<Desc/Clms Page number 1>
Barrensystem für schlierenoptische Systeme
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Barrensystem für schlierenoptische Systeme, insbesondere für schlierenoptische Systeme zur Lichtsteuerung.
Schlierenoptische Systeme zur Lichtsteuerung werden unter anderem zur Projektion von Fernsehbil- dern auf grosse Bildschirme verwendet und sind beispielsweise in der deutschen Patentschrift Nr. 822846 beschrieben. Eine zur Lichtsteuerung dienende Schicht befindet sich in der Abbildungsebene eines schlierenoptischen Systems, welches aus einer Anzahl nebeneinanderliegender einseitig verspiegelter Bar- ren, dem sogenannten Barrensystem, und einem die Steuerschicht tragenden Hohlspiegel besteht. Barren- system und Hohlspiegel sind so angeordnet, dass der Hohlspiegel die Barren auf sich selbst abbildet. Eine leistungsfähige Lichtquelle beleuchtet das Bildfeld auf der Steuerschicht über die verspiegelten Flächen des Barrensystems.
Die Oberfläche der Steuerschicht im Bildfeld wird entsprechend der Helligkeitsvertei- lung des wiederzugebenden Bildes in verschieden starkem Masse verformt. Diese Verformung bildet ein
Raster mit konstanter Teilung, aber mit an den einzelnen Punkten des Bildfeldes verschieden grosser
Amplitude (Deformation). Bei undeformierter Oberfläche des Steuermediums fällt das Licht infolge der
Abbildung des Barrens auf sich selbst wieder zur Lichtquelle zurück. Wird jedoch die Oberfläche an einzelnen Bildstellen deformiert, so gelangt das an diesen Bildstellen vom Hohlspiegel reflektierte Licht an den Barren vorbei über ein Projektionsobjektiv zum Projektionsschirm. Das Projektionsobjektiv ist dabei so angeordnet, dass es das Bildfeld auf den Projektionsschirm abbildet.
Bei den bisher bekannten Anordnungen dieser Art wird nur etwa die Hälfte des von der Lichtquelle erzeugten Lichtstromes für die Projektion ausgenützt. Dieser Verlust von zo erklärt sich durch die Verwendung eines Barrensystems, dessen spiegelnde Oberflächen in einer Ebene liegen. Der auf die Zwischenräume zwischen den Barren entfallende Lichtstrom tritt durch das Barrensystem hindurch. Er wird also nicht auf das Bildfeld gerichtet und geht verloren.
Die vorliegende Erfindung soll den Lichtwirkungsgrad dieser Systeme verbessern. Demgemäss richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Barrensystem für schlierenoptische Systeme, insbesondere mit einem zur Lichtsteuerung dienenden Steuermedium, bei welchem die Ebenen der verspiegelten, zur Beleuchtung des Bildfeldes auf dem Steuermedium durch die Lichtquelle dienenden Flächen der Barren in verschiedenen Ebenen liegen und so angeordnet sind, dass von der Lichtquelle aus gesehen der Abstand zwischen den Flächen kleiner erscheint als ihre Breite, während vom Bildfeld auf dem Steuermedium aus gesehen, die freien Öffnungen zwischen den Flächen ungefähr ihrer Breite entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebenen der verspiegelten Flächen der einzelnen Barren geringfügig gegeneinander geneigt sind, derart,
dass sich die von den einzelnen Barren umgelenkten Lichtbündel im Bildfeld überdecken.
Die Erfindung soll in folgendem an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert werden, wobei Fig. 1 das Barrensystem in einem Lichtsteuerungssystem mit Hohlspiegel und Fig. 2, 3 und 4 das erfindungsgemässe Barrensystem im Schnitt und in zwei Ansichten zeigen.
