DE8512243U1 - Optisches Filter - Google Patents

Description

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Optisches Filter

Die Neuerung betrifft ein optisches Filter j insbesondere Vorsatzfilter für Mehrfarbbildschirme.

Farbfilter sind bisher nur in Form uni eingefärbter Gläser oder Filme bekannt und werden bekanntlich je nach ihrer Einfärbung dafür benutzt, entsprechend bestimmte Farbanteile des sie passierenden Lichtes auszufiltern. Trägt man die Durchlässigkeit derartiger Filter über der Wellenlänge als Ordinate auf, ergeben sich bekanntlich für das jeweilige Filter ganz charakteristische Durchlässigkeitskurven mit einem sog. "Pik" über dem Wellenlängenbereich, für dessen Licht das Filter mehr oder weniger durchlässig ist.

Bildschirme jeder Art, ob nun als Ein- oder Mehrfarbbildschirme, bspw. im Fernsehbereich, im Datenverarbeitungsbereich oder Schalttafelkontro.llbereich, haben ganz allgemein den Nachteil, daß sie bei Beleuchtung mit hellem Licht von der Sichtseite aus eine mehr oder weniger starke Kontrastminderung erfahren. Vermutlich liegt dies daran, daß ein Teil der Leuchtfähigkeit der leuchtfähigen Partikel, mit der die Bildschirmeflache beschichtet ist, vom von außen auftreffenden hellen Licht selbst in Anspruch genommen wird und nur noch der Rest an Leuchtfähigkeit aus dem Bildschirm heraus erregt werden kann, wodurch aber dann nur ein kontrastgeniindertes Bild entsteht.

Kontrollmonitoren, insbesondere im Flugzeugbereich, geht aber dahin bzw. ist schon dahingehend verwirklicht, daß man für derartige Monitoren Mehrfarbbildschirme benutzt, um dem Betrachter schon insoweit/differenteres Inforrnationsbild zur Sichtkontrolle darzubie-r ten. Für derartige Bildschirme genügen aber die herkömmlichen einfarbigen Bandfilter nicht mehr, da d^mi-fcs zwangsläufig ein sog. "spektrales Loch" verbunden ist. Man hat deshalb versucht, die für derartige Filter vorgesehenen und geeigneten Gläser derart einzufärben, daß deren spezifische Durchlässigkeitskurven mehrere "Piks" auf-/ ein

Abhilfeversuche mittels vorgeschalteter Jalousien oder Gitter haben zwar eine gewisse Wirkung, aber einerseits kann man derartige, rein mechanische Vorschältelemente nicht zu fein aufrastern und außerdem zwingen sie den Betrachter, seine Blickrichtung möglichst senkrecht, auf den Bildschirm zu orientieren. Diese Problematik ist zwar bspw. im Fernsehbereich oder im Bereich der Datenverarbeitung nicht so kritisch, da man hier \

in der Regel inner· für- eine Ausschaltung zu grellen Äußenlichtes sorgen kann, dieses Problem gewinnt aber für Überwachungsmonitoren bspw. in Flugzeugcockpits beträchtlich an Bedeutung, da hier in extremem Maße mit der Einwirkung von extrem grellem Licht gerechnet werden muß. Andererseits war dieses Problem in diesem Bereich nicht so kritisch, da man sich auf einfarbige Monitoren beschränkte, denen man auch einfach entsprechend einfarbige Filter herkömmlicher ff

Art vorschalten konnte, um die obenerwähnte nachteilige Einwirkung

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grellen Außenlichtes zumindest zu mindern. Die Tendenz bei derartigen

