DE1282675B

DE1282675B - Vorrichtung zur sinusfoermigen Ablenkung eines Strahlenbuendels mittels Spiegel

Info

Publication number: DE1282675B
Application number: DEE33644A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr Guenter Pusch
Original assignee: Eltro GmbH and Co
Current assignee: Eltro GmbH and Co
Priority date: 1967-03-21
Filing date: 1967-03-21
Publication date: 1968-11-14
Also published as: NL6804008A; CH477139A; US3516722A; BE712224A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CI.:

H04n

Deutsche Kl.: 21 al-32/33

Nummer: 1282 675

Aktenzeichen: P 12 82 675.4-31 (E 33644)

Anmeldetag: 21. März 1967

Auslegetag: 14. November 1968

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur sinusförmigen Ablenkung eines Strahlenbündels. Derartige Vorrichtungen dienen dazu, ein optisches Bild mit einer Reihe von Fotozellen zellenförmig abzutasten und die dabei auftretenden Impulsströme an ein geeignetes Wiedergabegerät weiterzuleiten.

Die bis jetzt bekanntgewordenen optischen Ablenkvorrichtungen arbeiten mit Spiegeln oder Prismen, die abwechselnd von links nach rechts und von rechts nach links geschwenkt werden. Es sind auch Vorrichtungen bekannt, bei denen ein Spiegel außer der genannten raschen Schwenkbewegung in einer Richtung eine wesentlich langsamere Schwenkbewegung senkrecht dazu ausführt. Dadurch wird die hin- und hergehende Bewegung des einfallenden Strahls allmählich von oben nach unten verlagert, so daß in einem gewissen Zeitraum eine ganze Fläche abgetastet wird. Obgleich die Massen der bewegten Teile dieser Vorrichtungen nur gering sind, halten sie, da sie bei jeder Bewegungsrichtung erneut beschleunigt und verzögert werden müssen, die Abtastgeschwindigkeit in Grenzen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Ablenkung eines Strahlenbündels so auszubilden, daß an die Stelle der Schwenkbewegung eine gleichmäßig und in gleichem Sinne umlaufende Drehbewegung der bewegten Spiegel tritt.

Nach der Erfindung wird eine Vorrichtung zur sinusförmigen Ablenkung eines Strahlenbündels, bei der zwei einander gegenüberliegende Spiegel so angeordnet sind, daß der zweite Spiegel außerhalb des Strahlenganges der einfallenden Strahlen des ersten Spiegels und der erste Spiegel außerhalb des Strahlenganges der vom zweiten Spiegel reflektierten Strahlen liegt, dadurch gekennzeichnet, daß beide Spiegel in entgegengesetzter Richtung, jedoch mit gleicher Geschwindigkeit umlaufen.

Durch die Einführung rotierender Spiegel werden die Beschleunigungen und Verzögerungen, wie sie bei Schwenkbewegungen auftreten, vermieden. Die Geschwindigkeit der Ablenkbewegung des Strahlenbündels kann infolgedessen erhöht werden.

An Stelle der rotierenden Spiegel können auch in entgegengesetzter Richtung umlaufende Prismen als Ablenkelement verwandt werden.

Eine günstige Lösung bietet die Anwendung zweier Spiegel, die jeweils um ein Viertel des gesamten Ablenkwinkels gegen ihre Rotationsachse geneigt sind. Die Rotationsachsen der rotierenden Spiegel werden hierbei zweckmäßigerweise parallel zueinander angeordnet.

Um die Größenordnung der sich drehenden EIe-Vorrichtung zur sinusförmigen Ablenkung eines
Strahlenbündels mittels Spiegel

Anmelder:

Eltro G. m. b. H. & Co.

Gesellschaft für Strahlungstechnik,

6900 Heidelberg, Schloßwolfsbrunnenweg 33-35

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Dr. Günter Pusch, 6930 Eberbach -

mente in Grenzen zu halten, ist es zweckmäßig, die Spiegel im konvergenten Strahlengang anzuordnen.

Die beiden Spiegel müssen so miteinander gekoppelt sein, daß ihre Drehbewegung synchron- und phasenrichtig erfolgt. In diesem Fall heben sich die bei einzelnen Spiegeln in Kreisform auftretenden Ablenkungen eines Strahlenbündels bei den beiden Spiegeln gegenseitig so auf, daß sich die Abtastbewegung eines Strahls als Vor- und Rückbewegung auf einer Geraden vollzieht.