Fig. 1 zeigt grundsätzlich den Aufbau eines solchen Lichtsteuerungssystems schematisch, u. zw. in Anwendung bei einem schlierenoptischen System, beispielsweise nach Art des deutschenpatentes Nr. 822846, bei welchem verspiegelte Barren durch einen das Steuermedium tragenden Hohlspiegel in sich selbst abgebildet werden, bei dem also ein einziges Barrensystem als Eingangs-und Ausgangsbarrensystem verwendet wird. Die Lichtquelle wird gebildet durch eine Gasentladungslampe 10 mit einem hinter der Lam-
<Desc/Clms Page number 2>
pe befindlichen Spiegel 12 und einem Kondensor 14. Das Licht fällt auf die verspiegelte Oberfläche 16 der Barren des Spiegelbarrensystems 18 und wird auf das Steuermedium 19 geworfen, welches In dünner
Schicht auf der Oberfläche eines Hohlspiegel 20 ausgebreitet ist.
Eine Linse 22 bildet dabei etwa die
Ebene des Kondensors 14 auf das Steuermedium im Bildfeld 24 ab. Die dargestellte Anordnung wird zur
Projektion von Fernsehbildern verwendet. Zu diesem Zweck befindet sich der Hohlspiegel 20 innerhalb eines Vakuumbehälters 26, in welchem sich auch eine Kathodenstrahlröhre 28 mit dem Ablenkspulensy- stem 30 befindet. Der Kathodenstrahl 32 überstreicht in bekannter Weise in nebeneinanderliegenden Zei- len das Bildfeld 24. Der Kathodenstrahl 32 wird in gleichfalls bekannter Weise so durch das Bildsignal moduliert, dass auf der Oberfläche der Steuerschicht im Bildfeld eine Ladungsverteilung entsteht, welche ein regelmässiges Raster bildet, wobei jedoch die Amplitude des Rasters an verschiedenen Bildstellen in
Abhängigkeit von der Helligkeitsverteilung des zu projizierenden Bildes verschiedene Grösse annimmt.
Das Barrensystem 18 ist im Kugelmittelpunkt des Hohlspiegels 20 derart angeordnet, dass die Barren des
Systems in sich selbst abgebildet werden. Das hat zur Folge, dass im Ruhezustand, also bei undeformier- ter Oberfläche der Steuerschicht, das von der Lichtquelle kommende und durch die verspiegelten Barren auf den Hohlspiegel gerichtete Licht wieder über die verspiegelten Oberflächen der Barren zur Lichtquel- le zurückgeworfen wird. Weist dagegen die Steuerschicht im Bildfeld eine deformierte Oberfläche auf, so wird das Licht in diesem Bildpunkt entsprechend der Grösse der Deformation (=Amplitude des Rasters) ge- genüber dem Ruhezustand abgelenkt. Es fällt an den Barren des Barrensystems 18 vorbei auf das Projek- tionsobjektiv 32 und gelangt nach Ablenkung durch einen Spiegel 34 auf den (verkleinert angedeuteten)
Projektionsschirm 36.
Das Projektionsobjektiv 32 ist so angeordnet, dass es das Bildfeld 24 auf den Schirm
36 abbildet. Eine planparallele Glasplatte 38, die zur Vermeidung von störenden Reflexen zweckmässi- gerweise gegenüber der optischen Achse geneigt ist, dient zum vakuumdichten Abschluss des Gehäu- ses 26 gegen das Barrensystem 18. Die in der Apparatur noch weiterhin erforderlichen Einrichtungen zur Drehung und Kühlung des Spiegels, zum Auswechseln des Materials der Steuerschicht usw., sind der Über- sichtlichkeit der Darstellung halber fortgelassen. Sie sind in der oben angeführten Patentschrift im ein- zelnen erläutert.
Die Ebenen der verspiegelten Oberflächen der einzelnen Barren sind gegeneinander versetzt und so angeordnet, dass von der Lichtquelle 10 aus gesehen die spiegelnden Flächen aneinander anzuschliessen scheinen, während vom Bildfeld 24 aus gesehen die zwischen ihnen liegenden Öffnungen 40 etwa der
Breite der Barren 18 entsprechen.
Die Flg. 2, 3 und4zeigen das erfindungsgemässeBarrensystem vergrössert, u. zw. die Fig. 2 im Schnitt, die Fig. 3 in der Ansicht von der Lichtquelle aus und die Fig. 4 in der Ansicht vom Bildfeld aus. Darstellungsgemäss besteht das Barrensystem aus fünf Barren 50 ; die geneigten Flächen 52 sind verspiegelt. Das von der links liegenden Lichtquelle kommende Licht wird nach unten abgelenkt und ist durch die Lichtstrahlen 54 schematisch angedeutet. Gemäss der Erfindung sind die Flächen 52 geringfügig gegeneinander geneigt, wobei die gegenseitige Neigung so gewählt ist, dass die von den einzelnen Barren erzeugten Lichtbündel sämtlich gegen die Mitte des Bildfeldes 24 gerichtet sind.
