DE3783793T2 - Lichtventilprojektor mit einer verbesserten schlitzblende. - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Lichtventilprojektoren des Schlieren-Dunkelfeldtyps, die größere Wirkungsgrade als bekannte Projektoren dieses Typs aufweisen, und insbesondere auf eine verbesserte Lichtventil-Balkenplattenkonfiguration, die eine volle Ausnutzung der Schlitze hat, die in den Eingangs- und Ausgangsbalkenplatten zur Verfügung stehen. Die vorliegende Erfindung ist eine neue optische Anordnung für Lichtventile, die als "zwischen homogenisierten Balken" beschrieben werden kann, was zu viel höheren Licht-Wirkungsgraden führt.
• Die allgemeinen Prinzipien und Mechanismen von Lichtventilprojektoren, die Schlieren-Projektionslinsen verwenden, sind beispielsweise in der US-A-3 437 746 von Good et al beschrieben. Derartige Systeme sind für viele Jahre verwendet worden und sind in der Lage, für eine gute Performance zu sorgen; jedoch ist in bekannten Lichtprojektoren die Effizienz der Lichtdurchlässigkeit durch die länglichrunde (lentikulare) Eingangslinse und die Balkenplatte auf etwa 75% dessen begrenzt, was möglich ist.
• In Lichtventil-Projektorsystemen läßt die Eingangsbalkenplatte gefiltertes Licht durch, das auf die Schlitze der Balkenplatte durch ein lentikulares Linsensystem fokussiert ist, das aus Anordnungen oder Arrays von Linsen aufgebaut ist. Die Ausgangsbalkenplatte sperrt oder läßt Licht durch in Abhängigkeit davon, ob es durch Beugungsgitter gebeugt worden ist, die durch einen Elektronenstrahl in eine Steuerschicht geschrieben sind. Die Konfigurationen der Eingangs- und Ausgangsbalkenplatten sind komplementär; das heißt, lichtundurchlässige Flächen der Ausgangsbalkenplatte sind mit durchlässigen Flächen der Eingangsbalkenplatte ausgerichtet, während durchlässige Flächen der Ausgangsbalkenplatte mit undurchlässigen Flächen der Eingangsbalkenplatte ausgerichtet sind. Die Konfiguration der Eingangsbalkenplatte bestimmt die Konfiguration der Farbfilterplatte und des lentikularen Linsensystems.
• In Bezug auf Fig. 1 sei kurz ausgeführt, daß die Schlitze der Eingangsbalkenplatte 18 so angeordnet sind, daß die horizontal orientierten Schlitze, die als "Grün- Schlitze" bezeichnet sind, sich in der Mitte der Platte befinden, und die vertikal orientierten Schlitze, die als "Magenta (Rot + Blau) -Schlitze" bezeichnet sind, oberhalb und unterhalb der Grün-Schlitze angeordnet sind. Wie bereits ausgeführt wurde, ist die Ausgangsbalkenplatte 30 komplementär zu der Eingangsbalkenplatte; d. h. die lichtundurchlässigen Balken in der Platte 30 sind mit den Schlitzen in der Platte 18 ausgerichtet. Eine vergrößerte Ansicht der bekannten Eingangsbalkenplatte ist in Fig. 2 gezeigt, wo zu Darstellungszwecken ein Teil der Balkenplatte 18 aufgeschnitten gezeigt ist, um Anordnungen von Linsen 55 des länglichrunden bzw. lentikularen Linsensystems 28 zu zeigen. In diesem Balkenplattentyp sind die Hälfte der möglichen grünen Linsen blockiert, um einen Schlitz-zu- Schlitz-Abstand zu erhalten, der eine gute vertikale Grün- Auflösung ergibt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist ein horizontaler Schlitz 51 mit jeder zweiten Linsenreihe ausgerichtet, und das dazwischen hindurchtretende fokussierte Licht von abwechselnden Linsenreihen wird durch einen horizontalen Balken 50 gesperrt.
• Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung ist typisch für Lichtventilprojektoren, die von Good et al in der US-A- 3 437 746 beschrieben sind, und die Erfindung wird anhand dieses Beispiels beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die zwei optischen Bandpaßfilter auf der Platte 26 in Fig. 1 für spezielle Anwendungen so gewählt werden können, daß sie anderes Licht als Grün- und Magenta- Licht durchlassen. Weiterhin ändern sich die Verhältnisse der Farben, wie sie beispielsweise durch die Grün-Schlitze und die Magenta-Schlitze definiert sind, in Abhängigkeit von der gewählten Lichtquelle. Beispielsweise wurde in dem Fall eines Vollfarben-Fernseh-Lichtprojektionssystems mit einer Xenon-Lichtquelle gefunden, daß ein Verhältnis von 33% Grün- und 67% Magenta-Pupillenfläche für einen guten Weiß-Lichtabgleich für die Lichtabgabe des Projektors sorgt. Andererseits kann ein System, das eine Vieldampf- Lichtquelle verwendet, ein Verhältnis von 25% Grün- und 75% Magenta-Pupillenfläche erfordern, um für einen guten Weiß- Lichtabgleich zu sorgen. Somit wird deutlich, daß die Konstruktionseinzelheiten, die in der Beschreibung der Erfindung verwendet werden, nur der Darstellung dienen.
