DE10063791A1 - Mehrkanal-Modulator - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mehrkanal-Modulator, bei dem zwei Modulatoren (16, 17) miteinander optisch und ansteuerungsmäßig gekoppelt sind, wobei in einen Eingang eines in Ausbreitungsrichtung des Lichts gesehen ersten Modulators (17) ein Lichtbündel einfällt, an einem ersten Ausgang des ersten Modulators (17) ein Lichtbündel (3) abstrahlt und an einem zweiten Ausgang des ersten Modulators (17) ein moduliertes Primär-Lichtbündel (7) abstrahlt. DOLLAR A Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß der erste Ausgang des ersten Modulators (17) mit einem Eingang eines zweiten Modulators (16) optisch gekoppelt ist, weiterhin ein erster Ausgang des zweiten Modulators (16) mit einem Absorber (12) optisch verbunden ist und an einem zweiten Ausgang des zweiten Modulators (16) ein moduliertes Sekundär-Lichtbündel (6) abstrahlt und jeder der Modulatoren (16, 17) mit je einem Steuersignal (U¶A¶(t), U¶B¶(t)) angesteuert wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrkanal-Modulator, bei dem zwei Modulatoren miteinander optisch und ansteuerungsmäßig gekoppelt sind, wobei in einen Eingang eines in Ausbreitungsrichtung des Lichts einer Lichtquelle gesehen ersten Modulators ein Lichtbündel einfällt, an einem ersten Ausgang des ersten Modulators ein moduliertes Lichtbündel abstrahlt und an einem zweiten Ausgang des ersten Modulators ein weiteres, moduliertes Primär-Lichtbündel abstrahlt.

Bei den bekannten Modulatoren fällt das Lichtbündel aus einer Lichtquelle in diesen ein und infolge einer elektrischen Ansteuerung dieses Modulators wird das proportional zur elektrischen Ansteuerung modulierte Primär-Lichtbündel erzeugt, das an einem Ausgang des Modulators zur weiteren Nutzung zur Verfügung steht. An dem weiteren Ausgang des Modulators liegt ein weiteres Lichtbündel an, das Restlichtanteile enthält, die bisher vernichtet werden.

In DE 198 37 297 A1 wird ein Mehrkanal-Modulator als 3-Kanal-Lichtmodulations­ system beschrieben, bei dem drei Modulatoren zusammengehörig angeordnet sind und jeder dieser Modulatoren mit einem zugeordneten Signal angesteuert werden, um jeweils einen roten, grünen und blauen Laserstrahl in seiner Intensität zu modulieren. Die drei Signale zur Ansteuerung werden aus einem einzigen Videosignal gewonnen und aus den drei modulierten Lichtbündeln wird ein einziges farbiges Videobild erzeugt.

Ein anderer Mehrkanal-Modulator, bei dem zwei Modulatoren optisch und ansteuermäßig miteinander verbunden sind, ist aus der DE 197 23 208 A1 bekannt. Es werden zwei Modulatoren optisch in Reihe geschaltet und mit einem gleichen elektrischen Signal angesteuert. Hier soll eine Verbesserung der Extinktion gegenüber einem einzelnen Modulator erreicht werden. Der Modulator dient zur Intensitätsmodulation einer Laserwellenlänge. Zur vollwertigen Farbbilddarstellung müssen drei Modulatoren, jeweils einer für eine der Primärfarben, eingesetzt werden.

Die Erfindung soll das Problem lösen, daß ein mit erheblichen Aufwand erzeugtes Lichtbündel, insbesondere für Anwendungen im sichtbaren Wellenlängenbereich, vollständiger, als dies bisher möglich ist, einer Nutzung zugeführt werden kann. Der Anteil des Lichts, der infolge der Modulation des Lichtbündels bisher praktisch vernichtet wird, soll verringert werden.

Die Erfindung betrifft einen Mehrkanal-Modulator, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Unter dem Begriff "Modulator" sollen im Zusammenhang mit der Erfindung und in dem Fall, daß dieser nachfolgend nicht näher spezifiziert ist, eine Baugruppe verstanden werden, die ein Lichtbündel in seiner Helligkeit, z. B. durch Polarisations- oder Phasenmodulation, oder in seiner Lichtstärkeverteilung innerhalb seines Bündelquerschnittes (z. B. DMD, LCD oder GLV) und/oder in seiner Farbe (z. B. additive Farbmischung oder ein steuerbarer Filter) entsprechend anliegender Signale, insbesondere elektrischer Signale, beeinflußt. Bekannte Arten der im Zusammenhang mit der Erfindung zum Einsatz kommenden Modulatoren zur Intensitätsmodulation sind akustooptische Modulatoren (z. B. in US 4,659,184 oder DE 198 05 111 A1 beschrieben) oder elektrooptische Modulatoren, (z. B. in US 4,027,949 oder DE 197 23 208 A1 beschrieben) oder DMD-Modulatoren (z. B. in US 5,272,473 oder DE 197 10 597 C1 beschrieben oder LCD-Modulatoren (z. B. in JP 02-118 624 A oder WO 94/15237 beschrieben oder auch GLV-Modulatoren (z. B. in US 5,677,783 oder US 5,841,579 beschrieben.

