DE1923183A1

DE1923183A1 - Sichtgeraet,insbesondere Fernseh-Bildwiedergabegeraet

Info

Publication number: DE1923183A1
Application number: DE19691923183
Authority: DE
Inventors: Fowler Vernon I
Original assignee: General Telephone and Electronics Corp
Current assignee: GTE LLC
Priority date: 1968-05-10
Filing date: 1969-05-07
Publication date: 1969-11-27
Also published as: BE732790A; FR2008255A1; US3597536A; NL6907040A

Description

die Komponenten abwechselnd In einer horizontalen Ebene abgelenkt werden. Ein vertikales Strahlablenkgerät ist am Ausgang des Horizontal-Ablenkgerätes angeordnet. OIe Komponenten, die abwechselnd vom Vertikal-Strahlablenkgerät kommen, werden auf einen Wiedergabeschirm gerichtet und beleuchten diesen entsprechend einem Raster.

Stand der Technik

Ein wichtiger Vorteil von Lasern sowohl für optische Radarbildwiedergabe -als auch elektronisch angetriebene Bildwiedergabe ist die Möglichkeit, enge Strahlen extrem hoher Intensität zu projizieren. Lichtpunkte, die auf ein durch Radar verfolgtes Objekt projiziert werden oder auf einen Wiedergabeschirm, und die von einer inkohärenten Quelle erzeugt werden, sind weniger hell als ihre Quelle. Bei Lasern tritt diese Begrenzung nicht auf, und es werden leicht projizierte Lichtpunkte erzeugt, die heller als die Quelle Bind. Ferner sind von einem Laser erzeugte Lichtpunkte um viele Größenordnungen heller als von einer inkohärenten Quelle erzeugte Lichtpunkte.

Ein Sichtgerät, für das extrem hohe Punktleuchtdichte benötigt wird, ist die Projektion von Fernsehbildern auf einen passiven Schirm. Ein Laser-Wiedergabesystem arbeitet mit einem engen Strahl Laserlicht, moduliert dessen Intensität, lenkt diesen in der horizontalen und vertikalen Ebene mit den entsprechenden Ablenkfrequenzen ab, um ein Raster zu bilden, und dieses Raster wird dann auf einen Viiedergabeachirm projiziert. Da ein Laser-Bildwiedergabesystem mit Licht von verschiedenen Farben (d.h. Wellenlängen) arbeiten kann, fordern die Dispersion^iffekte, die nicht mechanische

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Laserstrahl-Ablenkgeräte zeigten, bisher getrennte Ablenkgeräte für jeden Strahl. Die Synchronisierung mehrerer Strahlablenkgeräte erfordert relativ komplizierte Ablenksignal-Yerarbeitungsschaltungen, um die Dispersion zu kompensieren und gleich große Raster für den roten, grünen und blauen Strahl zu erhalten. Diese unerwünschten Dispersionscharakteristiken werden von Strahlablenkgeräten gezeigt, die mit elektrooptisch gesteuerter Refraktion in Kristallen und Variationen des Brechungsindex von "Flüssigkeiten durch akustische Wellen arbeiten.

Dementsprechend ist die Verwendung von reflektierenden Geräten statt Geräten mit wellenlUngenabhängiger Brechung für Laser-Bildwiedergabesysteme vorgesehen worden. Eine Art Strahlablenkgerät, mit dem sowohl die geforderte Übereinstimmung der abgelenkten Strahlen als auch die relativ hohe Auflösung von mehreren hundert Punktdurchmessern erreicht wird, arbeitet mit vibrierenden Spiegeln, die mit piezoelektrischen Scherelementen arbeiten (US-Patentanmeldungen 518 324 vom 5. Januar 1966 und 695 142 vom 2. Januar 1968). Das genormte Pernseh-Sägezahn-Ablenksignal ist gekennzeichnet durch eine kurze Austastlücke von 9 Mikrosekunden zwischen aufeinanderfolgenden Zeilen. Der Rücklauf des Strahls muß während dieser kurzen Zeitspanne stattfinden und in der Praxis wird dieser schnelle Rücklauf bei piezoelektrisch angetriebenen Spiegeln nioht zuverlässig erreicht.

