DE1291769B - Ablenkeinrichtung fuer einen optischen Reflektor - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ab- tierten Magnetfeldern liegen; dasselbe trifft für die lenken eines optischen Reflektors eines Bildabtasters Drahtstücke 32 a und 32 b zu. Die Drahtstücke 30 α entsprechend zweier elektrischer Steuersignale, die und 30 b sowie 32 a und 32 b stehen unter Zugspanüber zwei Steuerkanäle an einer mit dem Reflektor nung, wobei die Zugspannungen und die Drahtgekoppelten und zwei senkrecht aufeinanderstellende 5 längen und -durchmesser so bemessen sind, daß die Ablenkrichtungen aufweisenden Antriebsvorrichtung Resonanzfrequenz des schwingungsfähigen Systems liegen. gleich derjenigen des vom Generator 22 erzeugten

Es ist schon eine derartige Einrichtung bekannt- Wechselstromes ist.

geworden (USA.-Patentschrift 2 090 853), die mit Mit dieser Vorrichtung können je nach der mittels

zwei Ablenksignal-Generatoren arbeitet, nämlich io des Phasenschiebers 41 erzeugten Phasenverschiebung einem für die Ablenkung in horizontaler und einem verschiedene Lissajous-Figuren erzeugt werden; mit für die Ablenkung in vertikaler Richtung. Der Nach- zwei Wechselströmen mit sinusförmigem Verlauf und teil dieser bekannten Konstruktion liegt nicht nur in einer Phasenverschiebung von 90° entsteht eine der Verwendung zweier Ablenksignalgeneratoren, kreisförmige Abtastbahn. Werden zwei flankenmodusondern insbesondere in den Schwierigkeiten, die bei 15 lierte sinusförmige Wechselströme gleicher Amplider erforderlichen Synchronisierung der beiden Gene- tude, jedoch mit einer Phasenverschiebung von 90° ratoren auftreten. . verwendet, so ergibt sich eine spiralförmige Abtast-

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bahn.

eine solche Einrichtung zu vereinfachen, und diese Soll eine Vorrichtung gemäß F i g. 1 mit der üb-

Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, 20 liehen Zeilenfrequenz des Fernsehens abtasten daß die beiden Steuerkanäle mit einem einzigen (15 750Hz), so müssen die Drahtstücke 30 a, 30 b, Wechselspannungs-Steuersignalgenerator verbunden 32 a und 32 b auf eine Resonanzfrequenz von sind und daß mindestens in einem der beiden Steuer- 15 750 Hz abgestimmt werden,. Diese Abstimmung kanäle ein Phasenschieber für das ihn durchlaufende erfolgt durch Änderung der Zugspannung, unter der Steuersignal vorgesehen ist. Diese Lösung beseitigt 25 die Drahtstücke stehen, die bei einem Ausführungsalle Synchronisationsprobleme und ermöglicht das beispiel einen Durchmesser von 0,25 mm und eine Arbeiten mit nur einem einzigen Steuersignalgene- Länge von 2,5 cm aufweisen; dabei hatte der Spiegel rator, so daß mit geringstem apparativem Aufwand 10 einen Durchmesser von 3,2 mm. Diese Abtastvorbeispielsweise Ablenkkurven der Kurvengruppen mit richtung sowie die im folgenden noch beschriebene folgender Parameterdarstellung erzeugt werden kön- 30 kann zusammen mit einem optischen Fadenbündel nen: verwendet werden, das die kreisförmige Abtastbe-

x = a'cos«, wegung konstanter Geschwindigkeit in eine gerad-

y = ö'sinfa+Φ), linige Abtastbewegung mit konstanter Geschwindigkeit und einer praktisch verschwindenden Rücklaufalso insbesondere auch kreisförmige oder elliptische 35 zeit umwandelt.

