DE822845C - Einrichtung zur Wiedergabe von Fernsehbildern - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM 29. NOVEMBER 1951

Zürich (Schweiz)

Für die Wiedergabe von Fernsehbildern mit großer Lichtstärke sind Anordnungen bekannt, bei welchen der Lichtstrom einer fremden Lichtquelle, z. B. einer Bogenlampe, gesteuert wird. Dort wird zur Steuerung eine dünne Schicht einer zarten Flüssigkeit oder eines elastischen Körpers mit großer innerer Reibung verwendet, deren Oberfläche infolge elektrostatischer Kräfte entsprechend dem Fernsehbildinhalt deformiert wird. Die Deformationen, in welchem eine ausgezeichnete Speicherung der ankommenden Fernsehsignale zustande kommt, werden in einer Schlierenoptik zur Lichtsteuerung herangezogen. Ein Kathodenstrahl bestreicht Punkt für Punkt und Zeile auf Zeile eine Rechteckfläche auf der Oberfläche der Steuerschicht entsprechend der Größe des Fernsehbildes. Der Kathodenstrahl selbst wird entsprechend dem Bildinhalt, d. h. entsprechend den elektrischen Fernsehsignalen moduliert, wodurch die oben genannten örtlich verschiedenen elektrostatischen Kräfte ent- ao stehen, welche schließlich zu den gewünschten Deformationen führen.

Sollen mit der bekannten Anordnung Fernsehbilder mit großem Kontrast erzeugt werden, so treten bei der Realisierung, wie Versuche gezeigt as haben, Schwierigkeiten auf.

Bei den bekannten Anordnungen werden ein oder mehrere Spalte durch ein abbildendes System auf einem oder mehreren Barren derart abgebildet, daß bei ebener undeformierter Oberfläche der Steuerschicht kein Licht nach dem Projektionsschirm durchfallen kann. Der bisherigen Steuerung liegt

die Auffassung zugrunde, durch Deformation der Oberfläche entsprechend der Lichtbrechung an derselben, die Lichtstrahlen abzulenken. Auf diese Weise gelangt Licht neben dem oder den Barren vorbei und fällt auf die Projektionswand. Die Lichtmenge, welche neben den Barren vorbei fällt, ist auf diese Weise proportional dem Neigungswinkel der Oberfläche der Steuerschicht.

Besteht das Spaltsystem aus einer Anordnung

ίο äquidistanter Spalte mit einer Spaltbreite gleich derjenigen der sie trennenden Stege, so muß das Barrensystem, auf welchem das gesamte Spaltsystem abgebildet wird, aus ebenso vielen Barren bestehen, wie Spalte vorhanden sind. Erreicht der Neigungswinkel der Steuerschicht einen Betrag, bei welchem durch die Ablenkung das Bild der Spalte gerade zwischen die Barren des Barrensystems zu liegen kommt, so gelangt somit alles Licht zwischen die Barren hindurch und fällt auf

so die Projektionswand. Soll nunmehr der Bildkontrast, d. h. das Verhältnis des Lichtes des hellsten zum Licht des dunkelsten Punktes, z. B. den Betrag 100 annehmen, so muß offensichtlich die Güte bei der Abbildung des Spaltsystems auf das Barrensystem soweit getrieben werden, daß die Abweichungen nur V₁₀₀ der Barrenbreite ausmachen. Es ist somit zur Erzielung kontrastreicher Bilder eine außerordentliche gute Abbildung der Spalte erforderlich. Eine optische Abbildung ist nunmehr aus verschiedenen Gründen fehlerhaft. Das abbildende System, z. B. ein Objektiv, besitzt immer Abbildungsfehler. Sie bestehen aus den bekannten Aberrationsfehlern, deren Summe durch Angabe des sogenannten Zerstreuungskreises charakterisiert ist. Es muß also für das abbildende System gefordert werden, daß für obiges Beispiel der Zerstreuungskreis kleiner als ¹Z₁₀₀ der Barrenbreite ausfällt. Dies bedeutet bei den praktisch zur Anwendung kommenden verhältnismäßig großen relativen Öffnungen der Objektive eine harte und schwer zu erfüllende Forderung.