Weiter ist ein mit Nutation kreisender Spiegel mit eitlem Faeeroptik-Ablenk-Konverter in Laeer-Projektioneyetemen verwendet worden. Das BetriebaTerhalten tines βοlohen Ablenkgerätes ist in verschiedener Beziehung begrenzt. Der

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Ausgangsstrahl wird beispielsweise vom Faserbündel dispergiert, so daß der minimale Strahldivergenzwinkel etwa 20 mal so groß ist wie der durch Beugung gegebene Grenzwert. Das folgende Ablenkgerät ( im folgenden als Vertikal-Ablenkgerät bezeichnet) und die optischen Elemente am Ausgang müanen deshalb einen 20 mal so großen Strahl verarbeiten können. Bei einem solchen Ablenkgerät werden auch optische Elemente benötigt, um den Außgangsstrahl wieder JRU kolJimieren, wenn er aus dem Faserbündel austritt.

Stattdessen ißt die Verwendung von rotierenden Spiegeln vorgeschlagen worden, um ein Stxahlablenkgerät mit hoher Auflösung und frei von Dispersion zu erhalten. Die Hauptsohwierigkeit bei einem solchen Gerät ist die Forderung, daß die typiocherwoise polygonalen Spiegel mit konstanter, sehr hoher Geschwindigkeit angetrieben werden, um ein Ablenkmuster zu erhalten, das die kurze Rücklaufzeit hat, die vom üblichen Perηsehsignal gefordert wird. Die Rücklaufzeit ist die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Zeilen, in denen die Kanten des Polygons den Strahl kreuzen. In diesen Intervallen wird der Strahl geteilt und ausgezackt, so daß der Ausgangestrahl verdunkelt und gebeugt wird, 'denn jedes dieser Intervalle etwa 105» der Ablenkperiode dauern soll, muß jede Fläche des Polygonalepiegels zehnmal größer sein als der Durchmesser des Laserstrahls. Es wird dadurch ein großer polygonaler Spiegel erforderlich, der mit sehr hoher Geschwindigkeit umläuft. In der Praxis ruft die erforderliche Betriebsdrehzahl erhebliche innere Spannungen im Spiegelaufbau hervor. Weiter macht es das große Trägheitsmoment des Spiegelaufbaus schwierig, eine Stabilisierung und

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und Synchronisierung während des Betriebes zu erhalten. Ein Strahlablenkgerät mit rotierendem Spiegel ist deshalb bei den hohen Ablenkraten, die vom üblichen gesendeten fernsehsignal gefordert werden, bisher nur beschränkt verwendbar gewesen.

Zusammenfassung der Erfindung

Durch die Erfindung soll ein Strahlablenkgerät verfügbar gemacht werden, das mit einem relativ kleinen rotierenden Polygonspiegel auskommt und die Schwierigkeiten im wesentlichen beseitigt, die bisher beim Ablenken eines Laserstrahls in einem Pernseh-Wiedergabesystem auftraten.

Die Erfindung betrifft also ein Laoer-Wiedergäbesys tem oder -Sichtgerät, bei dem der Auegangsstrahl des Lichtes von einem Laser entsprechend der wiederzugebenden Information intensitätsmoduliert wird und dann mit relativ hohen Ablenkraten über einen Schirm zur Wiedergabe abgelenkt wird.

Im erfindungsgemäfien Sichtgerät oder Wisdergabesyatem wird der Ausgangsstrahl von einem Laser auf eine ausammengesetzte Intenoitätsmodulation- und StrahlablenkeLnriehtung gegebon» Die Kombination weist einen Intensitäteiuotlulator auf, der so angeordnet ist, daß er den Auegangestrahl vom Laser aufnimmt und ihm zwei Modulationssignale zugeführt werden. Der Modulator ist dadurch gekennzeichnet, daß er den Eingangsstrahl in zwei Strahlkomponeiiten trennt und die Intensität dieser Komponentenstrahlen entsprechend den angelegten Modulationssignalen verändert.

