punkt der Phosphorschicht des Kathodenstrahlröhrenschirmes emittierte UV-Licht möglichst vollständig für die Steuerung des photochromen Films zur Verfügung steht. Dies wird nun an sich dadurch erreicht, daß der photochrome Film n unmittelbar vor dem Schirm der Kathodenstrahlröhre angeordnet wird. Hierbei treten jedoch folgende Schwierigkeiten auf:

1. Die äußere Fläche des Schirms der Kathodenstrahlröhre muß plan sein, damit der ebenfalls plane photochrome Film über die ganze Schirmfläche unmittelbar an dieser anliegen kann. Diese Schwierigkeit wird durch Verwendung einer an sich bekannten Kathodenstrahlröhre, die als Schirm eine Glasfaseroptik mit konkaver Innenfläche und planer Außenfläche besitzt, behoben.

2. Die Kathodenstrahlröhre muß außerdem so ausgestaltet sein, daß der Projektionslichtstrahl ² trotz der Tatsache, daß sich der photochrome Film unmittelbar vor der Schirmfläche der Kathodenstrahlröhre befindet, durch den photochromen Film hindurchtreten kann.

Ein auf der konkaven Innenfläche der Faseroptik vorgesehener Phosphorüberzug emittiert beim Auftreffen des Elektronenstrahles einen UV-Lichtfleck, der durch die Faseroptik auf den photochromen Film gerichtet wird. Obwohl die Faseroptik der Kathodenstrahlröhre verhältnismäßig dick sein muß, um das Vakuum innerhalb der Röhre aufrechtzuerhalten, wird die Fokussierung des Lichtstrahls beim Hindurchgehen durch die Faseroptik nicht beeinträchtigt, so daß dieser unmittelbar auf den planen photochromen Film fokussiert wird. Mittels des genannten Projektionslichtstrahls ist es möglich, die auf dem photochromen Film aufgezeichnete Information schon während des Schreibvorgangs in verstärkter Form auf einen Schirm zu projizieren.

Außer der besseren Ausnutzung des durch den erregten Punkt der Phosphorschicht emittierten UV-Lichtstrahls besitzt die erfindungsgemäße Anordnung gegenüber dem bekannten Projektionssystem noch den Vorteil, daß sie infolge der wesentlieh kompakteren Bauweise einen erheblich geringeren Raumbedarf erfordert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schirm der Kathodenstrahlröhre in an sich bekannter Weise aus einer Glasfaseroptik mit £ konkaver Innenfläche und planer Außenfläche besteht, daß das photochrome Filter an der planen Außenfläche angeordnet ist und daß die Kathodenstrahlröhre so ausgebildet ist, daß der Projektionslichtstrahl durch das photochrome Filter hindurch- c treten kann.

Im folgenden werden an Hand der Zeichnungen zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 eine vergrößerte, teilweise als Schnitt dar- < gestellte Ansicht einer verbesserten Kathodenstrahlröhre zum Aufzeichnen einer sichtbaren dunklen Spur auf einem photochromen Film,

Fig. 2 einen stark vergrößerten Schnitt durch einen Teil der den Schirm der Kathodenstrahlröhre nach F i g. 1 bildenden Faseroptik,

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines als Beispiel gewählten Projektionssystems unter Verwendung der Kathodenstrahlröhre und des photochromen Films nach Fig. 1 zum Steuern derFlächen- und Intensitätsverteilung des Projektionslichtes,

F i g. 4 eine schematische Darstellung eines Farbprojektionssystems unter Verwendung von drei Kathodenstrahlröhren der in F i g. 1 gezeigten Art und

F i g. 5 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Kathodenstrahlröhren-Projektionssystems, ebenfalls unter Verwendung eines photochromen Films zum Steuern der Flächen- und Intensitätsverteilung des Projektionslichts.

In Fig. 1 ist eine verbesserte Kathodenstrahlröhre 10 gezeigt, die auf einem vor ihrem Schirm angeordneten photochromen Film 13 Informationen aufzuzeichnen vermag. Diese Röhre besitzt einen kegelförmigen Glasmantel IIa, der in einen schlanken zylindrischen Hals 116 ausläuft, in dem sich das nicht gezeigte Elektronenstrahlerzeugungssystem befindet. Eine verhältnismäßig dicke Faseroptik-Schirmplatte 12 schließt das andere Ende des kegelförmigen Mantels IIa ab. Die Schirmplatte 12 ist mit dem kegelförmigen Mantel IIa in geeigneter Weise verbunden, so daß innerhalb der Kathodenstrahlröhre ein Vakuum aufrechterhalten wird.

