DE2355889A1 - Optische einrichtung zur selbsttaetigen regelung der intensitaet des einfallenden lichts - Google Patents

Description

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Augsburg, den 8. November 1973

National Research Development Corporation, Kingsgate House, 66-74 Victoria Street, London S.W. L, England

Optische Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Intensität

des einfallenden Lichts

Die Erfindung betrifft eine optische Einrichtung zur selbsttätigen Regelung der Intensität des einfallenden

Lichts«,

Verschiedene Geräte_? die Lichtstrahlen eines breiten

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Intensitätsbereiches weiterverarbeiten, beispielsweise Fernsehkameras oder optische Bildverstärker, werden normalerweise durch handbetätigte Blenden vor zu intensiver Lichtstrahlung geschützt. Jedoch kann in den Fällen, in denen sich der Intensitätspegel des Lichts schnell ändern kann, das betreffende Gerät durch zu intensives Licht Schaden nehmen, wenn die Blende nicht rechtzeitig eingestellt wird. Wenn beispielsweise ein Bildverstärker während der Nacht benützt wird, bleibt die größte Intensität des einfallenden Lichts normalerweise auf einem annehmbaren Pegel, Wenn jedoch beispielsweise das Scheinwerferlicht eines Fahrzeugs plötzlich unbeabsichtigt auf den Bildverstärker auftrifft, kann dieser durch den plötzlichen Intensitätsanstieg beschädigt werden_e Eine ähnliche, aber in ihrer Wirkung nicht so ausge-* prägte Situation ist beim Anbruch der Morgendämmerung zu erwarten. Obwohl die Bedienungsperson normalerweise dem Tagesanbruch zuvorkommt und die Blende entsprechend einstellt, ist es, insbesondere nach längerer Benutzung des Geräts oder wenn die Bedienungsperson unerfahren ist, möglich, daß sie das Einstellen der Blende vergißt und daß Gerät zu intensivem Licht ausgesetzt wird«

Weiterhin kann es vorkommen, daß ein optisches Gerät ein Bild erfassen soll₉ das in manchen Teilen sehr viel

heller als in anderen Teilen ist. Das von den hellen Teilen des Bildes ausgehende intensive Licht kann für das Gerät manchmal schädlich sein. Ferner kann, falls das Ausgangs- · signal des Geräts wieder ein sichtbares Bild ergibt, diese sichtbare Bild manchmal unannehmbar sein» Das kann beispielsweise bei Pernsehübertragungen von Veranstaltungen im Freien im Hochsommer der Fall sein_e Dabei kann ein sehr beträchtlicher Kontrastunterschied auftreten^ wenn sich die aufgenommene Veranstaltung teilweise im hellen Sonnenlicht und gleichzeitig teilweise im Schatten abspielt©

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Einrichtung, d,h, eine Blende, zur selbsttätigen Regelung der Lichtintensität zu finden ₉ die in Verbindung mit lichtverarbeitenden Geräten wie beispielsweise Fernsehkameras oder Bildverstärker verwendet werden kann und vorzugsweise so ausgebildet ist, daß sie nur die Intensität von bestimmten Teilen des in das betreffende Gerät einfallenden Lichts regeln kann.

Im Sinne der Lösung dieser Aufgabe ist eine solche optische Einrichtung gemäß der Erfindung durch eine erste transparente Elektrode _s ferner durch eine zweite transparente Elektrode_s weiter durch eine zwischen den beiden Elektroden

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befindliche Schicht aus verwundenem nematischem flüssigem Kristallmaterial, ferner durch einen vor der ersten Elektrode angeordneten optischen Polarisator zur linearen Polarisierung des durch die erste Elektrode auf die Schicht auftreffenden Lichts, weiterhin durch einen hinter der zweiten Elektrode angeordneten optischen Analysator zur Peststellung der Polarisationsebene des von der Schicht ausgehenden Lichts, außerdem durch eine Spannungsquelle zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die beiden Elektroden und schließlich durch ein fotoelektrisches Organ zum Abtasten der Intensität des in die Einrichtung einfallenden Lichts und zur Steuerung der an den beiden Elektroden liegenden Spannung in Abhängigkeit von der Intensität des abgetasteten Lichts gekenn™ zeichnet.

