DE1462830A1 - Bildprojektionsgeraet - Google Patents

Description

N 404

North American Aviation, Inc., Il Segundo / California (USA) Bildprojektionegerät

Die Erfindung bezieht sich auf Bildprojektionsgeräte und im besonderen auf eine Projektionseinrichtung, die elektrische Signale in ein optisches Bild umwandelt.

. Sie Umwandlung von elektrischen Signalen in optische Bilder mit Hilfe von Kathodenstrahlröhren und dergleichen ist an sich bekannt, und solche Hinrichtungen sind die bei Fernsehanlagen herkömmlichen Ausgangseinrichtungen, mit denen optische Bilder aus elektrischen Signalen erzeugt werden. Daten und andere Informationen können in elektrische Signale umgewandelt und damit wiedergegeben und vorgeführt werden. Solche Daten und Informationen sowie das erzeugte Bild können die Form einer Abbildung aufweisen oder nicht; eie können weiterhin verschlüsselt oder nicht verschlüsselt sein, oder sie können eine.Digitalform oder eine Analogform aufweisen.

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Betrachtungs- und ffiedergabeeinrichtungen mit Elektronenröhren, z.B. Kathodenstrahlröhren sind an sich nicht unbeschränkt verwendungsfähig. Zuerst einmal wird die Größe des dargebotenen Bildes durch die Größe der Kathodenstrahlröhre begrenzt, deren Herstellung in der Praxis durchführbar ist. Zweitens wird die Bildhelligkeit, die erzielbar ist, durch die beschränkte Leistungsfähigkeit der Phosphore begrenzt, die an der Bildschirmfläche der Ilektronenröhre verwendet werden. Die Verwendung von Bildwerfern oder von optischen Bildprojektionsverfahren zwecks Erzielung eines vergrößerten Bildes fuhrt zu einer entsprechend verminderten Bildhelligkeit, so dass für die Projektion ein verdunkelter Baum benutzt werden muss, wodurch die Möglichkeit eingeschränkt wird, dass der Betrachter sich mit Tätigkeiten befasst, die zur Auswertung der dargebotenen Daten gehören.

Sine Großbildprojektion, die bei gewöhnlichen Lichtverhältnissen von einer großen Gruppe von Zuschauern betrachten werden kann, ist z.B. von Nutzen im Theater, beim fernsehen oder bei militärischen Lagebesprechungen, bei denen ein taktischer fall gezeigt wird.

Ss wurde versucht, mit Hilfe von doppeltbreohenden elektro-optischen Materialien zusammen mit einer Quelle polarisierten Lichtes ein sichtbares Bild aufgrund von Informationen darstellenden elektrischen Signalen zu erzeugen, wobei die Bildhelligkeit durch den allgemeinen Snergienegel der elektronischen Signalumwandlungseinrichtung nicht begrenzt wird. Bei einer solchen Anordnung wird ein elektrisches Ladungsmuster an den parallelen Flächen eines doppeItbrechenden optischen Materials oder in einer längs dessen optischer Achse verlaufenden Sichtung erzeugg, wobei ein entsprechendes Muster einer elliptischen Polari-

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Polarisation induziert wird. Hiernach kann eine Quelle polarisierten Lichtes, das in einer Ibene polarisiert ist, die senkrecht zur Ibene der linearen Polarisation des elektro-optischen Materials verläuft, projiziert werden mit Hilfe des Kristalls zusammen mit einem Querpolarisations-Analysator, wobei ein projiziertes optisches Bild erzeugt ird. Die Größe des projizierten Bildes wird von der verwendeten όjektionsoptik und die Helligkeit des projezierten Bildes von dtr Helligkeit der Lichtquelle bestimmt.

Bei älteren Versuchen, solche elektro-optische Materialien für die optische Bildprojektion zu verwenden, wurden llektronenstrahlabtastverfahren benutzt, wobei das elektro-optische Material sich in der Vakuumkammer eines Ilektronenstrahlerzeugers befand. Der aus dem Elektronenstrahlerzeuger austretende Strahl wurde veranlasst, eine Abtastung synchron mit einer Abtastbildsignalquelle durchzuführen, welches Verfahren z.B. in der britischen Patentschrift JSr. 44-2 381, ausgegeben am ?. Febr. 1936 für Dr.Karl Pulvari-Pulvermacher ausführlich beschrieben ist. Diese Versuche hatten nur einen begrenzten Erfolg und nur einen geringen praktischen Wert und zwar wegen der Erosion des elektro-optischen Materials durch den Elektronenstrahl und weiterhin wegen der !Entgasung des elektro-optischen Materials, die zu einer Verunreinigung des Elektronenstrahlerzeuger führt. Diese Entgasung oder Sublimation des elektro-optischen Materials ist eine Folge des verhältnismäßig hohen Dampfdruckes des Materials (im Verein mit dem Vakuum, das für den Betrieb des Elektronenstrahlerzeuger erforderlich ist), wobei die Tendenz zu einer weiteren Erhöhung besteht infolge der thermischen Konversion, die eine Folge sowohl von Änderungen des Elektronenstrahlmomentes als auch der Absorption

