DE741765C - Projektionsverfahren - Google Patents

Description

• Projektionsverfahren Znrr vergrößerten Projektion undurchsich= tiger ebener Objekte diente bisher in der Regel die Episkopprojektnon: .Sie ist jedoch nur bei kleineren Objekten, die einer sehr starben Beleuchtung ausgesetzt werden können, durchführbar. Für eine Wiedergabe körperlicher Gegenstände ist .die Episkopprojektion überhaupt ungeeignet. Es ist auf diese Weise z. B. nicht möglich, einen Versammlungsredner in stark vergrößertem Maßstab auf einer Projektionsfläche sichtbar zu machen, um auch bei einem sehr großen Zuhörerkreis die Wirkung des gesprochenen Worts durch den Eindruck .auf das Auge zu unterstützen.
• Eine Möglichkeit zur Lösung dieser Aufgabe besteht darin, .daß der zu projizierende Gegenstand nach einem ider aus .der Fernsehtechnik bekannten Verfahren in Bildstreifen oder -punkte zerlegt und durch eine synchronlaufende Wiedergabevorrichtung wieder zusammengesetzt wird. Dabei werden zwischen den Zerleger und den Bildschreiber ein oder mehrere Verstärkungskanäle geschaltet. Dieses Verfahren bedingt einen sehr großen Aufwand wegen der erforderlichen Zerleb@ung. Eine Umgehung der Zerlegung dadurch, daß jedem Bildpunkt ein eigener Kanal zugeordnet wird, kommt ebenfalls wegen des großen Aufwandes nicht in Frage.
• Durch die Erfindung wird dasselbe Ziel mit wesentlich einfacheren Mitteln durch Verwendung eines Bildwandlers erreicht. Der zu projizierende .Gegenstand wird erfindungsgemäß auf die Photokathode des Bildwandlers abgebildet und :die Emissionsverteilung der Photokathode vorzugsweise verstärkt auf einen an Stelle des Fluoreszenzschirmes vorgesehenen Lichtsteuerschirm übertragen, der in be- kannter Weise vom Licht der Projektionslichtquelle be- oder durchstrahlt und optisch vergrößert auf :die Betrachtungsfläche abgebildet wird. Bildwandler sind an sich bekannt; sie wurden aber bisher nicht benutzt, um von einem an sich sichtbaren Gegenstand ohne Änderung der Natur des Bildes ein stark vergrößertes Projektionsbild zu erzeugen, wie es erst -durch den Einbau eines Lichtsteuerschirines an Stelle des Fluoreszenzschirmes möglich wird. Die bekannten Lichtsteuerschirme aber wurden bisher nur im Zusammenhang mit einer Punkt für Punkt erfolgenden Steuerung verwendet, nicht dagegen mit gleichzeitiger Beschießung der ganzen Schirmfläche. Durch die Vereinigung der beiden Anordnungen wird ein Gerät erhalten, welches sich durch große Einfachheit auszeichnet und erstmalig ohne fernsehmäßige Zerlegung und Wie:derzusammensetzung eine Projektion von räumlichen Gegenständen ermöglicht.
• Das Grundprinzip des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in der Fig. i schematisch dargestellt. Der Gegenstand i wird durch eine Optik z auf die in der Röhre 3 befindliche Photokathode .4. abgebildet, deren Emission auf geeignete Weise auf den innerhalb der Röhre befindlichen Relaisschirm 5 abgebildet wird. Der Relaisschirm wird mit einer Lichtquelle 6 über einen hondensor 7 angestrahlt. Die durch den Schirm 5 tretende Lichtverteilung wird mit Hilfe der Projektionsoptik 8 über einen Spiegel 9 vergrößert auf die Projektionsfläche io abgebildet.