Als Lichtquelle kommt zum Beispiel eine Entladungslampe, eine Glühlampe, eine LED oder ein Laser zum Einsatz. Besondere Vorteile bietet ein Laser als Lichtquelle, da bisher nur damit ein hinreichend monochromatisches und paralleles Lichtbündel erzeugbar ist. Derartige Lichtbündel werden mit elektrooptischen oder akustooptischen Modulatoren in ihrer Intensität besonders effektiv gesteuert. Weiterhin kann praktisch nur mit dem kollinearen Lichtbündel eines Laserstrahles ein Bild direkt als Vektorgrafik oder ein Bild mit zeilenmäßigen Bildaufbau geschrieben werden (siehe z. B. DE 197 37 374 C2). Lichtbündel aus Laserlichtquellen sind heute in den Primärfarben Rot, Grün und Blau oder auch in anderen Farben verfügbar. Durch additive Lichtmischung kann weißes Licht erzeugt werden (siehe z. B. DE 197 13 433 C1).

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der erste Ausgang des ersten Modulators mit einem Eingang eines zweiten Modulators optisch gekoppelt ist, weiterhin ein erster Ausgang des zweiten Modulators mit einem Absorber optisch verbunden ist und an einem zweiten Ausgang des zweiten Modulators ein moduliertes Sekundär-Lichtbündel abstrahlt und jeder der Modulatoren mit je einem Steuersignal U_A(t) und U_B(t) angesteuert wird.

Das modulierte Primär-Lichtbündel und das - unter den nachfolgend beschriebenen Bedingungen und Voraussetzungen relativ unabhängig von diesem erzeugte - Sekundär-Lichtbündel stehen in getrennten Strahlengängen zur weiteren Verwendung zur Verfügung. Diese Verwendung besteht darin, daß jedes dieser Lichtbündel zum Beispiel zur Beleuchtung, für Meßzwecke, zur Bilddarstellung mit einem Projektionssystem und/oder zur Bilderzeugung innerhalb der Drucktechnik eingesetzt werden kann.

Zumindest der in Lichtrichtung angeordnete erste Modulator muß die Eigenschaft haben, daß ein entsprechend dem anliegenden elektrischen Signal moduliertes Lichtbündel an dem zweiten Ausgang als Primär-Lichtbündel und ein weiteres geometrisch bestimmbares moduliertes Lichtbündel an dem ersten Ausgang abstrahlt. Dabei soll eine Summe der Intensitäten an den beiden Ausgängen anliegenden modulierten Lichtbündel nahezu dem Wert der Intensität des in diesen Modulator einfallenden Lichtbündels entsprechen.

Voraussetzung für die Eignung als Modulator innerhalb des Gebietes dieser Erfindung ist weiterhin, daß diese zwei den ersten Modulator verlassenden modulierten Lichtbündel an räumlich getrennten Ausgängen anliegen oder getrennt werden können. Es muß gewährleistet sein, daß jedes dieser modulierten Lichtbündel getrennt und unabhängig weiter verarbeitet werden kann.

Für eine effiziente Funktion sollten die Strahlparameter Divergenz, Lichtbündeldurchmesser, Modenstruktur der aus dem Modulator austretenden modulierten Lichtbündel im wesentlichen denen des einfallenden Lichtbündels entsprechen. Diese Bedingungen ist für den in Ausbreitungsrichtung des Lichtes folgenden zweiten Modulator nicht zwingend, da hier nur ein einziges austretendes moduliertes Lichtbündel weiter verwendet wird.

Mit dem Begriff "Modulator" soll im Zusammenhang mit dieser Erfindung insbesondere die Klasse der Modulatoren verstanden werden, die infolge von vornehmlich elektrisch steuerbaren Änderungen der Lichtübertragungseigenschaften eines Mediums im Strahlengang eines Lichtbündels zu einer Intensitäts- oder Amplitudenänderung dieses Lichtbündels führen. Dieses wird vom Beobachter als Helligkeitsänderung des Lichtbündels wahrgenommen.

