DE1614766A1

DE1614766A1 - Festkoerper-Bildverstaerker

Info

Publication number: DE1614766A1
Application number: DE19671614766
Authority: DE
Inventors: Eden Dayton Dale
Original assignee: Texas Instruments Inc
Current assignee: Texas Instruments Inc
Priority date: 1966-02-24
Filing date: 1967-02-10
Publication date: 1970-07-02
Also published as: US3449583A; SE312185B; GB1163976A

Description

DR.-INa. DrPU-ΙΝΘ. M.SC. DIPI PHVS,

HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART > . . / P7 Λ Λ

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a?exas Instruments Incorporated Dallas, Texas, U.S.A.

Festkörper-Bildverstärker

Die Erfindung betrifft einen Festkörper-Bildverstärker mit ■ """" einer Fotowiderstandsplatte, auf deren hintere Seite ein zu verstärkendes Bild geworfen wird. —*■ <.· .

Ein' bekannter Festkörper-Bildverstärker, dieser Art verwendet "* eine elektrolumineszierend© Platt© 2ur Erzeugung eines verstärkten Bildes, die örtlich durch senkrecht zu dieser Platte verlaufende elektrische Felder aktiviert wird. Biese Felder sind örtlich und zeitlich veränderlich, und zwar so, daß die Feldstärke in federn Punkt der Platte proportional su der Lichtstärke an einem entsprechenden Punkjb einer Fotowiäarstandsplatte ist» welche &ui der^Rüokseite der; -©iektro-luaineezierenden Platte angeordnet vrardeC^* Die Potowiderstandsplatte ändert ihren

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spezifischen Widerstand örtlich proportional zur auftreffenden Lichtstärke, und infolgedessen ändert sich die Feldstärke im Bereich der elektro-lumineszierenden Platte entsprechend. Das

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Ergebnis sind korrespondierende Änderungen der örtlichen Lichtstärke des von den verschiedenen Teilstücken der elektro-lumineszierenden Platte ausgesandten Lichtes. -

Diese bekannten Bildvorstärker altern infolge der Yerwendung elektro-lumineszierender Platten verhältnismäßig schnell. Der Erfindung.liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Bildverstärker der eingangs erwähnten Art mit hoher Lebensdauer zu schaffen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine mit einer reflektierenden Schicht zur Reflexion des auf die Wxclergabeseite des Bildverstärkers auftreffenden Lichtes hinterlegte, doppelbrechende elektro-optische Kristallplatte einheitlicher kristallographischer Orientierung vorgesehen ist, und daß sowohl an der Foto-Widerstandsplatte als auch an der Itristallplatte je ein senkrecht zur Platterieöene verlaufendes elektrisches Feld liegt, die so miteinander gekoppelt sind, daß sich das an der Kristallplatte liegende Feld gegenläufig zn dem an der Fotowiderstandeplatte liegenden Feld ändert.

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Doppelbrechende Kristallplatten altern nicht, so daß ein erfindungsgemäßer Bildverstärker schon nach verhältnismäßig kurzer Betriebszeit den bekannten Bildverstärkern überlegen ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Bildverstärker ändert sich die Doppelbrechung der Kristallplatte örtlich entsprechend der Änderung des an ihr liegenden elektrischen Feldes, und die Folge ist eine

des, . ·

örtliche. Änderung der Reflexion^aus der Umgebung auf die Kristallplatte auffallenden Lichtes entsprechend dem auf die Fotowiderstandsplatte geworfenen, zu verstärkenden Bild.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist auf der Vorderseite der Kristallplatte ein transparenter, elektrisch leitender Film und auf der Rückseite der Kristallplatte eine elektrisch leitende reflektierende Schicht angeordnet, die gegen die Vorderseite der Fotowiderstandsplatte anliegt. Zwischen dem transparenten, elektrisch leitenden Film und der Fotowiderstandsplatte liegt eine Spannungsdifferenz. Infolgedessen ändert..das auf die Fotowiderstandsplatte auftreffende Licht örtlich die an der Kristallplatte liegende Spannungsdifferenz und infolgedessen die lokale Doppelbrechung dieser Platte, so daß sich das Re-

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flexionsvermögen des Bildverstärkers für das auf seine Vorder- "*

artlioht
seite auftreffende Licht** entsprechend dem zu verstärkenden Bild

ändert.

