DE1539985B2 - Als Lichtventil wirkende Kathodenstrahlröhre - Google Patents
Als Lichtventil wirkende KathodenstrahlröhreInfo
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Description
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Die Erfindung bezieht sich auf eine als Lichtventil wirkende Kathodenstrahlröhre mit einem ein lichtdurchlässiges
Ausgangsfenster aufweisenden evakuierten Gefäß, mit einer im Gefäß vor dem Ausgangsfenster
angeordneten drehbaren lichtduchlässigen Scheibe, die derart durch einen Vorrat einer Flüssigkeit drehbar
angeordnet ist, daß sich beim Drehen eine Schicht der Flüssigkeit auf der vom Fenster abgewandten Seite der
Scheibe ergibt, und mit einem Elektronenstrahlerzeuger, dessen Strahl auf die Schicht gerichtet ist und auf
der Schicht ein optisches Beugungsgitter auszubilden vermag. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit
einer als Lichtventil wirkenden Kathodenstrahlröhre, die zur Projektion von Fernsehbildern geeignet ist.
Es ist bereits eine als Lichtventil wirkende Kathodenstrahlröhre der eingangs erwähnten Art bekannt, bei
der durch die drehbare Scheibe eine sich ständig erneuernde Schicht der lichtmodulierenden Flüssigkeit
auf der Scheibe vorgesehen wird. Bei dieser Kathodenstrahlröhre wird der Elektronenstrahl durch eine
elektrostatische Strahlablenk- und Fokusiereinrichtung geleitet und über einen Teil der lichtmodulierenden
Flüssigkeitsschicht ausgelenkt. Dabei wird der Strahl so gesteuert, daß er die Schicht deformiert. Die so
gebildeten Deformationen der Flüssigkeit stellen Beugungsgitter dar, die in Verbindung mit einer
Lichtquelle und einer Schlierenoptik zur Steuerung des Lichtdurchgangs von der Quelle durch die drehbare
Scheibe zu einem Ausgangsfenster in dem Röhrengehäuse dienen.
Bei Betrieb einer solchen als Lichtventil wirkenden Kathodenstrahlröhre ergeben sich mehrere Probleme.
Zunächst ist die lichtmodulierende Flüssigkeit bestrebt, sich an dem Ausgangsfenster niederzuschlagen und
Tröpfchen darauf auszubilden. Dadurch ergeben sich ungleichförmige optische Eigenschaften, die die Qualität
des projizierten Bildes beeinträchtigen. In ähnlicher Weise bildet sich, da die drehbare Scheibe durch den
Vorrat einer lichtmodulierenden Flüssigkeit gedreht werden muß, eine Flüssigkeitsschicht auf der dem
Ausgangsfenster zugekehrten Fläche der Scheibe neben dem Ausgangsfenster, die infolge der Flieh- oder
Schwerkraft nicht gleichförmig ist und somit die Wirkungsweise der Kathodenstrahlröhre beeinträchtigt,
sofern die Schicht nicht geglättet und entfernt wird. Ferner verschlechtern innere Lichtreflexionen zwischen
der drehbaren Scheibe und dem Ausgangsfenster den Kontrast eines projizierten Bildes. Auch geringfügige
Fehler auf der Oberfläche der drehbaren Scheibe und dem Ausgangsfenster, z. B. kleine Kratzer, rufen
Lichtbeugungen hervor, die den Kontrast noch weiter verschlechtern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zur Projektion von Fernsehbildern geeignete, als Lichtventil
wirkende Kathodenstrahlröhre zu schaffen, bei der der Raum zwischen der drehbaren Scheibe und dem
Ausgangsfenster gleichförmigere optische Eigenschaften aufweist, nachteilige Einflüsse infolge eines nicht
gleichförmigen Flüssigkeitsüberzugs auf der dem Ausgangsfenster zugekehrten Seite der drehbaren
Scheibe und infolge kondensierender Flüssigkeit oder Tröpfchen auf dem Ausgangsfenster beseitigt sind und
der Kontrast des projizierten Bildes durch Beseitigung interner Lichtreflexionen und Oberflächenunregelmäßigkeiten
verbessert wird.
Diese Aufgabe wird bei einer als Lichtventil wirkenden Kathodenstrahlröhre der eingangs erwähnten
Art dadurch gelöst, daß das Ausgangsfenster in den Vorrat reicht und von der drehbaren Scheibe durch
einen so geringen Abstand getrennt ist, daß der Raum zwischen dem Ausgangsfenster und der drehbaren
Scheibe durch Kapillarwirkung weitgehend mit der Flüssigkeit gefüllt ist.