• Es ist deshalb eine allgemeine Aufgabe dieser Erfindung, einen Lichtventilprojektor des Schlieren- Dunkelfeldtyps mit einer verbesserten Balkenplattenkonfiguration zu schaffen, die erhöhte Licht-Wirkungsgrade aufweist.
• Weiterhin ist es Aufgabe dieser Erfindung, eine Anordnung von Grün- und Magenta-Eingangsschlitzen auf der Eingangsbalkenplatte zu schaffen, die eine volle Ausnutzung von allen zur Verfügung stehenden Linsen auf dem lentikularen Linsensystem und den gesamten verfügbaren Raum auf der Eingangsbalkenplatte gestattet.
• Gemäß der Erfindung und wie es in Anspruch 1 beansprucht ist, weist ein Lichtventilprojektor des Schlieren- Dunkelfeldtyps mit Eingangs- und entsprechenden komplementären Ausgangsbalkenplattensystemen eine optische Eingangspupille auf, die ein lentikulares Linsensystem, das aus ineinander verschachtelten Anordnungen von Linsen besteht, und eine Eingangsbalkenplatte enthält, die senkrecht zueinander stehende Reihen und Spalten von Schlitzen aufweist, in denen die Reihenschlitze im Abstand zwischen den Spaltenschlitzen angeordnet sind. Eine Lichtfilterung wird derart herbeigeführt, daß die eine Farbe durch die Reihenschlitze hindurchtritt und eine andere Farbe durch die Spaltenschlitze hindurchtritt. Die Linsen, die mit den Reihenschlitzen ausgerichtet sind, sind in Bezug auf die Linsen, die mit den Spaltenschlitzen ausgerichtet sind, um eine Strecke versetzt, die die Hälfte der Breite der mit den Spaltenschlitzen ausgerichteten Linsen beträgt. Da die Ausgangsbalkenplatte eine Konfiguration hat, die zu derjenigen der Eingangsbalkenplatte komplementär ist, wird Licht, das durch die Schlitze der Eingangsbalkenplatte hindurchtritt, in die Mitte der Spaltenschlitze der Ausgangsbalkenplatte gebeugt. Dies sorgt in Verbindung mit der Tatsache, daß kein zusätzlicher undurchlässiger Raum zwischen den Reihenschlitzen erforderlich ist, um den Schlitz-zu-Schlitz-Abstand zu erhalten, der eine gute vertikale Auflösung herbeiführt, für die Erzielung größerer Licht-Wirkungsgrade.
• In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel schlägt diese Erfindung eine Eingangsbalkenplatte-Schlitzanordnung vor, bei der Schlitzreihen zum Aufnehmen von grünem Licht jeweils durch Spalten von Magenta-Schlitzen getrennt sind, die senkrecht zu den Schlitzreihen sind. Um das 33% Grün- und 67% Magenta-Verhältnis für das spezielle Beispiel beizubehalten, das eine Xenon-Lichtquelle verwendet, ist das Äquivalent von zwei Reihen von Spalten von Magenta- Schlitzen zwischen benachbarten Reihen von Grün-Schlitzen angeordnet. Ein 25% Grün-zu-75% Magenta-Verhältnis wird erreicht, indem das Äquivalent von drei Reihen von Spalten von Magenta-Schlitzen zwischen benachbarten Reihen von Grün-Schlitzen angeordnet wird.
• Die Erfindung sorgt auch für ein Versetzen der Spalten von Magenta-Schlitzen und ihren damit ausgerichteten Linsen um einen halben Linsenabstand in Bezug auf die Linsen, die mit den Reihen der Grün-Schlitze ausgerichtet sind. Dies sorgt für einen verbesserten Grün- Wirkungsgrad, da grünes Licht, das durch die Grün-Schlitze hindurchtritt, in die Mitte der benachbarten Magenta- Schlitze in der Ausgangsbalkenplatte gebeugt wird.
• Die Erfindung sorgt auch für eine verbesserte Farbgleichförmigkeit der Beleuchtung trotz Vignettieren in den Schlieren- und Projektions-Optiken.
• Die vorstehenden Erläuterungen und andere Aufgaben, Aspekte und Vorteile der Erfindung werden besser verständlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung von einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen, in denen:
• Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung von einem typischen, bekannten Lichtprojektionssystem ist, das Eingangs- und Ausgangsbalkenplattenschlitze aufweist;
• Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht von der in Fig. 1 gezeigten Eingangsbalkenplatte 18 ist, die teilweise aufgeschnitten ist, um die Linsen des lentikularen Linsensystems zu verdeutlichen;
• Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht von einer Eingangsbalkenplatte gemäß der Erfindung ist, die Grün- Schlitzreihen zeigt, die zwischen zwei Linsen-Hochspalten von Magenta-Schlitzen angeordnet sind, wobei die Balkenplatte wiederum teilweise aufgeschnitten ist, um die Linsen des Linsensystems zu zeigen; und
• Fig. 3 A ist eine vergrößerte Teilansicht der in Fig. 3 gezeigten Eingangsbalkenplattenkonfiguration.
• Indem noch einmal auf die Fig. 1 und 2 der Zeichnungen Bezug genommen wird, so ist dort ein typischer Lichtventilprojektor gezeigt, der die Erfindung enthalten kann. Die Lampe 10 liefert weißes Licht, das von einer Farbfilterplatte 26 aufgenommen wird, die das entsprechende Grün- oder Magenta-Licht an die Schlitze in der Eingangsbalkenplatte 18 liefert. Fig. 2 zeigt die Eingangsbalkenplatte 18 mit Balken 50 und 52 und Schlitzen 51 und 53. Gemäß Fig. 1 ist das gerasterte bzw. lentikulare Linsensystem 28 aus einer ersten Anordnung von Linsen, die mit den Schlitzen 51 aufgerichtet sind, und einer zweiten Anordnung von Linsen aufgebaut, die mit den Schlitzen 53 ausgerichtet sind. Die Linsen in den entsprechenden Anordnungen fokussieren das Licht auf die Schlitze 51 und 53. Eine steuernde Ölschicht 32 wird auf einer rotierenden Scheibe 22 ausgebildet, wenn sie sich durch einen Sumpf oder ein Reservoir 24 dreht, und auf die Schicht wird Information geschrieben durch die Elektronenkanone 16 unter Steuerung von Ablenkplatten 20. Eine Schlieren-Projektionslinse 14 richtet das Licht auf die Ausgangsbalkenplatte 30, die eine komplementäre Konfiguration von Balken für Magenta und Grün wie die Eingangsbalkenplatte 18 hat. Somit tritt beispielsweise grünes Licht, das durch die Beugungsgitter gebeugt wurde, die in die Steuerschicht 32 geschrieben sind, durch die horizontalen Schlitze in der Ausgangsbalkenplatte 30 hindurch, aber grünes Licht, das nicht gebeugt ist, wird durch die horizontalen Balken in der Ausgangsbalkenplatte 30 gesperrt, wobei diese horizontalen Balken mit den horizontalen Schlitzen der Eingangsbalkenplatte 18 ausgerichtet sind. Eine ähnliche Analyse kann für das gefilterte Magenta-Licht durchgeführt werden, das durch die vertikalen Schlitze in der Eingangsbalkenplatte 18 hindurchtritt. Wenn also kein Licht durch die Steuerschicht 32 gebeugt wird, gibt es keine Lichtabgabe von dem Lichtventilprojektor. Dies ist das, was mit einem Lichtventilprojektor des Schlieren-Dunkelfeldtyps gemeint ist.
• Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind die Magenta-Balken 52 der Eingangsbalkenplatte 18 zwischen Schlitzen 53 angeordnet, die das Licht durchlassen. Zu Darstellungszwecken ist ein Teil der Eingangsbalkenplatte 18 in Fig. 2 aufgeschnitten, um Linsen 55 freizulegen, die mit den Schlitzen 51 und 53 ausgerichtet sind. Die Grün-Balken 50 sind zwischen ihren entsprechenden Schlitzen 51 angeordnet. Ein zentrales Loch 56 ist in der Eingangsbalkenplatte vorgesehen, um die Elektronenkanone aufzunehmen. Die Ausgangsbalkenplatte 30 ist das genaue Komplement der Eingangsbalkenplatte 18. Das heißt, in der Ausgangsbalkenplatte würden die Schlitze mit Balken 50 und 52 ausgerichtet sein, und die Balken würden mit den Schlitzen 51 und 53 ausgerichtet sein. Selbstverständlich würde in der Ausgangsbalkenplatte kein zentrales Loch vorhanden sein. In der Eingangsbalkenplatte sind auch die Grün- Schlitze durch einen Abstand getrennt, der zur Lieferung einer genügenden vertikalen Auflösung des grünen Lichtes erforderlich ist. Somit wird etwa die Hälfte des möglichen Lichtes, das für grünes Licht zur Verfügung steht, blockiert und nicht ausgenutzt.
