DE3880310T2 - System und verfahren zur erzeugung eines flimmer-freien bildes. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Signalverarbeitung und speziell Systeme und Verfahren zum Erzeugen eines flimmerfreien Videozielbildes.
• Es wäre höchst wünschenswert, wenn es möglich wäre, in Echtzeit ein Infrarot- (IR) oder Ultraviolett-Bild (UV) zu simulieren, das im wesentlichen flimmerfrei ist. Dies würde eine effektive Möglichkeit darstellen IR-Detektoren zu testen, die auch als "Sucher" (seekers) und "Brennebenenfelder" (focal plane arrays) bezeichnet werden. Zur Zeit stellt starkes Flimmern eine harte Einschränkung bei IR-Simulationssystemen dar. Ein grundlegendes Problem bei Bildflimmern besteht darin, daß dadurch falsche Zielanzeigen erzeugt werden, da Flimmern oder Flackern einer Änderung der Temperatur des IR-Bildes entspricht. Im Gegensatz zum menschlichen Auge, das Lichtflimmern oder -flackern über eine Periode von ungefähr 30 bis 50 msek. integriert, integrieren IR- Detektoren über eine Periode von unefähr 1 - 5 msek.. Es gibt daher einen signifikanten Bereich, in dem Flimmern (im sichtbaren Spektrum) durch das menschliche Auge nicht erfaßt wird, jedoch von IR-Detektoren erfaßt wird, wenn es im IR- Spektralbereich liegt oder von UV-Detektoren erfaßt wird, wenn es im UV-Spektralbereich liegt.
• Starkes Flimmern wurde bisher durch die Verwendung von Bly- Zellen vermieden, indem ein statisches bzw. stehendes Bild projeziert wurde, mit dem die Zelle beaufschlagt wurde. Bly- Zellen sind beschrieben in dem Artikel von Vincent T. Bly, "Passive Visible to Infrared Transducer for Dynamic Infrared Image Simulation", Optical Engineering, Nov./Dez. 1982, Vol. 21, Nr. 6, pp. 1079 - 1082. Die Anforderung, daß dieser Typ von Systemen mit einem statischen Bild betrieben werden muß, stellt eine signifikante Beschränkung dar, da ein aussagekräftiger Test von IR-Detektoren die Detektion von Bildern verlangt, die sich in Echtzeit ändern.
• Ein früherer Versuch, ein IR-Simulationsystem mit Echtzeitbildern bereitzustellen, umfaßte die Bildung eines Videobildes mittels einer Kathodenstrahlröhre (CRT). Das CRT-Videobild wurde als Eingang einem Flüssigkristall-Lichtventil (LCLV) zugeführt, dem auch ein IR-Auslesestrahl zugeführt wurde. Das LCLV modulierte der IR-Auslesestrahl mit dem Videobild von dem CRT, um ein entsprechendes IR-Videobild zu erzeugen. Ein solches System ist zum Beispiel in Optical Engineering, Vol. 22, Nr. 6, Nov./Dez. 1983, Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, U. Efron et al.: "Silicon liquid crystal light valves: status and issues", Seiten 682 - 686, beschrieben.
• Unglücklicherweise stellte sich heraus, daß dieser Ansatz zu erheblichem Flimmern bzw. Flackern führte. Das Problem besteht darin, daß die beleuchteten Pixel auf dem CRT-Schirm hinsichtlich ihrer Intensität über einen Zeitraum abklingen bevor die nächste Elektronenstrahl-Abtastung erfolgt. Dies bewirkt, daß ein unerwünschter Intensitätsgradient auf einem projezierten IR-Bild von einem IR-LCLV erscheint, daß mit dem CRT gekoppelt ist, und ein IR-Detektor wird dann ein ungleichförmiges Bild detektieren. Da der Detektor im allgemeinen nach Intensitätsgradienten oder -kanten sucht, bei denen der zugehörige Algorhithmus das Vorhandenseins eines "Ziels" bestimmt, sind solche Intensitätsgradienten irreführend. Während dieses Problem theoretisch durch Synchronisation der IR-Detektorabtastung mit der CRT-Elektronenstrahl- Abtastung gelöst werden kann, sind solche Synchronisationen für viele Anwendungen nicht erwünscht. Obwohl daher ein IR- LCLV im Vergleich zu einer Bly-Zelle simulierte IR-Bilder in Echtzeit mit hoher Auflösung und hoher Dynamik projezieren kann, wird dieser Vorteil durch das Abklingen der CRT-Pixel wieder zunichte gemacht. Desweiteren zeigen elektrisch angetriebene Matrixemitter-Geräte flimmern, wenn sie mit einfachen RC-Typ-Pixel Addressier-Schaltkreisen betrieben werden, da das RC-Abklingen von der Auswirkung her dem Phosphor-Abklingen eines CRT entspricht.
• Man kann sich Modifikationen des grundlegenden CRT-LCLV- Systems vorstellen, um das Flimmern zu reduzieren, jedoch werden dadurch andere Probleme erzeugt. In einer solchen Modifikation werden zwei Speicher-CRTs mit Blenden vor jedem Schirm versehen. Mittels der Blenden werden die beiden Speicher-CRTs abwechselnd betrieben, so daß sie abwechselnd mit dem LCLV zusammenwirken. Durch Verteilen der Videobilddatenrahmen auf die zwei CRTs kann das von dem LCLV erfaßte Phosphor-Abklingen theoretisch wesentlich reduziert werden. In solchen Systemen kann es jedoch schwierig sein, eine sehr schnelle Blendenkoordination zu implementieren, die nötig ist, um Flimmern im wesentlichen zu vermeiden. Desweiteren sind Speicher-CRTs ungleichförmig, was zu Bilddifferenzen und folglich zu Flimmern führt.
• Ein weiterer Ansatz umfaßt die Verwendung eines einzigen CRT, jedoch die Erhöhung der Bildfrequenz der Rasterabtastung von der herkömmlichen Frequenz von ungefähr 30 Hz zu wesentlich höheren Frequenzen von ungefähr 1000 Hz. Zukünftige CRTs mögen höhere Bandbreiten aufweisen als heutzutage, wodurch dieser Ansatz dann attraktiver werden würde.
• Ein möglicher Ansatz, der keine in Echtzeit addressierbaren Bilder bereitstellt, ist die Verwendung eines "flimmerfreien" Films oder Diaprojektors, wie das SCANAGON (Warenzeichen), das von der Fa. Robert Woltz Associates, Inc., Newport Beach, California hergestellt wird, und in den US Patenten 4,113,367 und 4,126,386 beschrieben ist, oder vergleichbaren Bildprojektoren. Es mag Potential für diese begrenzte Technik existieren, jedoch wurde nicht gezeigt, daß damit jitter- und flimmerfreie Bilder erzeugt werden können. Desweiteren wird dieses Verfahren keine elektronisch änderbaren Bildszenen in Echtzeit erzeugen.
• Ähnliche Abbildungssysteme, die UV-Licht verwenden, sind aus US-A-4 018 509 bekannt.