Auf diese Weise ergibt sich zwischen der drehbaren Scheibe und dem Ausgangsfenster ein Raum mit
gleichförmigen optischen Eigenschaften, so daß Schwierigkeiten infolge Reflexion und Beugung weitgehend
beseitigt sind.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der zur Erzielung der gewünschten
Kapillarwirkung notwendigerweise geringe Abstand durch Vorsprünge auf dem Ausgangsfenster erzielt, die
auf den gewünschten Kapillarabstand geschliffen sind, wobei die drehbare Scheibe an den Vorsprüngen anliegt
und so den gewünschten Abstand zum Ausgangsfenster einhält.
Vorzugsweise sind die Vorsprünge aus gefritteten Glaströpfchen hergestellt, die auf den gewünschten
Kapillarabstand geschliffen sind.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Dabei
zeigt
F i g. 1 einen Querschnitt durch eine als Lichtventil wirkende Kathodenstrahlröhre in schematischer Darstellung,
F i g. 2 eine Vorderansicht der in Fig. 1 dargestellten
Kathodenstrahlröhre, wobei einige Teile herausgebrochen sind, und
Fig.3 eine bevorzugte Ausführungsform des Ausgangsfensters,
das in der als Lichtventil wirkenden Kathodenstrahlröhrenach Fig. 1 verwendet wird.
Die in Fig. 1 dargestellte, als Lichtventil wirkende
Kathodenstrahlröhre 1 wird zur Projektion eines Fernsehbildes auf einen nicht gezeigten Bildschirm
zwischen einer Lichtquelle und dem Bildschirm angeordnet. In einem evakuierten Gehäuse 2 der
Kathodenstrahlröhr 1 ist eine drehbare, durchsichtige Scheibe 3 angeordnet, auf deren Oberfläche ein
durchsichtiger, leitender Überzug 4 aufgebracht ist.
Die drehbare Scheibe ist mit einem zentral angeordneten Lager 5 versehen. In dem Lager 5 sitzt eine Achse
6, um die sich die Scheibe 3 in ihrer eigenen Ebene um ihren Mittelpunkt durch einen Vorrat 7 einer lichtmodulierenden
Flüssigkeit drehen kann.
Die Achse 6 wird von einer weitgehend ebenen Blende 8 gehalten, in deren Mitte sich eine Öffnung 9
befindet. Die Blende 8 ist durch irgendein geeignetes Mittel (nicht gezeigt) an dem Gehäuse 2 befestigt.
Die Scheibe 3 wird von einem Antrieb 10 gedreht, der sich in einem Vorsprung 11 des Gehäuses 2 befindet. Auf
einer Welle 12 des Antriebs 10 sitzt ein Treibrad 12', das am Umfang der drehbaren Scheibe 3 angreift, wie in
F i g. 2 deutlicher gezeigt ist.
Durch das Drehen der Scheibe 3 durch den Vorrat 7 bildet sich eine sich ständig erneuernde Schicht einer
lichtmodulierenden Flüssigkeit 13 auf dem leitenden Überzug 4.
In einem abgesetzten Teil 15 des Gehäuses 2 ist ein Elektronenstrahlerzeuger 14 angeordnet. Der Elektronenstrahlerzeuger
14 enthält eine Kathode 16 in Verbindung mit einer Elektronenlinse, bestehend aus
einer ersten Elektrode 17 und einer zweiten Elektrode 18. Der Elektronenstrahlerzeuger 14 erzeugt einen
Elektronenstrahl 19, der durch die Öffnung 9 in der Blende 8 auf die Schicht aus lichtmodulierender
Flüssigkeit 13 trifft, um elektrische Ladungen darauf aufzubringen. Die auf diese Weise aufgebrachten
Ladungen werden von der leitenden Schicht 4 angezogen und rufen Deformationen 20 in der Schicht
aus lichtmodulierende Flüssigkeit hervor. Der Elektronenstrahl wird mit Hilfe einer elektrostatischen
Fokussier- und Ablenkvorrichtung (nicht gezeigt) über die Schicht aus modulierender Flüssigkeit 13 ausgelenkt
und dabei so gesteuert, daß die lichtmoduiierende Flüssigkeit deformiert wird, um ein Beugungsgitter
darauf auszubilden.