• Da der Einfluß der Photoelektronen, wenn sie :dem Relaisschirm unmittelbar zugeführt werden, vielfach zu gering sein b@zw. eine übermäßig starke Beleuchtung des Objekts erfordern wird, n i:uß in diesen Fällen eine Verstärkung zwischengeschaltet werden. Diese Verstärkung erfolgt so, daß eine Aufteilung a uf getrenn , te Übertragun'skanäle nicht erforderlich ist. Es ist z. B. möglich, in einer Vakuumröhre abwechselnd eine Fluoresz_enzschicht und eine Photokathode hintereinander anzuordnen und jedesmal die von der einen Fläche ausgehende Licht- bzw. Elektronenverteilung auf die nächste Fläche zu übertragen. Eine solche Anordnung besitzt jedoch einen schlechten Wirkungsgrad. Auch eine optische Rückkopplung, d. h. die Abbildung einer fluoreszierenden Schicht auf eine weiter vorn gelegene Photokathode dürfte hieran wenig ändern.
• Die Verstärkung wird daher vorzugsweise durch Zwischenschaltung mehrerer sekundäremittierender Bildebenen vorgenommen. Die übersichtlichste Anordnung ergibt sich dabei, wenn niehrere elektronendurchlässige oder als Folien ausgebildete Bildebenen parallel h.intereinandergeschaltet 1v erden. Die Primärelektronen treffen dann @>on der einen Seite z. B. auf ein Netz oder eine Folie, während die Sekundärelektronen nach der anderen ' Seite abgesaugt «-erden. L@ m die bildmäßige Verteilung stets getreu zu übertragen, wird zwischen je zwei aufeinanderfolgenden Bildebenen eine elektronenoptische Abbildung vorgenommen.
• Die Fig. .2 und 3 der Zeichnung -zeigen hierfür je ein Ausführungsbeispiel. Die bereits an Hand der Fig. i erläuterten Bezugszeichen ,bezeichnen die entsprechenden Teile wie dort. Nach Fig. 2 wird der Gegenstand über einen Spiegel 18 auf die Photokathode .l abgebildet. In der Röhre sind fünf Verstärkungsnetze i i und dahinter eine Verstärkungsfolie vorgesehen. Die von der Folie 12 ausgehenden Elektronen gelangen auf den Relaisschirm 5, der im vorliegenden Fall ein veränderliches Spiegelungsvermögen besitzt. je nach .der örtlichen Stärke des auftreffenden Elektronenstroms wird ein auf ihn gerichtetes Lichtbündel mehr oder weniger stark reflektiert. Die von dem Schirm 5 ausgehende und über die Optik 8 und den Spiegel 9 auf die Leinwand projizierte Helligkeitsverteilung entspricht also in jedem Augenblick der auf der Photokathode .l herrschenden Lichtverteilung.
• Die Spannung zwischen den Verstärkungsnetzen wird so gewählt, daß eine möglichst günstige Vervielfachung eintritt. Auf die Folie 12 müssen die Elektronen mit einer höheren Geschwindigkeit auftreffen als auf die Netze, wenn gleich viel Sekundärelektronen je Primärelektron erzeugt werden sollen, da die in die Folie .dringenden Elektronen vor der Sekundärelektronenerzeugung einen Teil ihrer Energie verlieren.
• Die Folie 12 erfüllt in dieser Anordnung zwei weitere Aufgaben. Einmal schützt sie die Photokathode .4 vor dem Licht der O.uelle 6, @velches sonst die Bildkontraste verwischen oder völlig entstellen könnte. Zwischen der Folie 1-z und der Röhrenwandung ist zum gleichen Zweck noch eine ringförmige, etwa in derselben Ebene liegende Blende i 9 vorgesehen: Außerdem werden durch die Folie etwaige von dem vorletzten oder noch weiter zurückliegenden Netzen herrührende Elektronen hoher Geschwindigkeit absorbiert oder zumindest abgebremst. Es wird. auf die Weise erreicht, daß auf den Schirm 5 nur Elektronen von im wesentlichen gleicher Geschwindigkeit gelangen.