• In dem Dokument 1985 SID International Symposium, Digest of Technical Papers, 1st edition, May 1985, Palisades Institute for Research Services, Inc.; A. Farrayre et al.: "Geometrical resolution improvement of Sodern Visualization System", Seiten 266, 269, ist ein Videoprojektor in der Form eines sogenannten Titus-Lichtventiles zur Erzeugung eines im wesentlichen flimmerfreien optischen Videobildes als Antwort auf ein Eingangsvideosignal beschrieben. Dieses bekannte Sodern-Visualization-System ist als Projektor in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung genutzt und ist im Detail auf der nachfolgenden Seite 7 beschrieben.
• Aufgrund der vorstehend aufgezeigten Probleme ist es Ziel der vorliegenden Erfindung ein System und ein Verfahren zum Erzeugen eines im wesentlichen flimmerfreien IR- oder UV-Videobildes bereitzustellen, das in Echtzeit geregelt werden kann.
• Diese Aufgabe wird durch ein System und ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 1, 3 bzw. 6 gelöst.
• Um dieses Ziel zu erreichen, wird ein IR- oder UV-Strahl moduliert, um ihm ein Videobild aufzuprägen, das aus einem Eingangsvideosignal abgeleitet wird. Ein im wesentlichen flimmerfreies Projektionssystem im optisch sichtbaren Bereich wird bereitgestellt. Eine zur Zeit bevorzugte Ausführungsform umfaßt einen elektro-optischen, dielektrischen Kristall, der wenigstens teilweise in einem vorbestimmten Lichtwellenband durchsichtig ist, ein leitfähiges Gitter benachbart aber mit Abstand zu dem Kristall, eine Einrichtung zum Anlegen eines Videospannungssignals zwischen dem leitfähigem Gitter und dem Kristall, und eine Elektronenkanone, die die Kristalloberfläche mit einem Elektronenstrahl konstanter Intensität synchron zu dem Videosignal abtastet. Der Elektronenstrahl (in Verbindung mit sekundärer Elektronenemission) erzeugt einen leitenden Pfad zwischen dem Gitter und dem Teil des Kristalls unter dem Strahl, überträgt lokalisierte Ladungen zu dem Kristall und induziert darin einen entsprechenden lokalisierten Bereich mit Doppelbrechung. Da die Menge der übertragenen Ladung durch das Videosignal an dem Gitter zum Zeitpunkt der übertragung gesteuert wird, formt der Elektronenstrahl ein Videomuster aus lokalisierten Ladungen auf der Kristalloberfläche und ein entsprechendes Muster aus Doppelbrechungen in dem Kristall, während die Abtastung synchron mit dem Videosignal fortschreitet.
• Ein optischer Strahl wird polarisiert und durch den Kristall hindurch übertragen, um das räumliche Doppelbrechungsmuster des Kristalls als ein Muster von Polarisationsdrehungen aufzunehmen, und der Strahl wird durch einen Spiegel durch den Kristall zurückreflektiert. Das Polarisationsmuster des reflektierten Strahls wird durch einen Kreuzpolarisator analysiert, der einen optischen Ausgangsstrahl mit einem mittels Kontrolle des Videosignals bestimmten Videomuster transmittiert. Eine hohe Auflösung wird aufrechterhalten, in dem ein Kristall mit einer Impedanz bereitgestellt wird, die ausreicht, wesentliches Verschmieren der lokalisierten elektrischen Ladungen zu verhindern, hauptsächlich begrenzt durch das laterale elektrostatische Feld zwischen Pixeln mit hohem Kontrast (z.B. hohe Ladung in unmittelbarer Nachbarschaft zu kleiner Ladung).
• Der optische Videostrahl aus dem Projektorsystem wird als Steuereingang einem LCLV zugeführt, das vorzugsweise eine Flüssigkristallschicht und eine Metalloxidhalbleiter-Struktur (MOS-Struktur) umfaßt. Ein IR- oder UV-Auslesestrahl wird polarisiert, durchläuft das LCLV und wird dann analysiert, so daß seine Intensität räumlich entsprechend dem Videomuster moduliert wird, das durch den optischen Eingangsstrahl getragen wird. Der Auslesestrahl nimmt daher ein Videobild auf, das dem originalen Videosignal entspricht, welches in Echtzeit geändert werden kann. Mit dem beschriebenen System kann mit einer Quelle sichtbarem Lichts mit kleiner Leistung in der Größenordnung von 100 Watt für das Projektionssystem ein im wesentliches flimmerfreies Bild erzeugt werden. Alternativ können auch LCLV-Konfigurationen wie z.B. GaAs-LCLV, amorphe Si-LCLV oder CdS-LCLV verwendet werden.
• Das LCLV wird mit dem Betrieb des Projektionssystem koordiniert, um, was anderweitig eine Begrenzung des Projektionssystems wäre, in einen verbesserten Gesamtbetrieb umzuwandeln. Insbesondere sind die Schreib- und Lösch-Zeiten der zur Zeit bevorzugten Projektionssystem ungleich, wobei die Identität der schnelleren Operation von der Polarität der Gitterspannung abhängt. Gemäß der Erfindung wird die Gitterspannungspolarität so gewählt, daß die Schreib-Periode kürzer ist. Das LCLV ist so gewählt, daß selbst mit der längeren Lösch-Periode der Betriebsschwellenwert des LCLV's während einer Lösch-Operation durchschritten wird, wodurch eine vollständige LCLV-Antwort erzeugt wird, selbst wenn die Videoprojektorantwort weniger als vollständig ist.
• Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich für den Durchschnittsfachmann aus der nachfolgend detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung.
• Es zeigt:
• Fig. 1 ein Blockdiagramm der vorliegenden Erfindung zum Erzeugen eines im wesentlichen flimmerfreien IR- oder UV-Videobildes;
• Fig. 2 eine vereinfachte Aufsicht auf das Videoprojektionssystem, das verwendet wird, um die elektrischen Videosignal in ein sichtbares Bild umzusetzen;
• Fig. 3(a) und 3 (b) illustrative Beispiele von möglichen Doppelbrechungsmustern, die sich in einem dielektrischen Kristall ergeben, der in dem Videoprojektor verwendet wird, bzw. des daraus resultierenden räumlichen Polarisationsdreheffekts auf einen polarisierten, optischen Auslesestrahl;
• Fig. 4 eine Darstellung der Wellenlängen für die die vorliegende Erfindung nutzbar ist;
• Fig. 5 eine Seitenansicht eines LCLV's, das verwendet wird, um das optische Videobild aus dem Projektionssystem auf den Auslesestrahl aufzuprägen; und
• Fig. 6 einen Graphen, der eine typische LCLV-Spannungsantwort zeigt.