Gemäß einer Ausführung der Erfindung ist das Gehäuse 2 mit einem weitgehend kreisförmigen
Ausgangsfenster 21 versehen. Auch das Ausgangsfenster 21 reicht in den Vorrat lichtmodulierender
Flüssigkeit 7. Das Ausgangsfenster 21 ist im Abstand a und weitgehend parallel zur Oberfläche der drehbaren
Scheibe 3 angeordnet, so daß der Raum zwischen diesen Teilen durch eine Kapillarwirkung mit lichtmodulierender
Flüssigkeit gefüllt wird. Wie in F i g. 3 gezeigt ist, ist das kreis- oder scheibenförmige Ausgangsfenster mit ^0
einem leicht abgestumpften Teil 2V versehen, um eine störende Beeinflussung durch den Antrieb 10 zu
verhindern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird der gewünschte Abstand zwischen dem Ausgangsfenster
21 und der drehbaren Scheibe 3 mittels mehrerer Vorsprünge 22 am Ausgangsfenster 21 eingehalten, wie
es in Fig. 3 deutlicher gezeigt ist.
Die drehbare Scheibe 3 wird gegen die Vorsprünge 22 mit Hilfe geeigneter Mittel, z. B. der Federn 23, die die
Achse 6 umgeben, gedrückt. Dadurch rotiert die Scheibe 3 in dem gewünschten Abstand zum Ausgangsfenster
21. Die Vorsprünge 22 sindso angeordnet, daß sie nicht störend auf die Fläche der sich drehenden Scheibe 3
einwirken, auf die der Elektronenstrahl trifft.
Die Vorsprünge 22 können vorzugsweise aus gefritteten Glaströpfchen hergestellt sein, die so
geschliffen sind, daß sich der gewünschte Abstand zwischen dem Ausgangsfenster 21 und der drehbaren
Scheibe 3 ergibt.
Bei Verwendung der in Fig. 1 gezeigten Kathodenstrahlröhre
zur Projektion eines Fernsehbildes wird eine (nicht gezeigte) Lichtquelle hinter dem Elektronenstrahlerzeuger
14 angeordnet. Die Lichtstrahlen der Lichtquelle werden von einem Linsenraster 24 auf der
Rückwand des Gehäuses 2 auf das durch die Deformationen gebildete Beugungsgitter 20 gerichtet.
Der Linsenraster 24 dient zur Verbesserung der optischen Eigenschaften des Systems.
Durch Modulation des Elektronenstrahls 19 durch Anlegen entsprechender Spannungen an die elektrostatische
Fokussier- und Ablenkvorrichtung wird das durch die Deformationen 20 in der Schicht aus lichtmodulierender
Flüssigkeit 13 gebildete Beugungsgitter gesteuert. Auf diese Weise wird das durch die durchsichtige,
drehbare Scheibe 3 und das Ausgangsfenster 21 dringende Licht gesteuert und projiziert in Verbindung
mit außen angeordneten Linsen einer Schlierenoptik das Abbild der den Elektronenstrahl modulierenden
Nachricht auf einen Bildschirm.
Die Nachteile ungleichförmiger optischer Eigenschaften in dem Raum zwischen der drehbaren Scheibe 3 und
dem Ausgangsfenster 21 werden dadurch beseitigt, daß zwischen der drehbaren Scheibe 3 und dem Ausgangsfenster
21 ein Kapillarabstand eingehalten wird, der bewirkt, daß sich der fragliche Raum mit der
lichtmodulierenden Flüssigkeit füllt, wodurch sich gleichförmige optische Eigenschaften ergeben.
Es sei darauf hingewiesen, daß, da die drehbare Scheibe 3 beispielsweise mit ungefähr drei Umdrehungen
pro Stunde gedreht wird, die Relativbewegung zwischen der Scheibe 3 und dem Ausgangsfenster
bestrebt ist, den Zwischenraum auch dann mit lichtmodulierender Flüssigkeit zu füllen, wenn keine
Kapillarwirkung vorhanden ist. Da es jedoch wünschenswert ist, den Raum zwischen Ausgangsfenster 21
und der rotierenden Scheibe 3 auch dann mit lichtmodulierender Flüssigkeit zu füllen, wenn sich die
Scheibe 3 nicht dreht, muß der Kapillarabstand a so bemessen sein, daß die lichtmodulierende Flüssigkeit
allein auf Grund der Kapillarwirkung um die Strecke b angehoben wird, um die nötige Füllung zu ergeben.