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weisen, um dem "Farbangebot" vom Bildschirm her entsprechen zu können* Abgesehen' davon, daß es praktisch unmöglich ist, Gläser derart einzüfarben, daß sich für alle Farben des Bildschirmes weitgehend gleiche Durchlässigkeiten ergeben, um mehr oder weniger große "spektrale Löcher" zu vermeiden, sind derartige Filter nur mit einem beträchtlichen Kostenaufwand herstellbar, d.h., ein solches Filter in der Größenordnung von ca. 15 x 15 cm kostet mehrere tausend DM. Abgesehen von der ganz spezifisch erforderlichen Einfärbung der Gläser ist dies dadurch bedingt, daß solche Gläser im Block hergestellt, dann in entsprechend dünnö Scheiben geschnitten und geschliffen und poliert werden müssen. Hinzuweisen ist dabei ausdrücklich darauf, daß e3 sich bei solchen Gläsern letztlich auch um einfarbig, allerdings spezifisch einfarbig eingefärbte Gläser handelt, die aber, wie erwähnt, nicht dem gesamten Farbangebot des Bildschirmes genügen können. Dabei ist es,zumindest zur Zeit, nicht überschaubar, ob überhaupt jemals eine spezifische Einfärbung auffindbar ist, die der Forderung einer kontrastreichen Bildwiedergabe bei einfallendem hellen Außenlicht genügen könnte. Zu erwarten ist dabei nämlich, daß bei solchen Filtern die Durchlässigkeit für einen bestimmten Wellenbereich des Lichtes Beeinträchtigungen der Durchlässigkeit -für andere ^Wellenbereiche nach sich zieht und umgekehrt.

Der !Teuerung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein optisches

Filter für den genannter/ Zweck zu schaffen, das, vor einem Mehrfarbbildschirm angeordnet, auch bei einfallendem hellem Licht von außen eine kontrastreiche Bildwiedergabe gewährleistet und das dabei zudem einfach und damit kostengünstig herstellbar sein soll.

Diese Aufgabe ist mit einem optischen Filter nach der Neuerung durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches angeführten Merk-^ male gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und praktische Ausführungsformen ergeben sich nach den Unteransprüchen.

Dieser Lösung liegt der Gedanke zugrunde, die Farbelementstruktur des Bildschirmes gewissermaßen im Filter zu wiederholen, wobei es aber wesentlich ist, daß die Farbelemente bzw. die Farbfelder des Filters in ihren Abmessungen kleiner»sein müssen als die Farbelemente des betreffenden Bildschirmes. Vorzugsweise werden halb so große Fartafeider vorgesehen, so daß durch den zu^dem vorgesehenen Versatz der Farbfelder im Filter ein Farbelement des Bildschirmes immer ein Farbfeld bzw. einen Farbfeldteil im Filter findet, das für diese bestimmte Farbe durchlässig ist. In Rücksicht auf das Farbauflösevermögen des Auges und die Größe der Farbelemente im Bildschirm spielt sich dies im Millimeterbereich bis in Bereiche von Bruchteilen von Millimetern ab. Diese Größenordnungen sind technisch ohne weiteres verwirklichbar, und in der Regel wird die Anlage von Farbfeldern mit den Farben grün, rot, blau

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genügen. Es sei aber darauf hingewiesen, daß eine derartige Farbgebung der Farbfelder keineswegs zwingend ist, sondern alle möglichen Farben vorgesehen werden können, da es hierbei nicht um Überlegungen und Maßgaben geht, wie sie der Mehrfarbdruck-« oder Reproduktionstechnik zugrundeliegen.

Die im neuartigen -" Farbfilter vorzusehenden Farbfelder können streifenförmige, quadratische, rautenförmige, wabenartige, kreisförmige oder dergl. Struktur aufweisen, wesentlich für derartige Strukturen ist nur, daß diese in bezug auf die Struktur der Farbelemente des Bildschirmes kleiner bzw. wesentlich kleiner ist.