• Die elektronenoptische Abbildung zwischen den Elektroden q., 11, 12 und 5 erfolgt in stets gleicher Größe, und zwar mittels einer gleichstromdurchflossenen Spule 13, die ein homogenes Magnetfeld im Innern der Röhre erzeugt. Der Relaisschirm kann selbstverständlich auch aus einer elektrooptischen Substanz oder einer Substanz mit veränderlicher Lichtdurchlä -ssigkeit oder einem -Raster oder einer Schicht von kleinen .Lichtventilen usw: bestehen. Es .ist dabei- im Prinzip gleichgültig, ob die Beeinflussung des Relaisschirms durch die Auflädung beim Elektronenaüfprall"durch d,ie Erwärmung oder eine andere Wirkung eintritt. Wesentlich ist nur, daß er das Licht einer Projektionslichtquelle in eine Helligkeitsverteilung zu verwandeln gestattet, die stets der Verteilung der ,auf den Schirm fallenden Elektronendichte entspricht. Bei Verwendung einer elektrooptischen Substanz erfolgt die Bestrahlung selbstverständlich mit polarisiertem Licht.
• Die Achse der Optik 8 ist bei -dieser Anordnung zur Ebene des Schirms 5 geneigt. Es ist trotzdem eine scharfe Abbildung möglich, wenn auch die Projektionsfläche zur Achse des auffallenden Strahlenbündels geneigt angeordnet wird, wobei jedoch die Tiefenvergrößerung der Optik zu berücksichtigen ist. Eine etwa hierdurch entstehende Bildverzerrung kann gegebenenfalls durch eine entge gengesetzte Verzerrung bei der elektronenoptischen-Abbsldüng innerhalb der Röhre 3 ausgeglichen werden.
• Bei der Anordnung nach Fi,g. 3 sind zwei Verstärkungsebenen 1q. als Folien und eine dritte als Netz ausgebildet. Um auch in diesem Fall nur Elektronen bestimmter Geschwindigkeit .auf den Schirm 5 zu richten, wird am Ende der Röhre eine Ablenkung vorgenommen. 0' Zu diesem Zweck ist (die Röhre dort gekrümmt ausgebildet, und es. ist ein magnetisches Ablenksystem 16 nach Art einer Helmholtzspule vorgesehen. Es besteht aus zwei stromdurchflossenen, in parallelen Ebenen liegenden Ringen, von denen der eine oberhalb und,der andere unterhalb der Röhre liegt. Die Bahnen sämtlicher vom Netz ausgehenden Elektronen werden dann gebogen und auf den Schirm 5 gerichtet. Die Elektronen` hoher Geschwindigkeit fallen auf einen Wandbelag 17, können also die Abbildung nicht mehr beeinträchtigen.
• Die Elektronenoptik besteht in diesem Fall aus elektrostatischen Linsen, die als unterbrochene Zylinder oder Wandbeläge 15 .ausgebildet sind und mit den zugehörigen Folien bzw. Netzen auf gleichem Potential liegen können. Am rechten Ende kann die eine Linsenelektrode in den Wandbelag übergehen, der im Bedarfsfall schwarz ausgebildet wird.
• .Als Relaisschirm ist ein Schirm mit veränderlicher Durchlässigkeit vorgesehen. Der Kondensor 7 ist in diesem Fall hinter dem Schirm angebracht und unmittelbar auf die Röhrenwand gekittet. Eine Rückstrahlung vom Relaisschirm zur Kathode q: läßt sich bei dieser Anordnung sogar dann vermeiden, wenn an Stelle der Folien 1q. Netze vorgesehen sind, indem die Röhrenkrümmung so gewählt wird, -daß jede Verbindungsgerade zwischen Photokathode und Relaisschirm .die Röhrenwandung schneidet.
• Da bei einer mehrfachen Hintereinanderschaltung von gleichartigen sekundäremittierenden Netzen in jeder Stufe eine Verwischung eintritt, kann es zweckmäßig sein, däe Maschenweite in den höheren Stufen oder auch von Stufe zu Stufe kleiner zu wählen als in der oder den vorangehenden. Es kann dann entweder die Zahl der Löcher je cm2 größer gewählt oder bei gleicher Lochzahl der Durchmesser der Öffnungen kleiner gemacht werden. Auf diese Weise wird die Unschärfe wesentlich herabgedrückt. Aus demselben Grunde kann es vorteilhaft sein, hinter einer Anzahl von Netzen eine oder mehrere Folien anzuordnen, da bei den letzteren die durch die Größe der Netzöffnungen bedingte Unschärfe fortfällt.