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optischer Snergie im elektro-optischen Material ist·

Um diese Schwierigkeit der Sublimation zu vermeiden, wurde der Elektronenstrahlerzeuger durch ein dielektrisches Band ersetzt, wodurch die Notwendigkeit, eine evakuierte Kammer verwenden zu müssen, entfiel. Bei einer solchen Anordnung werden auf dem Band elektrostatische Ladungsmuster erzeugt, wobei das Band an einer Fläche des elektro-optischen Kristalle vorbeibewegt wird, wie in der amerikanischen Patentanmeldung Nr. 365 4-53, eingereicht am 6. Mai 1964 von Garl A. WiIej, die auf die Anmelderin übertragen wurde, ausführlich beschrieben ist. Bei diesea Verfahren besteht die Hauptschwierigkeit darin, dass eine mechanische Bandtransporteinrichtung vorgesehen werden muss, während es weiterhin schwierig ist, die auf diese .Weise gespeicherten elektrostatischen Ladungsmuster unverändert und ohne Verlust oder Verzerrung weiterzubefördern.

Um die mit der Verwendung eines Elektronenstrahlerzeugers verbundenen Schwierigkeiten der Sublimation zu meistern, wurde weiterhin versucht, die Sublimationsprodukte durch Umschließen des elektro-optischen Materials mit dielektrischen Beschichtungen zu erhalten und aus dem Vakuumkolben zu entfernen.-Bei einem dieser Verfahren wird der elektro-optische Kristall außerhalb der Elektronenstrahlröhre so angeordnet, dass eine Seite des Kristalls gegen die Glasfrontseite der Bohre gepresst wird, wie in der britischen Patentschrift Nr. 445 106, ausgegeben am 1· April 1936 für den obengenannten Dr.Pulvari. Diese Versuche hatten aus verschiedenen Gründen keinen Erfolg. Obwohl die Dicke der Glasfläche ausreichte, um den elektro-optischen Kristall abzudichten oder zu isolieren, so wurde andererseits das Auffallen der Elektronen aus dem Elektronenstrahlerzeuger auf die Oberfläche

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des elektro-optisohen Materials verhindert. Die Elektronen wurden stattdessen auf die Oberfläche des dielektrischen Verschlusses niedergeschlagen, der von der Frontglasplatte gebildet wird, mit der Folge, dass das sich über den und durch den Verbundaufbau des Kristalls mit der Frontplatte erstreckende elektrische Feld nicht ausreicht, um das elektro-optische Material wirksam oder vollständig zu modulieren. Ferner wird das elektrische Feld quer zur gewünschten Bichtung des Feldgradienten so verteilt, dass die räumliche oder die Bild-Auflösung des resultierenden Bildmustere vermindert wird, m.a«W., es wird ein einem einzelnen Element des Bildmusters entsprechendes zusammengesetztes Feld erzeugt pareHe1 zur Fläohe des elektro-optischen Materials, sowie quer über die Dicke zwischen den beiden parallelen Flächen des elektro-optischen Materials hinweg (cUh· quer zur optischen Achse des Materials sowie auch parallel zu dieser). Ferner wird durch die Zeitkonstante oder die Zeitverzögerung, mit der das elektrische Feld das Dielektrikum durchdringt, die höchstzulässige Datengeeohwindigkeit oder die Bildweohse!geschwindigkeit stark herabgesetzt.

Die Erfindung bezweckt, die Sublimation eines modulierten elektrooptischen Materials in der evakuierten Kammer einer einen modulierenden Elektronenstrahl erzeugenden Einrichtung zu verhindern und zugleich die Bildauflösung und die Geschwindigkeit der Ansprache dieses Materials auf den Strahl aus dem Elektronenstrahlerzeuger zu bewahren.

Als weiteren Gegenstand sieht die Erfindung ein zusammengesetztes elektro-optisohee Material mit verbesserten elektrooptischen Eigenschaften»vor.

Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht nach der Erfin-

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Erfindung aus einer Anordnung mit einem zusammengesetzten elektrooptischen Material, das aus einer Tafel eines doppeItbrechenden Materials besteht, die an der einen Seite mit einem Belag aus einem Sekundärelektronen abgebenden und isolierenden Material versehen ist, während die entgegengesetzte Seite mit einer elektrisch leitenden Schicht verbunden ist, welche Seiten senkrecht zur optischen Achse des Materials verlaufen.