Die Innenfläche der Schirmplatte 12 ist, wie bereits erwähnt, sphärisch konkav, während ihre Außenfläche plan ist. Ein dünnes dichroitisches Filter 14 befindet sich vor der planen Außenfläche der Schirmplatte 12 und ist vorzugsweise als Überzug auf deren Oberfläche aufgebracht, um einen engen Kontakt zwischen ihnen zu schaffen. (Die Dicke des Filters 14 ist in Fig. 1 zu Veranschaulichungszwecken stark vergrößert.) Die sphärisch konkave Innenfläche der Schirmplatte 12 ist mit einer Phosphorschicht 18 überzogen, die beim Auftreffen von Elektronen ultraviolettes Licht emittiert. Trifft ein von dem Elektronenstrahlerzeuger kommender Elektronenstrahl 19 auf die Phosphorschicht auf, dann emittiert der von dem Elektronenstrahl 19 getroffene Teil der Phosphorschicht ultraviolettes Licht. Da dei Elektronenstrahl scharf gebündelt ist, hat die UV-Lichtquelle die Form eines kleinen Lichtflecks bzw. -punktes. Die Faserschirmplatte 12 überträgt das von dem Lichtfleck emittierte UV-Licht zur Außenfläche der Schirmplatte 12. Wird der Elektronenstrahl durch nicht gezeigte Vorrichtungen abgelenkt, dann bewegt sich die Lichtfleckquelle auf dei Außenfläche der Schirmplatte im gleichen Ausmaß, da deren Fasern parallel zu der Röhrenachse verlaufen. Ein vergrößerter Querschnitt eines Teils der Faseroptik-Schirmplatte 12 ist in Fig. 2 gezeigt. Dk Schirmplatte 12 ist aus einer Vielzahl optischer Fasern 16 mit einem Durchmesser von z. B. 8 μ hergestellt, die als Lichtleiter wirken. Die Zwischenräume zwischen den Fasern 16 sind mit einem lichtdurchlässigen Füllstoff 17 derart ausgefüllt, daß zwischen benachbarten Fasern 16 ein Abstand von etwa 1 μ entsteht. Da der Füllstoff die Fasern voneinandei getrennt hält und einen niedrigeren Brechungskoeffizienten als die Fasern besitzt (z. B. 1,5 bzw 1,65), wird eine Lichtübertragung zwischen den einzelnen Fasern fast vollständig verhindert, d. h. das in das innere Ende eine Faser 16 eintretende Lichl

wird durch die Faser hindurchgeleitet und an dem äußeren Ende der gleichen Faser emittiert.

Wie bereits beschrieben, emittiert die Phosphorschicht 18 beim Auftreffen des Elektronenstrahls 19 UV-Licht. Die mit ihren inneren Enden auf den entstehenden Lichtfleck weisenden Fasern der Schirmplatte 12 übertragen den Lichtfleck nach außen, und zwar in einer z. B. parallel zur Röhrenachse verlaufenden Bahn, wie durch Pfeil 25 gezeigt. Da das dichroitische Filter 14 UV-Licht durchläßt, d. h. Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 4000 A, zeichnet dieses auf dem Film 13 einen dunklen Fleck auf. Diese Wirkung beruht auf dem bekannten Effekt von photochromen Stoffen (z.B. Spiropyranderivaten), die bei Bestrahlung mit kurzwelligem Licht (z.B. UV-Licht) ihre molekulare Struktur derart ändern, daß sie aus ihrem normalen farblos-durchsichtigen in ihren farbig-undurchsichtigen Zustand übergehen. Dieser Vorgang ist durch Einwirkung von langwelligem Licht (Wärmestrahlung) umkehrbar. Da die Dicke des Filters nur etwa 2000 Ä beträgt, wird dadurch die Fokussierung des UV-Lichtsrahls nicht beeinflußt, d. h. der auf dem Film erzeugte dunkle Fleck besitzt etwa die gleiche Größe wie der Lichtfleck auf der Phosphorschicht. Durch Ablenken des Elektronenstrahls 19 können auf dem photochromen Film 13 dunkle Spuren, Symbole und Buchstaben aufgezeichnet werden. Wird der Elektronenstrahl bei seiner Ablenkung auch moduliert, wie dies beispielsweise bei einer Fernsehröhre geschieht, dann könnte ein Muster oder Bild mit helleren und dunkleren Stellen auf dem photochromen Film aufgezeichnet werden.