• Für den Fall, daß wegen .der Bildumkehrung durch die verschiedenen Licht- oder Elektronenoptiken zunächst kein richtig" stehendes Bild erreicht wird, können zusätzliche Spiegel vorgesehen werden, die eine Seitenvertauschung bzw. eine Vertauschung von oben und unten ermöglichen. Selbstverständlich können zum gleichen Zweck auch zusätzliche Abbildungen innerhalb oder außerhalb. der Röhre oder eine Umkehrung mit Hilfe eines elektronenoptischen Spiegels vorgenommen werden. Die Projektionslichtquelle kann gegebenenfalls zugleich zur Beleuchtung,des Objekts dienen.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: r. Verfahren zur vergrößertep episkopi.schen Projektion sichtbarer Gegenstände unter Verwendung eines Bildwandlers, dadurch gekennzeichnet, daß der zu projizierende Gegenstand auf die Photokathode,des Bildwandlers abgebildet und ,die Emissionsverteilung der Photokathode vorzugsweise verstärkt auf einen an Stelle des Fluoreszenzschirmes vorgesehenen Lichtsteuerschirm übertragen wird, der in bekannter Weise vom Licht der Projektionslichtquelle Abe- oder durchstrahlt und optisch vergrößert auf die Betrachtungsfläche abgebildet wird.
2. 2. Anordnung für das Verfahren nach Anspruch r, gekennzeichnet durch eine Photokathode, einen Relaisschirm und mindestens .eine elektrische oder magnetische Elektronenlinse.
3. 3. Anordnung nach Anspruch ä, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Photokathode und den Relaisschirm eine oder mehrere Bildebenen geschaltet sind, in denen der Elektronenström durch Auslösung von Sekundärelektronen verstärkt wird.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei aufeinanderfolgende Bildebenen elektronenoptisch aufeinander abgebildet werden.
5. 5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4. gekennzeichnet durch mehrere im wesentlichen parallel hintereinanderliegende Verstärkungsnetze oder -folien. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Relaisschirm aus einer elektrooptisch wirksamen Substanz oder einer Substanz mit verändärlichem Spiegelungs- oder Durchlaßvermögen oder einem Raster oder- einer Schicht kleiner Lichtventile besteht. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, :daß insbesondere innerhalb !der Röhre Mittel vorgesehen sind, um die Photokathode vor der Strahlung der Projektionslichtquelle zu schützen. B. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um Elektronen verschiedener Geschwindigkeit voneinander zu trennen. 9. Anordnung nach Anspruch :2 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtabschirmung durch eine Verstärkungsfolie, gegebenenfalls zusammen mit einer Blende (i9) bewirkt wird. io. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektronenbündel z. B. durch ein magnetisches Ablenksystem abgelenkt wird, bevor es auf den Relaisschirm trifft. i i. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochgröße der Verstärkungsnetze (Siebe, Gitter) mit zunehmender Entfernung von der Photokathode abnimmt bzw. daß hinter einem oder mehreren Netzen eine oder mehrere Folien angeordnet sind. 12. Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen oder mehrere zusätzliche Spiegel, um den richtigen Bildstand zu erreichen. 13. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre derart gekrümmt ausgebildet ist, daß jede Verbindungsgerade zwischen der Photokathode und dem Relaisschirm die Röhrenwandung schneidet. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschrift Nr.466712, 5658i3; schweizerische - - i584oi, i866oifranzösische - - 781199,8022441' 804:264; britische - - 3:20993,417435; Zeitschrift für technische Physik, i7. Jgg., Heft i2, S. 596 bis 604, S. 613 Abb. 23 und S. 623; Elektrische Nachrichtentechnik (ENT), 1936, Bd. XIII, Heft 7, S. 230 bis 235; Physica, Vol. i NO- 4, v. Februar 1934, S. 297 bis 305.