Die Kopplung der Drehbewegung der beiden Spiegel könnte auf mechanischem Weg durchgeführt werden. Die dazu notwendigen Getriebeelemente sind indessen sehr sorgfältig auszubilden und unterliegen außerdem einem starken Verschleiß. Es wird deshalb weiter vorgeschlagen, die rotierenden Spiegel getrennt anzutreiben, wobei die Antriebsmotoren über eine Zusatzregelung auf einen synchron- und phasenrichtigen Lauf eingeregelt werden.

Die Regelung kann in einfacher Weise durch eine am Rand des Spiegels angebrachte Blende bewirkt werden, die bei jeder Umdrehung einmal einen Lichtstrahl durchläßt, der über eine Fotozelle einen Impuls für die Regelung auslöst.

Eine zweite Möglichkeit zur Regelung ergibt ein auf jeder Rotationsachse aufgesetzter Magnet, wobei die beiden Magnete so geschaltet werden, daß durch ihr Zusammenwirken die Regelung mindestens eines der beiden Motoren beeinflußt wird.

Man kann auch auf jede Rotationswelle einen Dynamo aufsetzen, deren Phasen und Frequenzen laufend verglichen und bei Abweichungen zur Regelung benutzt werden.

Hat man jede Rotationswelle mit einem Dynamo ausgerüstet, so kann man die erzeugte Wechselspannung zur Ablenkung eines geeigneten Wiedergabegerätes benutzen. Auch kann der aus dem Phasen-

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und Frequenzvergleich der beiden Dynamos erhaltene Impuls zur Synchronisation eines Oszillators des Widergabegerätes benutzt werden.

Wenn die Spiegel genau den oben angegebenen Winkel zu ihrer jeweiligen Rotationsachse einnehmen, erhält man als Ablenklinie des Strahls eine Gerade, die einmal im Hingang und einmal im Rückgang durchschritten wird. Jede Zeile wird dadurch bei einer Umdrehung der Spiegel zweimal abgetastet. Man kann eine annähernd doppelt so große Abtastgeschwindigkeit erreichen, wenn man den Winkel bei einem der Spiegel um Aa vergrößert. In diesem Fall würde man bei einer Umdrehung eine Schleife bekommen, die bei entsprechender Wahl des Winkels Δ α zwei Abtastzeilen enthält. Um die Längen der Abtastungen auf die geraden Strecken einer Schleife zu beschränken, wird nach einem weiteren Gedanken der Erfindung der Winkel der Schrägstellung der beiden Spiegel so gewählt, daß die von den Spiegeln ausgeführte Sinusschwingung um etwa 10 ao bis 20% höher ist als die Bildbreite.

In den Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 die Vorrichtung mit Anordnung der Spiegel vor dem konvergenten Teil der Optik, as

Fig. 2 die Vorrichtung mit Anordnung der Spiegel im konvergenten Teil,

F i g. 3 eine Darstellung des Vektordiagramms bei gleicher Winkelstellung der beiden Spiegel,

Fig. 4 eine Darstellung des Vektordiagramms, wenn die Winkel, welche die beiden Spiegel mit ihren Rotationsachsen bilden, um einen geringen Betrag voneinander abweichen.

Die beiden Spiegel sind mit 1 und 2 bezeichnet. Spiegel 1 rotiert um eine Achse 11, Spiegel 2 rotiert in entgegengesetzter Richtung um eine Achse 12. Die Rotationsgeschwindigkeiten sind in beiden Fällen gleich. Der Spiegel 1 bildet mit seiner Rotationsachse

11 einen Winkel «_l9 Spiegel 2 mit der Rotationsachse

12 einen Winkel X₂. Beide Winkel sind etwas größer als 90°.

An die Spiegeloptik schließt sich eine Sammellinse 3 an, die die ankommenden Strahlen dem Empfänger 4 zuführt.

Während bei Fig. 1 die rotierenden Spiegel vor der Sammellinse 3 angeordnet sind, sind sie bei Fi g. 2 hinter der Sammellinse, d. h. im konvergenten Strahlengang angeordnet. Dadurch wird es möglich, beide Spiegel wesentlich kleiner zu halten, was sich auf den Antrieb und die Gesamtanordnung günstig 5" auswirkt.