Zu den in den Merkmalen der Erfindung genannten Modulatoren gehören insbesondere solche Modulatoren, die mit einem kollinearen Lichtbündel, insbesondere mit einem Laser-Lichtbündel, arbeiten. Diese sind insbesondere elektrooptische oder akustooptische Modulatoren. Diese Modulatoren erzeugen durch eine relativ einfache elektrische Ansteuerung das intensitäts- oder amplitudenmodulierte Lichtbündel. Die Intensitäts- oder Amplitudenmodulation des Lichtes kann weiterhin auch nach einem der Prinzipien erfolgen, die in der WO 96/25009 genannt wurden. Dort sind auch Beispiele zu Modulatoren angeführt, die ein Lichtbündel in seiner spektralen Zusammensetzung modulieren.

Weiterhin gehören unter bestimmten Voraussetzungen Modulatoren zu denen, die im Zusammenhang mit den Merkmalen der Erfindung Verwendung finden, die eine Intensitätsmodulation eines Lichtbündels in seiner räumlich ausgedehnten Querschnittsfläche durchführen. Zur Klasse dieser Modulatoren zählen die räumlichen Lichtbündel-Modulatoren, die Lichtbündel modulieren, indem diese Lichtanteile in zwei verschiedene Richtungen lenken, wobei die Strahlparameter der modulierten Lichtbündel gegenüber dem einfallenden Lichtbündel nicht wesentlich verschlechtert werden. Dies ist zum Beispiel bei einem DMD-Array der Fall.

Nur der in Lichtrichtung angeordnete zweite Modulator kann von der oben genannten Spezifikation abweichen und muß nur ein einziges verwertbares Ausgangssignal liefern. Dies ist zum Beispiel bei einer beleuchteten LCD-Matrix, einem Dia-Positiv, einem GLV oder einer Blende der Fall.

Die Ansteuerung der zwei Modulatoren erfolgt so, daß das erste Steuersignal U_A(t) für den ersten Modulator aus einer ersten Eingangsgröße A gewonnen wird, weiterhin das zweite Steuersignal U_B(t) für den zweiten Modulator aus einer zweiten Eingangsgröße B und in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf und/oder von dem Wert des Steuersignals U_A(t) des ersten Modulators gewonnen wird. Grundsätzlich gilt: Die Ansteuerung eines im Strahlengang angeordneten weiteren Modulators ist immer von dem Steuersignal des jeweils in Lichtrichtung vorhergehend liegenden Modulators abhängig. Je nach Art der Ansteuerung und der Funktion können die zwei Modulatoren sowie die damit erzeugten Primär-Lichtbündel und Sekundär- Lichtbündel eine gleiche Wertigkeit haben. Für viele praktische Zwecke wird aber der erste Modulator das modulierte Primär-Lichtbündel für eine Hauptfunktion - z. B. zur Erzeugung eines Videobildes - liefern und der letzte Modulator wird das modulierte Sekundär-Lichtbündel für eine nebengeordnete Funktion - zum Beispiel für eine Vektorgrafik oder für einen Kontroll-Monitor - liefern.

Mit der Erfindung gelingt es, Lichtanteile, die bei einem herkömmlichen Modulator in einem Absorber durch Energiewandlung in Wärme praktisch "vernichtet" werden müssen, einer weiteren Verwendung zuzuführen. Diese besteht gemäß der Erfindung darin, das diese Lichtanteile einem weiteren Modulator zugeführt werden, der so angesteuert werden kann, das diesem an sich schon modulierten Lichtbündel eine weitere Modulationsfunktion so aufgeprägt wird, daß eine nutzbringende Verwendung dieser Lichtanteile möglich wird.

Die Ansteuerung der Modulatoren erfolgt in einem ersten Fall so, daß jeder der Modulatoren zu einem festgelegten maximalen Teil der in den ersten Modulator einfallenden Gesamtintensität des Lichtbündels ausgesteuert wird, wobei das Steuersignal für den zweiten Modulator in Abhängigkeit vom zeitlichen Verlauf des Steuersignals für den ersten Modulator gewonnen wird.

Bei einem festgelegten Teilungsverhältnis von 50% der Intensität des in den ersten Modulator einfallenden Lichtbündels wird für eine 100% Modulation des ersten Modulators mit einem Teil von 50% des einfallenden Lichtbündels eine maximale Intensität des Primär-Lichtbündels erreicht. Somit erhält der zweite Modulator immer mindestens 50% der Intensität des einfallenden Lichtbündels.