• Die vorliegende Erfindung, wie sie in Fig. 3 gezeigt ist, sorgt für eine Neuordnung der Eingangsbalkenplatte 18', wobei die Grün-Schlitze 60 und entsprechend ausgerichtete Linsen 64 in Reihen angeordnet sind, die jeweils durch Spalten von Magenta-Schlitzen 62 und ihre entsprechend ausgerichteten Linsen 66 getrennt sind. Wiederum ist zu Darstellungszwecken ein Teil der neuen Eingangsbalkenplatte 18' aufgeschnitten, um die Linsen zu zeigen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Spalten von Magenta-Balken und -Schlitzen zwei Linsen hoch, was für den erforderlichen Schlitz-zu-Schlitz-Abstand der Grün- Schlitze sorgt, während der horizontale Abstand zwischen den Magenta-Balken und -Linsen eine Linse breit ist. Die Grün-Balken 61 sind so angeordnet, daß sie senkrecht zu den Spalten der Magenta-Balken 63 sind. Diese Anordnung kann auch beschrieben werden als Spalten von vertikalen Magenta- Schlitzen, die an jedem zweiten Linsenabstand durch einzelne Grün-Schlitze getrennt sind. Diese besondere Anordnung sorgt für das 33% Grün-zu-67% Magenta-Verhältnis, das für xenon-Lichtquellen als das beste befunden wird. Ein 25% Grün-zu-75% Magenta-Verhältnis wird durch Spalten von vertikalen Magenta-Schlitzen erreicht, die an jedem dritten Linsenabstand durch einzelne Grün-Schlitze getrennt sind. Andere Verhältnisse, einschließlich einem Eins-zu-Eins- Verhältnis sind ebenfalls möglich.
• Durch diese Anordnung werden die breiten lichtundurchlässigen Flächen zwischen den Grün-Schlitzen in der Fig. 2 gezeigten Eingangsbalkenplatte eliminiert. Die vertikale Grün-Auflösung wird trotzdem beibehalten, weil die Grün-Schlitze und ihre damit ausgerichteten Linsen durch einen Abstand von zwei oder mehr Linsen getrennt sind. Somit sorgen die Magenta-Stäbe für den erforderlichen Abstand zwischen den Grün-Schlitzen ohne Verlust der Durchlaßfläche der Platte, die beim Stand der Technik durch die notwendigen Breiten lichtundurchlässigen Stäbe zwischen den Grün-Schlitzen gebildet wurde. Diese neue optische Anordnung kann als "zwischen homogenisierten Balken" beschrieben werden.
• Wie am besten in der vergrößerten Teilansicht der Eingangsbalkenplatte gemäß Fig. 3 A gezeigt ist, sind die Reihen von Linsen 64 für grünes Licht nach rechts verschoben um eine Hälfte des horizontalen Linsenabstandes, der allgemein mit der Strecke 65 bezeichnet ist. Diese Verschiebung ist notwendig, um für die maximale Effizienz für das grüne Licht zu sorgen. Wenn die Linsen um den einen Halbraum 65 verschoben sind, fluchten die Grün-Linsen 64 mit den Magenta-Balken 63. Diese halbe Linsenverschiebung setzt das grüne Licht, das vertikal zur Mitte eines Magenta-Schlitzes gebeugt wird, in die komplementäre Ausgangsbalkenplatte 30, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Auf diese Weise wird das gesamte zur Verfügung stehende grüne Licht zu dem Schirm 33 durchgelassen. Ohne diese Verschiebung geht verfügbares grünes Licht verloren aufgrund der Beugung des grünen Lichtes auf einen Magenta- Ausgangsbalken in der Platte 30.
• Gemäß der Erfindung sind das lentikulare Linsensystem 28 und auch die Ausgangsbalkenplatte 30 an das Muster der Eingangsbalkenplatte 18' angepaßt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Die Farbplatte 26 wird ebenfalls so konfiguriert, um für abwechselnde Streifen von Grün- und Magenta- Licht zu sorgen, wobei die Magenta-Streifen beispielsweise zwei oder mehr Linsenabstände breit und die Grün-Streifen einen Linsenabstand breit sein können. Diese Konfiguration sorgt für eine gleichförmigere farbige Beleuchtung unabhängig von einer Linsen-Vignettierung in den Schlieren- und Projektionsoptiken. In der konventionellen Balkenplattenanordnung wird die äußere Pupille in einigen Bildbereichen vignettiert, was zu einer Änderung in dem Grün-Magenta- Abgleich führt. Mit der Erfindung werden die Farben gleichförmig über die Eingangspupille verteilt, und jede Vignettierung, die auftritt, beeinflußt Grün und Magenta gleichförmig um den gleichen Faktor.