In der praktischen Ausführungsform werden die Farbfelder in ein.er belichtbaren und einfärbbaren Plattenbeschichtung angeordnet, wobei zweckmäßig die Platte, um die Schicht vor Beschädigungen zu bewahren, mit einem Deckglas abgedeckt ist, das ggf. auch selbst als Träger für eine einfärbbare Beschichtung vorgesehen sein kann, d.h. das erfindungsgemäße optische Farbfilter ist in seiner Gesamt struktur also als Sandwich aufgebaut. Darin liegt aber auch der Vorteil einer kostengünstigen Herstellung, was insofern wesentlich ist, als damit ein derart strukturiertes "Mehrfach-Bandpaßfilter" überhaupt für den genannten Zweck in Betarcht gezogen werden kann. Es kann nämlich ohne weiteres von normalen Planglasscheiben ausgegangen werden, deren Größe einem Mehrfaehen der erforderlichen Filterflächengröße

entspricht, wobei nach Aufbringung der Farbfeldstruktur diese präparierte Scheibe einfach in mehrere Filterscheiben zerschnitten wird. Für die Beschichtung steht ohne weiteres geeignetes farbloses, aber einfärbbares, belicht- und entwickelbares Material zur Verfügung, und die Herstellung des Filters erfolgt in der Weise, daß man zunächst eine Schicht dieses Materials auf die transparente Platte aufbringt,mit einer entsprechend strukturierten Maske belichtet und entwickelt und danach auswäscht. Danach erfolgt die Einfärbung der stehengebliebenen Beschichtungsstruktur mit der gewünschten Farbe.· Das gleiche wird dann, je nach gewünschter Anzahl der im Filter vorhanden sein sollenden Farben durch Auftrag entsprechender Schichten wiederholt, wobei die je- |

weiligen Masken mit ihrer Struktur entsprechend versetzt aufgelegt werden, d.h., die Beschichtung mit den unterschiedlichen Farbfeldern wird nicht schrittweise in der Höhe aufgebaut, sondern in der Fläche bleibend, stufenweise ergänzt. Vorteilhaft kann man dabei so vor- I gehen, daß man einmal mit Maske von der einen Seite aus belichtet und dann, nach Auftrag einer weiteren Schicht, ohne Maske von der anderen Seite, wobei die bereits vorhandene und in der ersten Herstellungsstufe entstandene Farbfeldstruktur gewissermaßen als Maske für das nachträglich aufgetragene Schichtmaterial dient.

Das neuartige , optische Mehrfach-Bandpaßfilter wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. ' i

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Es zeigt schematisch

Fig. 1 die typischen Durchlässigkeitskurven für die Farben blaurot, grün, rot, blau;

Fig. 2-6 verschiedene Beispiele für Farbfeldstrukturen und Fig. 7 einen Schnitt durch das optische Filter.

In Fig. 1 sind die typischen Durchlässigkeitskurven für bspw. die Farben blaurot (A), grün (B), rot (C) und blau (D) dargestellt, wobei die sog. "Pik" für die einzelnen Wellenlängenbereiche mit 9 bezeichnet sind, die zu zwei oder mehreren in Kombination im Filter verwirklicht werden sollen. In den Fig. 2 bis ß sine* die Farbfelder mit 4 bezeichnet, die lückenlos und gleichförmig über der ganzen Filterfläche 3 verteilt angeordnet sind. Wie in den einzelnen Fig. 2 bis 6 dargestellt, können dabei die Farbfelder verschieden strukturiert sein, dies jedoch so verstanden, daß im jeweiligen Filter selbstverständlich nur eine einheitliche Struktur vorhanden ist, was sich schon aus Praktikabilitätsgründen ergibt. Die Streifenstruktur gemäß Fig. 2 kann natürlich auch unterschiedliche Streifenbreiten haben und außerdem können die Streifen auch wellen- oder zick-zack-förmig verlaufen. Bei der Kreisstruktur gemäß Fig. 5 können auch die Zwickelflächen zwischen den kreisförmigen Farbfeldern als spezifische Farbfelder angelegt sein.

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In Fig. 7 ist das optische Filter 1 selbst stark vergrößert und im Schnitt dargestellt. Danach besteht das Filter I aus einer transparenten Platte 2, wobei die ganze Filterfläche 3 lückenlos und gleichförmig in transparente Farbfelder 4 gegliedert ist, die abwechselnd oder im Versatz zueinander bspw. im Sinne der Fig. 3 bis 6 unterschiedliche Einfärbungen aufweisen. Die Abmessugnen der Farbfelder sind dabei kleiner bemessen als die Farbelemente (nicht dargestellt) des strichpunktiert dargestellten Bildscliirmes 5, vor dem das Filter 1 angeordnet ist. Daran orientiert, können die Farbfelder 4 bezüglich ihres mittleren Durchmessers in der Größenordnung von etwa-2o ,u bis 2 mm bemessen sein. In Fig. 3 ist gestrichelt ein solches Bildschirmfarbelement angedeutet, woraus deutlich wird, daß dieses Farbelement mehrere Farbfelder bzw. Farbfeldteilbereiche erfaßt. Daraus wird aber auch deutlich,· daß die Bemessungsvorgabe für die Farbfelder wesentliches Merkmal ist , da sonst der Fall eintreten würde, daß ein Farbelement des Bildschirmes einem Farbfeld gegenübersteht, das für das Licht dieses Farbelementes keine Durchlässigkeit hat. Dieses würde aber zu einer spektralen "Löcherigkeit'¹ des ganzen Filters und damit der Informationsdarstellung führen, die es aber zu vermeiden gilt.

Wie ferner aus Fig. 7 erkennbar, sind die Farbfelder 4 in einer belichtbaren und einfärbbareh Plattenbeschichtung 6 angeordnet, was einfach in der vorbeschriebenen iWeise auf fotooptischem Wege durch ' Belichtung mit entsprechend strukturierten Masken zu ver-

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wirklichen ist. Für die Maskenherstellung können dabei problemlos die aus der Rasterherstellüng bekannten Praktiken und Hilfsmittel zur Anwendung kommen. Die in die Färbfelder ¹J gegliederte Plattenbeschichtung 6 wird, da sie empfindlich ist, zweckmäßig mit einem Deckglas 7 abgedeckt, wobei es durchaus möglich ist, das Deckglas 7 als Träger für eine weitere, entsprechend eingefärbte Beschichtung 8 zu benutzen. Soweit in dieser Beschichtung 8 ebenfalls Färöfeider vorgesehen sind,müssen diese selbstverständlich in lokaler und/oder farblicher Hinsicht auf die Farbfeldstruktur in der anderen Beschichtung 6 abgestellt

Claims (5)

(15 247) ^ Patentanwälte •Pateafeejujpi'üehii.: Dipi.-tno. Amthor Dipl.-lnQ. Wotf Schutzansprüche: An dar MainbrO<*a 1» 6450 Η·Λ·ϋ 7

1. Optisches Filter, insbesondere Vorsatzfilter für Mehrfarbbildschirme ,

dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (1) aus einer transparenten Fläche (2) gebildet und die Filterfläche (3) lückenlos und gleichförmig in transparente Farbfelder (4) gegliedert ist, die abwechselnd oder im Versatz zueinander mindestens zwei unterschiedliche Einfärbungen aufweisen und deren Flächengrößen bezüglich ihres Durchmessers oder ihrer Breite und/oder Länge in der Größenordnutig von 20 μ bis 2 mm bemessen sind.

2. Filter nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfelder (4) mit einer streifenförmigen, quadratischen, rautenförmigen, wabenartigen, kreisförmigen oder dgl. Struktur versehen sind.

3. Filter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfelder (4) in einer belicht-, entwickel- und einfärbbaren Plattenbeschichtung (6) angeordnet sind.

4. Filter nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Plattenbeschichtung (6) mit einer Schutzabdeckung, wie Deckglas (7), abgedeckt ist.

5. Filter nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß das Deckglas (7) ebenfalls mit einer eingefärbten Beschichtung (8) versehen und diese gegen die Beschichtung (6) der Platte (2) angelegt angeordnet ist.