• Eine bevorzugte Ausführungsform des Gesamtsystems der vorliegenden Erfindung zeigt Fig. 1. Eine Videobildsignalquelle 2 stellt ein elektrischen Signal bereit, das eine Rasterabtastung steuert, um das gewünschte Videobild zu erzeugen. Die Signalquelle 2 kann mittels verschiedener Videoabbildungsmechanismen, wie z.B. Videoband oder Computerbilderzeugungssystemen, bereitgestellt werden. Das Videosignal kann in jedem gewünschten Format, wie z.B. dem Standard NTSC RS170, bereitgestellt werden.
• Das Videosignal wird einem Projektor 4 zugeführt, bei dem es sich um ein Subsystem des gesamten Projektionssytems handelt und der ein im wesentlichen flimmerfreies optisches Ausgangsbild erzeugt. Mit dem Begriff "optisch" ist gemeint, daß nicht IR- und nicht UV-Licht, sondern im allgemeinen sichtbares Licht gemeint ist. Der Projektor 4 wird vorzugsweise mittels dem Sodern-Visualisationssystem implementiert, daß von der Fa. Sodern aus Lineil Brevannes Cedex, Frankreich hergestellt wird. Details dieses speziellen Videoprojektors werden nachfolgend vorgestellt.
• Ein optischer Strahl 6 wird durch eine stabilisierte Lichtquelle mit geringer Leistung, z. B. in Form einer Lampe 8 bereitgestellt, durch eine Linse 9 kollimiert und auf einen polarisierenden Strahlteiler 10 projeziert. Die letztgenannte Vorrichtung stellt in Kombination die Funktionen bereit, den Strahl 6 aufzuspalten, einen Teil davon auf den Projektor 4 als einen einfallenden Auslesestrahl 12 zurückzuführen, den Auslesestrahl 12 zu polarisieren und den austretenden Auslesestrahl der von dem Projektor 4 entlang dem Pfad des einfallenden Strahls 12 zurückgeworfen wird einer Kreuzpolarisation zu unterwerfen. Diese Kreuzpolarisationsfunktion analysiert in ihrer Wirkung den austretenden Auslesestrahl von dem Projektor, so daß die räumliche Intensität des austretenden, durch den polarisierenden Strahlteiler 10 hindurch übertragenen Strahls entsprechend dem Grad der Drehung der Polarisation des austretenden Strahls im Vergleich zur ursprünglichen Polarisation des einfallenden Auslesestrahls 12 variiert. Der polarisierende Strahlteiler 10 wird als Teil des Sodern-Visualisationssystems bereitgestellt. Er könnte durch einen separaten Strahlteiler, Eingangspolarisator und Ausgangs-Kreuzpolarisator ersetzt werden, in bevorzugter Weise wird jedoch eine Vorrichtung verwendet, die diese drei Funktionen in einem kombiniert. Im Handel erhältliche Kalzit-Polarisatoren können auch als Polarisatoren für den sichtbaren Bereich verwendet werden.
• Der Projektor 4 wirkt auf den einfallenden polarisierten Strahl 12 ein, reflektiert ihn als austretenden Strahl entlang dem selben Pfad wie Strahl 12, jedoch mit einem räumlichen Polarisationsmuster, das durch das Videobildsignal von der Signalquelle 2 bestimmt ist. Der polarisierende Strahlteiler 10 transmittiert nur diejenigen Teile des austretenden Strahls, deren Polarisation entsprechend dem Videosignal gedreht worden ist. Ein austretender optischer Strahl 14, der die gewünschten Videobilder in sich trägt, wird damit durch den polarisierten Strahlteiler übertragen.
• Eine Linse 16, ein faseroptisches Bündel oder eine Kombination davon führt das Videobild aus dem Projektor 4 auf die Eingangsseite eines LCLV 18 (= Flüssigkristall-Lichtventil). Die Linse wird normalerweise dazu verwendet das Videobild zu vergrößern, so daß es die zur Verfügung stehende Fläche auf dem LCLV füllt und sie sollte auch entsprechend optischen Standardprinzipien entworfen werden, um eine gleichförmige Intensität bereitzustellen und die Bildauflösung aufrecht zu erhalten.
• Das LCLV 18 ist aufgebaut ein optisches Eingangsbild auf den IR- oder UV-Auslesestrahl aufzuprägen. Die bevorzugte Form für dieses LCLV ist in dem Vortrag von S. T. Wu, U. Efron, J. Grinberg, L.D. Hess und M. S. Wlkowsky, "Infrared Liquid Crystal Light Valve", Proceedings of the International Society for Optical Engineering, Vol. 572 (1985), Seiten 94- 101 beschrieben; weitere Details werden nachfolgend erläutert.
• Die vorliegende Erfindung kann mit einem LCLV-Auslesestrahl mit Wellenlängen im IR- oder UV-Bereich des Spektrums betrieben werden. In der nachfolgenden Beschreibung wird jedoch aus Gründen der Einfachheit nur ein IR-Auslesestrahl erwähnt. Dies stellt jedoch keine Einschränkung der vorliegenden Erfindung dar.
• Der IR-Strahl, auf dem das Videobild aufgeprägt werden soll, wird von einer geeigneten IR-Quelle 20, einem Spektralfilter 22, welcher das gewünschte IR-Wellenband auswählt, und einem Vorpolarisatorelement 24 abgeleitet. Eine Linse 26 bündelt die von den vorstehenden Elementen transmittierte Strahlung auf einen polarisierenden Strahlteiler 28 für den Infrarotbereich, der den IR-Strahl aufspaltet und polarisiert. Ein Teil des aufgespalteten IR-Strahls wird auf das LCLV 18 als ein Auslesestrahl 30 geführt, während der Rest des IR- Strahls durch ein Absorptionselement 32 absorbiert wird. Das LCLV 18 umfaßt eine Flüssigkristallschicht, die man sich so vorstellen kann, daß sie in Pixelelemente aufgeteilt ist, wobei die Flüssigkristalle eines jeden Pixel entsprechend der lokalisierten Intensität des angelegten optischen Videobildes gedreht werden. Der Auslesestrahl 30 durchläuft die LC-Schicht und wird auf sich selbst zurückreflektiert (für einen Doppeldurchgang). Der Auslesestrahl 30 nimmt daher ein Muster von Polarisationsdrehungen auf, das von den LC-Drehungen aller Pixel abhängt. Nach dem Durchlaufen des polarisierenden Strahlteilers 28 wird der IR-Bildstrahl 34 gebildet, der die Videobildinformation von der Videobildsignalquelle 2 trägt. Der polarisierende Strahlteiler 28 kann durch einen separaten Strahlteiler und ein polarisierendes Element ersetzt werden, aber eine einzige Vorrichtung ist bevorzugt. Eine geeignete Vorrichtung ist in dem U.S.-Patent Nr. 4,049,944 von Garvin, Yariv und Somekh, ausgegeben 20. September 1977, Rechtsinhaber Hughes Aircraft Company, dem Richtsinhaber der vorliegenden Erfindung, mit dem Titel "Process for Fabricating Small Geometry Semiconductive Devices Including Integrated Components" beschrieben.