Abtastbahnen, deren Erzeugung eine Voraussetzung In F i g. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel

für eine zeilenmäßige Abtastung mit verschwindender einer Abtastvorrichtung dargestellt, deren Reflektor Rücklaufzeit bildet. in zwei zueinander senkrechten Richtungen ablenk-

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung bar ist. Als Resonator wird ein Stäbchen oder eine ergeben sich aus den Ansprüchen und/oder aus der 40 Faser 50 beispielsweise aus Glas, Quarz od. dgl. vernachfolgenden Beschreibung, die der Erläuterung wendet, an dem der Spiegel 10 mit einem Epoxydeiniger in der Zeichnung gezeigter Ausführungsbei- Heber befestigt ist. Die Abstimmung erfolgt in der spiele der erfindungsgemäßen Einrichtung dient. Es Weise, daß ein Stäbchen mit richtig bemessener zeigt Länge auf einen piezoelektrischen Wandler 52 aufge-

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erste Ausführungs- 45 klebt wird. Durch Änderung der Stäbchenlänge kann form, die Resonanzfrequenz des Stäbchens erhöht oder er-

F i g. 2 bis 4 drei weitere Ausführungsformen in niedrigt werden, da diese Resonanzfrequenz umgeperspektivischer und schematischer Darstellung. kehrt proportional dem Quadrat der Stäbchenlänge

Die in F i g. 1 dargestellte Abtastvorrichtung mit ist. Ein Generator 22, der wieder eine Wechselspaneinem in zwei zueinander senkrechten Richtungen 50 nung vorbestimmter Frequenz abgibt, ist über Lei ablenkbaren Reflektor in Form eines Spiegels 10, ins- tungen 54 und 56 an Leitungsteile 54 a, 54 & und 56 a, besondere eines Hohlspiegels, weist zwei Drähte 30 56 b angeschlossen, die wiederum paarweise an ein- und 32 auf, die einander unter einem Winkel von 90° ander entgegengesetzte Pole des piezoelektrischen kreuzen und an denen der Spiegel mit Hilfe eines Wandlers 52 angeschlossen sind. Ein Phasenschieber Epoxydklebers befestigt sein kann.. Drahtstücke 30 a 55 41 liegt in Serie mit der Leitung 56, so daß eine und 30 b des Drahtes 30 sind mit ihren einen Enden Phasenverschiebung zwischen den die Leitungen 54 an Befestigungsstellen 34 und 36 befestigt, während und 56 durchfließenden Wechselströmen erzeugt wer-Drahtstücke32a und 32 & des Drahtes 32 mit ihren den kann.

einen Enden an Befestigungsstellen 38 und 40 festge- Die Abtastvorrichtung nach F i g. 2 funktioniert

macht sind. Ein mit 22 bezeichneter Generator er- 60 ungefähr gleich wie die in F i g. 1 dargestellte Abtastzeugt eine Wechselspannung vorbestimmter Fre- vorrichtung. Beispielsweise können zwei sinusförmige quenz, die an den Drähten 30 und 32 liegt, wobei je- Wechselspannungen gleicher Amplitude, jedoch mit doch zum Draht 30 noch ein Phasenschieber 41 da- einer Phasenverschiebung von 90°, an den piezozwischengeschaltet ist; auf diese Weise wird die elektrischen Wandler 52 gelegt werden. Dies führt Phase des den Draht 30 durchfließenden Wechsel- 65 dazu, daß in den Polen des piezoelektrischen Wandstroms gegenüber demjenigen im Draht 32 verscho- lers abwechselnd Zug- und Druckspannungen herben. Magnete 42, 44, 46, 48 sind so angeordnet, daß vorgerufen werden, die zu einer kreisförmigen Abdie Drahtstücke 30 a und 30 b in gegenläufig orien- tastbewegung führen, welche vom Stäbchen 50 über-

tragen wird. Dies wirkt als mechanischer Übertrager und Verstärker, so daß der Spiegel 10 eine derartige kreisförmige Abtastbewegung ausführt, daß ein Brennpunkt 62, in dem die reflektierten Lichtstrahlen 58', 60' eines auf den Spiegel auffallenden, parallelen Lichtstrahlenbündels 58, 60 fokussiert werden, eine Kreisbahn mit konstanter Geschwindigkeit durchläuft. Genauer gesagt, bewegt sich das Stäbchen 50 bei diesem und den nachstehend geschilderten Ausführungsbeispielen so, daß der Spiegel 10 eine Nutationsbewegung ausführt.

