DE1286079B

DE1286079B - Arrangement for the time-linear deflection of a light beam

Info

Publication number: DE1286079B
Application number: DE1966T0032413
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Hans-Henner; Lamprecht; Dipl-Ing Hans Peter; Vollmer
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1966-10-29
Filing date: 1966-10-29
Publication date: 1969-01-02

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum zeitlinearen Ablenken eines Lichtstrahles mittels schwingender Spiegel.The invention relates to an arrangement for the time-linear deflection of a Light beam by means of a swinging mirror.

Die Aufgabe, einen Lichtstrahl zeitlinear abzulenken, um beispielsweise einen Projektionsschirm abzutasten, besteht in der heutigen Technik in vielen Gebieten. Sie fällt z. B. beim Projektionsfernsehen an, sie tritt aber auch bei der Abtastung von gespeicherten Bildern bzw. gespeicherten Informationsverteilungen auf.The task of deflecting a light beam linearly in time, for example Scanning a projection screen exists in today's technology in many areas. She falls z. B. in projection television, but it also occurs in the scanning of stored images or stored information distributions.

Die Anwendung elektrischer oder magnetischer Mittel zur Lichtablenkung scheitert vielfach daran, daß die erzielbaren AbIenkwinkel für den praktischen Einsatz wesentlich zu klein sind. Es sind daher heute fast ausschließlich mechanische Ablenkmittel in Gebrauch. Als solche kommen rotierende Prismen nilt verspiegelter Oberfläche und schwingende ebene oder sphärische Spiegel in Betracht. Bei der Verwendung von Spiegelrädern in Prismenform ergibt sich eine Schwierigkeit dadurch, daß die Lagerung dieser Räder sehr genau justiert werden maß und vor allem einem erheblichen mechanischen Verschleiß unterliegt, der entweder eine Nachjustierung oder sogar einen Austausch der Rotationskörper erforderlich macht. Außerdem ist es nicht immer einfach, die Rotation des Spiegelrades hinreichend mit anderen Signalzeitfolgen zu synchronisieren. Bei der Verwendung von Spiegeln, die auf mechanischen Schwingkörpern. befestigt sind, ergibt sich dann, wenn größere Auslenkungswinkel verlangt werden, eine Schwierigkeit dadurch, daß bei normaler Anregung des Schwingsystems, insbesondere mit höher Frequenz, nur sinusförmige Schwingungen erzielt werden können. Wird dagegen eine zeitlineare Ablenkung des Lichtstrahles verlangt, so ist man auf kleine Auslenkwinkel beschränkt. Eine gewisse Abhilfe läßt sich zwar dadurch erzielen, daß man mehrere Schwingspiegel zu einem komplexen Ablenksystem zusammenfaßt. Man kommt dabei jedoch rasch an eine durch die zulässigen geometrischen Abmessungen des Ablenksystems gezogene Grenze.The use of electrical or magnetic means to deflect light often fails because the achievable deflection angle for practical use are much too small. It is therefore almost exclusively mechanical deflection means today in use. As such, rotating prisms come with a mirrored surface and oscillating plane or spherical mirrors into consideration. When using Mirror wheels in prism shape results in a difficulty that the storage These wheels are adjusted very precisely and, above all, a considerable mechanical one Is subject to wear, which either requires readjustment or even an exchange the rotation body makes necessary. Besides, it's not always easy to do that Sufficiently synchronize rotation of the mirror wheel with other signal time sequences. When using mirrors on mechanical oscillating bodies. attached a difficulty arises when larger deflection angles are required in that with normal excitation of the oscillation system, in particular with a higher frequency, only sinusoidal oscillations can be achieved. In contrast, it becomes a time-linear one Requires deflection of the light beam, one is limited to small deflection angles. A certain remedy can be achieved by using several oscillating mirrors combined into a complex deflection system. However, one quickly comes to one limit drawn by the permissible geometrical dimensions of the deflection system.