Weitere, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung darstellende Merkmale ergeben eich aus den Patentansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung, die der Erläuterung zweier in der Zeichnung dargestellter Ausftihrungsbeispiele der Erfindung dient; es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch ein Teilstück eines erfindungsgemäßen Festkörper-Bildverstärkers;

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild des Bildverstärkers, nach Fig. 1; Fig.^iF^ine schematische Darstellung eines weifereiFAusführungs-

*.·.:?««··—beispieles der Erfindung. «^s

Fig. 1 zeigt ein Teiletück eines erfindungsgemäßen Bildverstärkers, das einen flächen, elektro-optischen Kristall 11 enthält, Gegen die Rückseite des Kristalle 11 liegt ein gut reflektierender Reflexionsfilm 12 an, der aus der Umgebung auf die Vorderseite des Bildverstärkers in Richtung des Pfeiles 13 auftreffendes Licht reflektiert, jedoch nicht das in Richtung der Pfeile

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14 J9ku£--äie Rückseite des erfinaungsgemäßen Bildve<ESifcigrkere eingestrahlte Licht zurückspiegelt. Der. Reflexionsfilm 12 besteht aus einem Material, das senkrecht zur Ebene dieses Reflexionsfilmes verhältnismäßig gut, in der Ebene des Refiexionsfilmes jedoch schlecht leitet.

Auf der Vorderseite des Kristalls 11 befindet sich eine dünne Glasplatte 15, die einen transparenten Leiterfilm 16 trägt, welcher den elektrischen Strom gut leitet. Auf dieser Glasplatte befindet sich schließlich eine Polarisatorfolie 17, die die Vorderseite der Glasplatte 15 bedeckt.

Eine im Bereich der Wellenlänge des· auf die Rückseite des findungsgemäßen Bildverstärkers eingestrahlten Lichtes empfindliche Fotowiderstandsplatte 18 liegt gegen die nichtreflektierende Seite des Reflexionsfilmes 12 an. Der erfindungsgemäße Bildverstärker wird vervollständigt durch die Auflage einer durobsichtigen Glasplatte 19 auf die Rückseite der-Sfcatowider- ^steaidsplatte unter Zwischenschaltung eines transparenten Leiterfilmes 20. An die beijdan Leiterfilme 16 und 20 ist eine Spannungsquelle 21 angeschlossen.

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Ein Lichtpunkt auf der Oberfläche der Fotowiderstandsplatte verringert den spezifischen Widerstand eines dort befindlichen Volumelements dieser Fotowiderstandsplatte, so daß der Spannungsabfall an der Fotowiderstandsplatte in diesem Bereich kleiner wird. Infolgedessen steigt in dem entsprechenden Bereich der elektro- optischen Kristallplatte 11 der Spannungsabfall, was dazu führt, daß sich in diesem Bereich der Polarisationszustand des gemäß Fig. 1 von rechte einfallenden Lichtes ändert, das aus der Umgebung auf die Kris tall platte auf trifft. JTaeh dem Durchdringen der Kristallplatte und Reflexion an dem Reflexionsfilm 12 unterscheidet sich also das aus dem in Rede stehenden Bereich der Kristallplatte 11 gem. Fig. 1 nach rechts austretende Licht hinsichtlich seines Polarisationszustandes von den die benachbarten Volumelemente durchsetzenden Lichtstrahlen. Infolge der Polarisationsfolie 17 beobachtet ein Beobachter also einen Helligkeitsunterschied.

Die Wahl des die Kristallplatte U bildenden Materials, ihrer Dicke, sowie der Spannung der Spannungsquelle 21 kann so getroffen werden, daß das ganze von rechts einfallende Licht in Richtung auf den Beobachter 22 zurückgeworfen wird, wenn die

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Rückseite der Fotowiderstandsplatte 18 dunkel ist. · In diesem Fall ruft dann ein auf die Rückseite des erfindungsgemäßen Bildverstärkers auftreffendes Lichtbündel einen an entspreehender Stelle befindlichen dunklen Punkt an der Vordeass^-te des Bildverstärkers hervor., " -·-.■-.„■ .«.·_:■·"':·"

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Die Wahl kann aber auch :iso getroffen sein, daß gerade umgekehrte Verhältnisse herrschen*: Dann ist bei unbestrahlter Fotowiderstandsplatte 18 die.Vorderseite des Bildverstärkers dunkel, da kein aus der Umgebung auftreffendes Licht reflektiert wird. In diesem Fall verursacht ein auf die Fotowiderstanä^flatte auftreffendes Lichtbündel eine Änderung der Eigenschaften eines entsprechend angeordneten Volumelements der KristaMplatte 11,

dem :''

so daß dieses Volumelement VTOlarisati ons zustand* des es durchsetzenden, von rechts einfallenden Lichtbündels so verändert, daß dieses Lichtbündel nach der Reflexion die Polaa*i«atorfolie 17 durchdringen kann,unä beim Beobachter 22 den Eindruck eines hellen Flecks hervorruft.