Dadurch wird das gesamte auf das Barrensystem auffallende durch die gestrichelte Linie 56 angedeutete Lichtbündel gegen den Hohlspiegel abgelenkt und zur Beleuchtung des Bildfeldes verwendet. Das Licht der Lichtquelle wird so vollständig ausgenützt. Von der Lichtquelle aus gesehen erscheint das Barrensystem wie in Fig. 3 dargestellt. Es scheinen also die spiegelnden Flächen der Barren 52 aneinander anzuschliessen. Vom Bildfeld aus gesehen dagegen schliessen die einzelnen verspiegelten Flächen der Barren nicht aneinander an, sondern sind durch Zwischenräume 40 getrennt, die in ihrer Breite ungefähr der vom Bildfeld aus erscheinenden Breite der einzelnen Barren 52 entsprechen. Die Barren sind beispielsweise auf einem Rahmen 60 befestigt.
Vorzugsweise besitzt jeder Barren auf einer oderbeiden Seiten eine an die verspiegelte Fläche anschliessende Facette 62. Dabei ist vom Bildfeld aus gesehen der zwischen den Barren verbleibende Zwi- schenraum kleiner als die gemeinsame Breite von verspiegelter Fläche und Facette. Durch diese grundsätzlich durch die deutsche Patentschrift Nr. 822846 bekannte Anordnung, gemäss welcher die für die Lichtsteuerung wirksame abschattende Breite der Barren grösser ist als die Breite der lichtdurchlässigen Zwischenräume zwischen diesen, wird eine Unempfindlichkeit der Lichtsteuerunggegen gewisse Dicke- schwankungen der Steuerschicht erreicht.
Das bei nicht deformierter Steuerschicht auf dem Barren durch den Hohlspiegel entworfene Bild der Barren ist schmaler, als der in bezug auf das Projektionsobjektiv abschattende Querschnitt des Barrens. Die Breite der Facette ist etwa gleich einem Zehntel bis Fünftel der Breite der verspiegelten Fläche. Vorzugsweise sind auch die Facetten 62 verspiegelt. In diesem Fall wird das auf die Facette fallende Licht nicht absorbiert, sondern aus dem Projektionsstrahlengang entfernt und so die Aufheizung der Barren verhindert.
<Desc/Clms Page number 3>
Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen schliessen von der Lichtquelle aus gesehen die spiegelnden Flächen der Barren aneinander an. Die Erfindung betrifft selbstverständlich auch solche Anordnungen, bei welchen die Flächen von der Lichtquelle aus gesehen einen geringen Zwischenraum aufweisen, wobei aber der Abstand zwischen den Flächen kleiner erscheint als die Breite dieser Flächen. In diesem Fall
EMI3.1
Selbstverständlich ist die Verwendung eines erfindungsgemässenBarrensystems nicht auf die Projektion von Fernsehbildern beschränkt, wie dies bei den besprochenen Ausführungsbeispielen der Fall war.
Es lässt sich insbesondere vorteilhaft bei solchen schlierenoptischen Systemen verwenden, bei denen das verspiegelte Barrensystem durch einen Hohlspiegel in sich selbst abgebildet wird, ist aber selbstver- stündlich nicht auf die Verwendung bei solchen Systemen mit Hohlspiegel eingeschränkt.
Eine Anordnung zweier getrennter Barrensysteme, deren eines durch einen das Steuermedium tragenden Hohlspiegel auf das andere Barrensystem abgebildet wird, ist beispielsweise in der USA-Patentschrift Nr. 2, 813, 146 dargestellt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Barrensystem für schlierenoptische Systeme, insbesondere mit einem zur Lichtsteuerung dienenden Steuermedium, bei welchem die Ebenen der verspiegelten, zur Beleuchtung des Bildfeldes auf dem Steuermedium durch die Lichtquelle dienenden Flächen der Barren In verschiedenen Ebenen liegen und so angeordnet sind, dass von der Lichtquelle aus gesehen der Abstand zwischen den Flächen kleiner erscheint als ihre Breite, während vom Bildfeld auf dem Steuermedium aus gesehen, die freien Öffnungen zwischen den Flächen ungefähr ihrer Breite entsprechen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ebenen der verspiegelten Flächen der einzelnen Barren geringfügig gegeneinander geneigt sind, derart, dass sich die von den einzelnen Barren umgelenkten Lichtbündel im Bildfeld überdecken.
