DE1246799B - Optisches System zur Projektion von Fernsehbildern - Google Patents

Description

DEUTSCHES m7TW> PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21 al - 32/50

Nummer: 1246 799

Aktenzeichen: G 41786 VIII a/21 al

J 246 799 Anmeldetag: 15. Oktober 1964

Auslegetag: 10. August 1967

Es ist bekannt, elektrische Signale auf einem Material mit verformbarer Oberfläche, z.B. auf einem Ölfilm, in Form von Vertiefungen und Erhöhungen aufzuzeichnen und diese Oberflächenstrukturen als lichtmodulierendes Medium nach dem Eidophor-Verfahren zur Projektion eines sichtbaren Bildes zu benutzen.

Bei einem bekannten optischen System dieser Art (z. B. deutsches Patent 1 090 710) ist eine Eingangsblende, die abwechselnd lichtdurchlässige und undurchsichtige Bereiche enthält, zwischen einer Lichtquelle und dem lichtmodulierenden Medium angeordnet. Die Anordnung enthält ferner einen Bildschirm, auf den das durch das lichtmodulierende Medium tretende und von diesem gebeugte Licht trifft, und zwischen dem Bildschirm und dem lichtmodulierenden Medium ist eine Ausgangsblende mit abwechselnd undurchsichtigen und lichtdurchlässigen Bereichen angeordnet, von der das ungebeugte Licht normalerweise aufgefangen wird, so daß der Bildschirm dunkel bleibt. Schräg zur Achse des optischen Systems ist ein Elektronenstrahlerzeugungssystem vorgesehen, von dem ein Elektronenstrahl auf das lichtmodulierende Medium gerichtet wird, mit dem dieses in Abhängigkeit von Videosignalen deformiert werden kann. Hierdurch wird das durchtretende Licht gebeugt und trifft durch die lichtdurchlässigen Bereiche der Ausgangsblende auf den Bildschirm.

Derartige Anordnungen hat man bereits dadurch verbessert, daß man zwischen der Lichtquelle und der Eingangsblende eine Linsengruppe, mit der die Lichtquelle auf die durchsichtige Spalte der Eingangsblende abgebildet wird, und zwischen dieser ersten Linsengruppe und dem lichtmodulierenden Medium eine zweite Linsengruppe angeordnet hat, mit der das von der ersten Linsengruppe durch die Eingangsblende tretende Licht auf dem lichtmodulierenden Medium abgebildet wird. Hierdurch wird für eine gleichmäßige Ausleuchtung der gitterförmigen Eingangsblende und des lichtmodulierenden Mediums bei möglichst kleinen Lichtverlusten gesorgt.

Die Linsengrappen bestehen im allgemeinen aus zwei zueinander senkrecht stehenden Sätzen aus jeweils parallelen, zylindrischen und länglich runden Linsen. Vorzugsweise ist die Zahl der Linsen des einen Satzes, dessen Linsen gleichzeitig parallel zu den Spalten der Eingangsblende angeordnet sind, gleich der Zahl der Spalte der Eingangsblende.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, solche optischen Systeme auch in konstruktiver Hinsieht zu verbessern und zu vereinfachen.

Die Erfindung geht dazu von einem optischen Sy-Optisches System zur Projektion von
Fernsehbildern

Anmelder:

General Electric Company,
Schenectady, Ν. Υ. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,
Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:
William Earl Good,
Henry John Vanderlaan,
Liverpool, N.Y.(V. StA.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 16. Oktober 1963
(316607)

stem zur Projektion von Fernsehbildern mit einer Katodenstrahlröhre mit strahlgesteuertem Lichtmodulator aus, bei dem die Lichtmodulation mit Hilfe von Beugungsgittern erzielt wird, indem eine Lichtquelle mittels einer Linsengruppe auf die Spalte einer Eingangsblende und die gleiche Linsengruppe mittels einer zweiten Linsengruppe durch die Eingangsblende und ein Eingangsfenster in der Katodenstrahlröhre auf den Lichtmodulator abgebildet wird.

Gemäß der Erfindung bilden die Eingangsblende, das Eingangsfenster und eine Linsenplatte mit der zweiten Linsengruppe einen aus einem Stück bestehenden Teil der Hülle der Katodenstrahlröhre.

Die Eingangsblende besteht vorzugsweise aus galvanisch auf der Innenseite des Eingangsfensters niedergeschlagenen Stegen. Außerdem ist die Eingangsblende bezüglich des Lichtmodulators vorzugsweise konvex.

Die Erfindung wird im folgenden auch an Hand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Figuren näher beschrieben.