Ein weiterer Fehler der Abbildung kommt zustande durch Fehler in der Steuerschicht. Besitzt die Steuerschicht nämlich örtliche Inhomogenitäten des Brechungsindex oder ungleiche Schichtdicke, so wird dadurch auch eine Ablenkung des Lichtstrahles im obigen Sinne zustande kommen. Diese Ablenkung darf wiederum höchstens V₁₀₀ der Barrenbreite ausmachen. Die Erfüllung dieser Forderung stößt praktisch auf große Schwierigkeiten, insbesondere weil diese Forderung auch dann noch erfüllt sein muß, wenn der Kathodenstrahl mit konstanter Intensität und konstanter Geschwindigkeit über die Steuerschicht streicht. Besitzt die Steuerschicht nur geringe örtliche Verschiedenheit ihrer elektrischen Leitfähigkeit, so entstehen in dem elektrischen Feld in der Steuerschicht unterschiedliche elektrostatische Kräfte, welche eine schädliche Deformation hervorrufen. Selbst wenn die Ablenkung der Lichtstrahlen kleiner sind als der Zerstreuungskreisdurchmesser, so können Teile desselben bereits neben den Barren vorbei gelangen. Es entsteht dann zufolge der chromatischen Fehler des Objektivs ein örtlich verschieden gefärbtes Dunkelfeld, das sehr störend wirkt.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es nun, die vorgenannten Schwierigkeiten zu beseitigen.

Demgemäß betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Wiedergabe von Fernsehbildern mit Kathodenstrahlröhre, einer fremden Lichtquelle und einer flächenhaft ausgebreiteten Steuerschicht, welche sich in einer schlierenoptischen, aus einem System von Spalten und Barren bestehenden Anordnung befindet. Die Steuerschicht wird vermittels durch einen Kathodenstrahl aufgebrachter elektrischer Ladungen dem Fernsehbild entsprechend an die Oberfläche deformiert. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß die Barren o. dgl., welche bei dunklem Fernsehbild den Lichtdurchtritt nach der Projektionswand verhindern, breiter ausgeführt sind als die Abmessung des von dem abbildenden System erzeugten Bildes der Spalte.

Eine an der Oberfläche deformierte Steuerschicht ι liegt unmittelbar vor einem abbildenden System 2, welches z. B. aus einer Kombination von Linsen bestehen kann. Ein Spalt 3, welcher von unten her beleuchtet wird (vgl. den Pfeil in der Abbildung) wird vermittels des abbildenden Systems 2 in eine Ebene 4 abgebildet. Es entsteht bei undeformierter Steuerschicht 1 an der Stelle 4⁰ der Ebene 4 das sogenannte Bild nullter Ordnung. An dieser Stelle 4° wird ein Barren 7 o. dgl. angeordnet, welcher den Durchtritt des Lichtes nach oben verhindert. Über dem Barren 7 ist normalerweise ein Objektiv angeordnet, welches die Steuerschicht ι auf die Projektionsleinwand abbildet. Da diese Elemente für die Lichtsteuerung als solche unwesentlich sind, sind sie in der Zeichnung weggelassen.

Der Barren 7 wird nunmehr erfindungsgemäß beidseitig breiter ausgeführt, als der Abmessung des Bildes nullter Ordnung entspricht, und zwar sollen diese Verbreiterungen 8 beidseitig je mindestens 10% der Breite des Bildes nullter Ordnung ausmachen. Wird die Rasterung des Fernsehbildes sehr fein und damit die Periode der Deformationen der Steuerschicht 1 sehr klein gewählt, muß die obenerwähnte bisherige Auffassung, wonach durch die Deformation der Oberfläche eine Brechung und damit eine entsprechende Verschiebung des optischen Bildes nullter Ordnung zustande kommt, verlassen werden. Die Steuerschicht 1 kann in ihrer Wirkung nicht mehr als Flüssigkeitskeil aufgefaßt werden, sondern sie muß als ein optisches Gitter (Phasengitter) betrachtet werden. Es entstehen dann neben dem Bild nullter Ordnung 4" sogenannte Nebenbilder höherer Ordnung, 'wie dies mit den gewissermaßen verschobenen Bildern an den Stellen 5, 6 der Abbildung angedeutet ist. Die Lage der Nebenbilder 5, 6 usw. ist durch den Winkel gegeben, welcher durch den Quotienten »Lichtwellenlänge dividiert durch die Periode der Deformationen« definiert ist. Hieraus ist das grundsätzlich andere Funktionieren gegenüber der bisherigen Auffassung erkennbar, wonach proportional

dem Deformationswinkel an der Oberfläche eine entsprechende eindeutig zugeordnete Ablenkung des Bildes nullter Ordnung aufgetreten ist.

