DE2001107A1

DE2001107A1 - Infrarot-Bildwandler

Info

Publication number: DE2001107A1
Application number: DE19702001107
Authority: DE
Inventors: Fritz Keilmann
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date: 1970-01-12
Filing date: 1970-01-12
Publication date: 1971-07-22

Description

Infrarot-Bildwandler Die vorliegende Erfindung betrifft einen Infrarot-Bildwandler mit einer von der Infrarot-Strahlung getroffenen Empfängerschicht, einer an diese angrenzenden Bildwiedergabeschicht, die eine hochorientierte anisotrope Flüssigkeit (Flüssigkristall) enthält, und einer Temperiervorrichtung für die anisotrope Flüssigkeit.
Es ist bereits ein IR-Bildwandler der obengenannten Art vorgeschlagen worden, bei dem die von der IR-Strahlung getroffene Empfängerschicht aus einem Photoleiter besteht. Die Photoleiterschicht und die Flüssigkristallschicht liegen zwischen zwei flächigen Elektroden in einem Reihenstromkreis. Je nach der Beleuchtungsstärke der einzelnen Bereiche der Photoleiterschicht fließt ein mehr oder weniger starker Strom durch die entsprechenden Bereiche der Flüssigkristallschicht, die dadurch mehr oder weniger stark streuen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorge8chlagenen IR-Bildwandler zu vereinfachen und etwaige Beschränkungen durch die begrenzte Spektralempfindlichkeit von Photoleitern zu vermeiden.
Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die von der IR-Strahlung getroffene Empfängerschicht aus einer dünnen Folie aus einem die IR-Strahlung stark absorbierenden Material besteht und in gut wärmeleitendem Kontakt mit der anisotropen Flüssigkeit der Bildwiedergabeschicht steht.
Bei dem IR-Bildwandler gemäß der Erfindung werden die optischen Eigenschaften der Bildwiedergabeschicht also durch die von der IR-Strahlung bewirkte Erwärmung der Empfängerschicht gesteuert.
Die Empfängerschicht besteht vorzugsweise aus einer Kunststoff-Folie, z.B. aus einer sehr dünnen schwarzen Folie auf Superpolyamidbasis.
Die Flüssigkristallschicht wird durch die Temperiervorrichtung auf einer Temperatur im Umschlagbereich eingestellt, so daß die durch die IR-Strahlung erzeugte Temperaturstruktur die gewünschten Kontraste ergibt.
Die Temperiervorrichtung kann, wenn der Umschlagbereich oberhalb der Umgebungstemperatur liegt, eine Heizvorrichtung, insbesondere eine Strahlungsheizvorrichtung und/oder eine Konvehionsheizvorrichtung enthalten.
Die Emffängerschicht besteht vorzugsweise aus handelsüblichen winzigen Kapseln, die das Flüssigkristallmaterial enthalten.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Der dargestellte IR-Bildwandler enthält eine dünne Kunststoff-Folie 10 aus einem die umzuwandelnde IR-Strahlung möglichst gut absorbierenden Material, z.B. eine sehr dünne, handelsübliche schwarze Kunststoff-Folie auf Superpolyamidbasis.
Die Kunststoff-Folie 10 ist in einem Rahmen 12 aufgespannt, der aus einem Hohlkörper besteht und gleichzeitig einen Teil einer Heizvorrichtung bildet, wie noch näher erläutert werden wird.
Auf der in der Zeichnung linken Seite der Kunststoff-Folie 10 ist eine dünne Schicht 14 aus einem Material angeordnet, das in einem bestimmten Temperaturbereich als hochorientier; te anisotrope Flüssigkeit (Flüssigkristall) vorliegt. Solche Materialien sind bekannt, siehe z.B. Hermann Römpp Chemielexikon 6. Auflage 1966 Spalte 2148. Vorzugsweise besteht die Schicht 14 aus im Handel erhältlichen winzigen Kapseln, in die die anisotrope Flüssigkeit eingeschlossen ist. Der Innenraum des hohlen Rahmens 12 ist über eine Leitung 16 mit einer als ganzes mit 18 bezeichneten Heizvorrichtung verbunden, durch die ein Wärmeträger, z.B. Luft, bestimmter Temperatur in den Rahmen 12 eingeführt werden kann, aus dem er dann durch Düsenschlitze 20 austritt, wodurch die Temperatur der Flüssigkristallschicht 14 auf einen bestimmten Wert eingestellt werden kann. Die Heizvorrichtung kann eine Druckluftquelle 22, ein Regelventil 24, eine Heizvorrichtung 26, einen Wärmefühler 28 und einen Thermostat 30 enthalten, die in der dargestellten Weise zusammengeschaltet sind und in die Leitung 16 Luft vorgegebener, konstanter Temperatur liefern.
Der Wärmefühler 28 kann auch bei der Schicht 14 angeordnet sein.
Anstelle der Heizvorrichtung 18 oder zusätzlich zu dieser kann noch eine Strahlungsheizvorrichtung 32 vorgesehen sein.
Auf der Seite der Flüssigkristallschicht 14 ist eine Lichtquelle 34, z.B. eine ringförmige Gasentladungslampe, vorgesehen, durch die die Flüssigkristallschicht 14 beleuchtet wird.
Die Empfindlichkeit des IR-Bildwandlers kann dadurch erhöht werden, daß man die Schichten 10 und 14 in einer Vakuumkammer 36 anordnet, die durch eine Vakuumpumpe 38 evakuierbar ist. In diesem Falle wird die Leitung 16 abgesperrt und nur die Strahlungsheizvorrichtung 32 verwendet. Die Vakuumkammer 36 enthält ein infrarotdurchlässiges Fenster 37, durch das die IR-Strah lung 40 auf die Folie 10 fällt. Auf der anderen Seite ist ein Betrachtungsfenster 42 vorgesehen, durch das die Schicht 14 betrach tet oder mit einer Kamera 44 photographiert werden kann.
Bei Verwendung der Heizvorrichtung 18 wird im Betrieb zuj erst die Temperatur der Schicht 14 auf den Umschlagbereich eingestellt und zweitens wird die durch Konvektion von der Schicht abgeführte Leistung durch Veränderung des Gasdurchsatzes so eingestellt, daß die Temperaturstruktur im stationären Zustand die gewünschten Kontraste von z.B. 1 bis 2 0C zeigt. Beim Betrieb der Anordnung im Vakuum wird die Temperatur durch die Strahlungsheizung 32 eingestellt und die Wärmeabfuhr kann gegebenenfalls durch nichtdargestellte Kühlflächen oder dgl. gesteuert werden.
Der beschriebene IR-Bildwandler kann beispielsweise zur Beobachung von Laserschwingungsbildern (Moden), zur Holographie, Interferometrie und Schlierenphotographie sowie zur optischen Abbildung von Laserstrahlung verwendet werden. Der Bildwandler kann in Verbindung mit einer Film-, Schmier- oder Fernsehkamera verwendet werden, die eine direkte Übertragung der IR-Information zur elektronischen Weiterverarbeitung gestattet.
Das Zeitauflösungsvermögen des vorliegenden Bildwandlers nimmt mit zunehmender IR-Strahlungsleistung zu.
Wenn der nutzbare Temperaturbereich der anisotropen Flüssigkeit unterhalb der Umgebungstemperatur liegt, wird als Temperiervorrichtung eine Kühborrichtung anstelle einer Heizvorrichtung verwendet.