F i g. 1 zeigt schematisch ein bekanntes optisches System zur Projektion von Fernsehbildern;

F i g. 2 ist ein Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;

F i g. 3 ist ein Schnitt durch die Eingangsblende längs der Linie 3-3 der F i g. 2.

709 620/356

Die F i g. 1 zeigt schematisch ein optisches System zur Projektion von Fernsehbildern. Es enthält ein lichtmodulierendes Medium 10 und zwei Lichtblenden

11 und 12, die derart angeordnet sind, daß sie als Lichtventil arbeiten und Licht in Abhängigkeit von elektrischen Signalen durchlassen, die die Lichtintensität eines zu projizierenden Bildes bestimmen. Das lichtmodulierende Medium ist lichtdurchlässig und kann mit Hilfe von Elektronen, die z. B. mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem 13 aufgebracht werden, zu einem Beugungsgitter deformiert werden. Die Eingangsblende 11 weist mehrere durchlässige horizontale Schlitze auf, die durch undurchsichtige horizontale Stege getrennt sind. Die Ausgangsblende

12 besteht in ähnlicher Weise abwechselnd aus durchlässigen Schlitzen und undurchsichtigen Stegen. Zur Abbildung der durchlässigen Schlitze der Eingangsblende 11 auf die undurchsichtigen Stege der Ausgangsblende 12 bei undeformiertem lichtmodulierendem Medium, das etwa senkrecht zum Lichtweg zwi- so sehen der Eingangsblende und der Ausgangsblende angeordnet ist, ist eine Optik 15 vorgesehen. Mit Hilfe des Elektronenstrahlerzeugungssystems 13 wird das lichtmodulierende Medium in ein Beugungsgitter verwandelt, wobei die Vertiefungen oder Zeilen parallel zu den durchlässigen Schlitzen und senkrecht zum Lichtweg zwischen den beiden Blenden liegen.

Das von einer Lichtquelle 16 kommende Licht trifft durch die Eingangsblende auf das lichtmodulierende Medium. Bei Abwesenheit elektrischer Signale wird alles durch die Eingangsblende tretende Licht von der Ausgangsblende abgefangen. Beim Aufprägen elektrischer Signale mit Hilfe des Elektronenstrahlerzeugungssystems werden im lichtmodulierenden Medium Beugungsgitter erzeugt, wodurch das Licht senkrecht zur Richtung der Zeilen oder Linien des Beugungsgitters abgelenkt und zumindest teilweise von den Schlitzen in der Ausgangsblende durchgelassen wird. Die Intensität des durch die Ausgangsblende tretenden Lichtes ändert sich entsprechend der Tiefe der Vertiefungen oder Zeilen bzw. in Abhängigkeit von der Wirkung des geeignet modulierten, z. B. amplitudenmodulierten, Elektronenstrahls. Das von der Ausgangsblende durchgelassene Licht wird dann von einer Projektionslinse 17 auf einem Bildschirm 18 abgebildet.

Bei einem solchen optischen System muß das Licht möglichst intensiv und gleichförmig auf den aktiven Bereich des Lichtmodulierenden Mediums treffen. Hierfür sind ein parabolischer Reflektor 19, eine Kondensorlinse 20 und zwei Linsenplatten 21 und 22 mit länglich runden Linsen vorgesehen. Das von der Lichtquelle 16 kommende Licht wird vom Reflektor 19 und der Kondensorlinse 20 durch die Schlitze der Eingangsblende 11 auf das lichtmodulierende Medium 10 geworfen. Im kürzesten Lichtweg zwischen der Lichtquelle und dem lichtmodulierenden Medium sind Paare kleiner Linsen angeordnet, von denen je eine einer Linsenplatte 21 bzw. 22 zugeordnet ist. Jede Linse der ersten Linsenplatte 21 hat die Wirkung, daß die Lichtquelle 16 auf ein entsprechendes Element eines Schlitzes der Eingangsblende 11 abgebildet wird. Von jeder Linse der zweiten Linsenplatte 22 wird dagegen eine Linse der ersten Linsenplatte 21 auf dem aktiven Bereich des lichtmodulie- renden Mediums abgebildet, so daß dieses gleichförmig und mit hoher Ausbeute von der Lichtquelle ausgeleuchtet wird.

Da zur Erzeugung der Deformationen im lichtmodulierenden Medium ein Elektronenstrahl benutzt wird, muß eine evakuierte Hülle mit einem Eingangsund Ausgangsfenster für das Licht vorgesehen sein, die das lichtmodulierende Medium und das Elektronenstrahlerzeugungssystem aufnimmt. Die Hülle kann außerdem weitere Bestandteile enthalten, und das lichtmodulierende Medium kann am Eingangsoder am Ausgangsfenster liegen. Die Optik 15 und das lichtmodulierende Medium müssen zwischen der Eingangs- und Ausgangsblende angeordnet sein. Die Optik kann jedoch zu beiden Seiten des lichtmodulierenden Mediums angeordnet sein, solange nur die Schlitze der Eingangsblende auf die Stege oder Schlitze der Ausgangsblende abgebildet werden. Somit ist das beschriebene optische System hinsichtlich der Lage des lichtmodulierenden Mediums und der Optik in festen Grenzen frei wählbar. Wenn auch die Eingangsblende und die Ausgangsblende als ebene Blenden dargestellt sind, so dürfen sie doch Krümmungen aufweisen, die an die Bildwölbung der Linsen angepaßt sind. Dadurch wird der Linsenaufbau erleichtert, wenn eine geringe Korrektur für die Bildwölbung notwendig ist.

Da das optische System zahlreiche Bestandteile enthält, ist die optische Qualität aller Bestandteile von Bedeutung. Durch eine Verbesserung der Leistungsfähigkeit des Systems könnte nicht nur die Größe der Lichtquelle, sondern könnten auch die Anforderungen an die Kühlung einzelner Bestandteile, z. B. der Eingangs- und Ausgangsblenden, vermindert werden. Wenn man mehrere Bestandteile zu einem einzigen Bauglied kombinieren könnte, dann würde auch die Zahl der reflektierenden Flächen vermindert, so daß unerwünschte Reflexionen vermieden werden. Hierdurch würde neben der Leistungsfähigkeit oder Lichtausbeute des optischen Systems auch die Genauigkeit des zu projizierenden Bildes verbessert.

In der F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Das optische System enthält ein lichtmodulierendes Medium 50, an dessen einer Lichtquelle 58 zugewandten Seite eine Eingangsblende 51 angeordnet ist, die auf der dem lichtmodulierenden Medium zugewandten Seite einer Linsenplatte 52 ausgebildet ist. An der von der Lichtquelle abgewandten Seite des lichtmodulierenden Mediums 50 ist eine Ausgangsblende 53 vorgesehen. Zur Erzeugung von Beugungsgittern im lichtmodulierenden Medium dient ein Elektronenstrahlerzeugungssystem 54. Die Linsenplatte 52 ist das Eingangsfenster 56 einer Hülle 55, deren Ausgangsfenster 57 nahe dem lichtmodulierenden Medium angeordnet ist. Die Linsenplatte 52 ist vom lichtmodulierenden Medium her gesehen konvex und trägt auf ihrer der Lichtquelle zugewandten Fläche mehrere kleine Linsen, die als Teil eines Eingangslinsensystems wirken. Auf der anderen, dem lichtmodulierenden Medium zugewandten Fläche sind undurchsichtige Stege niedergeschlagen, die die Eingangsblende 51 bilden. Die Linsenplatte 52 wirkt daher als Teil eines Eingangslinsensystems, als Eingangsfenster und als Eingangsblende. Eine derartige Linsenplatte ist ziemlich einfach herzustellen und ersetzt zwei Halterungen, nämlich eine für die kleinen, länglich runden Linsen und eine für die Eingangsblende. Außerdem ist das Problem der Ausrichtung dieser Teile untereinander als auch zwischen diesen Teilen und dem Elektronenstrahlerzeugungssystem gelöst. Durch das Nebeneinanderliegen der kleinen Linsen

Claims (3)

und der Eingangsblende auf der Linsenplatte 52 wird die Lichtausbeute verbessert. Die konvexe Krümmung der Linsenplatte 52 als Teil der gesamten, evakuierbaren Hülle ermöglicht eine robuste Konstruktion, die den äußeren Druck leicht aushält, und erfüllt außerdem teilweise die Anforderungen an die Bildwölbung des Linsensystems. Da die Stege der Eingangsblende auf einem wärmebeständigen Glaskörper der Hülle 55 ausgebildet sind, der einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist, werden die nachteiligen Wirkungen durch die Erhitzung dieses Abschnitts des optischen Systems vermieden. Obwohl die Linsenplatte 52 hier viele kleine Linsen enthält, kann es in manchen Fällen zweckmäßig sein, die Linsenplatte eben auszubilden. Eine solche ebene Konstruktion würde sehr wahrscheinlich weniger leistungsfähig sein und stärker erhitzen, so daß es noch wichtiger wäre, die Eingangsblende und die Linsenplatte aus einem Stück herzustellen. Beim optischen System nach der F i g. 2 ist das lichtmodulierende Medium ein Öl, das einen durchsichtigen Stützkörper bedeckt und den Raum zwischen dem Stützkörper und dem Ausgangsfenster ausfüllt, wodurch eine Verdunkelung des Ausgangsfensters durch Fremdteilchen vermieden wird. Fremd- teilchen auf dem Ausgangsfenster, z. B. Niederschläge des öldampfes oder Staubteilchen, würden die Qualität des Bildes des modulierten Bereiches des lichtmodulierenden Mediums, der auf den Schirm projiziert wird, beeinträchtigen. Die Lage der Eingangsblende am Eingangsfenster innerhalb der Hülle macht gleichzeitig die Eingangsblende gegen äußere Verunreinigungen unempfindlich. Mögliche innere Verschmutzungen durch Niederschläge von Dämpfen des lichtmodulierenden Öls können auf dem Eingangsfenster eher als auf dem Ausgangsfenster geduldet werden, weil solche Niederschläge hauptsächlich nur die Ausbeute des einfallenden Lichts etwas verringern würden. Die Lichtquelle 58 ist von einem elliptischen Reflektor 59 umgeben, von dem sie auf dem lichtmodulierenden Medium 50 abgebildet wird. Ein Filter 60, dessen Mittelteil zwei Primärfarben, z.B. Rot und Blau, durchläßt und dessen Seitenabschnitte eine dritte Primärfarbe, z. B. Grün, durchlassen, und eine weitere sphärische, vom lichtmodulierenden Medium her gesehen konvexe Linsenplatte 61 mit kleinen Linsen, mit denen zusammen mit den Linsen der Linsenplatte 52 das lichtmodulierende Medium wirksam beleuchtet wird, vervollständigen das optische System auf der der Lichtquelle zugewandten Seite des lichtmodulierenden Mediums. Eine Optik 62 auf der von der Lichtquelle abgewandten Seite des lichtmodulierenden Mediums dient dazu, die Eingangsblende 51 auf die Ausgangsblende 53 abzubilden. Im Lichtweg hinter der Ausgangsblende 53 ist eine Projektionslmsenanordnung 63 vorgesehen, die optisch mit dem Linsensystem 62 zusammenwirkt und das lichtmodulierende Medium 50 auf einem Bildschirm 64 abbildet. Die Projektionslinsenanordnung 63 ist dicht neben der Ausgangsblende angeordnet, damit die Auflösung verbessert wird. In der F i g. 3 ist die Hülle 55 als Schnitt längs der Linie 3-3 der F i g. 5 dargestellt. Sie enthält in einem Mittelabschnitt mehrere parallele, vertikal verlaufende, durchlässige Schlitze 64 und undurchsichtige Stege 65: Zu beiden Seiten des Mittelabschnittes sind in Sektoren abwechselnd durchlässige Schlitze 66 und undurchsichtige Stege 67 parallel zueinander und horizontal vorgesehen. Mit einer derartigen Anordnung können durch Intensitätsänderungen Bilder aus mehreren primären Farbkomponenten Bildelement für Bildelement wiedergegeben werden. Die vertikalen Schlitze und Stege werden für zwei primäre Farbkomponenten und die horizontalen Schlitze und Stege für eine dritte primäre Farbkomponente ausgenutzt, wenn das Filter 60 so beschaffen ist, daß es die gewünschten Farbkomponenten durch die gewünschten Abschnitte der Eingangsblende treten läßt. Patentansprüche:

1. Optisches System zur Projektion von Fernsehbildern mit einer Katodenstrahlröhre mit strahlgesteuertem Lichtmodulator, bei dem die Lichtmodulation mit Hilfe von Beugungsgittern erzielt wird, indem eine Lichtquelle mittels einer Linsengruppe auf die Spalte einer Eingangsblende und die Linsengruppe mittels einer zweiten Linsengruppe durch die Eingangsblende und ein Eingangsfenster in der Katodenstrahlröhre auf den Lichtmodulator abgebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsblende (51), das Eingangsfenster (56) und eine Linsenplatte (52) für die zweite Linsengruppe einen aus einem Stück bestehenden Teil der Hülle (55) der Katodenstrahlröhre bilden.

2. Optisches System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsblende (51) aus galvanisch auf der Innenseite des Eingangsfensters niedergeschlagenen Stegen (65) besteht.

3. Optisches System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsblende bezüglich des Lichtmodulators konvex ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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