DE1803671A1 - Vorrichtungen zum Darbieten von Lichterscheinungen - Google Patents

Description

Patentanwälte

Dipl.-!ng.R.B

Dipl.- Ing. Lamprecht

München22,steiMdoffstt.M 293-13.974P 17-10.1968 .

Minister of Technology in Her Britannic Majesty's Government of the United Kingdom of Great Britain and Northern Ireland,

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Vorrichtungen zum Darbieten von Lichterscheinungen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Darbieten von Lichterscheinungen, insbesondere von bewegten Lichterscheinungen.

Es besteht zur Zeit großes Interesse an der Entwicklung und Ausbildung von Vorrichtungen zum Darbieten von Lichterscheinungen, insbesondere für Werbezwecke, die in der Lage sind, die bisher benutzten Vorrichtungen zu ersetzen, in denen Kathodenstrahlröhren Verwendung finden. Die wesentlichen Anforderungen an geschäftlich verwertbare Vorrichtungen zum Darbieten von Lichterscheinungen sind: Geringer Preis, gute Helligkeit und eine noch annehmbare Dicke zwischen'vorderer und hinterer Konturengrenze; außerdem ist die Möglichkeit, farbige Lichterscheinungen darzubieten, ein großer Vorteil.

Bisher vorgeschlagene Ausführungen derartiger Vorrichtungen lassen sich in drei Hauptgruppen einreihen: Vorrichtungen, bei denen Leuchtpunkte in Matrixform benutzt werden, Vorrich-

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tungen, bei denen ein Analog-Abtasten einer im wesentlichen flachen Darstellung erfolgt und Vorrichtungen, bei denen die analoge Lichtablenkung ausgenutzt wird.

Die Systeme, die eine analoge Lichtablenkung ausnutzen, und diejenigen, in denen eine optische Vergrößerung erforderlich ist, haben den entscheidenden Nachteil, daß die optischen Linsen- oder Spiegelsysteme notwendigerweise'relativ große . Baulängen haben.

Heute erhältliche Linsen- oder Spiegelsysteme, die einen niedrigen Brennweitenwert f ergeben, der dem Elektronenbrennweiten-Wert einer Kathodenstrahlröhre nahekommt, sind sehr kostspielig. Die Notwendigkeit der Verwendung zusätzlicher optischer Mittel -dürfte die wirtschaftliche Verwendbarkeit dieser Vorrichtungen, verglichen mit einer Kathodenstrahlröhre, ausschließen.

Die Technik der Vorrichtungen, in denen eine Leuchtpunktmatrix verwendet wird, hat den Nachteil, daß die Kosten für jeden "binären" Lichtpunkt hoch sind; sie können jedoch in gewissen Grenzen durchaus in Betracht gezogen werden.

Als letzte Möglichkeit bleiben die Vorrichtungen, bei denen eine relativ flache Anordnung in analoger Weise "abgetastet" wird. Die Systeme dieser Art können unterteilt werden in diejenigen, bei denen ein gewisser Bereich eine Liohtemission veranlaßt (dabei ist jedoch ein gesonderter -Intensität smodulator erforderlich, der Probleme bei der Anwendung von Farbe

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mit sich bringt) und diejenigen, bei denen der Bereich eine Lichtmodulation erzeugt, beispielsweise unter Anwendung des elektro-optischen Effekts. Es ist vorgesehen, den ganzen Lichtträger der Vorrichtung mit Licht aus einer zusätzlichen Lichtquelle zu "füllen",, oder zu überstreichen, doch der dadurch bedingte große Wirkungsgradverlust ist ein schwerer Nachteil für diese annäherungsweise Lösung der Aufgabe.

Man kann infolgedessen ohne Übertreibung sagen, daß zur Zeit die einzigen, wirklieh technisch brauchbaren Systeme außerordentlich teuer im Vergleich zu Vorrichtungen sind, in denen Kathodenstrahlröhren benutzt werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Darbieten von Lichterscheinungen .«-zu schaffen, bei der mehrere der oben erwähnten Nachteile bekannte^r oder vorgeschlagener Vorrichtungen vermieden sind.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Darbieten von Lichterscheinungen ist gekennzeichnet durch einen Stab aus lichtdurchlässigem Material, Einrichtungen zum Einführen einer Lichtwelle in den Stab in dessen Längsrichtung, die in dem Stab "gefangen" bleibt, da sie an der äußeren Begrenzung total reflektiert wird, und Einrichtungen zum Einführen eines mechanischen Impulses in Längsrichtung des Stabes, dessen Intensität ausreicht, um an der Stelle des vorwärtsschreitenden mechanischen Impulses Licht aus dem Stab austreten zu lassen.