Claims

Patentansprüche

:1.3 Infrarot-Bildwandler mit einer von der Infrarotstrahlung getroffenen Empfängerschicht, einer an diese angrenzenden Bildwiedergabeschicht, die eine hochorientierte anisotrope Flüssigkeit (Flüssigkristall) enthält, und einer Temperiervorrichtung für die anisotrope Flüssigkeit, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß die Empfängerschicht (10) aus einer dünnen Folie aus einem die Infrarotstrahlung stark absorbierenden Material besteht und in gut wärmeleitendem Kontakt mit der anisotropen Flüssigkeit der Bildwiedergabeschicht (14) steht.
2. Infrarot-Bildwandler nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Empfängerschicht aus einer Kunststoff-Folie, insbesondere einer dunkelfarbigen Folie auf Superpolyamidbasis besteht.
3. Infrarot-Bildwandler nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Empfängarschicht kleine Kapseln, die die anisotrope Flüssigkeit umschließe, enthält.
4. Infrarot-Bildwandler nach Anspruch 1, 2 oder 3, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Temperiervorrichtung eine Konvektions-Heizvorrichtung (18) und/oder eine Strahlungsheizvorrichtung (32) enthält.
5. Infrarot-Bildwandler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Empfängerschicht (10) und die Bildwiedergabeschicht (14) in einer evakuierbaren Kammer (36) angeordnet sind.

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