Bei der normalen Benutzung des Materials zum Beeinflussen eines Strahls aus polarisiertem Licht wird die den dielektrischen Belag tragende Seite der Tafel mit einem Elektronenstrahl bestrahlt, wobei nur das einzelne Flächenelement oder der auf diese Weise bestrahlte Funkt sekundär emittiert oder während der Periode dieser Bestrahlung oder des Elektronenbombardements leitend wird. Hierbei erfolgt eine Abschließung, um die Sublimation und eine Erosion zu verhindern, während die Bildauflösung und die Geschwindigkeit der Ansprache erhalten bleibt. Mit anderen Worten, das elektro-optische Material ist physikalisch gegen die Umgebung isoliert, während die elektrische Kontinuität des Systems aufrechterhalten bleibt.

Mit Hilfe der Erfindung kann eine Blektronenstrahlmodulation eines doppeltbrechenden elektro-optischen Materials in einer evakuierten Sammer erreicht werden, ohne dass «ine Beeinträchtigung durch Sublimationeeffekte erfolgt, und unter Fortfall der Einschränkungen, die die älteren Verfahren und Einrichtungen aufweisen.

Die Erfindung wird nunmthr ausführlich beschrieben. In den beiliegenden Zeichnungen ist die Fig.1 eine schematise!» Darstellung einer Einrichtung nach der Erfindung,

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Fig.2 eine sehematische Darstellung einer bevorzugten Ausführung der Einrichtung nach der Erfindung,

Fig.3 eine sehematische Darstellung einer anderen Einrichtung nach der Erfindung,

Fig,4a-d eine Reihe von Darstellungen verschiedener zusammengesetzter elektro-optiseher Materialien und ein Vergleich der Einrichtung nach der Erfindung mit einer älteren Einrichtung«

Die Fig.1 zeigt in schematischer Darstellung eine Einrichtung nach der Erfindung mit einer Slektronenröhre 11, die einen Elektronenstrahlerzeuger 12 und die Ablenkmittel 13 aufweist, mit denen ein vom Elektronenstrahlerzeuger 12 ausgestrahlter Elektronenstrahl moduliert oder abgelenkt «erden kann· Die Bohre 11 ist an den entgegengesetzten Seiten mit zwei auf einander ausgerichteten lichtdurchlässigen Fenstern 14 und 15 versehen, die für einen zu beeinflussenden Strahl polarisierten Lichtes einen Lichtpfad bilden.

In der Bohre 11 ist eine Platte 16 aus einem zusammengesetzten Material mit einem eingeschlossenen elektro-optischen Material so angeordnet, dass eine erste Seite der Platte 18 sich in der Bahn des die Platte bestrahlenden Elektronenstrahls befindet. .Di· zweite Seite oder di£ Rückseite 19 der Platte ist mit einem optisch durchlässigen und elektrisch leitenden Material verbunden, das nach Art einer Anode auf einem unterschiedlichen elektrischen Potential in bezug auf das Potential des Elektronenstrahls gehalten wird. Die erste Seite oder die Vorderseite 18 des elektro-optischen Materials 17 ist mit einem abdichtenden, optisch transparenten und punktweise emittierenden, dielektrischen Film beschichtet. Die den dielektrischen Belag tragende Seite 18

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des elektro-optisohen Materials ist weiterhin in der Röhre 11 so angeordnet, dass es sich in der Bahn eines zu beeinflussenden Strahls polarisierten Lichtes befindet.

!in solcher Strahl polarisierten Lichtes kann von einer Lichtquelle 20 erzeugt werden, die auf eines der Fenster 14 und 15 ausgerichtet ist, und zwiechen der Lichtquelle 20 und dem Fenster 14 ist ein Polarisator 21 angeordnet. Hierbei wird ein Strahl polarisierten Lichtes durch das Fenster 14 in die Bohre 11 geleitet, der die Platte 16 durchdringt und aus dem Fenster 15 austritt. In der Bahn des austretenden Lichtstrahls ist ein Analysator 22 angeordnet, dessen Polarisationsebene quer zur Polarisationsebene des Polarisators verläuft. Hiernach wird jede Polarisationskomponente des aus dem Fenster 15 austretenden Lichtes, die parallel zur Polarisationsebene des Polarisators 21 (und senkrecht zur Polarisationsebene des Analysators 22) verläuft, durch den Analysator 22 hindurch nicht weitergeleitet.

Im normalen Betrieb der oben beschriebenen Anordnung wird bei der Bestrahlung eines einzelnen Bezirkes oder Punktes des dielektrischen Films 18 durch den Elektronenstrahl eine durch Elektronenbombardement induzierte Leitfähigkeit erzeugt. Mit anderen Worten, dieser bestrahlte Punkt oder örtliche Bezirk des dielektrischen Films wird sekundär-emittierend oder örtlich leitend, wobei der entsprechende Punkt auf der Vorderseite 18 des elektro-optisohen Kristalle 17 und die leitende Schicht auf der Biickseite 19 des Kristalls 17 als Beläge eines aufgeladenen Kondensators dienen, wobei die Aufladung von den Elektronen im Elektronenstrahl bewirkt wird.