Um eine Abtastung mit der üblichen Fernseh-Zeilenfrequenz von 15 750 Hz durchzuführen, muß das Stäbchen 50 beispielsweise ein Quarzstäbchen mit 0,18 mm Durchmesser und einer Länge von χ 3,8 mm sein. Der piezoelektrische Wandler ist ein üblicher Breititanatzirkonatwandler, der Spiegel 10 kann ein Hohlspiegel mit einem Durchmesser von 1,25 mm sein.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird ein anderer piezoelektrischer Wandler benutzt als in F i g. 2. Dieses Ausführungsbeispiel weist zwei piezoelektrische Stäbe 70 und 72 auf, die sich entsprechend der elektrischen Erregung dehnen oder zusammenziehen; sie ersetzen somit den rohrförmigen piezoelektrischen Wandler 52 der F i g. 2. Jeder der piezoelektrischen Stäbe 70 und 72 ist mit einem Silberüberzug versehen, so daß sie den elektrischen Strom zwischen Metallklemmen 74 und 76 bzw. Anschlußstücken 78, 80, 82 und 84 leiten. Die Metallklemmen erfassen die piezoelektrischen Stäbe, jedoch sind sie so einstellbar, daß die wirksame Länge der Stäbe zum Zwecke des Abstimmens verändert werden kann. Der Generator 22 ruft eine elektrische Erregung mittels eines Wechselstromes vorbestimmter Frequenz hervor; ferner ist wieder ein Phasenschieber 41 vorgesehen, um die Phase des Wechselstroms am Anschlußstück 84 gegenüber demjenigen am Anschußstück 80 zu verschieben. Ein als Resonator dienendes Stäbchen 50 ist mit seinem einen Ende mittels eines Epoxydklebers dort angeklebt, wo die beiden piezoelektrischen Stäbe aufeinanderstoßen. Auch hier ist der Spiegel 10 wieder am einen Ende des Stäbchens 50 befestigt.

Im Betrieb dehnen und kontrahieren sich die Stäbe entsprechend der elektrischen Erregung, und im Falle zweier sinusförmiger Wechselströme mit einer Phasenverschiebung von 90° beschreibt die Kombination des Stäbchens 50 mit dem Spiegel 10 eine kreisförmige Bahn mit der Frequenz der von Generator 22 abgegebenen Wechselspannung.

Soll mit einer Frequenz von 15 750 Hz abgetastet werden, so sollte das Stäbchen 50, das aus Quarz bestehen kann, ungefähr 3,8 mm lang sein. Die piezoelektrischen Stäbe können aus Bleizirkonat—Bleititanat sein.

In F i g. 4 ist ein Ausführungsbeispiel mit magnetischem Antrieb dargestellt. Das den Spiegel 10 tragende, in Resonanz schwingende Stäbchen ist zusammen mit dem Spiegel als eine Einheit ausgebildet und aus einem magnetischen Werkstoff, wie beispielsweise aus magnetischem, rostfreiem Stahl, gefertigt. Ein Spannkopf 90 hält das Stäbchen 50, und er wird von einer Vormagnetisierungsspule 92 umgeben, durch die ein über Leitungen 94 und 96 zugeführter Gleichstrom einer Gleichstromquelle 98 hindurchfließt. Auch der Spannkopf 90 ist dabei aus einem magnetischen Werkstoff gefertigt. Das Stäbchen 50 wird von Elektromagneten 100 und 102 umgeben, von denen jeder zahlreiche Windungen aufweist. Ein Generator 22 speist die Elektromagnete über Leitungen 104 und 106 wieder mit einem Wechselstrom vorbestimmter Frequenz. In Serie mit der Leitung 104 liegt der Phasenschieber 41, mit dessen Hilfe eine Phasenverschiebung zwischen dem den Elektromagneten 100 durchfließenden Strom und dem den Elektromagneten 102 durchfließenden Strom erzeugt werden kann.