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Unter dem Ausdruck mechanischer Impuls ist ein kurzer Stoß einer akustischen oder mechanischen Welle zu verstehen.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird.nunmehr auf die Zeichnung bezug genommen, in der zeigen:

Pig. 1 eine schematische Darstellung, die zur Erläuterung der grundsätzlichen Arbeiteweise einer erfin- W . dungsgemäßen Vorrichtung dient und

Pig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum Darbieten von Lichterscheinungen, bei der die Erfindung ausgenutzt wird.

Pig. 1 zeigt einen dünnen, aus lichtdurchlässigem Material bestehenden Stab 1, an dessen einem Ende eine modulierbare Lichtquelle J> und an dessen anderem Ende eine Einrichtung 5 zur Erzeugung mechanischer Wellen oder Impulse angeschlossen ist. Die Lichtquelle 5 dient dazu* Licht in Längsrichtung in den lichtdurchlässigen Stab 1 in.Richtung auf die Einrichtung \ zur Erzeugung mechanischer Wellen hineinzuleiten. Ein mechanischer Impuls, wie eine akustische oder Transversalwelle wird von der Einrichtung 5 in Richtung auf die Lichtquelle 3 in den Stab hineingegeben und läuft Innerhalb des Stabes mit einer gegebenen Geschwindigkeit.. Das von der Lichtquelle J3 ausgesandte Licht ist in dem Stab 1 normalerweise infolge Total-" ■ reflexion eingeschlossen und' von außen praktiseh-kaum oder nur wenig sichtbar; der mechanische impuls bewirkt jedoch eine Änderung im Brechungsindex «See Materials des licht durchlässigen

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Stabes 1. Diese Änderung des Breohungsindexea bewirkt nun, daß das Licht nicht länger innerhalb des Stabes 1 "eingeschlossen" bleibt, es kann vielmehr aus dem Stab 1 austreten. Infolgedessen wandert ein Lichtfleck längs des Stabes 1 mit der Geschwindigkeit, mit der der mechanische Impuls in dem Stab vorwärtsschreitet (im allgemeinen mit einer Geschwindigkeit im Bereich von 5000 m/s, also ähnlich der Abtastfleok-Gesohwindigkeit einer heute üblichen Kathodenstrahlröhre). Die Modulation des Lichtfleck-Lichtes erfolgt selbstverständlich durch entsprechende Modulation der Lichtquelle 3.

Es dürfte klar sein, daß der Stab 1 aus einem sehr lichtdurchlässigen Material bestehen muß, außerdem soll auch die Dämpfung des ihm aufgeprägten mechanischen Impulses in dem Stabmaterial klein sein.

Eine zweidimensional Vorrichtung zum Darbieten von Lichterscheinungen kann unter Verwendung eines einzelnen Stabes hergestellt werden, der beispielsweise in die Form eines Bildröhren-Abtastrasters oder Abtastlinienzugs gebogen ist. Wahlweise kann eine Anordnung Verwendung finden, wie sie Fig. 2 zeigt.

In Fig. 2 ist ein dünner, aus lichtdurchlässigem Material bestehender Stab 11 an einem Ende einer modulierbaren Lichtquelle 13 angeschlossen, an dem anderen Ende des Stabes befindet sich eine Einrichtung zur Erzeugung eines mechanischen Wellen-Impulses 15. Eine Gruppe 17 aus dünnen, in gleichem parallelen Abstand voneinander angeordneten lichtdurchlässigen