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Das erste Modulationssignal 1st im wesentlichen eine Rechteckschwingung mit zwei Spannungswerten. Die Größe des zweiten oder höheren Wertes ist gleich der, die zur vollen Modulation des Eingangsstrahls erforderlich ist. Der erste oder niedrige Spannungswert liefert praktisch keine Modulation des Eingangssignals. Durch das Rechteck-Modulationssignal wechseln die beiden Lichtkomponenten vom Modulator zwischen voller Intensität und Null. Das zweite Modulationssignal, das im folgenden als Videosignal bezeichnet wird, enthält die wiederzugebende Information und wird dem Rechtecksignal überlagert. Das Videosignal variiert die relativen Intensitäten der beiden Komponenten, die vom Ausgangsende des Modulators kommen. Während der Halbwelle, in der sich die Rechteckschwingung auf dem ersten oder niedrigen Spannungswert befindet, enthält die zweite Komponente die Videomodulation, die dazu erforderlich ist, ein positives Bild wiederzugeben. In der nächsten Halbwelle enthält die erste Komponente die Videomodulation filr eine positive Bildwiedergabe.

Das Bild wird dann auf einem Schirm dadurch wiedergegeben, daß eine rasterartige Ablenkung der beiden abwechselnden Lichtkomponenten erhalten wird. Eine Fernsehbildwiedergabe wird dadurch geschaffen, daß eine Rechteckschwingung dem Modulator zugeführt wird,deren Frequenz gleich der Hälfte der Zeilenableiikfrequenz ist, d„h. 15»75 kHz bei Fernsehsignalen nach üS~lfürm und die mit der Strahlablenkeinrichtung synchronisiert-ist, die dia Zeilenablenkung bewirkt.

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Diese Rechteckschwingung enthält die Yideoinformation zur Wiedergabe der überlagerten Fernsehbilder.

Die beiden Liohtkomponenten vom Modulator werden auf ein ersten Strahlablenkgerät geschickt, das das Horizontal-Zeilenraster liefert. Dieses erate Strahlablenkgerät weist einen synchronisierenden n-seitigen Polygonspiegel auf. Eine Einrichtung, mit der die beiden Komponenten vom Modulator unter unterschiedlichen Winkeln auf benachbarte Bereiche doa Umfangs des Polygons gerichtet worden, ist zwischen dem Modulator und dem ersten Ablenkgerät vorgesehen. Jede aer η-Seiten oder Flächen des Polygonspiegel α ist etwa gleich dem doppelten dea Durchmessers dei ßtrahlkomponente. V^rcnn also eine Strahlkomponente auf eine Ecke des Polygons auftrifft, ist der andere Strahl zentral auf der Fläche eines einzelnen Spiegels angeordnet. Wenn eine Strahlkomponente über einen einzelnen Spiegel läuit, verursacht durch rlie Rotation des Polygons, ändert sich der Auftreffwinkel kontinuierlich, und damit überstreicht der reflektierte Komponentenstrah.1 einen Wiedergabeschirm. Durch die Verwendung von zwei Strahlkomponenten erzeugen die Strahlen abwechselnd ein eindimensionales Raster.

Der Polygonspiegel wird synchron zu den Modulationssignalen gedreht, die dem Modulator zugeführt werden, so daß die entsprechende Yideoinformation dem betreffenden Komponentenstrahl überlagert ist, der zentral auf der Spiegelfläche liegt, und der Übergang zwischen den Pegeln der beiden Modulationssignale tritt während der Erzeugung einer Zeilenablenkung nicht auf. Dementsprechend sind Einrichtungen vor-

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gesehen, mit denen die Rotation des Spiegels mit dem ersten Modulationssignal synchronisiert wird. Wenn ein Komponentenstrahl zentral liegt, wird der andere Komponantenstrahl durch den Übergang über die Kante benachbarter Spiegel aufgespalten oder zerhackt. Um zu gewährleisten, daß der rotierende Spiegel synchron mit dem Modulationssignal gehalten wird, können Fotodetektoren so angeordnet werden, daß sie entweder den Anfang oder das Ende der Zeilablenkung feststellen, die das Raster bilden. Das Signal vom Fotodetektor wird zu einem Phasenkomparator zurückgeführt, der mit dem Antrieb für den rotierenden Spiegel gekoj)po3t ist.