• Im letzten Schritt wird der ausgegebene IR-Strahl 34 mittels einer Kollimatorlinse 36 auf ein Detektorfeld oder einen "seeker" 38 geführt. Das durch einen Qualitätsprojektor 4 bereitgestellte optische Bild ist im wesentlichen flimmerfrei und dieses Charakteristikum wird durch das LCLV 18 bewahrt, um einen im wesentlichen flimmerfreien IR-Strahl 34 zu erzeugen. Unter Vorraussetzung einer sorgfältig aufgebauten Optik wird der IR-Strahl auch die hohe Auflösung des Projektors 4 beibehalten. Da das LCLV 18 lediglich ungefähr 100 Mikrowatt/cm² Schreibintensität benötigt, kann die optische Quelle 8 zum Lesen des Projektors 4 eine Lampe mit relativ geringer Intensität im Bereich von ungefähr 100 Watt sein mit einem hohen Grad an Intensitätsstabilität.
• Ein vereinfachtes Diagramm eines bevorzugten Projektortyps (der Sodern-Projektor ist hierfür ein Beispiel) ist in Fig. 2 dargestellt. Der Projektor umfaßt einen festen elektrooptischen Kristall 40 mit hoher Impedanz, der wenigstens teilweise in dem Wellenlängenbereich des Lichts von der Lampe 8 als grundlegendes strahlmodulierendes Element ist. Die Strahlimpedanz ist hoch genug um ein wesentliches Verschmieren der auf seiner Oberfläche abgelagerten Ladung zu verhindern, im allgmeinen höher als 10¹² ohm/sq.. In dem Sodern-Gerät ist der Kristall aus deuteriertem Kaliumdiphosphat (DKDP) hergestellt. Lithiumniobat (LiNbO&sub3;) oder andere elektro-optische Kristalle könnten ebenfalls verwendet werden und LiNbO&sub3; kann vorteilhaft sein, da es bei Zimmertemperatur arbeitet im Gegensatz zu den sehr tiefen Temperaturen (ungefähr -53ºC) die DKDP erfordert. Allerdings besitzt DKDP im Vergleich zu LiNbO&sub3; den Vorteil wesentlich weniger Spannung für einen bestimmten Pegel von Doppelbrechung zu benötigen. Die Doppelbrechung des DKDP-Kristalls, die von der Wellenlänge abhängt, ist jedoch zu gering, um IR-Bilder zu erzeugen. Der Kristall ist auf einem Substrat 42 montiert, das im allgemeinen transparent bezüglich optischer Wellenlängen ist. Eine transparente Elektrode 44 ist an der Schnittstelle zwischen dem Kristall 40 und dem Substrat 42 angeordnet, während ein dielektrischer Spiegel 46 die gegenüberliegende Seite des Kristalls bedeckt, die von dem Substrat abgewandt ist.
• Ein feines leitfähiges Gitter 48 ist mit Abstand zu dem Kristall, benachbart zu der Seite mit dem dielektrischen Spiegel 46 angeordnet. Das Videobildsignal aus der Videosignalquelle 2 wird an das Gitter 48 und die Elektrode 44 angelegt. Eine Elektronenkanone 50 führt einen Elektronenstrahl mit im wesentlichen konstanter Intensität auf die verspiegelte Kristalloberfläche in einer Rasterabtastung, wobei der Strahl das Gitter 48 unmittelbar vor dem Erreichen des Kristalls durchdringt. In jedem Punkt auf dem der Elektronenstrahl auf den Kristall auftrifft, wirkt eine Elektronenwolke, die durch den Strahl herangeführt wird und die durch Sekundäremissionen aus dem Kristall erzeugt wird, wie ein lokaler Kurzschluß zwischen dem Gitter und der benachbarten Kristalloberfläche. Daher wird eine lokalisierte Ladung auf die Kristalloberfläche befördert, deren Betrag durch die momentane Gitter-Videosignalspannung bestimmt ist. Durch Koordination des dem Gitter zugeführten Videosignals mit dem Abtasten durch den Elektronenstrahl wird auf der Kristalloberfläche ein Ladungsmuster erzeugt, das dem gewünschten Videobild entspricht. Dieses Ladungsmuster wird jedesmal erneuert, wenn der Strahl ein Abtastmuster vervollständigt und es stellt daher ein Videobild in Echtzeit dar. Im Ergebnis wird ein Videobild in ein entsprechendes Spannungsmuster auf dem Kristall umgewandelt. Dieser Prozeß ist im allgemeinen unabhängig von der vorhergehnden Gitterspannung, wodurch das Schreiben von Ladung auf den Kristall und das Löschen gleichzeitig geschehen können. Die hohe Kristallimpedanz verhindert das signifikante Ladungsmengen zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen verschmieren oder dissipieren, wodurch das räumliche Kristall-Spannungsmuster im wesentlichen konstant und flimmerfrei ist.
• Es kann angenommen werden, daß die Kristalloberfläche, die die Ladungen empfängt aus einem Pixelfeld zusammengesetzt ist. Die Doppelbrechung des Kristalls hinter jedem Pixel variiert entsprechend der über dem Kristall an dem Pixel anliegenden Spannung. Daher induziert das an dem Kristall angelegte Spannungsmuster ein entsprechendes Muster von lokalisierten Bereichen mit Doppelbrechung. Dies wiederum prägt das Pixelmuster auf durch den Kristall transmittiertes polarisiertes Licht auf, wobei die Polarisation in jedem Pixel um einen Betrag gedreht wird, der sich mit der Doppelbrechung des Kristalls an diesem Ort ändert. Folglich wird das Videobildmuster, das zuerst auf dem Gitter als sich in Koordination mit der Elektronenstrahl-Abtastung geändertes Spannungssignal vorliegt, in die Form eines räumlichen Polarisationsdrehmusters eines durch den Kristall übertragenen polarisierten Lichtstrahls umgewandelt.
• Dieser Effekt wird in den Figuren 3(a) und 3(b) illustriert. Fig. 3(a) zeigt eine Pixelmatrix auf der elektrisch geladenen Kristalloberfläche mit der relativen Ladungsgröße für jeden Pixel in der Form von Zahlen in dem Pixelquadrat. Die Zahl 3 bezeichnet die maximale Ladung, während 0 den Zustand mit keiner Ladung darstellt. Unter der Annahme, daß ein vertikal polarisierter Strahl durch den Kristall übertragen wird, ist das resultierende Polarisationsmuster des ausgegebenen Strahls in Fig. 3(b) gezeigt. Es ist ersichtlich, daß die Pixel mit der Ladung 0 keine Auswirkung auf die vertikale Orientierung der Polarisation haben, während die Pixel mit maximaler Ladung die Polarisation um 90º drehen und die Pixel mit einem dazwischenliegenden Ladungsbetrag ihre Polarisation um einen entsprechenden Grad drehen.