Das von einem solchen Kondensator erzeugte elektrostatische Feld verläuft in der Bichtung der optischen Achse des MateriaIt

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Materials und erzeugt eine Verzögerungekomponente der auffallenden Lichtenergie mit der Folge, dass die Polarisations-ebene des auf diese Stelle des zusammengesetzten elektro-optischen Materials auffallenden polarisierten Lichtes gedreht wird.(Die örtlich induzierte Leitfähigkeit ist nicht von Dauer, da das dielektrische Material nach fegfall des bombardierenden Elektronenstrahls in den natürlichen Zustand zurückkehrt)

Der übrige, nicht bestrahlte Bezirk des dielektrischen Films wird nicht leitend, und daher erfolgt auch keine Drehung der Polarisationsebene bei dem polarisierten Licht, das auf diesen übrigen Bezirk des elektro-optisohen Materials fällt.

Das aus dem beschichteten elektro-optischeη Material austretende Licht wird durch einen Querpolarisations-Analysetor 22 hindurch auf einen Projektionsschirm 23 geworfen. Der Analysator lässt nur die gedrehte Polarisationskomponente hindurchtreten, die zu dem bestrahlten Punkt oder dem einzelnen Flächenelement der elektro-optisohen Platte 16 gehört, und ein dieser bestrahlten Stell« entsprechender Lichtpunkt tritt aus dem Analysator 22 aus und wird auf den Betrachtungsschirm 23 geworfen. Die Helligkeit des produzierten Lichtpunktes wird von der Helligkeit der Lichtquelle 20 und von der Größe des Polarisationsdrehwinkels bestimmt. Dieser Winkel ist seinerseits eine Funktion der Schreibepannung oder der Modulationsintensität der Spannungen, die am örtlichen Bezirk der bestrahlten Stelle des elektrooptisohen Kristalls liegen.

Das elektro-optische Material der zusammengesetzten oder versiegelten Tafel 16 in der Fig.1 besteht bei einer bevorzugten Anordnung aus poliertem,Pottasohe-di-deuterium-phosphat, welches Material einen verhältnismäßig großen βlektro-optlachen Läng«,

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Längskoeffizienten aufweist. Jedoch können auch andere elektrooptische Materialien verwendet werden z.B. Pottasche-dihydrogenphosphat oder Ammonium-dihydrogen-phosphat. lin polierter elektrooptischer Kristall mit einer Dicke von ungefähr 0,25 Him ist imstande, die arforderliehen elektrostatischen Potentiale (3,4 kV) für das optische System nach der Fig,1 aufzunehmen. Diese sehr geringe Dicke des elektro-optischen Kristalls ist aus zwei Gründen erwünscht. Erstens, je dünner der Kristall ist, umso geringer ist die resultierende Randfeldeinwirkung auf das erzeugte elektrostatische Feld zwischen der Anode und dem einzelnen Bezirk, auf den der Elektronenstrahl gerichtet ist, und umso besser wird die Bildauflösung. Ferner, je dünner der Kristall ist, umso niedriger kann die Spannung sein, die zum Erregen des Kristalls erforderlich ist, wodurch die Erosion vermindert wird, die von der thermischen Konversion des aufprallenden Elektronenstrahls verursacht wird.

Die optisch durchlässige, elektrisch leitende Schicht, mit der das elektro-optische Material verbunden ist, und die als Anode für den Elektronenstrahl dient, kann aus Zinnoxyd bestehen, das durch Aufdampfen ohne mit Hilfe eines der an sich bekannten Verfahren aufgetragen wird.

Der z.B. durch Aufdampfen auf die Vorderseite der elektro-optiechen Platte in der Fig.1 aufgebrachte bezirkeweise sekundär-emittierende und optisch durchlässige di-elektrische Belag kann aus Siliziummonoxyd/dioxyd oder aus Magnesiumfluorid bestehen und wird mit einer Dicke von nicht mehr als 15.000 Angström aufgetragen, um ein seitliches Leiten und ein Streuen des Elektronenstrahls zu vermindern, und um eine Verzerrung des elektrischen Feldes sowie die Einwirkung von Randfeldeffekten auf das elektri-

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elektrische Feld herabzusetzen, damit die Erscheinung der durch Elektronenbombardement induzierten Leitfähigkeit auftreten kann. Ein solcher Belag soll jedoch so diok sein, dass er mit Sicherheit keine Unterbrechungen aufweist und die Vorderseite des elektro-optischen Materials versiegent und gegen eine Sublimation und gegen eine Erosion durch den Elektronenstrahl schützt, wobei eine Dicke zwischen 1.000 und 5.000 Angström vorzuziehen ist.