Durch die Erzeugung von zwei Komp onent ene tralilen im Modulator und (leren alternierende Modulation synchron zur notation den Polygoncpiegelo wird die,- Laufzeitbegrenisung vermieden j clio mit dem Kreuzen eines Strahls über die Kante sswiGchon aufeinanderfolgend en ßpiegelf 1 liehen verbunden if't, d.h. Φι η IHipiflauiintorvail. Darüber hinan® werden die "beiden i;1ialLll{ompoin-ntoii durcli flfin ßleiolien Modulator erzeugt, dar dir- Jiii-tiimiWhaYniiai ionen Entsprechend, el ei· Videoinfor«ation or^o^^-i, Wßii-orhisi erlaubt ce die Möglichlreii;, ejijoii rot.ic-3 >>uliin Upit.&ü, zn vort/eBäon, bei Scm die OiT]KnJiHiIi bjiiGßolfl lid-an γμϊ üqii sweifeöliea. dun Y'-rj'jmivni'iimirahlv Iial/gh_? ünß öle ü

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Bisher ist eine einfarbige oder monochrome Bildwiedergabe betrachtet worden. Das erfindungsgemäße Sichtgerät kann jedoch auch in einem mehrfarbigen Wiedergabesystem verwendet werden, in dem einer oder mehrere Laser verwendet werden. Bei dieser Betriebsweise ist für jeden Farbstrahl ein Modulator vorgesehen. Jeder Modulator liefert zwei Komponentenstrahlen. Die ersten Komponenten werden alle zu einem kollinearen zusammengesetzten Strahl in geeigneten optischen Kombiniereinrichtungen kombiniert, beispielsweise Spiegel oder dichroitischen Geräten u. dgl. Die zweiten Strahlen werden in ähnlicher Weise zu einem zwei ton zusammengesetzten Strahl kombiniert. Die beiden kombinierten Strahlen werden dann in der beschriebenen Weise auf ein Strahlablenkgerät; gerichtet.

Bei einem Fernsehbildwiedergabesystem wird der Ausgang des ersten Strahlablenkgerätes mit rotierendem Spiegel so angetrieben, daß er eine Ablenkrate von 15,75 kHz liefert, und die so hervorgerufene Zeilenablenkung wird auf ein zweites, langsameres Vertikal-Strahlablenkgerät geschickt, um die erforderliche Rasterablenkung zu vervollständigen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben οich aus dor folgend on 3eech.rei.bung in Verbindung mit dor Zeichnung; ea zeigen?

Fig. S ein aöhöina&isohöB Blockschaltbild einer Auoführungaforin dor Erfindung für ein, aionochromea Sichtgerät;

FIg, 2 ti in da fcai liier fcereo Schema einsslnoL¹ Ei omen to dar AiiöfUhrungs forin na oh Fig» !;

Fig, 5α, 3b und 3c achoniabiaoh diö Dobriobnwelao tion Doppelübrahl-Ablankgeräbün dor Auaführungaform nach Fig. 1;

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Fig. 4 ein Blockschaltbild der Antriebe- und Synchronisier«· schaltungen für das Doppelstranl-Ablenkgerät der Ausführungsform nach Pig. 1; und .

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungsforin der Erfindung sur Schaffung einer mehrfarbigen Wiedergabe.

Figurenbeschreibung ■ ■

Fig. 1 zeigt ein Laser-Sichtgerät oder -Bildwiedergabegerät zum Projizieren von monochromen Bildern auf einem Wiedergabaschirm 16. lie Anlage weist einen laser 10 auf, beispialawoise einen loner.gaslaser, der einen kollimierten Lichtstrahl in sichtbaren 3e;reieh des Spektrums mit einen Energieinhalt Liefert, der sur Beleuchtung eines V/iedergabeschirca auoreicht.