• Unter nochmaliger Bezugnahme auf Fig. 2 wird ein polarisierter Eingangsstrahl 54 durch das Substrat 42, Elektrode 44 und Kristall 40 auf den dielektrischen Spiegel 46 geführt; dieser Strahl entspricht dem einfallenden Auslesestrahl 12 von dem polarisierenden Strahlteiler 10 in Fig. 1. Die Polarisation des Eingangsstrahl 54 wird an jedem Pixelort während des Durchgangs durch den Kristall um einen Betrag gedreht, der der lokalen Kristall-Ladung entspricht. Der Strahl wird von dem Spiegel 46 zurückreflektiert und läuft durch den Kristall zurück, erfährt eine weitere Polarisationsdrehung und tritt als ein Ausgangsstrahl 56 mit einem räumlichen Polarisationsdrehmuster aus, das dem Videobild entspricht. Dies ist der Ausgangsstrahl, der durch den polarisierenden strahlteiler 10 aus Fig. 1 transmittiert und bearbeitet wird, um als optischer Videobildstrahl 14 auszutreten. Obwohl in Fig. 2 der einfallende und ausgehende Strahl 54 und 56 mit vergleichsweise schmalem Querschnitt dargestellt sind, erstrecken sie sich in der Praxis im wesentlichen über die gesamte Kristallfläche.
• Die Teile des elektromagnetischen Spektrums auf beiden Seiten des sichtbaren Bereichs, in denen die Erfindung arbeiten soll, sind in Fig. 4 gezeigt. Das sichtbare Spektrum erstreckt sich von einer Wellenlänge von ungefähr 0,4 bis 0,7 Mikrometer. Die nächsten längeren Wellenlängen liegen im IR- Bereich, während die nächsten kürzeren Wellenlängen im UV- Bereich liegen. Die Erfindung kann sowohl für den IR- als auch für den UV-Bereich angepaßt werden.
• In Fig. 5 ist eine Schnittdarstellung einer bevorzugten Ausführungsform des LCLV 18 zur Verwendung mit einem IR-Ausgangsstrahl dargestellt. Der optische Eingangsstrahl 14 von dem Projektor 4 und der Linse 16 wird der Eingangs seite der Vorrichtung zugeführt, während der IR-Auslesestrahl 30 der Ausleseseite zugeführt wird. Eine Schicht hochohmigen Silizium-Photoleiters 58 weist eine dünne p+ Rückkontaktschicht 60 auf, die auf ihrer Eingangsseite geformt ist. Dieser Rückkontakt stellt eine hohe Flächenleitfähigkeit her, um eine sehr kleine Last in jedem Punkt in dem Querschnitt des Geräts in dem Ladungsträger erzeugt werden, darzustellen. Die Sensitivität und die Auflösung der Vorrichtung fluktuiert nicht mit dem Eingangslichtpegel. Eine SiO&sub2;-Oxidschicht 62 kann optional auf der Eingangsseite des Rückkontakts 60, gefolgt von einem optionalen optischen Kleber 64, vorgesehen werden. Ein mit einer Gleichvorspannung beaufschlagter n-Typ Diodenschutzring 66 ist auf der dem Rückkontakt 60 gegenüberliegenden Kante des Silizium-Photoleiter-Wafers 58 implantiert, um die Injektion von peripheren Minoritätsträgern in den aktiven Bereich der Vorrichtung zu verhindern. Eine SiO&sub2;-Gate-Isolationsschicht 68 ist auf der Ausleseseite des Silizium-Photoleiter-Wafers 58 gebildet. Mittels einem n-Typ Mikrodiodenfeldes 70 werden an dem Si/SiO&sub2;-Übergang isolierte Potentialwälle gebildet. Dies verhindert die laterale Verschmierung von in dem Übergang befindlichen Signalelektronen.
• Ein reflektierender Metallmatrixspiegel 72 ist auf der Ausleseseite der Gate-Oxidschicht 68 angeordnet, um eine breitbandige IR-Reflektivität bereitzustellen. Die Matrixnatur des Spiegels bewirkt einen sehr hohen Flächenwiderstand ( 10¹² ohm/sq.). Weil die einfallende IR-Strahlung unter der Bandlücke des Si-Fotoleiters liegt, erzeugt sie keine Fotoladungen in dem Fotoleiter. Ein dünner Film eines schnell reagierenden FlüssigkristallS 74 wird als lichtmodulierende, elektro-optische Schicht auf der Ausleseseite des Spiegels 72 verwendet. Eine Front aus IRdurchsichtigem Material 76, entweder Ge, welches inherent leitend ist oder Si implementiert auf der Flüssigkristallseite als eine leitende Elektrode 78, ist benachbart zu dem Flüssigkristall angeordnet. Die Vorderseite der Platte 76 ist mit einer Anti-Reflektionsbeschichtung 80 versehen und die gesamte Struktur ist mit einer luftdichten, anodisierten Aluminiumhalterung montiert.
• Der Silizium-Photoleiter 58 ist mit der Oxidschicht 68 und der transparenten, "metallischen" (leitenden) Elektrodenbeschichtung 78 gekoppelt, um eine "MOS"-Struktur zu bilden. Die Kombination aus isolierendem Flüssigkristall, Oxid und Spiegel wirken als isolierendes Gate der MOS-Struktur.
• Im Betrieb wird eine Wechselspannungsquelle 82 mittels einem Rückkontaktpunkt 84 aus Aluminium an eine Seite des Rückkontakts 60 angeschlossen und die andere Seite wird mit der Gegenelektrode 78 verbunden. Die Spannung zwischen den beiden Elektroden bewirkt, daß die MOS-Struktur alternierend in Verarmungs- (aktiv) und Akkumulations-Phasen (inaktiv) arbeitet. In der Verarmungsphase verarmt die hochohmige Silizium-Photoleiterschicht 58 und durch den optischen Eingangsbildstrahl 14 erzeugte Elektronen-Loch-Paare werden durch das elektrische Feld in den Fotoleiter geschwemmt, wodurch ein Signalstrom erzeugt wird, der den Flüssigkristall aktiviert. Das in der Verarmungszone existierende elektrische Feld drängt die Signalladungen von der Eingangs seite zu der Ausgangsseite und hält so die räumliche Auflösung des Eingangsbildes aufrecht. Um die Modulation der Wirkung des Flüssigkristalls und das Flimmern des Ausgangs zu vermeiden, ist es nur nötig, daß die Wechselspannungsquelle 82 eine Modulationsfrequenz aufweist, die hoch genug ist, daß der Flüssigkristall nur auf eine gemittelte Spannung anspricht. Diese Bedingung kann leicht erfüllt werden. Der polarisierte IR-Auslesestrahl 30 tritt in die Ausleseseite des Lichtventils durch die transparente Schicht 76 ein, durchläuft die Flüssigkristallschicht 74 und wird durch den Metallmatrixspiegel 72 zurück durch den Flüssigkristall reflektiert. Da die Leitfähigkeit eines jeden Pixel in der Fotoleiterschicht 58 mit der Intensität des optischen Eingangsstrahls 14 in jedem Pixel variiert, ergibt sich ein Spannungsteilereffekt, der die Spannung an dem korrespondierenden Pixel des Flüssigkristalls entsprechend der räumlichen Intensität des Eingangslichts variiert. Wie bekannt ist, orientieren sich Flüssigkristalle an jedem Ort selbst entsprechend der aufgeprägten Spannung und die Orientierung des Flüssigkristalls relativ zu der Polarisation des Auslesestrahls an jedem bestimmten Ort bestimmt die Menge der reflektierten Auslesestrahlung, die durch den Analysator transmittiert wird. Das räumliche Intensitätsmuster des Eingangslichts wird daher in ein räumliches Flüssigkristall-Orientierungsmuster in der Flüssigkristallschicht transferiert, was wiederum die räumliche Polarisation des IR-Auslesestrahls steuert, der schließlicht die räumliche Intensität des von dem Analysator transmittierten IR-Strahls steuert.