Die hellen und dunklen Stellen in dem auf dem Film 13 erzeugten Muster stehen zu den entsprechenden Helligkeitswerten auf der Phosphorschicht 18 etwa im umgekehrten Verhältnis. Somit wird praktisch das gesamte von der Kathodenstrahlröhre erzeugte Licht von dem Film 13 absorbiert, und es ist kein Licht zum Projizieren eines Bildes des Musters auf einer anderen Ebene verfügbar. Wird jedoch ein sichtbares Licht enthaltender Projektionslichtstrahl vorzugsweise in einem bestimmten Winkel zur Normalen N, wie durch den Pfeil 20 a dargestellt, auf den photochromen Film 13 gerichtet, dann passieren die Strahlen den Film bis zum dichroitischen Filter 14. Da letzteres die zusätzliche Eigenschaft hat, innerhalb eines bestimmten Winkels einfallendes sichtbares Licht, d. h. Licht mit einer Wellenlänge von mehr als 4000 A, spiegelartig zu reflektieren, entsteht ein durch den Pfeil 20 b dargestellter reflektierter Lichtstrahl. Somit enthält der reflektierte Lichtstrahl das auf dem photochromen Film 13 aufgezeichnete Muster. Es sei femer bemerkt, daß ohne das dichroitische Filter 14 die Schirmplatte 12 eine diffuse Reflexion des durch den photochromen Film 13 hindurchgehenden sichtbaren Lichts verursachen würde, da diese nicht wie ein Spiegel reflektiert. Eine spiegelartige Reflexion ist wirksamer als eine diffuse Reflexion und ist erforderlich, wenn das auf dem photochromen Film erzeugte Muster auf einen größeren Schirm zu projizieren ist, was im folgenden näher beschrieben wird.

Die Faseroptik-Schirmplatte 12 der Kathodenstrahlröhre 10 bildet nicht nur eine Vorrichtung zum Übertragen der Lichtpunkte zur Außenfläche, sondern dient auch zur Bildung einer planen Schirmfläche für die Kathodenstrahlröhre. Der Elektronenstrahlerzeuger der Röhre 10 besitzt zur Ablenkung des Elektronenstrahls nicht gezeigte elektromagnetische Ablenkvorrichtungen. Das Ablenkmagnetfeld und damit der Ablenkstrom für die Elektromagnete sind proportional zum Sinus des Strahlablenkwinkels. Da die Schirmplatte 12 eine sphärisch konkave Innenfläche besitzt, deren Krümmungsmittelpunkt sich im Ablenkmagnetfeld befindet, ist der Ablenkabstand von der Achse der Röhre 10 zu dem durch

ίο den Elektronenstrahl 19 erzeugten Lichtfleck ebenfalls proportional dem Sinus des Ablenkwinkels. Da die Faseroptik-Schirmplatte 12 das Licht von der Phosphorschicht zur Außenfläche mit Lichtgeschwindigkeit überträgt, ist sie in der Lage, eine sphärische Schirmfläche in eine plane Schirmfläche umzuwandeln. Die Vorteile der sphärisch konkaven Innenfläche bestehen darin, daß die an den Rändern der Schirmfläche auftretende Entfokussierung des Strahls stark vermindert wird und daß ein linear ansteigender Ablenkstrom auf der planen Außenseite des Schirms einen mit konstanter Geschwindigkeit wandernden Lichtfleck liefert. Dies ist beim photochromen Film 13 sehr wichtig, da die Beständigkeit bzw. »Nachleuchtdauer« der dunklen Flecke direkt mit der Belichtungszeit im Zusammenhang steht. Die Belichtungszeit steht ihrerseits im Zusammenhang mit der Aufzeichnungsgeschwindigkeit und der Lichtstärke. Eine gleichmäßige »Nachleuchtdauer« des photochromen Films ist zweckmäßig, da die aufgezeichnete sich ändernde Information in direkter Abhängigkeit von der Zeit verblaßt.