Claims (9)

1. Lichtventilprojektor des Schlieren-Dunkelfeldtyps mit Eingangs- und entsprechenden Ausgangsbalkenplattensystemen, wobei die optische Eingangspupille enthält:

ein länglichrundes Linsensystem, das aus ersten und zweiten orthogonalen Linsenanordnungen besteht, eine Eingangsbalkenplatte mit orthogonal zueinander angeordneten horizontalen Reihen und vertikalen Spalten von Schlitzen, die auf entsprechende Weise mit den ersten und zweiten Linsenanordnungen ausgerichtet sind, in denen die Reihenschlitze kontinuierlich und im Abstand zwischen den Spaltenschlitzen angeordnet sind, die diskontinuierlich sind, und

eine Lichtfiltereinrichtung zum Durchlassen von einer Farbe durch die Reihenschlitze und einer anderen Farbe durch die Spaltenschlitze.

2. Lichtventilprojektor nach Anspruch 1, wobei die Reihenschlitze mit Linsenreihen von einer der Anordnungen und die Spaltenschlitze mit Linsenspalten der anderen der Anordnungen ausgerichtet sind, wobei die Linsenspalten zwischen den Linsenreihen eingefügt sind und das Intervall zwischen den Linsenreihen die Höhe von wenigstens einer Linse in einer Spalte ist.

3. Lichtventilprojektor nach Anspruch 2, wobei die Filtereinrichtung grünes Licht durch die Reihenschlitze und Magentalicht durch die Spaltenschlitze durchläßt und das Intervall zwischen den Reihenschlitzen die Höhe von zwei Linsen ist.

4. Lichtventilprojektor nach Anspruch 2, wobei die Filtereinrichtung grünes Licht durch die Reihenschlitze und Magentalicht durch die Spaltenschlitze durchläßt und das Intervall zwischen den Reihenschlitzen die Höhe von drei Linsen ist.

5. Lichtventilprojektor nach Anspruch 1, wobei die mit den Reihenschlitzen ausgerichteten Linsen horizontal um einen halben Linsenabstand der mit den Spaltenschlitzen ausgerichteten Linsen verschoben sind.

6. Lichtventilprojektor nach Anspruch 5, wobei ferner eine Ausgangsbalkenplatte mit einer komplementären Konfiguration zu der Schlitzanordnung der Eingangsbalkenplatte vorgesehen ist und das durch die Reihenschlitze der Eingangsbalkenplatte hindurchtretende Licht in den Spaltenschlitzen in der Ausgangsbalkenplatte des Lichtventilprojektors gebeugt wird.

7. Lichtventilprojektor nach Anspruch 6, wobei die Reihenschlitze mit Linsenreihen von einer der Anordnungen und die Spaltenschlitze mit Linsenspalten von der anderen der Anordnungen ausgerichtet sind, wobei die Linsenspalten zwischen den Linsenreihen eingefügt sind und das Intervall zwischen den Linsenreihen die Höhe von wenigstens einer Linse in einer Spalte ist.

8. Lichtventilprojektor nach Anspruch 7, wobei die Filtereinrichtung grünes Licht durch die Reihenschlitze und Magentalicht durch die Spaltenschlitze durchläßt und das Intervall zwischen den Reihenschlitzen die Höhe von zwei Linsen in einer Spalte ist.

9. Lichtventilprojektor nach Anspruch 7, wobei die Filtereinrichtung grünes Licht durch die Reihenschlitze und Magentalicht durch die Spaltenschlitze durchläßt und das Intervall zwischen den Reihenschlitzen die Höhe von drei Linsen in einer Spalte ist.