<Desc / Clms Page number 1>
Bar system for streak optical systems
The present invention relates to a bar system for streak optical systems, in particular for streak optical systems for light control.
Schlieren optical systems for light control are used, among other things, to project television images onto large screens and are described, for example, in German patent specification No. 822846. A layer used for light control is located in the imaging plane of a schlieren optical system, which consists of a number of adjacent bars, which are mirrored on one side, the so-called bar system, and a concave mirror carrying the control layer. The bar system and concave mirror are arranged in such a way that the concave mirror shows the bars on itself. A powerful light source illuminates the image field on the control layer over the mirrored surfaces of the bar system.
The surface of the control layer in the image field is deformed to varying degrees in accordance with the brightness distribution of the image to be reproduced. This deformation forms a
Grid with constant division, but with different sizes at the individual points of the image field
Amplitude (deformation). If the surface of the control medium is undeformed, the light falls as a result of the
Imaging of the bar on itself back to the light source. However, if the surface is deformed at individual image areas, the light reflected by the concave mirror at these image areas passes the bars via a projection lens to the projection screen. The projection lens is arranged so that it images the image field on the projection screen.
In the previously known arrangements of this type, only about half of the luminous flux generated by the light source is used for the projection. This loss of zo can be explained by the use of a bar system whose reflective surfaces lie in one plane. The luminous flux falling on the spaces between the bars passes through the bar system. So it is not directed onto the image field and is lost.
The present invention seeks to improve the light efficiency of these systems. Accordingly, the present invention is directed to a bar system for schlieren optical systems, in particular with a control medium used for light control, in which the planes of the mirrored surfaces of the bars used for illuminating the image field on the control medium by the light source lie in different planes and are arranged in this way that, seen from the light source, the distance between the surfaces appears smaller than their width, while seen from the image field on the control medium, the free openings between the surfaces approximately correspond to their width, characterized in that the planes of the mirrored surfaces of the individual bars are slightly inclined to each other, such that
that the light bundles deflected by the individual bars overlap in the image field.
The invention is to be explained in the following on the basis of exemplary embodiments, FIG. 1 showing the bar system in a light control system with a concave mirror and FIGS. 2, 3 and 4 showing the bar system according to the invention in section and in two views.
Fig. 1 basically shows the structure of such a light control system schematically, u. In use with a schlieren optical system, for example according to the type of German patent no. 822846, in which mirrored bars are imaged in themselves by a concave mirror carrying the control medium, in which a single bar system is used as an entry and exit bar system. The light source is formed by a gas discharge lamp 10 with a behind the lamp
<Desc / Clms Page number 2>
pe located mirror 12 and a condenser 14. The light falls on the mirrored surface 16 of the bars of the mirror bar system 18 and is thrown onto the control medium 19, which In thinner
Layer is spread on the surface of a concave mirror 20.
A lens 22 forms about the
Level of the condenser 14 on the control medium in the image field 24. The arrangement shown is for
Used to project television images. For this purpose, the concave mirror 20 is located within a vacuum container 26, in which a cathode ray tube 28 with the deflection coil system 30 is also located. The cathode ray 32 sweeps over the image field 24 in a known manner in adjacent lines. The cathode ray 32 is modulated by the image signal in a likewise known manner so that a charge distribution is created on the surface of the control layer in the image field, which forms a regular grid, however the amplitude of the raster at different image points in
Depending on the brightness distribution of the image to be projected assumes different sizes.