Fig. 3 zeigt ein Beispiel für ein Projektionsdarstellungssystem, das eine in Fig. 1 gezeigte Kathodenstrahlröhre 10 enthält. Der photochrome Film 13 ist in der Nähe der Schirmplatte der Kathodenstrahlröhre 10 angebracht und wird von einer Lichtquelle beleuchtet, deren Lampe 21 vorzugsweise sichtbares weißes Licht liefert. Mittels eines Reflektors 22 wird ein Lichtbündel 23 dieses Lichts auf den photochromen Film 13 gerichtet. Das Lichtbündel 23 wird, wie bereits erwähnt, in einem bestimmten Winkel zur Normalen auf den photochromen Film 13 geworfen. Das Lichtbündel 23 geht an den lichtdurchlässigen Stellen durch den photochromen Film 13 hindurch.

Die Schirmplatte 12 der Röhre 10 ist femer mit einem für UV-Licht durchlässigen dichroitischen Filter 14 versehen, durch das das Lichtbündel 23 reflektiert wird. Das reflektierte Lichtbündel 24 enthält nunmehr die auf dem photochromen Film 13 aufgezeichnete Information. Wie bereits ausgeführt, bewirkt das dichroitische Filter eine spiegelartige Reflexion, so daß der Einfallwinkel des Lichtbündels 23 gleich dem Reflexionswinkel des Lichtbündels 24 ist. Das Reflexionsvermögen des dichroitischen Filters für sichtbares Licht ist verhältnismäßig hoch, d. h. höher als 50 °/o. Eine Sammellinse 26 projiziert das ein Bild der sich ändernden Information enthaltende Lichtbündel 24 auf eine Objektebene eines festen, sich nicht verändernden Bildes 27. Dieses besteht aus einem durchsichtigen Träger, der die sich nicht verändernde Information enthält. Die durch die Objektebene hindurchgehenden Lichtstrahlen enthalten die feststehende Information und die sich ändernde Information, die die Kathodenstrahlröhre auf den photochromen Film 13 schreibt. Die Lichtstrahlen werden nach dem Durchgang durch das nicht veränderbare Bild 27 mittels einer Feldlinse 28 gesammelt und auf eine Projektionslinse 29 geworfen,

die das die feststehende und die sich ändernde Information enthaltende Bild auf einen Schirm 31 projiziert.

Der Schirm 31 zeigt eine Landkarte und ein Gitter, die die feststehende Information bilden, die durch das nicht veränderbare Bild 27 geliefert wird. Der Landkarte sind Symbole 32 a, 32 6 und 32 c überlagert, die beispielsweise eine sich bewegende Wetterfront anzeigen könnten. Außerdem sind auf dem Schirm drei Spuren 33 sichtbar, die beispielsweise jeweils ein sich dem Flugplatz näherndes Flugzeug anzeigen könnten, so daß ein Kontrollbeamter des Flugsicherungsdienstes den Flugverkehr visuell beobachten kann. Die verschiedenen Spuren 33 und Symbole 32 a, 326, 32c können unter Verwendung nicht gezeigter bekannter Steuerschaltungen nach Art des Zeitmultiplexverfahrens mittels des Elektronenstrahls geschrieben werden.

Wie bereits ausgeführt, besitzt das auf dem photochromen Film aufgezeichnete Muster eine bestimmte Nachwirkung. Aus diesem Grunde ist das die älteste Aufzeichnung darstellende Symbol 32 a das hellste der Symbole. Das Symbol 326, das älter als das Symbol 32 c ist, ist wiederum heller als das letztere. Es sei bemerkt, daß infolge dieser Nachwirkung des Films die Spuren 33 schwächer werdende Enden 33« aufweisen.