Der Effekt der örtlich begrenzten Leitfähigkeit, in dieser Beschreibung abwechselnd »it durch Elektronenbombardement induzierte Leitfähigkeit und mit örtlich begrenzte Sekundäremission bezeichnet, ist anscheinend das Ergebnis einer Ionisation von dielektrischen Atomen durch hochenergetische Elektronen. Aufgrund des zwischen der Kathode und der Anode bestehenden elektrischen Feldes gewinnen die Löcher und die Elektronen an Geschwindigkeit und bewirken, dass der Strom durch das dielektrische Material bis zu einer Sindringtiefe geleitet wird, bei der eine Ionisation erfolgt. Diese Ionisation ist anscheinend umkehrbar, so dass dae dielektrische Material in den Normalzustand zurückkehrt, wenn der Elektronenstrahl von dem einzelnen Element oder von der auf diese Weise beeinflussten Stelle entfernt wird.

Vor dem Auftragen oder Aufdampfen der Beläge auf den elektro-optiseheη Kristall, muss dieser für diesen Zweck durch Beinigen und Polieren bis su einer relativen optischen Ebenheit, wie an sich bekannt, vorbereitet werden. Nach dem Folieren wird die Oberfläche des Kristalls weiter in der Weise gereinigt, dass er in die Vakuumkammer eingesetzt wird, in der die Aufdampfung erfolgen soll, wonach die Oberfläche des Kristalls entweder der Einwirkung eines Ionenbombardements oder in begrenztem Ausmaß der Einwirkung von Wärme ausgesetzt wird, damit den Oberflächen-Unrein-

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Unreinheiten, im besonderen den Wassermolekülen, eine Fluchtgeschwindigkeit erteilt wird.

Obwohl mit der Anordnung nach der Fig.1 ein Bild mit verbesserter Auflösung und befriedigender Brilliant erzeugt werden kann, wird bei einer bevorzugten Anordnung ein optisch reflektierender und elektrisch leitender Belag auf dem elektro-optieohen Material verwendet, wie in der Fig,2 dargestellt.

Die Fig-2 zeigt eine bevorzugte Anordnung nach der Erfindung mit einem Beflexsystem, das die Funktion der Einrichtung nach der Fig.1 ausübt. Die Elektronenstrahlröhre 11 in der Fig.2 erfordert nur ein Fenster 14, während die Bückeeite 19 des aufgetragenen elektro-optisohen Materials 17 mit einer optisch reflektierenden und elektrisch leitenden Unterlage, z.B. aus Aluminium verbunden ist. Andererseits kann der mit einer optisch durchlässigen und elektrisch leitenden Schicht verbundene Kristall nach der Fig.1 weiterhin mit einem reflektierenden Belag verbunden werden, der sich über der elektrisch leitenden Schicht befindet und in dem optischen Reflexsystem nach der Fig.2 verwendet wird. Ferner ist ein Lichtstrahlspalter 30 vorgesehen z.B. ein Fosterprisma oder ein abgeändertes Glans-Thompson-Prisma, das eine ausgewählte Polarisationskomponente des Lichtes aus einer Lichtquelle 20 durch das Fenster 14 und durch das zusammengesetzte elektro-optische Material 1? zu dessen reflektierender Bückseite 19 leitet, und das eine Querpolariaationskomponente des reflektierten Lichtes , das aus dem Fenster 14 austritt, zu einem* Projektionsschirm 23 leitet. Zusammen mit dem Strahlspalter 30 kann eine Lichtblende 32 z.B. in Form von schwarzem Samt und einem ähnlichen nicht reflektierenden Material benutzt werden, die die Weiterleitung der vom Element 16 reflektierten gewählten (ursprünglichen) Polarisa-

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Polarisationskomponenten unterbindet. Weiterhin kann zwischen der Lichtquelle 20 und dem Prisma 30 ein optisch durchlässiger Wärmeschutzschild 33 angeordnet werden, der die übertragung der #ärme aus der hellen Lichtquelle 20 vermindert.

Bei einer anderen Ausführung der optischen Reflexanordnung nach der Fig.2 ist die Anode oder die leitende Fläche des elektro-optischen Materials optisch durchlässig, und die reflektierende Seite ist mit einem dielektrischen Belag versehen, wobei das profitierte Licht durch den optisch durchlässigen Anodenbelag geworfen wird, wie in der Fig.3 dargestellt.

Bei der in der Fig.3 dargestellten abgeänderten Ausführung wird das projizierte polarisierte Licht vom abgeänderten Strahlspalter 30 aus durch das Fenster 14 und durch einen optisch durchläseigen, elektrisch leitenden Belag auf der Vorderseite 18 des elektro-optisohen Kristalls 17 auf einen optisch reflektierenden und örtlich sekundär emittierenden dielektrischen Belag auf der Hiickseite 19 des Kristalls 1? geworfen, welcher dielektrische Belag von einem Elektronenstrahl aus dem Elektronenstrahlerzeuger 12 bestrahlt wird. Das projizierte Licht wird durch den Strahlspalter 30 hindurch zurückgeworfen, und auf den Bildschirm 23 wird eine Querpolarisationekomponente projiziert.