Es ist beispielsweise eine Anordnung bekannt (USA.-Patentschrift 2320380), bei der Schwingspiegel vorgesehen sind, die zu Schwingungen mit fester gegenseitiger Phasenlage angeregt werden und mit Sägezahn- oder sinusförmigen Strömen betrieben werden. Auch dieser Anordnung haftet der genannte Nachteil an, daß eine Linearität der Aaslenkung des Lichtstrahles nur unvollkommen erreicht wird.For example, an arrangement is known (US Pat. No. 2320380) in which oscillating mirrors are provided which are excited to oscillate with a fixed mutual phase position and are operated with sawtooth or sinusoidal currents. This arrangement also has the disadvantage mentioned that a linearity of the deflection of the light beam is only achieved imperfectly.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ; eine Anordnung anzugeben, die bei kleinen geometrischen Abmessungen eine absolut zeitlineare und periodische Ablenkung eines Lichtstrahles bei praktisch beliebig großem Ablenkwinkel ermöglicht.The invention is therefore based on the object; to specify an order, which, with small geometrical dimensions, is absolutely linear and periodic Allows deflection of a light beam with practically any large deflection angle.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ; eine Anordnung zum zeitlinearen Ablenken eines Lichtstrahles mittels einer Reihe nebeneinander angeordneter und zu sinusförmigen Schwingungen mit fester gegenseitiger Phasenlage angeregter Schwing-Spiegel, welche gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung zur Führung des einfallenden Lichtstrahles, die den Lichtstrahl die Spiegel nacheinander derart bestreichen läßt, daß jeder Spiegel nur während desjenigen Zeitabschnittes vom Lichtstrahl getroffen wird, während dessen der jeweilige Spiegel sich in der Nähe der Nullage seiner Aaslenkung befindet.According to the invention, this object is achieved by; an arrangement for time-linear deflection of a light beam by means of a row arranged next to one another and excited to sinusoidal oscillations with a fixed mutual phase position Oscillating mirror, which is characterized by a device for guiding the incident light beam, which the light beam the mirror one after the other in such a way It can be seen that each mirror is only exposed to the light beam during that period of time is hit, during which the respective mirror is in the vicinity of the zero position his carrion is located.

In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist es von Vorteil, als Einrichtung zur Führung des eianfallenden Lichtstrahles Lichtleitfasern zu verwenden, die in einer der Anzahl der Spiegel entsprechenden Anzahl vorzusehen sind. Von diesen Fasern ist jeweils eine auf einen der Schwingspiegel gerichtet. Die Fasern sind sämtlich mit Einrichtungen versehen, die es gestatten, sie nacheinander für den einfallenden Lichtstrahl durchlässig zu machen. Als solche Einrichtung kommen beispielsweise Kerrzellen oder Faradayzellen oder schließlich auch rotierende Blenden in Betracht.In a further embodiment of the arrangement according to the invention, it is from Advantage of optical fibers as a device for guiding the incident light beam to be used, to be provided in a number corresponding to the number of mirrors are. One of these fibers is directed towards one of the oscillating mirrors. The fibers are all provided with means that allow them to be sequentially to make permeable to the incident light beam. Come as such a facility for example Kerr cells or Faraday cells or, finally, rotating diaphragms into consideration.

Ein System von Lichtleitfasern zur übertragung von 13ilderrn, bei dem durch eine rotierende Blende jeweils einzelne Fasern durchlässig gemacht werden, ist aus der USA.-Patentschrift 3 036153 an sich bekannt, dient dort jedoch zum Zweck der Bildabtastung und Umsetzung von Bildern in elektrische Signale.A system of optical fibers for the transmission of 13 images to which individual fibers are made permeable by a rotating screen, is known per se from US Pat. No. 3,036,153, but is used there for the purpose the image scanning and conversion of images into electrical signals.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei an Hand der Zeichnung auf ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung etwas näher eingegangen.To further explain the invention, refer to the drawing an exemplary embodiment for an arrangement according to the invention went into somewhat more detail.

Dabei zeigt die F i g. 1 den zeitlichen Verlauf des Auslenkwinkels 9, wobei in dein gewählten Beispiel vier Schwingspiegel in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind. Die Phasenverschiebung zwischen den einzelnen Spiegeln beträgt dann vr/2. Im allgemeinen Fall bei n Spiegeln berechnet sich fier entsprechende Phasenwinkel zu 2 a/n. Der jeweils bei dem einzelnen Spiegel ausgenutzte Winkelbereich ist in der F i g. 1 durch die Verstärkung des entsprechenden Schwingungszuges angedeutet.The FIG. 1 shows the curve of the deflection angle over time 9, whereby in your chosen example four oscillating mirrors in a row next to each other are arranged. The phase shift between the individual mirrors is then vr / 2. In the general case with n mirrors, fier is calculated accordingly Phase angle to 2 a / n. The angular range used in each case for the individual mirror is in FIG. 1 indicated by the amplification of the corresponding vibration train.