Dem System kann auf einfache Weise noch eine weitere Markierung hinzugefügt werden, die auf dem Schirm 31 ein Augenblicksbild eines Vorgangs oder eines Gegenstands gibt, ohne etwas über den bereits vergangenen Verlauf auszusagen. Ein Bild dieser Markierung wird auf dem Schirm 31 auf elektronischem Wege dadurch erzeugt, daß in einer im folgenden beschriebenen Weise dem System eine zusätzliche Bildebene hinzugefügt wird. Die den jeweiligen Augenblickszustand darstellende Markierung wird durch eine der Kathodenstrahlröhre 10 entsprechende weitere Kathodenstrahlröhre auf einen photochromen Film aufgezeichnet. Um zu erreichen, daß diese Aufzeichnung auf dem Schirm als Augenblicksbild erscheint, wird die Nachwirkdauer des photochromen Films, auf dem diese Aufzeichnung durchgeführt wird, verhältnismäßig kurz, z. B. kleiner als 1 Sekunde, gehalten. Die Nachwirkdauer des photochromen Films wird durch Hinzufügen einer zweiten nicht gezeigten Lichtquelle verringert, die der die Lampe 21 und den Reflektor 22 enthaltenden Lichtquelle gleicht. Von diesen beiden auf den Film gerichteten Lichtquellen liefert die eine den Projektionslichtstrahl und die andere Licht zum Verkürzen der Nachwirkdauer. Die zweite Lichtquelle beeinflußt den Bildkontrast auf dem Schirm 31 nicht, da z. B. die Sammellinse 26 nichts von diesem Licht empfängt. Eine solche ein Augenblicksbild darstellende Aufzeichnung könnte beispielsweise in Form eines Pfeils ähnlich dem Symbol 32 a auf dem Schirm 31 dargestellt werden. Wird das Symbol unmittelbar nach seinem Verschwinden bzw. Verblassen erneut geschrieben, so erscheint es auf dem Schirm als beständiges Bild. Eine sich bewegende Markierung könnte auf dem Schirm 31 in der Weise aufgezeichnet werden, daß das Pfeilsymbol von dem abgeschwächten Symbol um einen bestimmten Abstand entfernt erneut aufgezeichnet wird.

Da die Empfindlichkeit des photochromen Films durch häufiges Belichten geringer wird, ist eine Vorrichtung zur kontinuierlichen Erneuerung desselben

vorgesehen. Diese Vorrichtung besteht aus einer durchsichtigen flexiblen Polyesterfolie, z. B. aus Mylar, die mit einer dünnen Schicht (weniger als 25 μ) des photochromen Stoffs überzogen ist. Der neue Film wird von einer Walze 36 abgewickelt, an der Schirmfläche der Kathodenstrahlröhre 10 vorbeigeführt und auf eine zweite Walze aufgewickelt. Diese wird durch einen Elektromotor 38 in der Weise angetrieben, so daß der Film 13 sich extrem ίο langsam, etwa um 2,5 cm pro Tag, an der Schirmplatte der Röhre 10 vorbeibewegt. Der Film 13 ist vorzugsweise so angeordnet, daß sich der photochrome Stoff in engem Kontakt mit der Schirmplatte befindet, um das Erscheinen eines Doppelbildes auf is dem Schirm 31 zu verhindern. Außerdem sollten die verschiedenen Linsen des Systems parallel zum photochromen Film ausgerichtet sein, und der Einfallwinkel des Lichtbündels 23 auf den Film soll so klein wie möglich gehalten werden, um auf dem so Schirm 31 ein Bild mit einer möglichst geringen Verzerrung zu erhalten.

In Fig. 4 ist ein weiteres mit Projektionslicht arbeitendes Kathodenstrahldarstellungssystem gezeigt, beim dem die von mehreren Kathodenstrahröhren erzeugten Farbbildebenen parallel zueinander addiert werden. Da der photochrome Film ein lichtdurchlässiges Muster auf einem durchsichtigen Hintergrund darstellt, geschieht das parallele Addieren der Farbbildebenen durch subtraktive Farbmischung. Um verschiedene Lichtfarben durch paralleles Kombinieren verschiedenfarbiger Bildebenen zu addieren, werden geeignete Lichtkombinatoren verwendet. Das System I liefert z. B. rotes Licht, während das System II grünes und das System III blaues Licht liefert. Die Systeme I, II und III enthalten die Kathodenstrahlröhren 10 a, 106 und 10 c, die Lampen 21a, 216, 21c sowie die Reflektoren 22 a, 226 und 22 c. Die Kathodenstrahlröhren 10 a, 106 und IOc gleichen der in Fig. 1 gezeigten KathodenstrahI-röhre 10 und sind jeweils mit dichroitischen Filtern 14 a, 146 und 14 c beschichtet, die ebenso wie das dichroitische Filter 14 UV-Licht durchlassen. Vor jedem der dichroitischen Filter 14 a, 146 und 14 c befindet sich ein photochromer Film 13 a, 136 und 13 c. Die Lampen 21a, 216 und 21c sowie die Reflektoren 22a, 226 und 22c gleichen der in Fig. 3 gezeigten Lampe 21 bzw. dem dort gezeigten Reflektor 22.