• Das LCLV 18 bewahrt den im wesentlichen flimmerfreien Zustand des optischen Eingangsstrahls 14 während er auf den IR-Auslesestrahl 30 transferiert wird. Dem Detektorfeld 38 wird daher ein gewünschtes IR-Videobild präsentiert, das im wesentlichen flimmerfrei ist und in Echtzeit geändert werden kann.
• Die Verwendung eines Metallmatrix-Spiegels in dem LCLV wäre für einen UV-Auslesestrahl im Gegensatz zu einem IR-Auslesestrahl nicht geeignet. UV-Licht hat einen höheren Energiepegel als die Si-Bandlücke und würde daher Fotoelektronen nach dem Durchlaufen der Lücken des Metallmatrixspiegels erzeugen. Typische für LCLV für sichtbares Licht verwendete dielektrische Spiegel weisen eine geringe Reflektivität im UV- Bereich auf. Die gewünschte Charakteristik für einen UV- Spiegel wäre eine Reflektivität von in etwa 100 %, eine Transmissivität von im wesentlichen 0 (nicht mehr als 10&supmin;&sup6;), ein sehr hoher spezifischer Flächenwiderstand (größer als ungefähr 10¹&sup0; ohm/sq.), um ein Verschmieren der Ladung zu verhindern, und eine geringe Blockresistivität (spezifischer Widerstand), so daß wenig der erzeugten Fotospannung durch den Spiegel von dem Flüssigkristall weggenommen wird. Es ist bisher nicht bekannt geworden, daß ein Spiegel passend für ein UV-LCLV implementiert worden wäre, es wird jedoch davon ausgegangen, daß solche dielektrischen Spiegel bei geeigneten Forschungsanstrengungen hinsichtlich der Komponentenmaterialien erfolgreich hergestellt werden können.
• Eine typische Strom/Spannungs-Antwortkurve für ein LCLV ist in Fig. 6 dargestellt. Eine merkliche Modulation des Auslesestrahls der Vorrichtung tritt nicht auf, bis die an den Flüssigkristall angelegte Spannung einen Schwellwertpegel Vth übersteigt. Dieses Phänomen wird in der vorliegenden Erfindung verwendet um das Flimmern weiter zu reduzieren und die Qualität des ausgegebenen Bildes weiter zu erhöhen.
• Eine der Einschränkungen des vorstehend beschriebenen Sodern-Projektors besteht darin, daß die Periode, die es benötigt, um voll auf das eingegebene Videosignal zu antworten, oft die Bildrahmenperiode des Signals übersteigt. Dies kann zu einem unerwünschten Grad von Flimmern und auch zu einem Verschmieren des Bildes führen.
• Für eine an das Gitter des Sodern-Projektors angelegte in Bezug auf die auf Masse liegende transparente Elektrode negative Videospannung wird nachfolgend die Zeitdauer diskutiert, die nötig ist, um eine Ladung auf einen Pixel des Kristalls zu SCHREIBEN oder davon zu LÖSCHEN. Die LÖSCH-Operation, die auftritt, wenn ein Null- oder Niederspannungs- Bildrahmen einem Bildrahmen mit höherer Spannung folgt und Ladung von dem Kristall dissipiert, geschieht ziemlich schnell. Die Zeit, die nötig ist, um eine Ladung voll auf den Kristall zu SCHREIBEN, ist merklich länger. Mit einer typischen Video-Bildrahmenfrequenz von 30 Bildern/Sek. kann eine LÖSCH-Operation annähern während eines einzelnen Bildrahmens komplettiert werden, während eine SCHREIB-Operation signifikant unvollständig ist.
• Wenn die Polarität der Gitterspannung umgekehrt und positiv gehalten wird, werden im allgemeinen auch die LÖSCH- und SCHREIB-Kurven umgekehrt. Die SCHREIB-Operation wird nun ziemlich schnell vollständig durchgeführt, während die LÖSCH-Operation merklich mehr Zeit benötigt. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es jedoch nicht notwendig völlig auf Null zu LÖSCHEN, um eine Null-Modulation des LCLV-Ausgangsstrahls zu erreichen. Vielmehr ist es nötig nur soviel zu löschen, daß die Spannung an dem Kristall in dem Lichtventil soweit erniedrigt wird, daß die Pixel des Lichtventils ausgeschaltet werden. Da der anfängliche Teil der LÖSCH-Operation schnell erfolgt und nicht signifikant ausläuft bis das Pixel im wesentlichen ganz gelöscht ist, wird das LCLV so aufgebaut, daß sein Spannungsschwellwert über dem Spannungspegel liegt, der zum Ende eines LÖSCH-Bildrahmens vorliegt. An diesem Punkt wird das korrespondierende Pixel des Lichtventil-Auslesestrahls nicht moduliert, selbst wenn noch Ladung auf dem Pixel des Projektorkristalls vorhanden ist. Das schnelle SCHREIBEN von Ladung auf den Kristall wird daher genutzt, einen entsprechend hohen Grad an Responsivität des Lichtventils zu erzeugen, während die relativ langsamere LÖSCH-Operation in dem Projektor die Responsivität des Lichtventils nicht materiell beeinflußt.
• Der Sodern-Projektor verwendet eine Lichtquelle, die vergleichsweise hell ist, eine 4,5 kW Xenon-Bogenlampe. Dieser Lampentyp ist gewöhnlich instabil und kann Flimmern oder Flackern erzeugen. Wenn der Sodern-Projektor zusammen mit einem geeigneten Lichtventil benutzt wird, wie es vorstehend beschrieben ist, kann diese helle Lichtquelle durch eine mit geringerer Intensität und höherer Stabilität ersetzt werden. Eine 100 Watt Xenon-Bogenlampe mit einem geregelten Netzteil kann verwendet werden, um eine Intensitätsstabilität von ungefähr 0,2 % zu erreichen; eine Quarzhalogenlampe könnte ebenso als Lichtquelle verwendet werden. Sowohl mit der einen als auch mit der anderen dieser Niedrig-Leistungsquellen sollte die Optik so angepaßt werden, daß eine im wesentlichen gleichförmige Beleuchtung des Kristalls erreicht wird.

Claims (9)

1. Ein System zum Modulieren eines Infrarot- (IR) oder Ultraviolettstrahls (UV) (30), um ein im wesentlichen flimmerfreises Videozielbild (34) bereitzustellen, mit:

a) einem Videoprojektor (4), der aufweist:

1) einen elektro-optischem Kristall (40) mit ersten und zweiten einander gegenüberliegenden Oberflächen und einer Impedanz, die genügt, substantielles Verschmieren von lokalisierten elektrischen Ladungen auf dem Kristall zu verhindern, wobei der Kristall in einem vorbestimmten Lichtwellenband wenigstens teilweise transparent ist,

2) ein leitfähiges Gitter (48) benachbart aber mit Abstand zu der ersten Kristalloberfläche,

3) eine Einrichtung (2, 44) zum Anlegen eines Videospannungssignals zwischen dem leitfähigen Gitter (48) und dem Kristall,

4) eine Elektronenkanone (50), angeordnet, um die erste Kristalloberfläche in Synchronität mit dem Videospannungssignal abzutasten, wobei der Elektronenstrahl (52) einen leitenden Pfad zwischen dem leitfähigen Gitter (48) und dem Teil der ersten Kristalloberfläche unter dem Elektronenstrhal herstellt, um eine lokalisierte Ladung zu der Kristalloberfläche zu übertragen und um in dem Kristall (40) eine entsprechende lokalisierte Doppelbrechung zu induzieren, wobei der Betrag des Ladungsübertrags durch das Viedospannungssignal an dem leitfähigen Gitter zum Zeitpunkt des Übertrags kontrolliert wird, wobei der Elektronenstrahl (52) ein Videomuster mit lokalisierten Ladungen auf der ersten Kristalloberfläche und ein entsprechendes Muster aus lokalisierten Bereichen mit Doppelbrechung in dem Kristall (40) formt, während die Abtastung in Synchronität mit dem Videospannungssignal fortschreitet, und

5) einen Spiegel (46), der angeordnet ist, Licht durch den Kristall (40) zurück zu reflektieren, das von der zweiten Kristalloberfläche durch den Kristall (40) hindurch übertragen wird;

b) einer Polarisationseinrichtung (10), um einen optischen Eingangsstrahl (12) zu polarisieren, der wenigstens teilweise das vorbestimmte Lichtwellenband umfaßt und von der zweiten Kristalloberfläche durch den Kristall (40) hindurch gerichtet wird, um das Polarisationsmuster eines reflektierten Strahles (56), zurückreflektiert von dem optischen Eingangsstrahl (56 54) durch den Kristall (40) hindurch, zu analysieren, und um einen Ausgangsstrahl zu übertragen, der ein Videomuster des reflektierten Strahls enthält, wobei das Videomuster einem Polarisationsdrehmuster entspricht, das dem reflektierten Strahl (56) durch das Muster mit lokalisierten Bereichen mit Doppelbrechung aufgeprägt worden ist; und

c) einem Flüssigkristallichtventil (LCLV) (18) angeordnet, den Videoprojektorausgangsstrahl (14) als einen Steuerungseingang für das LCLV (18) zu empfangen, und einen IR- oder UV-Auslesestrahl (30), mit dem das LCLV (18) beaufschlagt wird, entsprechend dem durch den Videoprojektorausgangsstrahl (14) getragenen Videomuster zu modulieren, wobei das LCLV (18) den Videoprojektorausgangsstrahl (14) in ein räumliches Spannungsmuster umwandelt und den IR- oder UV- Auslestrahl (30) entsprechend jedem Teil des räumlichen Spannungsmusters, das einen Spannungsschwellenwert übersteigt, moduliert, und wobei der Videoprojektor (4) unterschiedliche SCHREIB- und LÖSCH-Perioden aufweist, wenigstens eine davon länger als die Bildrahmenperiode des Videozielbildes ist, die Identität der längeren Periode von der Spannungspolarität abhängt, die an das leitfähige Gitter (48) angelegt wird, wobei die Einrichtung (2, 44) zum Anlegen des Videospannungssignals zwischen dem leitfähigen Gitter (48) und dem Kristall (40) eine Spannungspolarität an das leitfähige Gitter (48) anlegt, die eine kürzere SCHREIB-Periode erzeugt, das LCLV (18) eine Antwortzeit hat, derart, daß sein räumliches Spannungsmuster unter seinem Spannungsschwellenwert zum Ende der LÖSCH-Periode von dem Videoprojektor (4) liegt, wodurch das LCLV (18) zu solchen Zeiten gehindert wird, den IR- oder UV-Auslesestrahl (30) zu modulieren, selbst wenn der Videoprojektorausgangsstrahl (14) und das räumliche LCLV-Spannungsmuster größer als null sind.