Der Lichtstrahl vom Laser 10 wird auf einen Doppelstrahl-Intensitäto-Moiulator 11 gerichtet. Der Modulator ist durch die Tatsache gekennzeichnet, daß er den Eingangsstrahl vom Laser 10 in zwei Strahlkompor.enten aufspaltet und beide Kompcnenfcenstrahlen ir.tenBitäcsinoduliert. Die elektrooptischen und akuafcüoptiachen Modulatoren sind Modulatoren, die hler verwandet wenden "iccr.iien. Im Falle eineo Licht» moduie.tora, dor den ölekbroopiiaohön L'ffekt von Kristallen auan^lafc, ",/ir;l eier Rir.gaiifSBtrahi. in zwei kollineare, orthcg-onal poLariulerte ausaminengeaetzte Strahlen aufgespaLtan, Dor Austlruclc "cu'thogonci polariaierfc" be^eichnar, nicht, nur Λ^,η PaLL, uuli aval Linear pularisiertj .'ibrahlkompcriiinban verhandln Bind, b-ji 'ionen die jeweiligen toLari.;.ab Lunsebenan «ich um S))⁰ unteracheiden, sondern auch

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den Fall, daß die beiden Strahlkompönenten rechts bzw. links zirkulär polarisiert sind. Diese beiden Strahlkomponeiiten treten am Ausgang des Modulators in kollinearer Weise aus und werden auf einen Polarisations-Strahlenteiler 12 gerichtet. Der ktrahlenteiler ist typischerweise ein Caleit-Krietall, der die beiden Strahlkomponenten körperlich trennt. Eine Art eines elektrooptischen Lichtmodulators, der besonders gut für das erfindungsgemäße Verfahren geeignet ist, ist der kompensierte Doppfibre chungsmodulat or gemäß US-Patentschrift 3 304 428.

Es können jedoch auch andere Modulatortypen verwendet werden. Ein Beispiel ist ein Lichtmodulator, der die Änderung des Brechungsindex <jines Festkö2?pers oder einer Flüssigkeit ausnutzt, die sich "beim Einwirken von Schallwellen ergibt, um zwei nichtkollineare Stralilkonrponenten zu erhalten. Bei •einer Ausführungsform, die rail einem Lichtmodulator diaper Art arbeitetj kann der Strahlenteiler 12 weggeilaasen v/erden« Ein Typ eines alcustooptischen IIodulatorB, der ssur Verwendung im eri'indung3gemäßc=n System geeignet ißt, wird in eier Technik als Bragg⁵sähe Diffracticnsselle "bezeichnet und beruht auf äex* Bildung eines BeugiiKgsgitterß durch eine Schallwelle _$ v/enii diese durch, sin ■ flüssiges Medium waad<?rt, beispielsweise Wasserc Die angelSofej-te Schallonergie ruft wandernde Mebt-eän^crunges ira Meaitim mit einer Per.todisit.ät gleich fler Sohallwellerilängs hesvoi?-» Der in den Modulator eiatr-etsnäe Laserstrahl waiiüert quer 'Mis Schallwelle waä wird in eine gebewg!'.? ForoponeritG miö eine Komponente aiifgolcist, die in Riehtuwg öfr auftreiXenäen Sti-alilo läuft ₆ .I)5.öi3«2; Hcclula.tor wi$& mkUtäX himiuirtelmn in ¹¹A T^

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Using Acoustic Deflection and Modulation of Coherent Light", A. Korpel, R. Adler, P. Desmares und W. Watson, Proceedings of the IEEE, Vol. 54, No. 10, Seite 1429 ff·