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Stangen 21, 22, 23, 24, 25, 26 ... 29, 20, die genauso wie der Stab 11 als "Lichtleiter" mit totalreflektierender Begrenzung wirken, verläuft rechtwinklig zu dem Stab 11, und jede Stange der Stangengruppe 17 ist an ihrem dem Stab 11 zugewandten Ende derart ausgebildet, daß sie dort aus dem Stab 11 austretendes: Licht abfängt und auffängt, wenn in dem Stab 11 im Bereich des betreffenden Endes der jeweiligen Stange der Stangengruppe 17 ein "Lichtpunkt" hindurohläuft. Die Stangen 21 bis 30 haben linear abgestufte Längen, wobei die Stange 21 - die der Impulequelle IS am nächsten liegt - die kürzeste und die der . Lichtquelle I3 am nächsten liegende Stange 30 die längste ist. Bine einzige gemeinsame Einrichtung 19 zum Erzeugen mechanischer Welien oder Impulse in sämtlichen Stangen ist an den Enden dieser Stangen angeordnet, die von dem Stab 11 entfernt liegeni dltie Einrichtung erzeugt an diesen Enden in sämtlichen Stangen 21 bie 30 in jeweils gleichen Augenblicken mechanische Impulse.

Die Wirkung der soeben kurz geschilderten Vorrichtung ist leicht zu verstehen: Das von der modulierbaren Lichtquelle 13 in den Stab 11 in Richtung auf die Einrichtung 15 zur Erzeugung einte mechanischen Impulses eintretende Licht "füllt" das lichtdurchlässige Material des Stabes 11. An der Stirnseite · de« von der Vorrichtung 15 in den Stab gesandten mechanischen Impulaes oder Stoßes tritt das Licht aus dem Stab aus und

die dem Stab 11 benachbarten Enden der einzelnen Stangen 21 bis 30 der Stangengruppe 17 sind derart ausgebildet oder mit

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reflektierenden oder sammelnden optischen Elementen ausgestattet, daß sie so viel als möglich von dem ausgetretenen Licht in die sich an der Lichtaustrittsstelle befindende Stange einfangen und längs gebündelt einleiten. Die Vorrichtung 19 zur gleichzeitigen Erzeugung mechanischer Impulse In sämtlichen Stangen der Stangengruppe 17 wird nun zum Erregen von Impulsen benutzt, die nun auch Licht aus den Stangen der Stangengruppe 17 der f Vorrichtung jeweils an denjenigen Stellen austreten lassen, an denen sich das von einer dieser Stangen aus dem Stab 11 aufgenommene "Lichtpaket" mit der Impulswelle in der Stange trifft.

Bei dem ersten "Durchgang" werden die beiden Vorrichtungen 15 und 19 zur Erzeugung mechanischer Impulse gleichzeitig ausgelöst und das Ergebnis ist eine sich an den Stangen 21 bis 30 zeigende Lichtflecklinie parallel zu dem Stab 11, wenn die Zeit, die ein mechanischer Impuls braucht, um in,Längsrichtung des ί Stabes 11 von dem Ende der einen zum Ende der anderen Stange der Stangengruppe 17 zu gelangen, gleich derjenigen Zeit ist, die ein mechanischer Impuls braucht, um längs einer Stange der Stangengruppe 17 einen Weg zurückzulegen, der gleich der · ι

Längendifferenz zwischen zwei benachbarten Stangen der Stangengruppe 17 ist.

Aufeinanderfolgende weitere mechanische Impulse aus der Impulsvorrichtung 15 sind um zunehmende Zeitintervalle gegenüber den mechanischen Impulsen der Impulserzeugungsvorrichtung 19 ver-

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zögert, so daß sich dann ausbildende Lichtpunktlinien* parallel · zu dem Stab 11 sich diesem Stab nähern und die gesamte Schaufläche der Vorrichtung mit solchen Linien bedeckt wird. '

Es sei darauf hingewiesen, daß die soeben beschriebene einfache Anordnung nur eine zu modulierende Lichtquile aufweist und die Abgabe des größten Anteils des zur Verfügung stehenden Lichtes in die beweglichen Lichtpunkte möglich ist. In dieser Beziehung besteht ein sehr enger Zusammenhang mit der Wirkungsweise einer Kathodenstrahlröhre; die erfindungsgemäße Vorrichtung hat aber noch den zusätzlichen Vorteil, daß die gesamte Vorrichtung außerordentlich flach gebaut werden kann. Die Verwendung von farbigem Licht erfordert,lediglich den Anbau von drei monochromatischen, hinsichtlich ihrer Lichtabgabe parallel geschalteten Lichtquellen mit Jeweils unabhän-v giger Modulierung* der Lichtstärke.