Dieser Anteil der Intensität ist wiederum durch den zweiten Modulator vollständig modulierbar. Somit sind bei der Anordnung von zwei Modulatoren das Primär- Lichtbündel und das Sekundär-Lichtbündel zu jeweils 50% unabhängig voneinander aussteuerbar, wenn die Steuersignale für die Modulatoren entsprechend aufbereitet werden. Diese Modulatoranordnung wirkt dann wie ein 50% Strahlteiler zur Aufteilung eines Lichtbündels in zwei Teil-Lichtbündel, die unabhängig voneinander modulierbar sind. Mit diesen Lichtbündeln können zum Beispiel zwei in Helligkeit und Auflösung gleichwertige Bilder erzeugt werden. Die Aufteilung kann aber auch jeden anderen Wert annehmen, wobei diese durch einfache elektronische Mittel zwischen 0% und 100% einstellbar ist.

Die Ansteuerung der Modulatoren erfolgt in einem zweiten Fall so, daß der erste Modulator innerhalb eines bestimmten Zeitintervalles einer Periode bis zum Maximum der in den ersten Modulator einfallenden Intensität, d. h. bis zu 100%, aussteuerbar ist und der erste Modulator während eines anderen Zeitintervalles mit "Null" ausgesteuert wird, wobei das Steuersignal für den zweiten Modulator in Abhängigkeit von der zeitlichen Aufteilung der Zeitintervalle für das Steuersignal für den ersten Modulator gewonnen wird.

Bei zwei Modulatoren können zum Beispiel die Zeitintervalle jeweils eine Hälfte einer Periode betragen. Innerhalb eines Zeitintervalles ist jeweils einer der Modulatoren zu 100% der einfallenden Lichtleistung aussteuerbar. So sind zum Beispiel mit den zwei unabhängig voneinander modulierbaren Lichtbündeln (Primär-Lichtbündel und Sekundär-Lichtbündel) zwei in Helligkeit und Auflösung gleichwertige Bilder darstellbar. Dies entspricht in etwa einer zeitmultiplexen Arbeitsweise der Modulation bei einem herkömmlichen Projektionssystem.

Für eine von der Modulationsfunktion des ersten Modulator unabhängige Modulation der Lichtbündel im zweiten Modulator müssen jedoch die elektrischen Ansteuersignale für die Modulatoren zweckmäßig aufbereitet werden. In den Ausführungsbeispielen werden die oben genannten zwei Fälle der Ansteuerung näher beschrieben. Dabei ist es auch möglich, die beiden beschriebenen Fälle der Ansteuerung miteinander zu kombinieren.

Insbesondere ist es vorteilhaft, die Periode und ein Zeitintervall so zu wählen, daß für den ersten Modulator eine Steuerung sich ergibt, mit der ein Bild in einer der üblichen Fernseh- oder Videonormen mit bester Qualität wiedergegeben werden kann. Der zweite Modulator generiert in dem Zeitintervall der Totzeiten der Fernseh- oder Videonorm ein zweites Bild.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß mehr als zwei Modulatoren miteinander optisch und steuerungsmäßig gekoppelt werden.

Dazu ist in dem Strahlengang zwischen dem ersten Modulator und dem zweiten Modulator zum Beispiel ein weiterer, dritter Modulator angeordnet, dessen Eingang mit dem ersten Ausgang des ersten Modulators optisch verbunden ist und ein erster Ausgang des dritten Modulators ist mit dem Eingang des zweiten Modulators optisch verbunden. An einem zweiten Ausgang des dritten Modulators liegt ein weiteres, drittes moduliertes Lichtbündel an. Dabei wird jeder der Modulatoren mit je einem Steuersignal angesteuert, wobei das jeweilige Steuersignal für den zweiten und jeden weiteren Modulator von der Aufteilung der Intensität und/oder von der zeitlichen Aufteilung der Zeitintervalle von der Art und Weise der Ansteuerung des jeweils in Ausbreitungsrichtung des Lichtes gesehen vorhergehenden Modulators abhängig ist.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Mehrkanal-Modulator im Prinzip, mit drei Modulatoren aus gekoppelten Wellenleitern

Fig. 2 Mehrkanal-Modulator mit akustooptischen Modulatoren

Fig. 3 Mehrkanal-Modulator mit elektrooptischen Modulatoren

Fig. 4 Intensitätsverläufe während des Schreibens einer Zeile eines Videobildes bei einer zeitmultiplexen Ansteuerung der Modulatoren

Fig. 5 Intensitätsverläufe während des Schreibens einer Zeile eines Videobildes bei einer parallelen Ansteuerung Betrieb der Modulatoren

Fig. 6 Mehrkanal-Modulator mit zwei räumlichen Lichtbündel- Modulatoren zur Modulation aufgeweiteter Strahlenbündel

Fig. 7 Kombination eines Lichtbündel-Modulators zur Modulation eines kollinearen Strahlenbündels mit einem räumlichen Lichtbündel- Modulator zur Modulation eines aufgeweiteten Strahlenbündels.