Unter "verwundenem nematischem flüssigem Kristallmaterial" sollen auch Stoffe verstanden werden, die nicht von Natur aus nematisch sind,,, aber die gleiche Struktur wie nematische Stoffe haben.? deren molekulare Anordnung einer Verwindung unterzogen ist,

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann beispielsweise zur Regelung der Intensität des in einen Bildverstärker oder eine Fernsehkamera einfallenden Lichts Anwendung finden oder

ι η Q α ο ή / ft Q %

-ι υ w a ί y ί y β ι

auch zur Intensitätsregelung' des in das menschliche Auge einfallenden Lichts benützt werden, um Lichtblitze von bestimmten Lichtquellen,, wie beispielsweise Schweißlichtbögen, zu vermindern_e

Das fotoelektrische Organ kann einen oder mehrere Bereiche aus fotoleitendem Werkstoff aufweisen, die mit der Schicht aus dem flüssigen Kristallmaterial elektrisch in Reihe liegen« In Abwandlung dazu kann das fotoelektrische Organ eine Fotozelle aufweisen

Einige bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen beispielsweise beschrieben® In -den Zeichnungen stellen dar:

Fige la eine schematische Draufsicht einer

Anordnung nach der Erfindung, die zur Beobachtung der spannungsabhängigen optischen Aktivität eines verwundenen nematischen flüssigen Kristalls verwendet werden kann,

Figo Ib eine graphische Darstellung der

über der Spannung" aufgetragenen

™° 5 "

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Intensität des von der Anordnung nach Fig. la ausgehenden Lichts, wenn ein in der Anordnung verwendeter Polarisator und Analysator so eingestellt sind, daß nur Licht mit der gleichen Polarisationsebene hindurchtreten kann,

Fig. Ic eine graphische Darstellung der

über der Spannung aufgetragenen Intensität des von der Anordnung nach Figβ la ausgehenden Lichts bei Senkrechtsteilung der Schwingungsebenen des Polarisators und des Analysators_a

Fig« 2 einen schematischen Längsschnitt

durch einen üblichen Bildverstärker bei welchem die erfindungsgemäße Einrichtung anwendbar ist,

Fig. 3 ■ eine schematische Darstellung einer

optischen Einrichtung zur Intensitätsregelung nach der Erfindung,

Fig» 4 eine schematische Darstellung einer

weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung,

Figo 5 einen Schnitt durch eine noch

weitere Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung,

Figo 6 einen Querschnitt entlang der

Linie VI-VI in Figo 5_S

Fig. 7 · eine schematische Draufsicht auf

eine Fernsehkamera mit einer Einrichtung nach der Erfindung, und

Figo 8 eine schematische Draufsicht einer

abgewandelten Fernsehkamera mit der erfindungsgemäßen Einrichtung»

Flüssigkristallwerkstoffe sind -Stoffe,, die aus organischen Flüssigkeiten foestehen_s deren Moleküle in begrenzten Bereichen in geordneter Anordnung liegen₀ Es gibt eine Anzahl verschiedener Arten von flüssigen Kristallen und eine Anzahl von elektrooptischen Effekten_a die sich mit diesen flüssigen Kristallen

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erreichen lassen.

Die Erfindung macht von dem sogenannten nematischen Verwindungseffekt Gebrauch, bei welchem ein besonders geordneter nematischer oder äquivalenter Flüssigmetallwerkstoff eine spannungsabhängige optische Aktivität zeigt.

Bei einem nematisehen flüssigen Kristall zeigen alle Moleküle in die gleiche Richtung, Ein einen nematischen flüssigen Kristall enthaltendes Element zur Beobachtung der damit erzielbaren elektrooptischen Effekte ist durch das folgende einfache Verfahren herstellbar. Zwei Glasplatten werden mit transparentem, leitendem Werkstoff überzogene Die beiden Platten werden in einer (der gleichen) Richtung mit einem geeigneten weichen Gewebematerial, beispielsweise Baumwolle, geschliffen. Danach wird eine dünne Schicht des nematischen Plüssigkrxstallmaterials zwischen die beiden Platten gebracht, welch.letzere parallel ausgerichtet werden. Die Ausrichtung der Moleküle des flüssigen Kristalls neigt dazu, der Schleifrichtung zu folgen und es entsteht ein einziger nematische^ flüssiger Kristall,

Ein Element zur Beobachtung des nematischen Verwindungseffekts ist auf ähnliche Weise erhältlich, jedoch wird die Schleif-