Der Modulator 11 liefert den geforderten Soppelstrahl am Ausgang entsprechend einem Signal, das von einem Rechteckgenerator 22 über einen Treiberverstärker 17 angeliefert wird. Gemäß fig. 2 wird der Laserstrahl.durch Linsen 31 und 32 verengt und dann auf den elektrooptischen Lichtmodulator 11 gerichtet. Der verkleinerte Eingangsstrahl vom laser 10 läuft durch zwei elektrooptische Kristalle 33 und 34 aus Kaliumdihydrophosphat, zwischen denen eine Halbwellenplatte 35 angeordnet ist. Sie Kristalle wandeln einen Teil des polarisierten Eingangelichtstrahls in einen Komponentenstrahl um, der in orthogonaler Richtung polarisiert ist, sobald eine Spannung angelegt wird. Sie Umwandlung findet sowohl für zirkulär polarisierte als auch linear polarisierte Eingangsstrahlen statt. Wenn keine Spannung angelegt ist, läuft der Ausgangestrahl vom Laser im wesentlichen ungestört durch den Modulator hindurch. Sa das Gerät mit beiden Komponenten, wenn, auch abwechselnd, arbeitet, wird ein Polarisator am Ausgang, wie er in Fig. und 2 der erwähnten US-Patentschrift 3 304 428 gezeigt ist, der Licht der ursprünglichen Polarisation absorbiert oder wegnimmt, am Ausgang des Modulators nicht verwendet. Sementsprechend kann praktisch die gesamte Ausgangsleistung der Lichtquelle während einer Zeilenablenkung durch den entsprechenden Komponentenstrahl benutzt werden. Am Ausgang des Modulators angeordnete Linsen 36 und 37 vergrößern den Surch-

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messer der modulierten Komponenten wieder. Die Verwendung dieser Linsen und die sich ergebende Vergrößerung wird durch die Lichtpunktgröße bestimmt, die in einem bestimmten Anwendungsteil erwünscht ist.

Ein Rechtecksignal an den Klemmen 42 und 43 des Modulators 11» * dessen Größe zur vollen Modulation des auftreffenden Laser-Strahls ausreicht, sorgt dafür, daß die beiden Komponenten abwechselnd am Ausgang des Modulators auftreten. Während der Halbwelle, in der die Rechteckschwingung den Wert Null hat, hat die erste Komponente volle Intensität und die zweite Komponente im wesentlichen Intensität Null. Wenn die Rechteckschwingung den hohen Wert hat, sind die relativen Intensitäten der Strahlen umgekehrt. Gemäß flg. 1 wird das Videoeingangssignal an Klemme 25 gelegt und durch eine Addierschaltung dem Rechteck-Treibersignal überlagert. Die Polarität des Videosignals wird für den fall, daß ein positives Bild wiedergegeben werden soll, so gewählt, daß während der Halbwelle, in der die Treiberrechteckschwingung den Wert Null hat, die ( zweite Komponente positive Videoinformation enthält und die erste Komponente negative Videoinformation enthält. Während der anderen Halbwelle wird der erste Komponentenstrahl pssitiv moduliert und der zweite Strahl negativ moduliert. Die beiden Komponentenstrahlen werden also abwechselnd durch die Videoinformation intensitätsmoduliert. Die gleichzeitige Verwendung von negativer Videomodulation ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß elektrooptische und akustische Lichtmodulatoren sinusförmige Variationen in den Intensitäten der austretenden Komponentenstrahlen liefern, wenn ein Modulationssignal angelegt ist.

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Daa Antrlebs-Rechtecksignal vom Generator 22 ist alt dem Horizontal-Sync-Signal synchronisiert, das an Kleane 26 steht und hat eine frequenz, die gleich der Hälfte der Zeilenablenkfrequenz ist. Bei Fernsehbildwledergabe nach amerikanischer Norm ist die Zeilenablenkfrequenz auf 15,75 kHz genormt.