Der optisch durchlässig· Anodenbelag auf der Vorderseite 18 des Kristalls 17 kann aus Zinnoxyd bestehen, wie bei der Einrichtung nach der Fig.1. Der optisch reflektierende Belag auf der Rückseite 19 des Kristalle 17 (Fig.3) kann aus irgendeinem dielektrischen Material mit einer hohen Brechzahl und mit einer optischen Dicke bestehen, die gleich einem ungeraden Vielfachen von 1/4 Wellenlängen (2n ♦ 1) £- der farbe oder der Juittelfrequenz des zu modulierenden Spektrums ist, wie an eich bekannt. Ein solcher

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optisch reflektierender dielektrischer Belag kann z.B. aus mehreren dielektrischen Schichten abwechselnd aus Zinksulfid und Kryolit bestehen, wie in dem Werk "Vacuum Deposition of Thin Films", herausgegeben von John Wiley & Sons Inc. (1960) auf den Seiten 284, 288 ausführlich beschrieben.

Bei den optischen Reflexanordnungen nach den Figuren und 2 durchquert der modulierte Lichtstrahl die Dicke des modulierenden elektro-optischen Materials zweimal >inmal bei der Projektion auf die reflektierende Seite 19 und das zweite Mal nach der Reflexion von der Seite 19 aus). Die Doppelbrechung längs der optischen Bahn parallel zur optischen Achse summiert sich mit der Länge der Bahn, und zwecks Erzielung der gleichen Wirkung braucht das elektrische Feld parallel zur optischen Achse des elektro-optischen Materials braucht nur die Hälfte der Länge des systems nach der Fig.1 mit optischer Brechung aufzuweisen. Da ferner das erforderliche elektrische Feld vermindert werden kann, so kann ein dünnerer Kristall (etwa 0,125 *ω«0 i*¹ der Anordnung nach der Fig.2 verwendet werden, ohne dass die dielektrische Durchlagsgrenze des elektro-optischen Materials überschritten wird. Da fernerhin bei der optischen Reflexanordnung ein dünnerer elektro-optischer Kristall verwendet wird als bei der Anordnung nach der Fig_e1, so tritt in einem am Kristall liegenden elektrostatischen Feld ein geringerer Rand- oder Streufeldeffekt auf, wodurch die resultierende Bildauflösung weiterhin verbessert wird.

Die Vorzüge des zusammengesetzten Materials nach der irfindung gegenüber dem bisher Bekannten gehen aus den Figuren 4a-o hervor.

Die Fig.4a zeigt einen Querschnitt durch einen mit einem

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einen dielektrischen Belag versehenen elektro-optischen Kristall, wobei die Dicke dee Überzuges den Kristall gegen eine Entgasung oder eine Sublimation abdichtet und gegen eine Erosion ale Folge der thermischen Konversion eines z.B. auf den Funkt 26 auffallenden Elektronenstrahls schützt, «elcher Funkt und die leitenden Bückseite 25 die Beläge eines Kondensators bilden, so dass an einem elektro-optischen Material 17 (Abmessung L^) ein elektrostatisches Feld besteht sowie ein Streufeld, das mit den unterbrochenen Linien 28 dargestellt ist. Es wird darauf hingewiesen, dass das innerhalb der Abmessung L. erzeugte resultierende Feld des elektro-optischen Kristalle 17 kleiner ist als das an der Gresamtabmessung L₂ erzeugte Gesamtfeld. Ferner führt diese Gesamtabmessung Lp- zu einer vergrößerten Abmessung B^ des Streufeldeffekt es mit der Folge, dass eine schlechtere Bildauflösung des Funktee 26 erfolgt. Diese Anordnung ist ferner ein Beispiel für eine unerwünschte Übergangsansprache auf Änderungen oder auf eine Modulation der Elektronenstrahlintensität und Lage infolge der elektrischen Schaltungemerkmale einer solchen Anordnung, die in der Fig.4d dargestellt sind. In dieser Figur stellt e das am elektro-optischen Material 17 in der Fig.4a liegende elektrostatische Fotential dar, welches Material in der Fig.4d durch die Sohaltungsparameter B₂ und C₂ dargestellt wird. Die Eingangespannung e_± in der Fig.4d stellt das an der Abmessung L₂ in der Fig.4a liegende gesamte elektrostatische Fotential dar, während der dielektrische Belag 24 in der Fig.4d durch die Parameter B₁ und G₁ dargestellt wird. Da es in der Praxis schwierig ist, die Parameter der Schaltung nach der Fig.4d durch einen entsprechenden Aufbau nach der fig.4a an einander anzupassen, so begrenzt die allgemein erzielbare Übergangsansprache einer solchen älteren

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Anordnung die Datengeschwindigkeit oder die Geschwindigkeit, mit der der Kristall moduliert werden kann, sehr erheblich.