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richtung bei einer der beiden Platten von der Schleifrichtung der anderen Platte verschieden gewählt_s normalerweise um 90 , so daß die Richtung, in welcher die Moleküle des Flüssigkristallwerkstoffes zeigen, nämlich der Richtungsvektor, sich fortschreitend in der. Ebene der beiden Platten zwischen der· Schleifrichtung der einen Platte und der Schleifrichtung der anderen Platte dreht₀ Mit anderen Worten_s der Richtungsvektor der Moleküle ändert sich fortschreitend derart^ daß eine Schraubenlinie entsteht^ Der so gebildete flüssige Kristall ist als "verwundener nematischer" flüssiger Kristall bekannt _s obwohl der verwendete Werkstoff im natürlichen Zustand nicht notwendigerweise selbst nematisch ist«,

Um mit einem in der ehen beschriebenen Weise hergestellten verwundenen nematischen flüssigen Kristall eine spannungsabhängige optische Aktivität erhalten zu können, besteht noch eine weitere Forderung an den flüssigen Kristallο Es muß sich um ein besonderes Material handeln, dessen dielektrische Anisotropie^ d_sh« der Unterschied zwischen der parallel zu den Molekülen gemessenen Dielektrizitätskonstanten und der senkrecht su den Molekülen gemessenen Dielektrizitätskonstanten.muß positiv sein₀

- Ein einen verwundenen nematischen flüssigen Kristall

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enthaltendes Element mit einer positiven dielektrischen Anisotropie ist optisch aktiv, Wenn linearpolarisiertes Licht senkrecht zu den Glasplatten in das Element einfällt, so dreht sich die Polarisationsebene beim Durchtritt des Lichts durch den flüssigen Kristall^ vorausgesetzt, daß die Polarisationsebene des Lichts beim Erreichen des flüssigen Kristalls parallel zu den Molekülen des flüssigen Kristalls ist β Eine 90°-Drehung in der Ausrichtung der Moleküle führt' zu-einer 90°-Drehung der Polarisationsebene des Lichts. Eine zwischen den transparenten Elektroden an das Element angelegte elektrische Spannung bewirkt eine Wiederausrichtung der Moleküle des flüssigen Kristalls, derart₃ daß sie der Richtung des elektrischen Feldes zu folgen sueiien. Diese Wiederausrichtung hat eine Verminderung der optischen Aktivität zur Folge. Wenn sin Element mit einem verwundenen nematischen flüssigen Kristall zwischen einem optischen Polarisator, der das Licht an der Iichteinfallseitigen Grenzfläche des flüssigen Kristalls parallel zu den Molekülen polarisiert, und einem optischen Analysator angeordnet ist,· so kann deshalb die Intensität des durch das Element durchgelassenen Lichts durch Verändern der an das Element angelegten Spannung verändert werden»

Pig, la zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Anordnung, die zur Beobachtung der spannuBgsabiiängigen

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optischen Aktivität eines verwundenen nematischen flüssigen Kristalls geeignet ist. Ein in der oben beschriebenen Weise hergestelltes Element 1 besteht aus einem verwundenen nematisehen flüssigen Kristall 3₉ der zwischen zwei Glasplatten 5a und 5b angeordnet ist₉ deren dem Kristall zugewandte Flächen, mit transparenten$ elektrisch leitenden überzügen 7a und 7b_a beispielsweise aus dünnem Zinnoxyd, versehen sind«, In Abwandlung dazu können die Glasplatten 5a und 5b mit einem dünnen Drahtgitter überzogen sein_e Bei dem flüssigen Kristallwerkstoff handelt es sich zweckmäßiger weise um einen Stoff, der die nematische flüssige Kristallphase bei Raumtemperatur aufweist« Ein nematisches flüssiges Kristallmaterial, das eine solche Phase und eine große positive dielektrische Anisotropie aufweist, ist die chemische Verbindung Pentyl-cyano-biphenyl mit der Strukturformel ^: .