Da die beiden Komponenten vom Modulator 11 am Austritt kollinear sind, ist ein Polarisations-Strahlenteller 12 zwischen dem Ausgangsende des Modulators 11 und dem Doppel-Strahlablenkgerät 15 vorgesehen, um zu gewährleisten, daß die Komponenten räumlich getrennt sind. Der Boppelstrahlablenker liefert die horizontale Zeilenablenkung, die für die Bildwiedergabe erforderlich ist. Das Ablenkgerat weist einen rotierenden Polygonspiegel auf, der mit einen Motor angetrieben wird. Sie drehzahl des Antriebsmotors wird durch die Frequenz eines spannungsgesteuerten Oszillators 18 festgelegt, der vom Ergebnis eines Phasenvergleichs zwischen dem Horizontal-Sync-Signal und einem intern erzeugtem Signal von den peripheren Fotodetektoren 15 kontrolliert wird. Der Phasenvergleich wird in einem Sync-Detektor 23 durchgeführt, der eine Ausgangsspannung liefert, deren Größe von der Phasendifferenz der angelegten Signale abhängt.

Das Doppelstrahlablenkgerät 13, das später noch näher beschrieben wird, liefert einen horizontal in Zeilen abgelenkten Ausgangsstrahl, der die beiden Komponenten während der Intervalle enthält, in denen sie die positive Videoinformation enthalten. Die beiden Komponenten, sind ale ο abwechselnd am Ausgang des Doppelstrahlableiikgemtes vorhanden. Das wird dadurch erreicht, daß die beides Komponenten

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so auf den Polygonspiegel 50 gerichtet werden, daß die Auftreffpunkte der beiden Strahlen benachbart auf die einzelnen flächen oder Seiten des Spiegels zu liegen kommen und ein Winkel φ zwischen den auf treffenden Komponenten besteht. Sie auftreffenden Komponentenstrahlen sind in Fig. 2 dargestellt. Die Ausgangs- " Btrahlen sind in Flg. 3a, 3b und 3c dargestellt. Ee ist zu erwähnen, da£ die Komponenten sich im Ursprung der x-y-Koordinatenachsen schneiden. Dieser Schnittpunkt braucht nicht auf der Oberfläche des Spiegels zu liegen und liegt in der Praxis innerhalb des Polygons. Wenn sich der Polygonspiegel dreht, laufen die Komponenten in nachbarlicher Übereinstimmung über die einzelnen Seiten des Spiegels. Da die Position der Fläche in Bezug auf die Komponenten sich dauernd ändert ändert sich auch der Reflektionswinkel, so daß die Strahlkomponenten längs einer horizontalen Zeile abgelenkt werden (wenn eine vertikale Drehachse für den Spiegel angenommen wird). λ

Die Orientierung des Spiegels 41 und 42 gemäß Fig. 2 liegt den Winkel φ zwischen den Strahlkomponenten fest. Durch die Tatsache, daß die auf treffenden Komponenten zwischen sich einen Winkel tf einschließen, sind die reflektierten Komponenten unterschieden und getrennt, auch wenn sie von der gleichen Seite dee Polygonspiegels reflektiert werden. Dadurch, daß die einzelnen Seiten des Spiegels etwa gleich dem doppelten Durchmesser einer Strahlkomponente sind und der zentrale Teil jeder Seite als effektive Heflektierflache für jede Zeilenabtastung verwendet wird, werden die Komponentenstrahlen in

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einer Weise verwendet, die es ermöglicht, daß sie abwechselnd Zeilen mit einem sehr kleinen Rücklaufintervall zwischen den Zellen überstreichen. Bei einer Ausführungsform, in der die einzelnen Spiegelflächen wenigstens zweimal so groß sind wie der Komponentenstrahldurchmesser,ist der Rücklauf praktisch gleich Null, weil er durch die Schaltzeit der Rechteckschwingung festgelegt ist, die in der Größenordnung einer Mikrosekunde liegt. Die erste Komponente befindet sich praktisch in einer Position, In der sie ihre Zeile beginnt, wenn die zweite Komponente Ihre Zeile beendet.