Ein auf die Rückseite der Fotowiderstandeplatte 18 projiziertes ; Bild wird also durch selektive Reflexion des von rechts ein-

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fallenden Lichtes mit Hilfe der Polarisatorfolie 17 und der Kristallplatte 11 sowie des Reflexionsfilmes 12 reproduziert.

Das in Mg. 2 dargestellte Ersatzschaltbild des Bildverstärkers gem. Pig. 1 zeigt einen veränderbaren Widerstand 18a, der den variablen Widerstand der Volumelemente der Fotowiderstandsplatte 18 darstellt; die Veränderung dieses Widerstandes hängt von dem von links eingestrahlten Licht ab. Ein Widerstand 11a stellt den Widerstand über die Kristallplatte 11 dar. Wird der Widerstand 18a verändert, so ändert sich der Spannungsabfall am Widerstand 11a. Die entsprechende Änderung des an dem zugehörigen Volumelement der Kristallplatte 11 liegenden elektrischen Feldes ändert den Polarisationszustand des dieses Volumelement durchdringenden Lichtes, so daß auf diese Weise das Reflexionsvermögen der Vorderseite des erfindungsgemäßen Bildverstärkers gesteuert werden kann.

Bei besondere bevorzugten Ausführungebeispielen des erfindungsgemäßen Bildverstärkers werden folgende Werkstoffe verwendet: Die elektro-optische Kristallplatte 11 besteht aus^ Kaliumdihydrogenphosphat, Kaliumdideoteriumphosphat oder Hexamethylentetramin.

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Der Reflexionsfilm 12 kann aus Aluminium oder Silber sein und. auf der Rückseite der Kristallplatte abgelagert werden; sofern er die ausreichende Dicke hat, um als Spiegel zu wirken, weist er in seiner Ebene eine verhältnismäßig gute Leitfähigkeit auf.. Infolgedessen wird ein Raster von Spiegeln bevorzugt, wie dies anhand des nächsten Ausführungsbeispiels beschrieben wird. Die Glasplatten 15 und 19 Ifeiten den elektrischen Strom nicht, wohingegen dies bei den aus Zinnoxyd bestehenden Leiterfilmen 16 und 20 der Fall ist. Die Fotowiderstandeplatte 18 kann aus !Cadmiumsulfid oder Kadmiumseienid mit einer ausreichenden Do-. tierung sein.

Besteht die elektro-optische Kristallplatte 11 aus Kalium- « ' -dideuteriumphosphat, das einen bekannten spezifischen Widerstand von ungefähr 10 Ohm cm hat, so Vfird die Fotowiderstandsplatte zweckmäßigerweise aus einem Werkstoff hergestellt, der bei völliger Dunkelheit einen spezifischen Widerstand hat, der um ein bis zwei Größenordnungen über demjenigen der Kristallplatte liegt. Andererseits sollte der spezifische Widerstand,"der Fotowiderstandsplatte, wenn diese beleuchtet wird, ein bis zwei Größenordnungen unter demjenigen der Krietallplatte liegen.

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Bei einigen Anwendungsbeispielen kann es zweckmäßig sein, als Polarisator und Analysator nicht eine einzige Polarisationsfolie 17 wie bei deif Ausftihrungsbeispiel gem. Pig. I, sondern zwei verschiedene Elemente zu verwenden. Dies erleichtert das Einstrahlen von Licht auf die Vorderseite des Bildverstärkers, ohne daß hierdurch der Beobachter behindert wird. Besonders vorteilhaft ist diese Maßnahme bei Verwendung eines Werkstoffes für die Kristallplatte, der nur einen verhältnismäßig kleinen Beobachtungswinkel zuläßt. Ein Bildverstärker mit einer solchen Kristallplatte ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. Der mehrschichtige Bildverstärker enthält die elektro-optische Kristallplatte 11, eine Reflexionsschicht 12'und die Fotowiderstandsplatte 18; diese Bauteile sind zwischen den als Elektroden dienenden Leiterfilmen 16 und 20 angeordnet. Anstelle der Polarisatorfolie 17 ist ein Brewster-Polarisator 31 vorgesehen, der mit Hilfe einer Lichtquelle 30 beleuchtet wird. Das Licht wird dann in polarisierter Form auf die Vorderseite des Bildverstärkers geworfen, da der Brewster-Polarisator so eingestellt ist, daß das eingestrahlte Licht unter dem Polarisationswinkel auftrifft. Das vom Bildverstärker reflektierte Licht geht durch den Polarisator 31 und einen Analysator 32 hindurch, hinter dem