°5

Mittels einer Spannungsquelle 9_S die zwischen die transparenten leitenden überzüge 7a und 7b geschaltet ist, ist eine veränderliche Spannung an das Element anlegbar. Vor der Glasplatte 5a befindet sich ein optischer Polarisator und hinter der Glasplatte 5b ist ein optischer Analysator 13 angeordnet© In Abwandlung dazu kann zur Bildung des

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Polarisators 11 und des Analysators 13 jeweils eine polarisierende Folie an den Glasplatten befestigt sein. Vor dem Polarisator 11 befindet sich eine Lichtquelle 15„

Figo Ib zeigt eine graphische Darstellung der über der an das Element 1 angelegten Spannung aufgetragenen Ausgangsintensität des von der Lichtquelle 15 ausgesandten Lichts nach dem Passieren des Analysators 13₉ wenn der Polarisator und der Analysator¹ 13 so angeordnet sind_s daß sie Licht mit der gleichen Polarisationsebene durchlassen^ d_oh_ö ihre Senwingungsrichtungen sind parallele Ist die von der Spannungsquelle 9 an das Element 1 angelegte Spannung niedrig3 so weist der flüssige Kristall 3 eine beträchtliche optische Aktivität auf und das durch den Polarisator 11 polarisierte Licht wird im flüssigen Kristall 3 gedreht und gelangt nicht durch den Analysator 13ο Wenn die Spannung jedoch vergrößert wird, läßt die optische Aktivität des flüssigen Kristalls 3 nach und es gelangt mehr Licht durch den Analysator 13« Bei Spannungs- oberhalb eines bestimmten Grenzwerts erreicht die optische Aktivität des Elements i ihr Minimum und die Intensität q.®ü duToh ά&α Analysator 13 durchgelassenen Licht ein gleichbleibendes l-lazimum_e

Fig, lc zeigt eine graphische Darstellung der über der an das Element 1 angelegten Spannung aufgetragenen

„-!On

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Ausgangsintensität des von. der Lichtquelle 15 ausgesandten Lichts nach dem Passieren durch den Analysator 13_S wenn der Polarisator 11 und der Analysator 13 so angeordnet sind,, daß ihre Schwingungsebenen senkrecht zueinander verlaufen,,, Ist die angelegte Spannung niedrig_? so ist die optische Aktivität des flüssigen Kristalls 3 des Elements 1 groß und das durch den Polarisator 11 polarisierte Licht wird praktisch vollständig um 90° gedreht und durch den Analysator 13 durchgelassene Bei Vergrößerung der Spannung wird die optische Aktivität des Elements 1 jedoch vermindert und es wird weniger Licht durch den Analysator 13 durchgelassen^ bis • oberhalb eines bestimmten.Spannungswertes die Intensität des durchgelassenen Lichts auf ein Minimum abfällt₀ Die Erfindung macht'von der oben mit Bezug auf die Figo Ia₃ Ib und Ic beschriebenen spannungsabhängigen optischen Aktivität Gebrauche . - ■

Fig. 2 zeigt einen scheniatischen Längsschnitt durch einen üblichen Bildverstärker_s welcher in der unten beschriebenen Weise mit einer optischen Intensitätsregeleinrichtung nach der Erfindung versehen werden kann« Der Bildverstärker besteht aus einer im wesentlichen lichtdichten Kammer 21 mit einer Linse 23 an seinem vorderen Ende und einem Okular 25 an seinem hinteren Ende₀ Das von einem

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Gegenstand ausgehende und in die Linse 23 einfallende Licht wird auf den aktiven Teil des Bildverstärkers fokussiert <r Der aktive Teil des Bildverstärkers besteht aus einer Anzahl von Verstärker stufen«, von denen drei dargestellt sind und die jeweils eine Fotokatode, die jeweils Elektronen in einer dem Intensitätsbild des auftreffenden Lichts entsprechenden Anordnung erzeugt, ferner ein Vakuumrohr, dessen eine Begrenzung die Potokatode bildet, und einen am anderen Ende des Vakuumrohrs angeordneten^ eine Anode bildenden Leuchtstoffs chirrn aufweisen. Bei der in Fig₉ 2 dargestellten Anordnung besteht die erste Stufe aus einem Vakuumrohr 29a mit einer Fotokatode 27a und einem Leuchtstoffschirm 31a_s die zweite Stufe besteht aus einem Vakuumrohr 29b mit einer Fotokathode 27b und einem Leuchtstoffschirm 31b und die dritte Stufe besteht aus einem Vatcuumrohr 29c mit einer Fotokatode 27c und einem Leuchtstoffschirm 31c_β Der Leuchtstoffschirm 31a der ersten Stufe ist optisch mittels einer Platte 33 aus einer Vielzahl von faseroptischen Leitungselementen mit der Fotokatode 27b der zweiten Stufe verbundene Der Leuchtstoffschirm 3Io der zweiten Stufe ist mittels einer ebenfalls aus einer Vielzahl von faseroptischen Leitungselementen bestehenden Platte 35 mit der Fotokatode 27c der dritten Stufe verbunden.