Der Reflektor 22 a im System I richtet ein Lichtbündel 23 a durch ein Rotfilter 41 auf den photochromen Film 13 a. Das dichroitische Filter 14 a reflektiert das durch den photochromen Film 13 a übertragene rote Licht spiegelartig, so daß das rote Lichtbündel 24 a entsteht. Das auf dem photochromen Film 13 a durch die Röhre 10 a aufgezeichnete Muster stellt die Information minus der roten Farbe dar. Der Reflektor 226 im System 22 richtet ein Lichtbündel 236 durch ein Grünfilter 42 auf den photochromen Film 136. Das dichroitische Filter 146 reflektiert das durch den photochromen Film 13 6 übertragene grüne Licht spiegelartig, so daß das grüne Lichtbündel 246 entsteht. Das auf den Film 136 durch die Röhre 106 aufgezeichnete Muster stellt die Information minus der grünen Farbe dar.

Das Rotlichtbündel 24 a geht durch einen Lichtstrahlenkombinator, z. B. einen halbversilberten Spiegel 44, hindurch, während das Grünlichtbündel 246 durch den halbversilberten Spiegel reflektiert wird.

Der Spiegel 44 kombiniert somit das Rotlichtbündel 24« mit dem Grünlichtbündel 24 b zu einem Rot-Grünlicht-Bündel 47.

Dieser Kombination wird nun noch blaues Licht zugeführt. Der Reflektor 22 c im System III richtet ein Lichtbündel 23 c durch ein Blaufilter 43 auf den photochromen Film 13 c. Das dichroitische Filter 14 c reflektiert das durch den photochromen Film 13 c übertragene blaue Licht spiegelartig, so daß das Blaulichtbündel 24 c entsteht. Das durch die Röhre IOc auf den photochromen Film aufgezeichnete Muster stellt die Information minus der blauen Farbe dar. Das Rot-Grünlicht-Bündel 47 geht durch einen weiteren halbversilberten Spiegel 45 hindurch, während das blaue Lichtbündel 24 c durch den halbversilberten Spiegel 45 reflektiert wird. Die beiden Lichtbündel werden somit durch den Spiegel 45 zu einem Lichtstrahlenbündel 48 kombiniert, das die Information in voller Farbe enthält. Eine Projektionslinse 49 fokussiert die Information im Lichtbündel 48 als Farbbild auf einen Schirm 51. Wie in der Optik allgemein üblich, ist die Projektionslinse optisch parallel zu den photochromen Filmen 13 a, 13 b und 13 c und zum Schirm 51 angeordnet. Außerdem sind die optischen Entfernungen der photochromen Filme 13 a, 13 b und 13 c zu der Projektionslinse 49 jeweils aufeinander abgestimmt. Da das Lichtbündel 48 in einem bestimmten von 0 Grad verschiedenen Winkel zur Achse der Linse 49 verläuft, hat die Linse 49 vorzugsweise eine relativ weite Winkelcharakteristik. An Stelle der halbversilberten Spiegel 44 und 45 könnten auch geeignete dichroitische Filter eingesetzt werden. In F i g. 4 ist der Einfallwinkel der Projektionsstrahlen auf die photochromen Filme stark übertrieben dargestellt, um deutlich zu zeigen, wie die Parallelkombination von Bildebenen durchgeführt werden könnte. Die Einfallwinkel sollten, wie bereits erwähnt, so klein wie möglich gehalten werden, um ein Bild mit möglichst geringer Verzerrung zu erhalten.