Im Betrieb werden der Spannkopf 90, das Stäbchen 50 und der Spiegel 10 dadurch magnetisiert, daß ein von der Gleichstromquelle 98 abgegebener Gleichstrom die Vormagnetisierungsspule 92 durchfließt. Falls der Spannkopf 90 aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff ist, so muß die Vormagnetisierungsspule 92 das Stäbchen 50 umgeben. Wesentlich ist eben, daß das in Resonanz schwingende Stäbchen 50 auf jeden Fall aufmagnetisiert wird, so daß es einen magnetischen Nord- und einen Südpol hat. Bei der ersten Halbwelle des die Elektromagnete 100 und 102 durchfließenden Wechselstroms werden Pole 108, 110, 112 und 114 dieser Elektromagnete mit einer gewissen magnetischen Polarität aufmagnetisiert, und bei der nächsten Halbwelle des Wechselstromes wird diese Polarität umgekehrt. Da das Stäbchen 50 aufmagnetisiert ist, wird es entsprechend der jeweiligen Polarität der Pole 108 bis 114 ausgelenkt. Wenn der Generator 22 einen sinusförmigen Wechselstrom abgibt und der Phasenschieber 41 eine Phasenverschiebung von 90° hervorruft, so beschreibt der Spiegel 10 eine kreisförmige Abtastbahn.

Obwohl in dieser Beschreibung stets davon die Rede war, daß die Abtastvorrichtungen mit einer dem Fernsehen eigentümlichen Frequenz von 15 750 Hz abtasten, so ist es selbstverständlich trotzdem möglich, die erfindungsgemäße Vorrichtung auch mit anderen Frequenz zu betreiben. Die Resonanzfrequenz des Resonators kann durch Veränderung der Zugspannung der Drähte oder der Länge des Stäbchens verschoben werden, je nach dem, welche besondere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet wird. Es können aber auch Wechselströme anderen zeitlichen Verlaufs herangezogen werden, die zu anderen Abtastbahnen führen, wie dies beispielsweise bei flankenmodulierten, sinusförmigen Wechselspannungen der Fall ist, die zu einer spiralförmigen Abtastbahn führen.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Ablenken eines optischen Reflektors eines Bildabtasters entsprechend zweier elektrischer Steuersignale, die über zwei Steuerkanäle an einer mit dem Reflektor gekoppelten und zwei senkrecht aufeinanderstehende Ablenkrichtungen aufweisenden Antriebsvorrichtung liegen, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerkanäle (54, 56; 104, 106) mit einem einzigen Wechselspannungs-Steuersignalgenerator (22) verbunden sind und daß mindestens in einem der beiden Steuerkanäle (39; 56; 104) ein Phasenschieber (41) für das ihn durchlaufende Steuersignal vorgesehen ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerkanäle (54,

56) mit einem piezoelektrischen Wandler (52) verbunden sind, der über eine Resonanzfaser (50) mit einem Spiegel (10) gekoppelt ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (52) vier Pole hat, die in Winkelabständen von jeweils 90° voneinander und am der Resonanzfaser (50) gegenüberliegenden Ende des Wandlers angeordnet sind, und daß jeder Steuerkanal (54, 56) mit zwei einander gegenüberliegenden Polen verbunden ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Steuerkanäle an einen von zwei gekreuzten, flexiblen Leitern (30 a, 30 b, 32 a, 32 b) angeschlossen ist und daß im Abstand voneinander angeordnete Teile (30 a bzw. 30 b; 32 a bzw. 32 b) eines jeden Leiters in gegenläufig gerichteten Magnetfeldern verlaufen.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerkanäle an zwei ungefähr senkrecht zueinander verlaufende und mit ihren einen Enden miteinander verbundene piezoelektrische Stäbe (70, 72) angeschlossen sind und daß eine Resonanzfaser (50) die Verbindungsstelle der beiden Stäbe mit einem Spiegel (10) verbindet.

6. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Steuerkanäle (104, 106) mit zwei elektromagnetischen Antriebselementen (100, 102) verbunden sind, die eine magnetisierbar Resonanzfaser (50) umgeben, welche an ihrem einen Ende befestigt ist und an ihrem anderen Ende einen Spiegel (10) trägt, und daß eine Spule (92) zum Vormagnetisieren der Resonanzfaser vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen