DE607020C

DE607020C - Electrodes for a Kerr cell

Info

Publication number: DE607020C
Application number: DES109128D
Authority: DE
Original assignee: Sueddeutsche Telefon Apparate Kabel und Drahtwerke AG TEKADE
Current assignee: Sueddeutsche Telefon Apparate Kabel und Drahtwerke AG TEKADE
Priority date: 1933-04-25
Filing date: 1933-04-25
Publication date: 1934-12-15

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine neue Form der Kerrzelle, die ihr neue Verwendungsmöglichkeiten erschließt. Bisher hat man mit der Kerrzelle wohl die Helligkeitssteuerung eines leuchtenden Punktes oder Bandes- bewirkt, aber man konnte damit nicht die Bewegung eines Lichtpunktes entsprechend einer angelegten Spannung erzielen. Vorliegende Erfindung erreicht die Steuerung eines hellen oder dunklen Fleckes längs des Spaltes einer Kerrzelle dadurch, daß ihre Elektroden eine solche Form erhalten, daß längs des Spaltes Zonen verschiedener Hellspannung vorhanden sind. Im folgenden wird das Wesen der Erfindung näher beschrieben.The invention relates to a new form of the Kerr cell which gives it new uses opens up. So far, the Kerr cell has probably been used to control the brightness of a luminous point or Band-effect, but you could not with it the movement of a point of light accordingly achieve an applied voltage. The present invention achieves that Control of a light or dark spot along the gap of a Kerr cell by that their electrodes receive such a shape that along the gap zones of different Light voltage are present. In the following, the essence of the invention is explained in more detail described.

Der Helligkeitswert einer Kerrzelle, also das Verhältnis der einfallenden· Lichtmenge I_e zur austretenden Lichtmenge I_a wird allgemein durch die folgende Formel ausgedrückt: The brightness value of a Kerr cell, i.e. the ratio of the amount of incident light I _e to the amount of light I _a exiting, is generally expressed by the following formula:

I_a:I_e=c-sin²n(B'l-F²).I _a : I _e = c-sin ² n (B'l-F ² ).

Darin bedeutet c eine durch die optischen as Eigenschaften der Nikolprismen und des Zellenmediums bestimmte Konstante, B die sogenannte Kerrzellenkonstante, / die Weglänge der Lichtstrahlen im elektrischen Felde und F die Feldstärke. In Abb. 1 ist eine der vorstehenden Formel entsprechende Kurve für _w die Helligkeitswerte in Abhängigkeit von der angelegten Spannung, die bei parallelen Elektroden ja der Feldstärke proportional ist, dargestellt. Mit steigender Spannung steigt zunächst der Helligkeitswert, bis er bei E^₁ (erste Hellspannung) ein Maximum erreicht. Danach sinkt¹ er bei weiter steigender Spannung bis auf den Wert o, den er bei Ea₁ (erste Dunkelspannung) erreicht. Wird die Spannung weiter gesteigert, so wächst der Helligkeitswert wieder bis zu seinem Maximum bei Eh2 "usf.Here, c means a constant determined by the optical properties of the Nikol prisms and the cell medium, B the so-called Kerr cell constant, / the path length of the light rays in the electric field and F the field strength. Fig. 1 shows a curve corresponding to the above formula for _w the brightness values as a function of the applied voltage, which in the case of parallel electrodes is proportional to the field strength. As the voltage rises, the brightness value initially increases until it reaches a maximum at E ^ ₁ (first light voltage). After that, ¹ it decreases with further increasing voltage to the value o, which it reaches at Ea ₁ (first dark voltage). If the voltage is increased further, the brightness value increases again up to its maximum at Eh2 "and so on.

Aus der oben angegebenen Formel geht hervor, daß die Hellspannung außer von der Feldstärke F auch von der Weglänge/ der Strahlen im elektrischen Feld abhängig ist. Diesen Umstand benutzt die Erfindung zur Erreichung der neuen Wirkung. In Abb. 2 sind einige erfindungsgemäße Elektroden für Kerrzellen dargestellt. Die Strahlen, die den größten Weg/„ zwischen den Elektroden zurücklegen, werden bei einer gewissen Spannung Eu₁₀ ungeschwächt die Zellenanordnungpassieren, für die Strahlen, die den kleineren Weg l_m zwischen- den Elektroden zurücklegen, wird eine größere Hellspannung Ehim notwendig sein, und für die Strahlen, die den kleinsten Weg/„ im elektrischen Feld zurücklegen, wird die Hellspanraung Eu₁U noch größer sein.The formula given above shows that the light voltage is not only dependent on the field strength F but also on the path length / the rays in the electric field. The invention uses this fact to achieve the new effect. In Fig. 2 some electrodes according to the invention for Kerr cells are shown. The rays that travel the greatest distance / "between the electrodes, at a certain voltage Eu ₁₀ unattenuated cell array passing, for the beams that cover the smaller path l _m intermediate the electrodes, a greater bright voltage Ehim will be necessary, and for the rays that cover the smallest distance / "in the electric field, the light stress Eu ₁ U will be even greater.

Beleuchtet man also die Zelle und steigert allmählich die angelegte Spannung, so wird der Teil der Zelle mit der größeren Elektrodenlänge allmählich, heller erscheinen, während der Teil mit der kleineren Elektrodenlänge noch dunkel bleibt. Bei weitererIf one illuminates the cell and gradually increases the applied voltage, then becomes the part of the cell with the longer electrode length gradually, appearing lighter while the part with the shorter electrode length remains dark. With further

Steigerung der Spannung wird¹ dann allmählich der Teil der Zelle mit der größeren Elektrodenlänge wieder dunkler, während sich derjenige mit der geringeren Elektrodenlänge aufhellt. Der helle Fleck wandert somit von Stellen größerer Elektrodenlänge zu denen kleinerer. Legt man also eine Wechselspannung geeigneter Größe an die Zelle an, so wird entsprechend dieser Spannung immer eine bestimmte Zone der Zelle hell, andere Zonen dunkel erscheinen. Bildet man nun den Spalt der Zelle entsprechend Abb. 4 auf einem mit entsprechender Geschwindigkeit vorbeigeführten Filmstreifen, ab, so erhält man darauf ein Bild der Wechselspannung, ähnlich wie bei einem Oszillographien. Es wird zwar nicht wie eine scharfbegrenzte helle Linie auf dunklem Grunde oder umgekehrt erscheinen, sondern wie ein helles Band mit unscharfen Rändern auf dunklem Grunde, aber für viele Zwecke genügt das vollkommen. Durch passende Wahl der Elektrodenform, für die Abb. 2 einige Beispiele gibt, kann man eine beliebige Abhängigkeit zwischen Lichtpunktbewegung und Spannungsverlauf erzielen.Increase of the voltage is ¹ then gradually the darker part of the cell again with the larger electrode length, while the one lightens with the lower electrode length. The bright spot thus migrates from places of greater electrode length to those of smaller ones. If an alternating voltage of a suitable magnitude is applied to the cell, a certain zone of the cell will always appear light and other zones will appear dark, depending on this voltage. If you now map the gap in the cell as shown in Fig. 4 on a film strip that is moved past at the appropriate speed, you get an image of the alternating voltage on it, similar to an oscillograph. It will not appear like a sharply delimited light line on a dark background or vice versa, but like a light band with blurred edges on a dark background, but for many purposes this is perfectly sufficient. With a suitable choice of the electrode shape, for which Fig. 2 gives some examples, you can achieve any dependency between light point movement and voltage curve.

Besondere Vorteile bietet der Erfindungsgegenstand dann, wenn man im Gebiete höherer Hellspannungen arbeitet. Das soll an Hand von Abb. 3 veranschaulicht werden. Die Hellspaamungen Ε/_ηΰ, E/_llm, Ε;_ηα für die drei Punkte o, m, u einer erfindungsgemäßen Kerrzelle liegen nur sehr wenig auseinander, Arbeitet man nun z. B. in einem Gebiet zwischen Ei_iSm und- Eh_im, also zwischen der dritten und vierten Hellspannung für den mittleren Punkt m, d. h. mit einer konstanten Gleichstromvorspannung E_gl und einer überlagerten Wechselspannung B_w, so sieht man, daß schon eine kleine Wechselspannung E_n, zur Steuerung des Lichtwechsels ausreicht und gleichzeitig die Begrenzung desselben Fleckes, "entsprechend der Steilheit der Kurven wesentlich schärfer ist. Außerdem verändert sich die Breite des Fleckes während des Wanderns längs des Zellenspaltes nur unmerklich. Man kann es daher so einrichten, daß immer, wenn der Teil der Zelle mit der mittleren Elektrodenlänge hell ist, die anderen Teile der Zelle gerade dunkel erscheinen, d.h. daß immer im Abstand der halben Zellenspaltlänge ein heller Fleck auf einen dunklen folgt. Ebenso könnte man auch erreichen, daß immer gerade mehrere dunkle und entsprechend mehrere helle Flecke mit gleichem Abstand über den Zellenspalt wandern. Diese Tatsache ermöglicht die Verwendung einer solchen Kerrzelle für einen weiteren wichtigen Zweck, nämlich als Blende, z. B. für Fernsehaparate mit Mehrfachbildzusammensetzern. In Abb. 4 ist eine solche Fernsehanordnung mit Doppelspiegel- ' schrauben schematisch dargestellt. Die von .iiner starken Lichtquelle B ausgehenden und durch eine Kondensorlinse gesammelten Strahlen passieren zunächst eine Kerrzellenanordnung /C₁ üblicher Bauart, die als Lichtrelais wirkt. Danach müssen sie aber noch eine weitere Kerrzellenanordnung K₂ passieren, welche erfindungsgemäß so ausgebildet ist, daß immer nur ein Teil des Spaltes hell, ein anderer dunkel erscheint. Durch eine Zylinderlinsenoptik Z wird in üblicher Weise das virtuelle Bild des Spaltes der Kerrzelle Ji₂ noch verlängert und dient so als streifenförmige Lichtquelle für die direkt betrachtete Doppelspiegelschraube SS. Da immer nur ein Teil des Spaltes hell erscheint, so· kann immer nur. entweder über den oberen- Teil oder den unteren Teil der Spiegelschraube das Bild der Lichtquelle, dessen Helligkeit im Rythmus der Bildströme schwankt, betrachtet werden. Es entsteht also ein eindeutiges Bild. Die Spiegelschraube macht dabei zwei Umdrehungen pro~ Bild, die Spannung an der Zelle K₂ muß je Bild einmal ansteigen und dann während des Bildwechsels auf den Anfangswert zurückfallen. Zu ihrer Erzeugung könnte man in bekannter Weise ein; Kippgerät verwenden. Die Variationsmöglichkeit der Zellenform gestattet aber auch die Verwendung andersartiger Spannungen.The subject of the invention offers particular advantages when working in the area of higher light voltages. This should be illustrated with the aid of Fig. 3. The Hellspaamungen Ε / _ηΰ , E / _llm , Ε; _η α for the three points o, m, u of a Kerr cell according to the invention are only very slightly apart. B. in an area between Ei _iSm and Eh _im , that is, between the third and fourth bright voltage for the middle point m, ie with a constant direct current bias E _gl and a superimposed alternating voltage B _w , it can be seen that even a small alternating voltage E. _n , is sufficient to control the change of light and at the same time the delimitation of the same spot, "according to the steepness of the curves, is much sharper. In addition, the width of the spot changes only imperceptibly while walking along the cell gap. You can therefore arrange it so that always, if the part of the cell with the middle electrode length is light, the other parts of the cell just appear dark, that is, a light spot always follows a dark one at a distance of half the cell gap length several bright spots at the same distance migrate across the cell gap. This fact enables the use g such a Kerr cell for another important purpose, namely as a diaphragm, z. B. for televisions with multiple picture composers. In Fig. 4 such a television arrangement with double mirror 'screws is shown schematically. The rays emanating from a strong light source B and collected by a condenser lens first pass a Kerr cell arrangement / C _{1 of the} usual type, which acts as a light relay. After that, however, they still have to pass another Kerr cell arrangement K ₂ , which according to the invention is designed so that only one part of the gap appears light and another part appears dark. The virtual image of the gap of the Kerr cell Ji ₂ is extended in the usual way by a cylindrical lens optics Z and thus serves as a strip-shaped light source for the double mirror screw SS viewed directly. The image of the light source, the brightness of which fluctuates in the rhythm of the image streams, can be viewed either via the upper part or the lower part of the mirror screw. So a clear picture emerges. The mirror screw makes two turns per picture, the voltage at cell K ₂ must rise once per picture and then fall back to the initial value during the picture change. For their production one could use a known method; Use tilting device. However, the possibility of varying the cell shape also allows other types of voltage to be used.

Claims

Patent claims:

1. Electrodes for a Kerr cell, characterized in that their surfaces are formed in such a way that the light beam passing through must cover path lengths of different sizes and thereby different zones along the gap. caused by bright tension.

2. The application of the Kerr cell according to claim 1 for moving a light spot corresponding to an applied alternating voltage.

3. The application of the Kerr cell according to claim 1 as a screen for multiple image composers and decomposers.

4. The operation of the Kerr cell according to claim ι with a bias voltage, which is above the first HeU voltage, and one of these superimposed alternating voltages of lower amplitude.

1 sheet of drawings