Um das von der Kathodenstrahlröhre erhaltene Bild so zu projizieren, daß es sich zu bewegen scheint, sollte der photochrome Stoff in den Filmen 13 a, 13 δ und 13 c eine Nachwirkdauer aufweisen, die gleich oder kleiner als die Zeit ist, in der die Kathodenstrahlröhre einen Bilddurchlauf vollführt. Die Nachwirkdauer des photochromen Stoffes kann beispielsweise durch nicht gezeigte Hilfslichtquellen mit einstellbarer Strahlungsintensität gesteuert werden. Da auch die photochromen Filme 13 a, 13 & und 13 c nach häufigem Gebrauch ihre Empfindlichkeit verlieren, kann jedes System der in F i g. 4 gezeigten Kombination mit einer der in F i g. 3 gezeigten Vorrichtung ähnlichen Vorichtung zum Erneuern des photochromen Films ausgestattet werden. Das in Fig. 4 gezeigte System braucht nicht auf ein Farbprojektionssystem beschränkt zu werden. Dieses Projektionssystem könnte auch zur Darstellung überlagerter Schwarzweißbilder verwendet werden. Die Nachwirkdauer jedes der photochromen Filme 13 a, 13 & und 13 c könnte auch jeweils unterschiedlich sein, wodurch die Nachwirkerscheinung des einen länger als die des andern wäre. Hierdurch werden die verschiedensten Ergebnisse erzielt. Dadurch könnten z. B. Kurzzeitsymbole, sich bewegende Symbole und feststehende Symbole gleichzeitig erzeugt werden.

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. In diesem wird der Projektionslichtstrahl

nur in einer Richtung durch den photochromen Film hindurchgeleitet. Dieses Ausführungsbeispiel ist gegenüber dem in Fig. 3 gezeigten System insofern vorteilhaft, als das optische System einfacher ist als das in Fig. 3 verwendete, da seine Hauptelemente alle auf der optischen Achse der Projektionslinse liegen. In diesem System wird ebenfalls sichtbares Licht verwendet, das durch den photochromen Film hindurchgeht, um die schwachen Lichtausgangssignale einer Kathodenstrahlröhre zu verstärken. Der Transmissionsgrad der Kathodenstrahlröhre für das sichtbare Licht ist jedoch verhältnismäßig niedrig. Aus diesem Grund ist für das Projizieren eines Bildes weniger Licht vorhanden, als in dem in Fig. 3 gezeigten System. Auch dieses System verwendet eine mit einer Faseroptik-Schirmplatte 53 versehene Kathodenstrahlröhre 52. Diese Schirmplatte 53 ist mit dem kegelförmigen Mantel der Röhre 52 in der gleichen Weise verbunden wie die Faseroptik-Schirmplatte 12 mit der Röhre 10 in Fig. 1. Die Kathodenstrahlröhre 52 weist jedoch in ihrem Glasmantel ein lichtdurchlässiges Fenster 54 auf, so daß von einer Lampe 56 kommendes sichtbares Licht die Innenfläche der Schirmplatte 53 und die auf ihr vorgesehene Phosphorschicht beleuchtet. Die Linse 57 bildet einen konzentrierten Lichtstrahl zum Beleuchten der Innenfläche der Schirmplatte 53. Da die Phosphorschicht dünn ist, besitzt diese verhältnismäßig gute Lichtübertragungseigenschaften, und ein Teil der sichtbaren Lichtstrahlen geht durch diese Schicht hindurch. Eine der Funktionen der Faseroptik-Schirmplatte 53 besteht darin, die sichtbaren Lichtstrahlen mit der Achse der Röhre 52 auszurichten. Die sichtbaren Lichtstrahlen gehen durch einen photochromen Film 58 hindurch und treffen auf eine Linse 59, deren Achse mit der Röhrenachse zusammenfällt und die das auf dem photochromen Film 58 aufgezeichnete Muster auf eine Objektebene fokussiert. Der photochrome Film 58 gleicht dem photochromen Film 13 in Fig. 1. Die Kathodenstrahlröhre 52 vermag auf ihm ein Muster, z. B. die Symbole 2, Z, A, D usw. aufzuzeichnen. Der Film 58 ist dicht vor der Schirmplatte 53 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Schirmplatte 53 nicht mit einem dichroitischen Filter beschichtet, da die von der Lampe 56 kommenden sichtbaren Lichtstrahlen durch die Faseroptik-Schirmplatte 53 und durch den photochromen Film 58 hindurchgehen müssen. Diese Anordnung erfordert ferner, daß die Faseroptik-Schirmplatte das auf der Phosphorschicht erzeugte Bild zur Außenfläche der Schirmplatte überträgt, damit das von der Phosphorschicht erzeugte UV-Licht das Muster auf dem Film aufzeichnet.
Wie bei dem in Fig. 3 gezeigten Projektionssystem ist ein sich nicht änderndes Bild 27' in der Objektebene des Projektionssystems nach Fig. 5 vorgesehen. Das sich nicht ändernde Bild 27' besteht ebenfalls aus einem durchsichtigen Träger (z. B. einem Diapositiv), durch den dem sichtbaren Lichtstrahl die feststehenden Informationen eingeprägt werden. Mittels einer weiteren Ubertragungslinse 28' und einer Projektionslinse 29' wird ein Überlagerungsbild auf einen Schirm 31' projiziert Die optischen Achsen der beiden Linsen 28' und 29' sind mit der Röhrenachse ausgerichtet. Auch bei Verwendung des Projektionssystems und der Kathodenstrahlröhre 52 dieses Ausführungsbeispiels kann eine