In den Figuren 4b und 4c ist ein Kristall dargestellt, der mit einer Beschichtung nach der Erfindung versehen ist und für ein strahlenbrechendes (durchlässiges) bezw, ein reflektierendes optisches System verwendet werden soll· Der dielektrische Belag 24 ist gewählt dünn, dichtet den elektro-optischen Kristall 17 gegen eine Entgasung ab und schützt ihn gegen eine Erosion durch den Elektronenstrahl, und ferner wird hierdurch ein FeIdeffekt durch diesen sehr dünnen dielektrischen Belag vermieden. Der Belag ist genügend dünn, um an einem einzelnen Betirk oder Punkt unter der Einwirkung des Elektronenbombardements durch einen Elektronenstrahl örtlich leitend zu werden oder sekundär zu strahlen, wobei das resultierende elektrostatische Feld nur am elektro-optischen Material erzeugt wird. Auf diese Weise kann ein niedrigeres elektrisches Gesamtaufladungspotential verwendet werden, um am Kristall 17 das erforderliche elektrostatische Feld zu erzeugen. Da ferner der Punkt 27» an dem die Elektronen sich absetzen, an der Vorderseite 18 des Kristalls 17 gelegen ist und nicht an der Forderseite des dielektrischen Belags 24, so'wird der auf das sich durch den Kristall hindurcherstreckende resultierende elektrostatische Feld einwirkende Streufeldeffekt (Linien 28) vermindert und dabei die resultierende Bildauflösung (z.B. die Abmessung H_B in der Fig.4b und R₀ in der Fig.4c sind jeweils kleiner ςίβ H_A in der Fig.4a) verbessert. Da der bestrahlte Punkt 26 des dielektrischen Belags in den Figuren 4b und 4o Sekundäretrahlen aussendet oder unter dem Elektronenbeschuss leitend wird, so sind überdies die Parameter nicht anwesend, die E. und C. in der gleichwertigen Schaltung nach der Fig.4d entsprechen, und es wird

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eine regelmäßig verbesserte Übergangsansprache oder die größte Datengeschwindigkeit erreicht.

Die in der Fig,4c dargestellte Anordnung, bei der ein optisch reflektierender und elektrisch leitender Belag auf der Biickseite 19 des Kristalls 17 verwendet wird und in einer optischen Beflexanordnung benutzt wird, zeigt, dass die für diesen Fall erforderliche geringere Dicke des Kristalls zu einer noch weiteren Verbesserung der Bildauflösung fuhrt, wie aua der verkleinerten Abmessung B~ in bezug auf die entsprechende Abmessung B_ß in der Fig.4b zu ersehen ist, und ferner wird das erforderliche elektrostatische Potential herabgesetzt. Eine solche verbesserte Bildauflösung für einen insgesamt gleich langen optischen Pfad nach der Fig.4b ( -^ - Iu ) kann auch aus der Tatsache abgeleitet werden, dass das gesamte wirksame Streufeld in der optischen Beflexeinrichtung nach der Fig.4e zwei punktförmigen quellen, 22 und 27, gleicht, die um die Strecke I»., von einander entfernt sind, wobei die eine Quelle das Spiegelbild der anderen ist. Hieraus ist zu ersehen, dass das reflektierende zusammengesetzte Material nach der Fig.4b eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt und in einem optischen Beflexsystem nach der Fig,2 zu verwenden ist.

Ss wurde daher ein zusammengesetztes Material beschrieben das zusammen mit einem Elektronenstrahl zum Beeinflussen eines Strahls polarisierten Lichtes verwendet werden kann. Mit Hilfe dieses neuen zusammengesetzten Materials in einem polarisationsempfindlichen Projektionssystem kann aufgrund der Position und der Amplitudenmodulation des Elektronenstrahls ein optisches Bild mit verbesserter Auflösung erhalten werden, ohne dass eine nachteilige iibergangeanspraone, eine Entgasung oder eine Erosion des

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elektro-optischen Materials durch den Elektronenstrahl auftritt. Obwohl nach der Beschreibung das zusammengesetzte elektro-optische Material nach der Erfindung für die Modulation von Licht für Projektionszwecke von Wutzen ist, so ist die Erfindung jedoch nicht aaf dieses Verwendungsgebiet begrenzt, vielmehr kann die Erfindung auch auf dem Gebiete der optischen Bildspeicherung z.B. auf photographischen Filmen und dergleichen als Ersatz für den dargestellten Bildschirm Anwendung finden. Die Erfindung ist ferner auch nicht auf die Modulation des sichtbaren Lichtes begrenzt sondern kann auch für die Modulation von Strahlungsenergie verwendet werden, die innerhalb derjenigen Spektren gewählt wird, die durch die doppelbrechenden Eigenschaften dieses elektro-optischen Materials beeinflusst werden sollen oder bei denen eine Phasenverzögerung bewirkt werden soll, wobei Bilder dieser modulierten Energie auf geeigneten Aufzeichnungsmedien aufgezeichnet werden können, die auf solche gewählten Spektren ansprechen