2. Das System zum Modulieren eines Strahls nach Anspruch 1, desweiteren eine optische Einrichtung (16) umfassend, angeordnet zwischen der Polarisationseinrichtung (10) und dem LCLV (18), um den Ausgangsstrahl (14) auf das LCLV (18) zu lenken.

3. Ein System zum Erzeugen eines Videobildes im Infraroten (IR) oder im Ultravioletten (UV), mit:

einem Videoprojektorsystem (2, 4, 6, 8, 9, 10, 12, 14, 16) zum Erzeugen eines im wesentlichen flimmerfreien optischen Videobildes als Antwort auf ein Eingangsvideosignal,

einem Flüssigkristall-Lichtventil (LCLV) (18) mit einer Einrichtung zum Empfangen eines optischen Eingangsbildes und einer Einrichtung zum Modulieren eines IR- oder UV- Auslesestrahls (30), mit dem das LCLV (18) mit dem optischen Eingangsbild beaufschlagt wird,

einer optischen Einrichtung (16) zum Lenken des optischen Videobildes von dem Videoprojektor (4) auf das LCLV (18) als das optische Eingangsbild,

einer IR- oder UV-Quelle (20), und

Einrichtungen (22, 24, 26, 28) zum Beaufschlagen von Strahlung von der IR- oder UV-Quelle (20) auf das LCLV (18) als der IR- oder UV-Auslesestrahl (30), wobei der IR- oder UV-Auslesestrahl (30) das IR- oder UV-Videobild von dem LCLV (18) abnimmt,

wobei das LCLV (18) das optische Videobild von dem Projektor (4) in ein räumliches Spannungsmuster umwandelt und den IR- oder UV-Auslesestrahl (30) entsprechend jedem Teil des räumlichen Spannungsmusters, das einen Spannungsschwellenwert übersteigt, moduliert, das LCLV (18) eine LÖSCH-Antwortzeit aufweist, derart, daß sein räumliches Spannungsmuster unter seinem Spannungsschwellenwert zu Ende einer LÖSCH-Periode von dem optischen Videobild liegt, wodurch das LCLV (18) zu solchen Zeiten geändert wird, den IR- oder UV-Auslesestrahl (30) zu modulieren, selbst wenn das optische Videobild und das räumliche LCLV-Spannungsmuster größer als null sind.

4. Das Videobildsystem nach Anspruch 3, wobei das Videoprojektorsystem (2, 4, 6, 8, 9, 10, 12, 14, 16) aufweist:

einen elektro-optischen Kristall (40) mit einer Impedanz, die genügt, substantielles Verschmieren von darauf befindlicher Ladung zu verhindern,

Einrichtungen (2, 44, 48, 50) zum Ablagern von Ladungspixeln auf dem Kristall (40) in einem Muster entsprechend einem gewünschten Videobild, wobei die Ladungspixel ein Muster von lokalisierten Doppelbrechungen in dem Kristall (40) erzeugen,

eine Lichtquelle (8),

eine Einrichtung (9) zum Formen des Lichts aus der Lichtquelle (8) in einem Auslesestrahl (12) für den Videoprojektor,

eine Einrichtung zum Transmittieren des Projektorauslesestrahls (12) durch den Kristall (40), um ein Polarisationsmuster zu erlangen, das dem Muster aus lokalisierten Doppelbrechungen im Kristall entspricht, und

eine Einrichtung (10) zum Polarisieren des Projektorauslesestrahls (12) vor der Übertragung durch den Kristall (40) und zum Analysieren des Projektorauslesestrahls (12) nach der Übertragung durch den Kristall (40), um das IR- oder UV-Videobild zu erzeugen.

5. Das Videbildsystem nach Anspruch 4, worin die Lichtquelle (8) hinsichtlich Intensitätsschwankungen stabilisiert ist.

6. Ein Verfahren zum Formen eines Infrarot (IR)- oder Ultraviolett (UV)-Strahls (34) mit einem im wesentlichen flimmerfreien Videobild, mit:

Beaufschlagen eines elektro-optischen Kristalls (40) mit Ladungspixeln in einem Muster, das einem gewünschten Videobild entspricht, und wodurch ein Doppelbrechungsmuster in dem Kristall (40) erzeugt wird, das ebenfalls dem gewünschten Videobild entspricht, wobei der Kristall eine Impedanz aufweist, die groß genug ist, wesentliches Verschmieren der aufgebrachten Ladung zu verhindern,

Auslesen des Kristall-Doppelbrechungsmusters mit einem polarisierten Kristall-Auslesestrahl (12) in dem der polarisierte Kristall-Auslesestrahl durch den Kristall (40) hindurch übertragen wird und dann durch einen Kreuzpolarisator (10) geführt wird,

Zuführen des polarisierten Kristall-Auslesestrahls (12) nach Übertragung durch den Kristall (40) und Bearbeitung durch den Kreuzpolarisator (10) als ein Videoeingang (14) zu einem Flüssigkristall-Lichtventil (LCLV) (18),

Zuführen eines polarisierten IR- oder UV-Auslesestrahls (30) zu dem LCLV (18); und

Steuern des LCLV (18), so daß sein Videoeingang auf den IR- oder UV-LCLV-Auslesestrahl (30) übertragen wird,

wobei das LCLV (18) seinen Videoeingang in ein räumliches Spannungsmuster umwandelt und den IR- oder UV-LCLV- Auslesestrahl (30) entsprechend jedem Teil des räumlichen Spannungsmusters, das einen Spannungsschwellenwert übersteigt, moduliert, wobei das LCLV (18) einen LÖSCH- Antwortzeit aufweist, derart, daß sein räumliches Spannungsmuster unter seinem Spannungsschwellenwert zum Ende der LÖSCH-Periode von demgewünschten Videobild liegt, wodurch das LCLV (18) zu solchen Zeiten gehindert wird, den IR- oder UV-Auslesestrahl (30) zu modulieren, selbst wenn das gewünschte Videobild und das räumliche Spannungsmuster des LCLV größer als 0 sind.

7. Das Verfahren nach Anspruch 6, worin die Ladungspixel dem Kristal (40) zugeführt werden, in dem ein leitfähiges Gitter (48) benachbart zu dem Kristall (40) positioniert wird, zwischen dem Gitter (48) und dem Kristall (40) ein Videospannungssignal angelegt wird, und der Kristall (40) mit einem Elektronenstrahl (52) synchron mit dem Videospannungssignal abgetastet wird.

8. Das Verfahren nach Anspruch 7, worin das Videospannungssignal geändert wird, um das Muster von Ladungspixeln auf dem Kristall (40) zu ändern.

9. Das Verfahren nach Anspruch 6, worin der polarisierte Lichtauslesestrahl (12) eine Leistung in der Größenordnung von 100 Watt aufweist.