Die Bewegungen des gebündelten Lichtstrahls über die Fotozellen des Empfängers sind in den Diagrammen der F i g. 3 und 4 wiedergegeben. In beiden Fällen ist einem linksum laufenden Vektor 5 ein rechtsum laufender Vektor 15 zugeteilt. Die Länge der Vektoren deutet hierbei die Größe des Winkels an, den die Spiegel mit der Rotationsachse bilden. Bei F i g. 3 laufen die beiden Vektoren phasengleich, jedoch in verschiedener Richtung um. Der Endpunkt 6 des Vektors 15 beschreibt infolgedessen hin- und hergehend eine Gerade 7. Bei F i g. 4 eilt der eine Vektor dem andern um den Winkel Δ <x vor; das ist dadurch zum Ausdruck gebracht, daß die Größe der Vektoren 5,15 in Fig. 3 gleich, in Fig. 4 verschieden ist.

Durch das Voreilen des Vektors 5 gegenüber dem Vektor 15 beschreibt der Endpunkt 6 des Vektors 15 eine Schleife 17, die an die Stelle der Geraden 7 tritt. Dieser Umstand kann dazu ausgenutzt werden, daß jede Zeile der Fotozellen nur einmal von dem hin- und herschwingenden Lichtstrahl durchlaufen wird, während er beim Rückgang jeweils die nächste Zeile durchläuft.

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur sinusförmigen Ablenkung eines Strahlenbündels, wobei zwei einander gegenüberliegende Spiegel so angeordnet sind, daß der zweite Spiegel außerhalb des Strahlenganges der einfallenden Strahlen des ersten Spiegels, der erste Spiegel außerhalb des Strahlenganges der vom zweiten Spiegel reflektierten Strahlen liegt, dadurch gekennzeichnet, daß beide Spiegel (1,2) in entgegengesetzter Richtung, jedoch mit gleicher Geschwindigkeit umlaufen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spiegel (1, 2) gegenüber ihrer jeweiligen Rotationsachse (11,12) um ein Viertel des gesamten Ablenkwinkels geneigt sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotationsachsen (11, 12) der rotierenden Spiegel (1,2) parallel sind.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spiegel (I₉ 2) so miteinander gekoppelt sind, daß ihre Drehbewegung synchron- und phasenrichtig erfolgt.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die rotierenden Spiegel (I₉ 2) getrennt angetrieben sind, wobei die Antriebsmotoren über eine Zusatzregelung auf synchron- und phasenrichtigen Lauf eingeregelt werden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine am Rand des Spiegels angebrachte Blende bei jeder Umdrehung einmal einen Lichtstrahl durchläßt, der über eine Fotozelle einen Impuls für die Regelung auslöst.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder Rotationsachse (11, 12) ein Magnet derart angeordnet wird, daß durch das Zusammenwirken der beiden Magnete die Regelung mindestens eines der beiden Motoren beeinflußt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf jede Rotationswelle (11, 12) ein Dynamo aufgesetzt wird, deren Ausgangsspannungen über einen Phasen- und Frequenzvergleich zur Regelung dienen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem der Dynamos erzeugte Wechselspannung zur Ablenkung eines geeigneten Wiedergabegerätes benutzt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus dem Phasen- und Frequenzvergleich der beiden" Dynamos erhaltener Impuls zur Synchronisation eines Oszillators des Wiedergabegerätes benutzt wird.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Strahlablenkung zum Abtasten einer Bildzeile benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät nach Ab-

tasten einer Zeile selbsttätig auf die nächste Zeile umgeschaltet wird.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten durch Fotozellen bewirkt wird.

1.3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotoelemente einen Abstand von mindestens einer Zeile haben.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotoelemente etwa den Abstand einer Zeilenhöhe haben und einer der beiden rotierenden Spiegel (1,2) einen zusätzlichen Winkel Δ α ablenkt, der der Amplitude einer Einzelzeile im Bildfeld entspricht.

15. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Spiegeln (1,2) ausgeführte Sinusschwingung um etwa 10 bis 20% größer ist als die Bildbreite.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 653 185.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 637/795 11.68 ® Bundesdruckerei Berlin