Wenn jedoch entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall eine Zeitverzögerung zwischen Rotationsbeginn
der Scheibe und dem Erreichen des gewünschten Flüssigkeitsabstandes im Zwischenraum zulässig ist,
dann kann die Drehung der Scheibe 3 zur Unterstützung der Kapillarwirkung herangezogen werden. Beide
Wirkungen tragen dann zur Anhebung der Flüssigkeit bis zur notwendigen Höhe b bei. Der hier verwendete
Ausdruck Kapillarabstand bezieht sich also auf den Abstand a, der eingehalten werden muß, um die
gewünschte Höhe b sowohl bei Drehung als auch im Stillstand der Scheibe 3 zu erzielen.
Der bis zur vollständigen Füllung des Zwischenraumes durch Kapillarwirkung einzuhaltende Abstand a im
Stillstand der Scheibe 3 kann nach folgender Formel berechnet werden, die für zwei ebene Teile gilt, deren
Abstand a sehr viel kleiner als ihre Breite ist, was bei der erfindungsgemäßen Kathodenstrahlröhre der Fall ist:
α =
s (2 cos Θ) dgb
Dabeiist
b der gewünschte ölhub,
s die Oberflächenspannung der Flüssigkeit, d die Dichte der Flüssigkeit,
s die Oberflächenspannung der Flüssigkeit, d die Dichte der Flüssigkeit,
g die Erdbeschleunigung und
Θ der Winkel, unter dem die gebogene Flüssigkeitsoberfläche das Ausgangsfenster oder die drehbare Scheibe schneidet.
Θ der Winkel, unter dem die gebogene Flüssigkeitsoberfläche das Ausgangsfenster oder die drehbare Scheibe schneidet.
Bei einer mit Erfolg erprobten Ausführung der Erfindung, bei der als lichtmodulierende Flüssigkeit ein
Polybenzyltoluol mit einer Viskosität von 1000 Zentistokes und einer Dichte von 1,1 Gramm pro ecm bei einer
Betriebstemperatur von ungefähr 500C verwendet
wurde, ergab sich eine Höhe b von 75 mm, bei der der Zwischenraum völlig gefüllt war, die Scheibe 3 stillstand
und ein Abstand a von 0,0075 mm eingestellt war.
Claims (4)
1. Als Lichtventil wirkende Kathodenstrahlröhre mit einem ein lichtdurchlässiges Ausgangsfenster
aufweisenden evakuierten Gefäß, mit einer im Gefäß vor dem Ausgangsfenster angeordneten
drehbaren lichtdurchlässigen Scheibe, die derart durch einen Vorrat einer Flüssigkeit drehbar
angeordnet ist, daß sich beim Drehen eine Schicht der Flüssigkeit auf der vom Fenster abgewandten
Seite der Scheibe ergibt, und mit einem Elektronenstrahlerzeuger, dessen Strahl auf die Schicht
gerichtet ist und auf der Schicht ein optisches Beugungsgitter auszubilden vermag, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ausgangsfenster
(21) in den Vorrat (7) reicht und von der drehbaren Scheibe (3) durch einen so geringen Abstand (a)
getrennt ist, daß der Raum zwischen dem Ausgangsfenster und der drehbaren Scheibe durch Kapillarwirkung
weitgehend mit der Flüssigkeit gefüllt ist.
2. Als Lichtventil wirkende Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
Ausgangsfenster (21) mit mehreren Vorsprüngen
(22) versehen ist, die den Kapillarabstand (a) bestimmen, und daß die Scheibe (3) beim Drehen die
Vorsprünge berührt.
3. Als Lichtventil wirkende Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorsprünge (22) aus gefritteten Glaströpfchen hergestellt sind, die auf den gewünschten Kapillarabstand
geschliffen sind.
4. Als Lichtventil wirkende Kathodenstrahlröhre nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ausgangsfenster (21) weitgehend kreisförmig ist.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US43070065 | 1965-02-05 | ||
US430700A US3385991A (en) | 1965-02-05 | 1965-02-05 | Cathode ray tube with light-modulated fluid filling space between rotatable disc and output window |
DEG0045929 | 1966-02-04 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1539985A1 DE1539985A1 (de) | 1969-12-11 |
DE1539985B2 true DE1539985B2 (de) | 1975-11-20 |
DE1539985C3 DE1539985C3 (de) | 1976-06-24 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1103131A (en) | 1968-02-14 |
DE1539985A1 (de) | 1969-12-11 |
US3385991A (en) | 1968-05-28 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
EHJ | Ceased/non-payment of the annual fee |