DE2247389C3

DE2247389C3 - Ultraschallmodulator, insbesondere zur Erzeugung eines Schwarz- Weiß- Fernsehbildes

Info

Publication number: DE2247389C3
Application number: DE19722247389
Authority: DE
Inventors: Thomas Francis Fort Lee N.J. Hanlon (V.St.A.)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-09-27
Filing date: 1972-09-27
Publication date: 1975-09-18
Also published as: DE2247389A1; DE2247389B2

Description

45

Es ist bekannt, daß durch einen Zug von Druckwellen, der auf ein flüssiges, senkrecht zur Richtung des Wellenzuges Licht durchlassenden Mediumsfeld trifft, periodische Änderungen des Brechungsindexes hervorgerufen werden, wozu beispielsweise Ultraschallwellen benutzt werden können.

Ein Beispiel für eine Lichtsteuerung mittels Ultraschalls bzw. einen Modulator findet sich in der Ausgabe von »Proceedings of the I. R. Ε.« vom August 1939 unter dem Titel »The Supersonic Light Control and Its Application to Television with Special Reference to the Scophony Television Receiver«. In diesem Artikel (S. 484) ist gesagt:

»Die Steueranordnung zur Lichtsteuerung mittels Ultraschalls besteht aus einer Glaswände aufweisenden Zelle, in der sich eine transparente Flüssigkeit zusammen mit einem piezoelektrischen Kristall befindet, der eine Eigenfrequenz zwischen 5 und 30 Mikrosekunden hat und in die Flüssigkeit eingetaucht oder in eine Wand der Zelle eingesetzt ist. An gegenüberliegenden Flächen des Kristalls sind Elektroden angebracht, denen ein Hochfrequenzträger mit etwa der Frequenz des Kristalls zugeführt wird, und dessen Amplitude mit dem von einem Sender empfangenen Video-Signal moduliert sein kann.«

Die Grundelemente der vorstehenden Lichtsteuerung mittels Ultraschalls werden auch bei der Erfindung angewendet, die jedoch an Stelle einer »Flüssigkeit«, bei der es sich in Wirklichkeit um Wasser handelte, einen nematischen flüssigen Kristall benutzt Der Gesamtmolekularaufbau von nematischen flüssigen Kristallen wird durch Änderungen von Druck, Verdünnung und Schubkräften verändert, so daß sich Lichtstreuzentren bilden, die Dichteänderungen erzeugen.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Figuren näher erläutert

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau eines Ultraschalhnodulators zusammen mit einer Lichtquelle;

F i g. 2 zeigt schematisch die Verwendung des Modulators gemäß der Erfindung zur Erzeugung eines vollständigen Fernsehbilds.

Der dargestellte Modulator 10 ermöglicht unter schiedlichste Anwendungen in Bildsystemen, beispielsweise beim Fernsehen. Er besteht aus einem Behälter oder einer Zelle mit einander gegenüberliegenden transparenten Seiten 11. etwa aus Glas, einem im Boden des Behälters angeordneten piezoelektrischen Wandler t2. einem beispielsweise aus Neopren bestehenden, am gegenüberliegenden Ende des Behälters vorgesehenen Dämpfer 13 und einem nematischen flüssigen Kristall 15, der den Raum zwischen dem Wandler und dem Dämpfer füllt. Leitungen 14 dienen zur Zufuhr von Spannungen zu nicht gezeigten Elektroden an gegenüberliegenden Seiten des Wandlers. Die Bezugszahl 16 bezeichnet eine Folge von Ultraschallwellen, die in Richtung des Pfeils durch den flüssigen Kristall hin durchlaufen.

In einer ähnlichen Anordnung wie F i g. 1 dient die Zelle 10 als Schwarz-Weiß-Dichtesteuerung in einem Schwarz-Weiß-Empfänger. Durch Zufuhr einer hochfrequenten Video-Spannung an den Leitungen 14 werden Ultraschallwellen durch die Flüssigkeit geleitet, um die geordnete klare Molekularstruktur der flüssigen Kristalle zusammenzudrücken, zu verdünnen und zu scheren. Das aus der Zelle austretende Licht der Lichtquelle 17 ändert seine Dichte entsprechend der hochfrequenten Trägerspannung, die vom Video-Signal moduliert ist, so daß Lichtstreu- oder -dichtezentren gebildet werden. Die Dichteänderungen hängen von den Änderungen der hochfrequenten Spannung ab.