The bar system 18 is arranged in the center of the sphere of the concave mirror 20 such that the bars of the
System can be mapped in itself. The consequence of this is that in the idle state, i.e. with the surface of the control layer undeformed, the light coming from the light source and directed through the mirrored bars onto the concave mirror is reflected back to the light source via the mirrored surfaces of the bars. If, on the other hand, the control layer has a deformed surface in the image field, the light in this image point is deflected relative to the state of rest according to the size of the deformation (= amplitude of the raster). It falls past the bars of the bar system 18 onto the projection objective 32 and, after being deflected by a mirror 34, arrives at the (shown reduced)
Projection screen 36.
The projection lens 32 is arranged so that it the image field 24 on the screen
36 images. A plane-parallel glass plate 38, which is expediently inclined with respect to the optical axis in order to avoid disturbing reflections, is used to seal the housing 26 in a vacuum-tight manner from the bar system 18. The devices still required in the apparatus for rotating and cooling the mirror, for changing the material of the control layer, etc., have been omitted for the sake of clarity. They are explained in detail in the patent cited above.
The planes of the mirrored surfaces of the individual bars are offset from one another and are arranged in such a way that, viewed from the light source 10, the reflective surfaces appear to adjoin one another, while the openings 40 between them, seen from the image field 24, are approximately the
Width of the bars 18 correspond.
The Flg. 2, 3 and 4 show the bar system according to the invention enlarged, u. between FIG. 2 in section, FIG. 3 in the view from the light source and FIG. 4 in the view from the image field. According to the illustration, the bar system consists of five bars 50; the inclined surfaces 52 are mirrored. The light coming from the light source on the left is deflected downwards and is indicated schematically by the light rays 54. According to the invention, the surfaces 52 are slightly inclined with respect to one another, the mutual inclination being selected such that the light bundles generated by the individual bars are all directed towards the center of the image field 24.
As a result, the entire light bundle that is incident on the bar system, indicated by the dashed line 56, is deflected towards the concave mirror and used to illuminate the image field. The light from the light source is fully utilized. Seen from the light source, the bar system appears as shown in FIG. 3. The reflective surfaces of the bars 52 thus appear to adjoin one another. On the other hand, viewed from the image field, the individual mirrored surfaces of the bars do not adjoin one another, but are separated by spaces 40, the width of which corresponds approximately to the width of the individual bars 52 appearing from the image field. The bars are attached to a frame 60, for example.
Each bar preferably has a facet 62 adjoining the mirrored surface on one or both sides. As seen from the image field, the space remaining between the bars is smaller than the common width of the mirrored surface and facet. This arrangement, known in principle from German Patent No. 822846, according to which the shading width of the bars effective for light control is greater than the width of the light-permeable spaces between them, makes the light control insensitive to certain fluctuations in the thickness of the control layer.
The image of the ingot created by the concave mirror on the ingot with the control layer not deformed is narrower than the cross-section of the ingot shading with respect to the projection objective. The width of the facet is approximately equal to one tenth to fifth of the width of the mirrored surface. The facets 62 are preferably also mirrored. In this case, the light falling on the facet is not absorbed, but removed from the projection beam path, thus preventing the bars from heating up.
<Desc / Clms Page number 3>
In the illustrated embodiments, viewed from the light source, the reflective surfaces of the bars adjoin one another. The invention of course also relates to such arrangements in which the surfaces have a small gap as seen from the light source, but the distance between the surfaces appears smaller than the width of these surfaces. In this case
EMI3.1
It goes without saying that the use of a bar system according to the invention is not restricted to the projection of television images, as was the case with the exemplary embodiments discussed.
It can be used particularly advantageously in such schlieren optical systems in which the mirrored bar system is imaged in itself by a concave mirror, but is of course not restricted to use in such systems with a concave mirror.
An arrangement of two separate bar systems, one of which is mapped onto the other bar system by a concave mirror carrying the control medium, is shown, for example, in US Pat. No. 2,813,146.
PATENT CLAIMS:
1. Bar system for streak optical systems, in particular with a control medium used for light control, in which the levels of the mirrored surfaces of the bars used to illuminate the image field on the control medium by the light source are in different levels and are arranged in such a way that from the light source seen the distance between the surfaces appears smaller than their width, while seen from the image field on the control medium, the free openings between the surfaces approximately correspond to their width, characterized in that the planes of the mirrored surfaces of the individual bars are slightly inclined to each other, such that the light bundles deflected by the individual bars overlap in the image field.