Wirkt die Deformation der Steuerschicht ι als Beugungsgitter, so ist die Lage der Nebenbilder unverändert; mit Veränderung der Amplitude der Deformationen ändert sich lediglich die Lichtintensität in den einzelnen Nebenbildern.

Aus der Tatsache, daß die gewünschten kurzperiodigen Deformationen der Steueroberfläche, welche dem Fernsehbild entsprechen, bei geeigneter Dimensionierung der Periode als Beugungsgitter wirken und die störenden langperiodigen Veränderungen der Steuerschicht in ihrer Wirkung als Flüssigkeitskeil anzusprechen sind, bewirkt die erfindungsgemäße Verbreiterung 8 des Barrens y eine Trennung der Wirkung der beiden Typen von Verformungen. Die Verbreiterung 8 verhindert, daß störendes Licht, hervorgerufen durch langperiodige Verformungen der Steuerschicht oder langperiodige Veränderungen des Brechungsindex, oder durch die Fehler entsprechend dem Zerstreuungskreis der Abbildung, nach dem Projektionsschirm durchfallen kann.

Die Verbreiterung 8 bewirkt aber im schlimmsten Falle lediglich eine unbedeutende Verringerung des gesamten Lichtes. Sie beeinflußt jedoch die Lichtsteuerung als solche in keiner Weise. Auf diesem Wege gelingt es, die erwünschten Deformationen allein für die Lichtsteuerung heranzuziehen. Die Empfindlichkeit der Anordnung bezüg-1 ich langperiodiger Veränderungen der Steuerschicht, welche sonst praktisch kaum beseitigt werden können, ist vermieden. Die Steuerschicht 1 braucht im Zustand des schwarzen Bildes nicht mehr absolut eben zu sein. Auch der Brechungsindex der Schicht kann örtlich etwas variieren und das abbildende Systems 2 kann mit einem beträchtlichen Zerstreuungskreis behaftet sein.

Bei der neuen Auffassung der Lichtsteuerung besteht kein linearer Zusammenhang mehr zwischen dem neben den Barren hindurchfallenden Licht, d. h. dem in den Nebenbildern enthaltenen Licht und der Amplitude der Deformationen der Steuerschicht. Es zeigt sich, daß dieser Zusammenhang ungefähr quadratisch verläuft. Es wird nun zweckmäßig das Fernsehsignal derart verändert, daß trotz quadratischer Kennlinie der optischen Steuerung wieder ein linearer Zusammenhang zwischen Licht und Amplitude des ankommenden Fernsehsignals besteht. Diese Veränderung kann durch Einführung einer geeigneten nichtlinearen Kennlinie in dem elektrischen Bildkanal erzielt werden.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zur Wiedergabe von Fernsehbildern mit Kathodenstrahlröhre, einer fremden Lichtquelle und einer flächerihaft ausgebreiteten S teuer schicht, welche sich in einer schlierenoptischen, aus einem System von Spalten und Barren bestehenden Anordnung befindet und vermittels durch einen Kathodenstrahl aufgebrachter elektrischer Ladungen dem Fernsehbild entsprechend an der Oberfläche deformiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Barren o. dgl., welche bei dunklem Fernsehbild den Lichtdurchtritt nach der Projektionswand verhindern, breiter ausgeführt sind als die Abmessung des von dem abbildenden System erzeugten Bildes der Spalte.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die totale Verbreiterung der Barren o. dgl. mindestens 20% der Breite des Bildes nullter Ordnung beträgt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Fernsehsignal vermittels einer nichtlinearen Kennlinie zwecks Kompensation der Nichtlinearität korrigiert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

2417 U.