An Hand von Fig. 1 soll zunächst das allgemeine Prinzip der Erfindung erläutert werden. Fig. 1 zeigt einen Mehrkanal-Modulator 13 mit einer Lichtquelle 10. Beide Baugruppen bilden eine modulierbare Mehrkanal-Lichtquelle 14. Der Mehrkanal- Modulator 13 ist im Beispiel aus drei Modulatoren 16, 17 und 18 aufgebaut, die ansteuerungsmäßig und im optischen Kanal miteinander verbunden sind.

Die Lichtquelle 10 liefert ein Lichtbündel 1, welches mit einer konstanten Intensität Φ₀ in einen ersten Modulator 17 optisch eingekoppelt wird. Zumindest dieser erste Modulator muß die Eigenschaft haben, daß am Ausgang zwei räumlich getrennte modulierte Lichtbündel 3 und 7 anliegen, deren Intensitäten Φ_A(t) und Φ₃(t) eine Funktion des am Modulator 17 anliegenden Steuersignals U_A(t) sind. Analog gilt dies für den im Strahlengang des modulierten Lichtbündels 3 angeordneten weiteren, dritten Modulator 18. Hier sind die Intensitäten Φ_C(t) und Φ₅(t) der modulierten Lichtbündel 5 und 8 von dem Steuersignal U_C(t) abhängig. In Fig. 1 ist noch ein weiterer Modulator gezeichnet, der als zweiter Modulator 16 bezeichnet wird. Dieser steht in Ausbreitungsrichtung des Lichts gesehen innerhalb der Mehrfachanordnung der Modulatoren immer an letzter Stelle. Hier sind die Intensitäten Φ_B(t) und Φ₄ der Lichtbündel 4 und 6 von dem Steuersignal U_B(t) abhängig. Dieser zweite Modulator 16 liefert an einem ersten Ausgang das Lichtbündel 4, das auf einen Absorber 12 geleitet und in Wärme gewandelt wird und an einem zweiten Ausgang das Sekundär-Lichtbündel 6 als Nutz-Lichtbündel.

Die Modulatoren 16, 17 und 18 sind im Beispiel Modulatoren, die aus gekoppelten Wellenleitern aufgebaut sind (siehe W. Karthe, R. Müller, Integrierte Optik, Akademische Verlagsgesellschaft Geest & Portig K.-G., Leipzig, 199) S. 261 ff). Die Modulatoren 16, 17, 18 sind jeweils mit einer Ansteuereinrichtung 106, 107 und 108 elektrisch verbunden. Die optische Verbindung der Modulatoren erfolgt über Umlenkspiegel 11. Derartige Modulatoren können mittels Verfahren der integrierten Optik kostengünstig so hergestellt werden, daß der Mehrkanal-Modulator 13 auf einem Substrat angeordnet ist. In der DE 195 03 929 A1 sind derartige Anordnungen im Prinzip beschrieben. Die Verwendung von gekoppelten Wellenleitern hat den Vorteil, daß die drei Modulatoren direkt miteinander verbunden auch auf einem Substrat aufgebracht sein können. Die in Fig. 1 gezeigten Umlenkspiegel können dann entfallen und es ist ein sehr einfacher Aufbau realisierbar, der kaum Justagearbeiten erforderlich macht.

Die Erfindung bedingt weiterhin, daß die Ansteuereinrichtungen 106, 107 und 108 elektrisch miteinander verbunden sind und zwar derart, daß die Ansteuerungsfunktion des Modulators 18 von der Ansteuerungsfunktion des Modulators 17 und die Ansteuerungsfunktion des Modulators 16 wiederum von der Ansteuerungsfunktion des Modulators 18 abhängig ist. Aus Eingangssignalen A, B und C werden die Steuersignale U_A(t), U_B(t) und U_C(t) erzeugt. Diese Steuersignale wiederum erzeugen die Lichtintensitäten Φ_A(t), Φ_B(t) und Φ_C(t), die ihrerseits dem Signalverlauf der Eingangssignale A, B und C folgen. In den Beispielen gemäß der Fig. 4 und der Fig. 5 wird dieses für einen Mehrkanal-Modulator mit zwei Modulatoren nachfolgend genauer beschrieben. Diese Ausführungen gelten im Prinzip auch für drei, vier oder noch mehr Modulatoren.

Fig. 2 zeigt einen anderen Mehrkanal-Modulator 13, der mit zwei akustooptischen Modulatoren 16 und 17 aufgebaut ist, die jeweils ein Lichtbündel mit den Intensitäten Φ_A(t) und Φ_B(t) liefern. Das Lichtbündel 1 wird unter dem Bragg-Winkel in den ersten akustooptischen Modulator 17 eingekoppelt.

Infolge des am akustooptischen Modulator 17 anliegenden Steuersignals U_A(t) wird das Primär-Lichtbündel 7 mit der Intensitätsfunktion Φ_A(t) erzeugt, das den Mehrkanal-Modulator 13 als erstes Nutz-Lichtbündel verläßt. In Abhängigkeit von dem anliegenden Steuersignal U_A(t) verläßt ein weiteres moduliertes Lichtbündel 3 den Modulator 17, das der Intensitätsfunktion Φ₃(t) = Φ₀ - Φ_A(t) folgt. Dieses modulierte Lichtbündel 3 wird unter dem Bragg-Winkel dem zweiten akustooptischen Modulator 16 zugeführt.

Dieser wird mit dem Steuersignal U_B(t) angesteuert, das die Intensität Φ_B(t) des Sekundär-Lichtbündels 6 steuert, das den Mehrkanal-Modulator 13 als zweites Nutz- Lichtbündel verläßt. Der Modulator 16 erzeugt weiterhin das Lichtbündel 4 das als Abfall-Lichtbündel auf den Absorber 12 geleitet wird und dessen Energie in Wärme gewandelt wird.

Die Generierung des Steuersignals U_B(t) durch die Ansteuereinrichtung 106 ist hier von dem an der Ansteuereinrichtung 107 anliegenden Eingangssignal A und den Eingangssignal B abhängig.

Fig. 3 zeigt einen weiteren Mehrkanal-Modulator 13, der mit zwei elektrooptischen Modulatoren 16 und 17 aufgebaut ist. Die Modulatoren 16 und 17 bestehen aus den elektrooptischen Kristallen 73 und 73' und einem jeweils zugeordneten Polarisations-Strahlteilungsprisma 74 und 74' als Analysatoren. Das Lichtbündel 1 ist hier linear polarisiert. Die Polarisationsrichtung dieses Lichtbündels 1 und der anderen Lichtbündel 3, 4, 6, 7, 9 und 9' sind durch Striche und Kreise bildlich dargestellt. Zur Umlenkung des Lichtbündels 3 ist der Umlenkspiegel 11 vorgesehen, womit ein kompakter Aufbau des Mehrkanal-Modulators 13 realisiert werden kann. Die Aussteuerung der Intensitäten der Lichtbündel 6 und 7 wird im Prinzip wie oben zu Fig. 2 und nachfolgend zu Fig. 4. und Fig. 5. beschrieben erzeugt.

Fig. 4 zeigt die Intensitätsverläufe Φ_A(t), Φ₃(t) und Φ_B(t) der Lichtbündel 3, 6 und 7 während des Schreibens einer Zeile eines Videobildes bei einer zeitlich aufeinanderfolgenden Aussteuerung von zwei Modulatoren 16 und 17, wie dieser Mehrkanal-Modulator 13 zum Beispiel in Fig. 2 oder Fig. 3 beschrieben wurde.

In diesem Beispiel nach Fig. 4 stellt das Diagramm s_h(t) den Grad der Ablenkung eines Lichtbündels innerhalb einer Zeile eines Videobildes dar.

Der Zeitablauf t entspricht in diesem Beispiel dem Schreiben einer Zeile eines Videobildes mit einem Primär-Lichtbündel 7 (vergleiche z. B. Lösung in der DE 197 37 374 C2). Im Zeitintervall t = 0 µs bis t = 52 µs wird mit dem Lichtbündel eine Zeile eines Videobildes geschrieben und entsprechend dem Bildinhalt mit der Funktion Φ_A(t) moduliert. Im Zeitintervall t = 52 µs bis t = 64 µs wird das Lichtbündel mit der Intensität Φ_A(t) = 0% moduliert, das heißt es wird "dunkel getastet". In Fig. 4 ist ein beispielhafter Intensitätsverlauf als Diagramm Φ_A(t) im Zeitintervall t = 0 µs bis t = 52 µs durch weiße Balken dargestellt. Die Intensität 100% entspricht der Intensität Φ₀ des in den erstem Modulator 17 einfallenden Lichtbündels 1. Die schwarzen Bereiche im Diagramm Φ_A(t) verdeutlichen den Anteil des durch diesen ersten Modulator 17 nicht verwertbaren Lichtanteils. Durch die schwarzen Bereiche wird besonders deutlich, daß ein erheblicher Anteil des Lichtes durch den ersten Modulator 17 nicht verwertet wird.

Im Zeitintervall t = 52 µs bis t = 64 µs sind das 100%!

Fig. 4 zeigt weiterhin das Diagramm Φ₃(t), dessen weiße Balken komplementär zu den schwarzen Bereichen im Diagramm Φ_A(t) sind. Es wird hier deutlich, daß im Zeitintervall t = 52 µs und t = 64 µs für die Modulation 100% der Lichtintensität für den Modulator 16 zur Verfügung steht.

Das Diagramm Φ_B(t) in Fig. 4 zeigt nun beispielhaft eine Modulationsfunktion für den Modulator 16, der nur in dem Zeitintervall t = 52 µs bis t = 64 µs ausgesteuert wird. Es wird deutlich sichtbar, daß hier etwa 20% Lichtanteil der Lichtquelle 10 durch den Modulator 16 einer Nutzbarmachung zugeführt werden, indem das Sekundär- Lichtbündel 6 in diesem Zeitintervall moduliert und einer Anwendung zugeführt wird. Nach dem bisherigen Stand der Technik wird dieser Lichtanteil mit Hilfe eines Absorbers vollständig in Wärmeenergie umgewandelt und damit vernichtet.

Zum Beispiel wird mit Hilfe der Erfindung mit dem modulierten Licht 7 des Modulators 17 ein erstes Videobild in einer Videonorm und mit dem modulierten Licht 6 des Modulators 16 ein zweites Videobild dargestellt.

Fig. 5 zeigt die Intensitätsverläufe Φ_A(t) und Φ_B(t) der Lichtbündel 6 und 7 während des Schreibens einer Zeile bei einer zeitgleichen Aussteuerung von zwei Modulatoren. In diesem Beispiel stellt das Diagramm s_h(t) ebenfalls den Grad der Ablenkung eines Lichtbündels innerhalb einer Zeile eines Videobildes dar.

In Fig. 5 ist ein beispielhafter Intensitätsverlauf als Diagramm Φ_A(t) durch weiße Balken dargestellt. Im Unterschied zu Fig. 4 kann hier die Intensität Φ_A(t) des Primär- Lichtbündels 7 bis maximal 50% der Intensität Φ₀ des in den ersten Modulator 17 einfallenden Lichtbündels 1 ausgesteuert werden.

Die schraffierten Bereiche im Diagramm von Fig. 5 entsprechen der Modulationsfunktion Φ_B(t) für den Modulator 16. Dieser kann im Zeitintervall t = 0 µs bis t = 52 µs ebenfalls bis zu 50% der Intensität Φ₀ ausgesteuert werden. Somit liefern die Modulatoren die einander gleichwertigen Lichtbündel, das Primär- Lichtbündel 6 und das Sekundär-Lichtbündel 7, wobei zu beachten ist, daß die Ansteuerung für den zweiten Modulator 16 unter Berücksichtigung der Ansteuerung für den ersten Modulator 17 erfolgen muß. Die schwarzen Bereiche im Diagramm verdeutlichen den Anteil der durch die Modulatoren 16 und 17 nicht verwerteten Lichtanteile. Deutlich wird, daß hier beachtliche Lichtmengen noch ungenutzt bleiben. Diese können einem weiteren, dritten Modulator zugeführt werden, wie dies im Beispiel nach Fig. 1 gezeigt ist. Dieser dritte Modulator kann dann zum Beispiel nur im Zeitintervall t = 52 µs bis t = 64 µs zu 100% der Intensität Φ₀ ausgesteuert werden. Zum, Beispiel werden nach Fig. 1 in diesem Fall mit den Modulatoren 16 und 17 gleichwertige Videobilder der gleichen Videonorm dargestellt und mit dem Modulator 18 wird eine Vektorgrafik dargestellt.

In Fig. 6 wird beispielhaft ein Mehrkanal-Modulator 13 gezeigt, der eine DMD-Matrix als ersten Modulator 17 und eine LCD-Matrix als zweiten Modulator 16 verwendet. Dieses Beispiel zeigt, daß sich die Prinzipien der Erfindung auch auf Arten von Modulatoren anwenden lassen, die ein aufgeweitetes Lichtbündel innerhalb seiner Querschnittfläche modulieren. Diese Art Modulatoren ist auch unter dem Begriff "räumlicher Lichtbündel-Modulator" bekannt.

In Fig. 7 wird dargestellt, daß auch eine Kombination eines Lichtbündel-Modulators, wie diese beispielhaft in Fig. 1 oder Fig. 2 oder Fig. 3 genannt sind, als ersten Modulator 17 mit einem räumlichen Lichtbündel-Modulator, wie diese beispielhaft in Fig. 6 genannt sind, als zweiten Modulator 16 hinsichtlich einer Minimierung des Aufwandes vorteilhaft ist. Der Strahlquerschnitt des modulierten Lichtbündels 3 wird mit Hilfe einer Aufweitungsoptik 19 zum Lichtbündel 3' gewandelt und leuchtet den räumlichen Lichtbündel-Modulator aus.

Claims (7)

1. Mehrkanal-Modulator mit mehr als einem Modulator, bei dem zwei Modulatoren (16, 17) miteinander optisch und ansteuerungsmäßig gekoppelt sind, wobei in einen Eingang eines in Ausbreitungsrichtung des Lichts einer Lichtquelle gesehen ersten Modulators (17) ein Lichtbündel einfällt, an einem ersten Ausgang des ersten Modulators (17) ein moduliertes Lichtbündel (3) abstrahlt und an einem zweiten Ausgang des ersten Modulators (17) ein moduliertes Primär-Lichtbündel (7) abstrahlt, dadurch gekennzeichnet, daß
der erste Ausgang des ersten Modulators (17) mit einem Eingang eines zweiten Modulators (16) optisch gekoppelt ist, weiterhin
ein erster Ausgang des zweiten Modulators (16) mit einem Absorber (12) optisch verbunden ist und an einem zweiten Ausgang des zweiten Modulators (16) ein moduliertes Sekundär-Lichtbündel (6) abstrahlt und jeder der Modulatoren (16, 17) mit je einem Steuersignal (U_A(t), U_B(t)) angesteuert wird.

2. Mehrkanal-Modulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Steuersignal (U_A(t)) für den ersten Modulator aus einer ersten Eingangsgröße (A) gewonnen wird, weiterhin das zweite Steuersignal (U_B(t)) für den letzten Modulator aus einer zweiten Eingangsgröße (B) und in Abhängigkeit von dem zeitlichen Verlauf und/oder von dem Wert des Steuersignals (U_A(t)) des ersten Modulators gewonnen wird und die Aussteuerung des weiteren Modulators von dem Steuersignal des jeweils in Lichtrichtung vorhergehend liegenden Modulators abhängig ist.

3. Mehrkanal-Modulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Modulatoren (16, 17, 18) zu einem festgelegten maximalen Anteil einer in den ersten Modulator (17) einfallenden Intensität des Lichtbündels (1) ausgesteuert wird, wobei das Steuersignal (U_B(t)) für den zweiten (16) in Abhängigkeit vom zeitlichen Verlauf des Steuersignals (U_A(t)) für den ersten Modulator (17) gewonnen wird.

4. Mehrkanal-Modulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Modulator (17) innerhalb eines ersten Zeitintervalles innerhalb der Dauer einer Periode bis zum Maximum der in den ersten Modulator einfallenden Intensität ausgesteuert wird und während eines zweiten Zeitintervalles innerhalb der Dauer der gleichen Periode mit "Null" ausgesteuert wird, wobei das Steuersignal (U_B(t)) für den zweiten Modulator (16) in Abhängigkeit von der zeitlichen Aufteilung des ersten Zeitintervalles für das Steuersignal (U_A(t)) für den ersten Modulator (17) gewonnen wird.

5. Mehrkanal-Modulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Periode und das erste Zeitintervall so gewählt werden, daß für den ersten Modulator eine Steuerung sich ergibt, mit der eine Modulationsfunktion des Primär-Lichtbündels (7) in einer der üblichen Fernseh- oder Videonormen erzeugt wird und für den zweiten Modulator eine Modulationsfunktion für das Sekundär-Lichtbündel (6) erzeugt wird, die diesen in den Zeitintervall einer Totzeit der Fernseh- oder Videonormen aussteuert.

6. Mehrkanal-Modulator nach einem oder mehreren der Ansprüche von 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Strahlengang zwischen dem ersten Modulator (17) und dem zweiten Modulator (16) ein weiterer, dritter Modulator (18) angeordnet ist, dessen Eingang mit dem ersten Ausgang des ersten Modulators (17) optisch verbunden ist und ein erster Ausgang des dritten Modulators (18) mit dem Eingang des letzten, zweiten Modulators (16) optisch verbunden ist und an einem zweiten Ausgang des dritten Modulators (18) ein moduliertes weiteres Lichtbündel (8) abstrahlt und jeder der Modulatoren (16, 17, 18) mit je einem Steuersignal (U_A(t), U_B(t), U_C(t)) angesteuert wird.

7. Mehrkanal-Modulator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Modulatoren angeordnet sind und jedes Steuersignal für den jeweiligen Modulator von der mengenmäßigen Aufteilung der Intensität und/oder von der zeitlichen Aufteilung der Zeitintervalle durch den jeweils in Ausbreitungsrichtung des Lichtes gesehen vorhergehenden Modulator abhängig ist.