Soll an Stelle eines Lichtpunkts von Elementgröße am Wandlerende der Zelle eine Lichtmenge auftreten, die proportional dem Augenblickswert des empfangenen Video-Signals ist, und sich über das Bild der Zelle erstrecken, so ergibt sich zu jedem beliebigen Zeitpunkt eine vollständige, aus Licht bestehende Aufzeichnung der vom Fernsehsender beispielsweise während der vorhergehenden 50 Mikrosekunden ausgesendeten Signale. Die Licht- und Schattenteile bewegen sich mit einer der Schallgeschwindigkeit im nematischen flüssigen Kristall entsprechenden Geschwindigkeit über die Länge dieses Bildes und sind daher für das Auge nicht sichtbar. Besteht jedoch die Lichtquelle 18 (F i g. 2) aus einem pulsierenden, sichtbares Licht abstrahlenden Laser oder pulsierendem, nicht kohärenten Licht, wobei das Pulsieren mit Schallgeschwindigkeit erfolgt, so bewegt sich das gesamte Bild über den Schirm (rechte Seite der Zelle 10) mit gleicher Geschwindigkeit in entgegengesetzter Richturg, und diese Einzelheilen wer-

den zum Stillstand gebracht und für das Auge sichtbar. Jede Bildeinzelheit wird dann von dem Augenblick an, in dem die ihr entsprechenden Ultraschallwellen den Wandler 12 verlassen, bis zu dem Zeitpunkt beleuchtet, bis diese Wellen aus dem beleuchteten Bereich herausgelangen und am Dämpfer 13 enden. Das Ausgangssignal des Modulators oder der Zelle 10, das stroboskopisch durch den pulsierenden Laser oder die pulsierende Lichtquelle 18 für nicht kohärentes Licht festgelegt wurde, wird auf einen sich langsam drehenden Spiege! oder ein Galvanometer 19 fokussiert, das eine vertikale Abtastung bewirkt, wenn es mit dem vertikalen Abtastsynchronisierungssignal synchronisiert wird. Auf diese Weise wird ein vollständiges Firnsehbild erzeugt und kanii zur Betrachtung auf einen Schirm 20 projiziert werden oder zur Aufzeichnung auf einen photographischen Film übertragen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche.

1. Uhraschallmodulator, insbesondere zur Erzeugung eines Schwarz- Weiß-Fernsehbildes, gekennzeichnet durch einen Behälter (10) mit einander gegenüberliegenden transparenten Seitenwänden und einen inneren Hohlraum umschließenden Enden, der einen nematischen flüssigen Kristall enthält, durch einen im Hohlraum nahe einem der Enden des Behälters befestigten piezoelektrischen Wandler zur Aaissendung von Ultraschallwellen in den nematischen Kristall, durch einen im Hohlraum am gegenüberliegenden Ende des Behälters angeordneten Dämpfer und durch eine Anschlußan- «5 Ordnung zur Zufuhr von hochfrequenten Video-Signalen zum piezoelektrischen Wandler.

2. Ultraschallmodulator nach Anspruch i, gekennzeichnet durch eine gegenüber dem Behälter angeordnete Lichtquelle, deren Licht durch die transparenten Seitenwände derart fällt, daß seine Intensität gemäß den Video-Signalen änderbar ist

3. Ultraschallmodulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle mit der Schallgeschwindigkeit stroboskopisch pulsierbar ist.

4. Ultraschallmodulator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle ein Laser ist.

5. Ultraschallmodulator nach Anspruch 3 oder 4. gekennzeichnet durch eine lichtreflektierende An-Ordnung zum Empfang des durch die transparenten Seitenwände hindurchgetretenen Lichts und zur Erzeugung einer Video-Linienabiastung.

6. Ultraschallmodulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtreflektierende Anordnung ein Galvanometer ist, das zur vertikalen Modulation des horizontalen Dildes mit einem Video- Vertikalsynchronisierungssignal synchronisiert ist.

7. Ultraschallmodulator nach Anspruch 3, da· durch gekennzeichnet, daß die pulsierende Lichtquelle nicht kohärentes Licht abgibt.