Auch bei der erfindungsgemäßen Einrichtung läßt sich der erzielbare Auslenkwinkel durch Erhöhung der Anzahl der eingesetzten Spiegel vergrößern. Wählt man in dem obenerwähnten Beispiel statt vier Schwingspiegeln deren acht, so erhält man einen um den Faktor 2 größeren Auslenkwinkel. Jede der aus vier Spiegeln bestehenden Gruppen wird dann nur während des Durchlaufs einer Zeile der Aaslenkung ausgenutzt. Ganz allgemein ergibt eine größere Anzahl von Schwingspiegeln entweder einen größeren Auslenkwinkel oder eine Verbesserung der zeitlichen Linearität der Aaslenkung.The achievable can also be achieved with the device according to the invention Increase the deflection angle by increasing the number of mirrors used. Chooses one obtains eight instead of four oscillating mirrors in the above-mentioned example a deflection angle that is larger by a factor of 2. Each of the four mirrors Groups is then only used during the passage of a line of the carrion control. In general, a larger number of oscillating mirrors results in either a larger one Deflection angle or an improvement in the linearity of the deflection over time.

In F i g. 2 ist die gegenseitige Anordnung von vier Schwingspiegeln. zu der optischen Führung für den einfallenden Lichtstrahl und einem Projektionsschirm veranschaulicht.In Fig. 2 is the mutual arrangement of four oscillating mirrors. to the optical guide for the incident light beam and a projection screen illustrated.

Als Träger für die Schwingspiegel 1, die entweder eben oder sphärisch ausgebildet sein können, dient jeweils ein Torsionsstab 6, der an seinen Enden fest eingespannt ist. Die einzelnen Torsionsstäbe 6 werdett zu Schwingungen mit gleicher Frequenz und einer gegenseitigen Phasenversetzung um z/2 angeregt.As a carrier for the oscillating mirror 1, which is either flat or spherical can be formed, each has a torsion bar 6, which is fixed at its ends is clamped. The individual torsion bars 6 become vibrations with the same Frequency and a mutual phase shift by z / 2 excited.

Der einfallende Lichtstrahl 2 wird mit Hilfe einer optischen Führung 3 nacheinander je einem der Schwingspiegel 1 zugeführt und gelangt von dort als abgelenkter Strahl 5 auf den Projektionsschirm 4. Aus der F i g. 2 ist deutlich ersichtlich, daß sich das Gesamtbild auf dem Schirm 4 als Summe der von den einzelnen Schwingspiegeln 1 erzeugten Bilder darstellt, so daß die gesamte Aaslenkung des Lichtstrahles auf dem Schirm 4 dem Vierfachen der Aaslenkung durch einen der Schwingspiegel 1 entspricht.The incident light beam 2 is with the help of an optical guide 3 one after the other each supplied to one of the oscillating mirrors 1 and arrives from there as deflected beam 5 onto the projection screen 4. From FIG. 2 is clear it can be seen that the overall picture on the screen 4 as the sum of the individual Oscillating mirrors 1 generated images, so that the entire Aaslenken the The light beam on the screen 4 is four times the deflection by one of the oscillating mirrors 1 corresponds.

Claims

Claims: 1. Arrangement for the time-linear deflection of a light beam by means of a series of side-by-side and sinusoidal oscillations with fixed mutual phase position of excited oscillating mirrors, characterized by a Device for guiding the incident light beam, which the light beam the Mirror can be coated one after the other in such a way that each mirror only during the one Period of time is hit by the light beam, during which the respective mirror is near the zero position of its deflection.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that as a device for guiding the incident light beam a plurality of optical fibers are provided in a manner known per se that the number of the optical fibers corresponds to the number of oscillating mirrors that each of the Optical fibers is directed to an oscillating mirror and that known per se Means are provided to guide the optical fibers for the incident light beam successively to make permeable.