Das aus den Stäben oder Stangen über Störstellen austretende Nebenlicht kann sofort stark zerstreut werden, indem man beispielsweise einen Qrund-Glaßschirm oder ähnliche Mittel zum Auflöeen in diffuses Streulicht verwendet.

Die oben verwendeten Worte "Stab" und "Stange" für die Gestalt der lichtführenden Elemente sind lediglich als Beispiele langgestreckter transparenter, d.h. lichtdurchlässiger Gebilde verwendet worden; el· sollen absichtlich Jedes nie "Lichtleiter" mit genügend hohem Brechungsindex geeignete Gebilde oder Material, wife Glas, Kristallfäden, Oxyde oder andere ··

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auf einem Metall gewachsene oder auf einen Träger aufgedampfte Stoffe fassen, beispielsweise auch eine heterogene Struktur, wie einen lichtdurchlässigen Faden, der mit einer lichtdurchlässigen Deckschicht eines abweichenden Materials versehen ist. Besonders Fäden können dort zur Verwendung kommen, wo die lichtaussendenden Stäbe oder Stangen nicht gerade sondern in ! beliebigen Bogen oder Krümmungen angeordnet werden. λ

Ein wahlweise zu verwendender Meohanismua zur Erzeugung eines mechanischen Impulses, der längs eines Stabea wandert* kann den akustisch-elektrischen oder einen ähnlichen Effekt verwenden. In einem lichtdurchlässigen Halbleiterkristall läßt sich ein akustischer Zustand (der den mechanischen Impuls darstellt) durch Anlegen einer Spannung an die Enden des Kristalle erzeugen und während seiner Bewegung längs des Kristalls unterhalten (Spannungsimpuls). Dieser akustische Zustand kann bewirken, daß in Längsrichtung des Kristalls In diesem eingespeistes Licht infolge von gegenseitigen Beeinflussungen zwischen den Lioht- und den akustischen Wellen in dem jeweiligen Medium naoh außen ausgesandt wird. Man kann einen Synchronismus einhalten« wenn man synchrone Impulse benutzt, um die an den St*b oder Halbleiter angelegte Spannung von einem Wert gerade unterhalb der Schwellenspannung für das Auftreten des akustisch-elektrischen Effektes auf einen gerade über dieser Sohwellenspannung liegenden Wert zu erhöhen.

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Claims (1)

• Patentansprüche, ;ν;;λ ίν ·■■■,.',--. ,,.,·-.;-

1. Vorrichtung zum Darbieten von Lichterscheinungen, gekennzeichnet durch einen Lichtleiter-Stab (1) mit lichtdurchlässiger, aber innenseitig total reflektierender Oberfläche, eine Einrichtung (J) zum Einführen einer Licht-Wßlle in den Stab in dessen Längsrichtung, in einer nach außen abgeschirmten Form und eine Einrichtung (5) zum Einspeisen eines mechanischen Impulses in Längsrichtung des Stabes, dessen Intensität ausreicht, um an der jeweiligen Stelle des mechanischen Impulses Licht aus dem Stab austreten zu lassen.

S# Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Einspeisen einer mechanischen Impulsodti? Stoßwelle in Längsrichtung des Stabes ein elektromechanisoher Wandler ist.

3· Vorrichtiung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dai Material des Stabes den akustisch-elektrischen Effekt zeigt und.die Mittel zum.Einspeisen einer den Stab in Längsrichtung dwetlliufenden mechanischen Welle eine Speisespannung für das Erzeugen und. Aufrechterhalten eines akustischen Bereichs ist«

4* Vorrichtung naoh Anspruoh 1, gekennzeichnet durch zahlreiche Stäbe oder Stangen (21 biß ?O) aus lichtdurchlässigem , eine, Einrichtung (19) zum Einspeisen zumindest eines

Impulses längs der zahlreichen-weiteren Stäbe Stangen und deren Ausbildung in einer Weise, daß aus dem

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ersten Stab (11) punktweise austretendes Licht in die zahlreichen weiteren Stäbe Übergeleitet wird (Fig. 2).

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