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sich ein Beobachter 33 befindet. Bei einer solchen Konstruktion behindert der Beobachter die Beleuchtung des Bildverstärkers an seiner Vorderseite nicht. Das durch den Analysator 32 hl durch sichtbare Bild korrespondiert mit dem auf der Rückseite des BildverstärkersTeingestrahltenLicht 14 auf der Fotowiderstandsplatte 18 gebildeten Bild. Das System gem. Fig. 3 wird immer dann zu bevorzugen sein, wenn die Kristallplatte nicht eine kubische Kristallstruktur aufweist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist anstelle des kontinuierlichen Reflexionsfilmes 12 gem. Fig. 1 eine diskontinuierliche Reflexionsschicht 12' vorgesehen, die sich aus kleinen, reflektierenden Segmenten zusammensetzt, welche elektrisch so voneinander isoliert sind, daß in der Ebene der Reflexionsschicht keine elektrische Leitung auftreten kann. Infolgedessen kann die Änderung des Polarisationszustandes des die Kristallplatte durchdringenden Lichtes so lokalisiert werden, daß sie räumlich der Helligkeitsverteilung des auf die Fotowiderstandsplatte 18 einfallenden Lichtes 14 entspricht. Um bei diesem Ausführungebeispiel zu verhindern, daß das die Kritallplatte durchdringende Licht auch auf die Fotowiderstandsplatte 18 trifft,'ist zwischen der Rtiek-

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seite der Reflexionsschicht 12* und der Fotowiderstandsplatte eine undurchsichtige Schicht 22 vorgesehen, die aus einem Material besteht, dessen spezifischer Widerstand ungefähr in derselben Größenordnung wie derjenige, der Kristallplatte 11 liegt, d.h. ■—· bei ungefähr 10 Ohm cm. Ein besonders geeigneter-Werkstoff "'"hierfür ist eine von der Minnesota Mining & Manufacturing CoT'** hergestellte Sprühfarbe mit der Typenbezeichnung "Velvet Coating" 101-010. ■■■

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Claims

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; Paten ta nspriiehe . ."'

. 1. Festkörper-Bildverstärker mit einer Photowiderstandsplatte, auf derben hintere Seite ein zu verstärkendes Bild geworfen wird,..dadurch gekennzeichnet, daß eine.üiit einer reflek-:; tierenden Schicht (12) zur Reflexion des auf die Wiedergabeseite des Bildverstärkers auftreffenden Lichtes hinterlegte, .doppelbrechende elektro-optische Kristal^pJ.Mt.te ,(.^) ein«* heitlieher krisfallographisciffer^Orientierung vorgesehen ist, und daß,sowohl an der Photowiderstandsplatte (18) als auch an der Krißtallplä^te (11) je ein senkreöht sür Kt$itteriebene gerichtetes elektrisches PeId liegt, die so miteinander gekoppelt sind, daß sich das an der Kristahlplatte liegende, PeId gegenläufig au-dem an der ..Photowiderstandsplatte liegenden Feld.ändert. .; .

2. Mehrschichtiger, plattenförmiger Bildverstärker nach An- -

, ""ü4 ■■"'"''"" ■ -'■■'■IS.

spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Rückseite der Kristallplatte (11) angeordnete reflektierende Schicht (12) mit der Photowiderstandsplatte (18) in elektrisch leitender Verbindung steht. -

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Bildverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Schicht als gegen die Vorderseite der Photowiderstandsplatte (18) anliegender, elektrisch leitender Reflexionsfilm (12) ausgebildet ist.

ldverstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche, da-

gekennzeichnet, daß vor der Kristallplatte (11) ein . Polarisator (17,) für das auf die vordere Seite des Bildverstärkers auf treffende Li oht angeordnet ist. -'

\ 5. Bildverstärker nach einem oder mehreren der vorstehenden Anspnücbe, dadurch gekennzeichnet, daß die Kristallplatte (11) kuölBoh kristallin ist.

i. Li

6. /Bildveredbärker nacn einem oder mehreren der vöratehendenjAn- j Sprüche,\dadurch gekennzeichnet, daß auf der Vorderseite der - KristallpiLatte (11) ein transparenter, elektrisch leitender Film (16

) angeordnet ist.

Bildvers

;ärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

auf der hinteren Seite der Photowideretandsplatte (18) ein transp

air

inter, elektrisch leitender Film (20) angeordnet ist.

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8. Bildverstärker najch'den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekenn- ' zeichnet, daß die-'beiden traneparenteÄ. elektrisch leitenden Filme (16,20) Jeweils an eines. PaI einer Spannungsquelle T21")' angeschlossen sind.

9. Bildverstärker nadj£einem oder mehreren der vorstechenden Ansprüche, dadurchsfjekennzelehnet, daß die Kriställplatte aus Kaliumdihydrogetiphosphat und/oder Kaliumdideiuteriumphosphat und/oder Hexamethylentetramin besteht.

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