Das auf die Fotokatode 27a auftreffende Bild wird

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verstärkt _s indem es auf der Fotokatode 27a in eine Elektronenemission umgesetzt und auf dem Leuchtstoffschirm- J)Ib, wieder in ein optisches Bild umgewandelt wird_β In-jeder weiteren Stufe wird das Bild weiter verstärkte Das verstärkte Bild auf dem Leuchtstoffschirm 31c der letzten Stufe ist durch das Okular 25 sichtbar₀ Die Fotokatode 25a der ersten Stufe kann gegen infrarotes Licht empfindlich sein₂ so daß die erste Stufe zum Umsetzen von infrarotem Licht in sichtbares Licht verwendbar ist._o

Der mit Bezug auf Figo 2 beschriebene Bildverstärker weist üblicherweise eine handbetätigte Blende (nicht dargestellt) auf und ist daher mit dem eingangs dargelegten Mach-= teil behaftet^ nämlich der Möglichkeit der Beschädigung durch Licht zu hoher Intensität₀

Figo 3 zeigt eine schematische Darstellung einer optischen Intensitätsregeleinrichtung nach der Erfindung,, die in Verbindung mit dem mit Bezug auf Fig₀ 2 beschriebenen Bildverstärker verwendbar ist und von dem mit Bezug auf die Fige Ia₃ Ib und Ic beschriebenen Effekt der spannungsabhängigen optischen Aktivität Gebrauch macht₀ Das vom Leucht= stoffschrim 31c (Figo 2) ausgehende Licht wird durch faseroptische Leitungen 4la, 4Ib₉ 4lc <,„<,„ abgetastet ₉ die an geeigneten

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nicht dargestellten Stellen, mit dem Leuchtstoffschirm 31c verbunden sind. Das abgetastete Licht wird durch die faseroptischen Leitungen zu einer fotoelektrischen Zelle 43 geleitet, die beispielsweise eine Fotozelle aus Halbleitermetall ist. Die Fotozelle 43 ist in bekannter Weise so geschaltet, daß sie ein Ausgangssignal abgibt, das dem abgetasteten Licht mit der größten Intensität entspricht. Das von der Fotozelle 43 abgegebene elektrische Signal wird in einem Verstärker 45 verstärkt. Der Verstärkerausgang ist zwischen die transparenten Elektroden 47a und 47b eines Elements 49 geschaltet, das ähnlich dem oben mit Bezug auf Fig. la beschriebenen Element 1 ist. Die transparenten Elektroden des Elements 49 können auch aus einem Gitter aus feinen Drähten aus nicht durchsichtigem Material bestehen. Das Element 49 enthält'einen verwundenen nematischen flüssigen Kristall 51, der zwischen Glasplatten 53a und 53b angeordnet ist und aus Pentyl-cyano-biphenyl bestehen kann, Die Elektroden 47a und 47b sind auf den^ dem Kristall zugewandten Seiten der Glasplatten 53a und 53b aufgebracht. Das Element 49 befindet sich zwischen einem optischen Polarisator 55, der vor der Glasplatte 53a angeordnet ist«, und eineai hinter der Glasplatte 53b gelegenen optischen Polarisator 57β

l6

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Das Element 49 _s der Polarisator 55 und der Analysator sind vor der Linse 23 in Fig_e 2 angeordnet. Die Schwingungsrichtungen des Polarisators 55 und des Analysators 57 verlaufen senkrecht zueinander» Wenn das vom Leuchtstoffschirm 31c ausgehende Licht stärker wird_s wächst in entsprechendem Maß'e die am Ausgang des Verstärkers 25 erscheinende Spannunge Diese an den flüssigen Kristall 51 des Elements angelegte Spannung bewirkt eine Verminderung der Intensität des durch den Analysator 57 durchgelassenen Lichts_e Die Einrichtung nach Pig, 3 überwacht also kontinuierlich die Intensität des in den Bildverstärker einfallenden Lichts und regelt die Intensität des Lichteinfalls in die Linse 23, falls ein plötzlicher Anstieg der Intensität des von einem Gegenstand ausgehenden Lichts auftritt»

Die Schaltung mit dem Verstärker 45 und der fotoelektrischen Zelle 43 kann in bekannter Weise so ausgelegt sein, daß das Element 49 das einfallende Licht nur dann beeinflußt_a wenn die Intensität dieses Lichts einen gegebenen Schwellenwert übersteigt₀

Figo 4 zeigt eine schemätische Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung_s Diese Ausführungsform stellt eine mit Bezug auf die in Fig_a 3 dargestellte Ausführungsform abgewandelte Anordnung dar₀ Die in Figo 3

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vorhandene Fotozelle 43 ist in Pig« 4 durch eine Fotozelle ersetzt, die aus einem Fotoleiter, beispielsweise Cadmiumsulfid, besteht, Der in Fig, 3 vorhandene Verstärker 45 ist durch eine Wechselstromquelle 46 ersetzt, die in einen die Fotozelle 44 und die Elektroden 47a und 47b sowie den verwundenen nematischen flüssigen Kristall 51 des Elements 49 enthaltenden Stromkreis geschatet ist«

Die Einrichtung nach Fig, 4 arbeitet in ähnlicher
Weise wie die mit Bezug auf Fig, 3 beschriebene Anordnung, Zuerst wird der von der Quelle 46 gelieferte Strom so eingestellt, daß die optische Aktivität des Elements 49 ihr

Maximum erreicht, wobei kein Licht auf die Fotozelle 44
fällt, Wenn über die faseroptischen Leitungen 4la, 4lb und 4le Licht abgetastet wird_s so wird der elektrische Widerstand der Fotozelle 44 verminderte Die an den verwundenen
nematischen flüssigen Kristall 51 angelegte Scheitelspannung wird dadurch vergrößert₉ wodurch der gleiche
Effekt hervorgerufen wird, der bereits mit Bezug auf die
Anordnung nach Fig. 3 beschrieben worden ist_s nämlich eine Verminderung der Intensität des durch den Analysator 57

hindurchgelangenden Lichts infolge einer Vergrößerung der
optischen Aktivität des flüssigen Kristalls 5I₉

Es kann sich als zweckmäßig heraussteilen_s die aus

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dem Polarisator 55» dem Element 49 und dem Analysator 57 bestehende Anordnung bei den mit Bezug auf die Fig.« 3 und beschriebenen Einrichtungen zwischen die erste und die zweite Stufe des mit Bezug auf Fig«, 2 beschriebenen Bildverstärkers anzuordnen,

Fig. 5 zeigt einen schematischen Schnitt durch eine noch weitere Einrichtung nach der Erfindung« Diese Ausführungsform stellt eine zusammengesetzte Anordnung dar, die zusammen mit einer elektrischen Stromquelle 69 zwischen der ersten und der zweiten Stufe des mit Bezug auf Fig_e 2 beschriebenen Bildverstärkers angeordnet ist«, Diese zusammengesetzte- Anordnung, welche den Leuchtstoffschirm 31a der ersten Verstärkerstufe mit der Fotokatode 27b der zweiten Stufe optisch verbindet, weist ein Element 6l auf, das dem in Fig. 1 dargestellten Element 1 ähnlich ausgebildet und zwischen einem hinter dem Leuchtstoffschirm 31a befindlichen optischen Polarisator 73 und einem vor der Fotokatode 27b gelegenen drehbaren Analysator 75 angeordnet ist, dessen Schwingungsrichtung senkrecht zur Schwingungsrichtung des Polarisators 73 verläuft» Das Element 61 enthält einen verwundenen nematischen flüssigen Kristall 63, der wiederum aus Pentyl-cyanobiphenyl bestehen kann und zwischen einer transparenten Elektrode 65a und einer ebenfalls transparenten Elektrode 65b angeordnet ist» Die Elektrode 65a ist dabei dem Leuchtstoffschirm 31a

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zugewandt. Die beiden Elektroden 65a und 65b sind mit der Stromquelle 69 verbunden. Das Element 6l unterscheidet sich dadurch vom Element 1 nach Fig. 1, daß es anstelle von Glasplatten eine faseroptische Platte 67a, welches die Begrenzung des Elements 61 zur ersten Stufe des Bildverstärkers hin bildet, und eine faseroptische Platte 67b aufweist, welches die Begrenzung des Elements 61 zur zweiten Verstärkerstufe hin bildet. Die beiden faseroptischen Platten 67a und 67b bestehen jeweils aus einer Vielzahl von seitlich aneinander befestigten faseroptischen Leitern 7^* Weiterhin unterscheidet sich das Element 6l vom Element 1 dadurch, daß es eine durchbrochene Schicht Jl aufweist, die aus einer Anordnung von Inseln 72 aus fotoleitendem Werkstoff, beispielsweise Cadmiumsulfid, besteht, die zwischen der Elektrode 65a und dem flüssigen Kristall 63 angeordnet ist.

Die Stromquelle 69 kann entweder Wechselstrom oder Gleichstrom liefern,, In dem mit der Stromquelle 69 verbundenen Stromkreis liegen der flüssige Kristall 63 und die Schicht aus fotoleitendem Material in Reihe, Wenn das Element 6l Licht mit niedriger Intensität vom Leuchtstoffschirm 31a empfängt, so ist der elektrische Widerstand der fotoleitenden Schicht 71 sehr hoch im Vergleich zu demjenigen des flüssigen Kristalls 63. Wenn das auf eine der Inseln 72 der fotoleitenden

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Schicht 71 auftreffende Licht jedoch eine verhältnismäßig große Intensität aufweist, so wird der-elektrische Widerstand dieser Insel wesentlich vermindert, so daß er mit demjenigen des flüssigen Kristalls.63 vergleichbar wird, wodurch die über dem flüssigen Kristall 63 liegende Spannung ansteigt. Die optische Aktivität des flüssigen Kristalls 63 wird infolge des oben beschriebenen Effekts vermindert* und die Intensität des durch den Analysator hindurchgelangenden Lichts wird folglich herabgesetzt.

Das Element 6l spricht auf einzelne Bereiche eines Bildes an und kann die Intensität des Lichts dieser einzelnen Bereiche gesondert regeln, da die Schicht 71 aus fotoleitendem Material unterbrochen ist und aus einzelnen Inseln 72 besteht.

Fig, 6 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil des Elements 6l nach Fig. 5· Dabei handelt es sich um einen Querschnitt entlang der Linie VI-VI in Fig, 5» Fige 5 selbst zeigt einen Schnitt entlang der Linie V-V in Fig, 6, Die Inseln 72 der aus fotoleitendem Material' bestehenden Schicht 71 sind so angeordnet, daß sie jeweils einer zwischen vier faseroptischen Leitern Tk der Platte 67a gebildeten Lücke gegenüberliegen. Auf diese Weise trifft nur ein Teil

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des von der Elektrode 65a ausgehenden Lichts auf die Inseln der Schicht 71 β Daher wird noch ein wesentlicher Anteil des Lichts zur Fotokatode 75 übertragen. Das auf die aus dem fotoleitenden Material bestehenden Inseln 72 auftreffende Licht ist der Anteil der von den faseroptischen Leitern 74 der Platte 67a ausgehenden Licht, der von den Faserenden aus seitlich gestreut wird₀

Die anhand der Fig. 5 und.6 beschriebenen-Einrichtungen können auch zwischen zwei anderen Stufen des mit Bezug auf Fig. 2 beschriebenen Bildverstärkers angeordnet sein,,

Fig. 7 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Fernsehkamera mit einer optischen Intensitätsregeleinrichtung nach der Erfindung, Die Kamera weist eine übliche Bildaufnahmeröhre 81, eine Linse 83, eine Linse 85 und die mit Bezug auf die Pig, 5 und 6 beschriebene Anordnung auf, welch letztere aus dem Element 6l, dem Polarisator 73 und dem Analysator 75 sowie der Stromquelle 69 besteht. Das Element 69 liegt in der Brennebene der Linse 83 _a Das vom Element 6l ausgehende divergente Licht wird durch die Linse 85 wieder gesammelt und mit Bezug auf die Bildaufnahmeröhre 81 fokussiert.

Die Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 7 ist der

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Arbeitsweise der anhand der Fig« 5 und 6 beschriebenen Einrichtung gleich. Wenn die Intensität des in einen Teil des Elements 6l einfallenden Lichts größer wird, so vermindert sich der Widerstand der Schicht 71 und die über dem flüssigen Kristall 63 liegende Scheitelspannung wird vergrößert. Dieser Spannungsanstieg verursacht ein Ansteigen der optischen * Aktivität des Elements 6l, was eine Verminderung der Intensität des durch den Analysator 75 durchgelassenen Lichts zur Folge hat» Die Intensität des durch die Linse 85 in die Bildaufnahmeröhre 8l' gelangenden Lichts wird dadurch geregelt»

Fig„ 8 zeigt eine schematische Draufsicht einer anderen Fernsehkamera mit einer optischen Intensitätsregeleinrichtung nach der Erfindung, In diesem Fall ist die in Fig. 7 dargestellte Linse 85 weggelassen und die aus dem Element 61, dem Polarisator 73 und dem Analysator 75 bestehende Anordnung befindet sich vor der Bildaufnahmeröhre 8l in der Brennebene der Linse 83, Bei dieser Anordnung ist also anstelle von zwei Linsen nur eine Linse erforderlich.

Die Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 8 ist derjenigen der mit Bezug auf Fig. 7 beschriebenen Anordnung ähnlich, -

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Claims (1)

1. Pat entansprüehe

   (\jj Optische Einrichtung sur selbsttätigen Regelung der Intensität des einfallenden Lichts, gekennzeichnet durch eine erste transparente Elektrode (47a; 65a), ferner durch eine zweite transparente Elektrode (47b; 65b), weiter durch eine zwischen den beiden Elektroden befindliche Schicht (51; 63) aus verwundenem nematischera flüssigem Kristallmaterial, fernerhin durch einen vor der ersten Elektrode angeordneten optischen Polarisator (75; 73) zur linearen Polarisierung des durch die erste Elektrode auf die Schicht auftreffenden Lichts, weiterhin durch einen hinter der zweiten Elektrode angeordneten optischen Analysator (57; 75) zur Feststellung der Polarisationsebene des von der Schicht ausgehenden Lichts, außerdem durch eine Spannungsquelle (45; 46; 49) zum Anlegen einer elektrischen Spannung an die beiden Elektroden und schließlieh durch ein fotoelektrisches Organ (43; 44; 71) zum Abtasten der Intensität des in die Einrichtung einfallenden Lichts und zur Steuerung der an den beiden Elektroden liegenden Spannung in Abhängigkeit von der Intensität des abgetasteten Lichts,

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   2, Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fo"toelektrische Organ (43; 44; 71) einen aus fotoleitendem Werkstoff bestehenden Bereich aufweist,

   3« Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Leitung des vom fotoelektrischen Organ (43; 44; 71) abzutastenden Lichts eine Vielzahl von faseroptischen Leitungselementen (41; 74). vorgesehen ist_e

   4, Einrichtung nach Anspruch 3,.dadurch gekennzeichnet, daß die faseroptischen Leitungselemente (74) in einer transparenten Platte (67a) enthalten sind.

   5, Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das fotoelektrische Organ (71) eine Vielzahl von aus fotoleitendem Material bestehenden Bereichen (72) aufweist, die hinter den Enden der faseroptischen Leitungselemente (74) angeordnet sind,

   6« Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch.gekennzeichnet, daß die genannten Bereiche (72) des fotoelektrischen Organs (71) an der ersten Elektrode (65a) befestigt und gegenüber von seitlichen Zwischenräumen zwischen den Enden der faseroptischen Leitungselemente (74) angeordnet sind₉

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   7β Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die faseroptische Platte (67a) zwischen dem Polarisator (73) und der ersten Elektrode (65a) angeordnet ist und daß die Bereiche (72) des fotoe'lektrischen Organs (71) auf die dem Kristallmaterial zugeordnete Seite der ersten Elektrode aufgebracht sind,

   8_e Anwendung einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bei einem optischen Bildverstärker.

   9· Anwendung einer Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 bei einer Fernsehkamera,

   10, Anwendung nach Anspruch 8_$ dadurch gekennzeichnet, daß der aus den beiden Elektroden und der dazwischen liegenden Schicht sowie aus dem Polarisator und dem Analysator bestehende Teil der Einrichtung vor der ersten V" er stärker stufe des Bildverstärkers angeordnet ist und daß das fotoelektrische Organ das von einer der Verstärkerstufen ausgehende Licht abtastet«

   11, Anwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der aus den beiden Elektroden und der dazwischen liegenden Schicht sowie aus dem Polarisator und dem Analysator

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   bestehende Teil der Einrichtung zwischen zwei der stärkerstüfen des Bildverstärkers angeordnet ist und daß das fotoelektrische Organ das von einer der Verstärkerr stufen ausgehende Licht abtastet,

   12, Anwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Teil der Einrichtung hinter derjenigen V er stärkerstufe des Bildverstärkers angeordnet ist, deren ausgesandtes Licht vom fotoelektrischen Organ abgetastet wird _β

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