Pate ηtans pr üche

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1) Einrichtung, die in Abhängigkeit von einem Elektronenstrahl die Polarisation eines projizierten Lichtstrahls in Übereinstimmung mit der Modulation des Elektronenstrahls entsprechend moduliert und ein elektro-optisches Element aufweist, das in dem Pfad des genannten Lichtes angeordnet ist, wobei die eine Seite des genannten Elementes von einem Elektronenstrahl bestrahlt wird und sich in einer den Elektronenstrahl enthaltenden Vakuumkammer befindet, gekennzeichnet durch einen isolierenden Belag auf mindestens einer Seite des elektro-optischen Elementes, der eine sekundär emittierende Fläche bildet, und durch elektrische Verbindungsmittel für die Herstellung einer elektrischen Verbindung mit einer anderen Seite des elektro-optischen Elementes.

   2) Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Belag aus einem örtlich und sekundär emittierenden dielektrischen Film besteht, mit dem die genannte eine Seite des elektro-optischen Elementes diese abdichtend beschichtet ist.

   3) Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten elektrischen Verbindungsmittel aus einem leitenden Belag auf der genannten anderen Seite des elektro-optischen Elementes bestehen.

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   4.) Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der leitende Belag eine strukturmäßig starre Fläche aufweist.

   5) Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der leitende Belag mit der genannten entgegengesetzten Seite fest verbunden ist.

   6) Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der dielektrische Film als auch der leitende Belag optisch transparent ist.

   7) Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5> dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Film optisch transparent ist, und dass der leitende Belag optisch reflektierend ist.

   8) * Einrüchtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5> dadurch gekennzeichnet, dass der dielektrische Film optisch reflektierend ist, und dass der leitende Belag optisch transparent ist.

   9) Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke des dielektrischen Films den Wert von fünfzehntausend Angström nicht übersteigt.

   10) Einrichtung nach ^Anspruch 1, gekennzeichnet durch.Mittel zum Erzeugen eines Hochspannungsfeldes zwischen einem Elektronenstrahlerzeuger und dem idolierenden Belag und dem elektrischen Verbindungsmittel, dessen Spannung ausreicht, um den isolierenden Belag kurzzeitig und örtlich begrenzt leitend zu machen und um am elektro-optischen Material ein elektrisches Feld zu erzeugen.

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   Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dasa eine örtlich begrenzte einzelne Fläche des dielektrischen Films bei Bestrahlung durch den Elektronenstrahl elektrisch leitend wird, wobei an einer entsprechenden örtlich begrenzten Fläche des elektro-optischen Elementes ein modulierendes elektrisches Feld wirksam wird«.

   12) Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der leitende Belag in bezug auf den Elektronenstrahl auf einem elektrischen Potential gehalten wird, wobei am genannten Material zwischen der genannten örtlich begrenzten Fläche und dem leitenden Belag ein elektrisches Feld aufrecht erhalten wird, dass ein doppeItbrechendes Muster erzeugt.

   13) Optische Bef leiteinrichtung zum Beeinflussen eines Strahls polarisierten Lichtes durch elektrische Mittel, gekennzeichnet durch eine Elektronenstrahlröhre zum Erzeugen eines Elektronenstrahls, die ein optisch durchlässiges Fenster aufweist, durch das ein Strahl des zu beeinflussenden polarisierten Lichtes eindringen kann, durch eine in der Elektronenstrahlröhre angeordnete Platte aus dem elektro-optischen Material derart, dass eine erste Seite der Platte in der Bahn des Elektronenstrahls gelegen ist, während eine zweite Seite mit einem optisch reflektierenden und elektrisch leitenden Material fest verbunden ist, an dem in bezug auf den Elektronenstrahl eine elektrische Potentialdifferenz aufrechterhalten wird, und dadurch gekennzeichnet, dass die erste Seite der Platte abdichtend mit einem optisch transparenten dielektrischen Film besdhiohtet ist, dass ein örtlich begrenzter Bezirk

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   des Films bei Bestrahlung durch den Elektronenstrahl eine Sekundäremission aufweist, dass die den dielektrischen Belag tragende Seite des elektro-optischen Materials in der Elektronenstrahlröhre so angeordnet und ausgerichtet ist, dass sie in der Bahn des Strahls des zu beeinflussenden polarisierten Lichtes liegt* und dass Mttel unter Einschluss eines (die Polarisation analysierenden ) Lichtstrahlspalters vorgesehen sind, die mit dem Fenster der Elektronenstrahlröhre und mit der reflektierenden zweiten Seite der Platte zusammenwirken.

   Optische Reflexeinrichtung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch einen Lichtpolarisationsanalysator, der mit dem Lichtstrahlspalter zusammenwirkt und der Einwirkung eines von der zweiten Seite der Platte reflektierten austretenden Lichtstrahls ausgesetzt ist.

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