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Claims (7)

Pärallelkombination von Mustern verschiedener photochromer Filme durchgeführt werden. Patentansprüche:

1. Optisches Projektionssystem, bei dem sich im Strahlengang des Projektionslichtstrahls ein das auf eine Projektionsfläche abzubildende Muster enthaltendes photochromes Filter befindet, dessen Durchlässigkeit für sichtbares Licht durch einen von einer Kathodenstrahlröhre erzeugten Erregungslichtstrahl örtlich geändert werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm der Kathodenstrahlröhre (10, 52) in an sich bekannter Weise aus einer Glasfaseroptik (12, 53) mit konkaver Innenfläche und planer Außenfläche besteht, daß das photochrome Filter (13, 58) an der planen Außenfläche angeordnet ist und daß die Kathodenstrahlröhre so ausgebildet ist (14, 54), daß der Projektionslichtstrahl durch das photochrome Filter hindurchtreten kann.

2. Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der planen Außenfläche der Glasfaseroptik (12) und dem photochromen Filter (13) ein dünnes dichroitisches Filter (14) angeordnet ist, das das kurzwellige Erregungslicht durchläßt, den durch das photochrome Filter hindurchtretenden Projektionslichtstrahl jedoch reflektiert.

3. Projektionssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im konischen Teil des Kolbens der Kathodenstrahlröhre (52) ein durchsichtiges Fenster (54) vorgesehen ist, durch das der Projektionsliclitstrahl auf die Innenfläche der Glasfaseroptik (53) geworfen, von dieser in die 35

Achse der Kathodenstrahlröhre (52) umgelenkt und durch das photochrome Filter (58) hindurch nach außen übertragen wird.

4. Projektionssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bahn des Projektionslichtstrahls nach dessen Hindurchtreten durch das photochrome Filter (13, 58) ein Diapositiv (27, 27') mit einem sich nicht ändernden Bild angeordnet ist, das sich dem auf dem photochromen Filter (13, 58) erzeugten Bild auf der Projektionsfläche (31, 31') als Hintergrundinformation überlagert.

5. Projektionssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das photochrome Filter (13) relativ zu dem Schirm der Kathodenstrahlröhre (10) beweglich angeordnet ist.

6. Projektionssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Erregungslichtstrahl vorwiegend UV-Strahlung enthält.

7. Projektionssystem unter Verwendung mindestens zweier Systeme nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils von den dichroitischen Filtern (14 a bis 14 c) reflektierten Projektionslichtstrahlen mittels optischer Vorrichtungen (44, 45, 49) kombiniert und als zusammengesetztes Bild der jeweils auf den photochromen Filtern (13 a bis 13 c) aufgezeichneten Muster auf der Projektionsfiacne (51) abgebildet werden.

_In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 1331418,
923.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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