Gemäß Fig. 1 wird das Horizontalraster, das vom Ausgangsstrahl des Doppelstrahlablenkgerätee 13 geliefert wird, einem Einfachetrahlablenkgerät 14 zugeführt, das so orientiert ist, daß es den Strahl in einer Richtung orthogonal zur Zeilenablenkung ablenkt und dabei das vertikale Raster erzeugt, das vom üblichen fernsehsignal gefordert wird und bei amerikanischer Norm eine Frequenz von 60 Hz hat. Das Einfachstrahlablenkgerät 14 kann ein rotierender Spiegel, ein piezoelektrisch angetriebener Schwingspiegel oder ein von einem großwinkligen ballistischen Galvanometer nach d'Arsonval angetriebener Spiegel sein. Wegen der relativ niedrigen Ablenkfrequenz des Tertikaistrahlablenkgerätes bestehen große Freiheiten bei der Auswahl des benutzten Einfachetrahlafclenkgerätes.

Pie Geschwindigkeit, mit der das Strahlablenkgerät 14 betrieben wird, wird vom spannungsgesteuerten Oszillator 19 festgelegt. Die Oszillatorfrequenz wird durch die Ausgangsspannung eines Sync-Detektors 24 gesteuert, die durch das

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Ergebnis eines Phasenvergleichs zwischen einem Signal von dem peripheren Fotodetektoren 15 und dem Vertikal-Syno-Signal an Klemme 27 abgeleitet wird. Der von dem Einfachstrahlablenkgerät kommende Strahl wird auf einem Wiedergabeschirm 16 gerichtet, wo er im Raster abgelenkt wird und ein Bild erzeugt, das der Tideoinformation an Klemme 25 entspricht. Vie dargestellt sind Fotodetektoren 15 zwischen dem Wiedergabeschirm und dem Einfachstrahl-Ablenkgerät so angeordnet, daß sie den austretenden Strahl an den Enden des Rastermusters überwachen.

Das Doppelatrahlablenkg©rät 13, das mit einem rotierenden, n-seitigaa Polygonspiegel arbeitet₅ ^m die horizontale Zeilenablenkung mit einem £©pp®lstraiiL@iagang m. erhalten, ist in fig«, 3aj, 3fc und 3©&rg®BtQXlt_e Bie Brehrichtiing des

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des Strahlablenkbereich.es und bewegt sich in der durch den Pfeil angedeuteten Abwärtsrichtung, wenn sich das Spiegelpolygon weiter dreht. Zu dieser Zeit trifft der Eingangsstrahl B auf den Schnitt zwischen benachbarten Seiten waä wird deshalb bei der Reflektlon aufgespalten. Eine Hälfte des Strahls B wird in sich selbst zurückgeschickt und die anders Hälfte wird nach unten außerhalb dose Strahlableakbereiches reflektiert.

In fig. 3b hat sich der Polygonspiegel so weiter gedreht ₀ daß beide Strahlen A und B auf die gleiche Fläche auftreffen und nicht durch einen Übergang zwischen zwei Seiten aufgespalten werden. Zu dieser Zeit hat der Auegangsstrahl A seine Zeile beendet und steht kurz vor der Speisung. Der Ausgangsstrahl B ist jedoch wieder kombiniert und befindet sich am Beginn seiner Zeile des Strahlablenkbereiches. In Pig. 3c ist der Strahl A durch die Drehung des Polygonspiegels aufgespalten worden, während der Strahl B mehr als eine Hälfte einer Zeile seines Ablenkbereiches beendet hat. Wenn die Breite der einzelnen Seiten des Spiegels doppelt so groß ist wie der Durchmesser der Eingangsstrahlkomponenten und zwei Strahlen verwendet werden, ist das Rücklaufintervall praktisch gleich Bull.

Aus der vorangegangenen Beschreibung des Doppelstrahlablenkgerätes mit einem zwölfseitigen Polygonspiegel ergibt sich, daß eine einzige Drehung des Spiegels zwölf Ablenkungen der beiden Ausgangsstrahlen erzeugt. Venn der gesamte Ablenkwinkel, der den Strahlablenkbereich definiert, praktisch gleich 2f oder 60° pro Ablenkung ist, werden die über-

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schießenden Ablenkungen jeder Zeile normalerweise nicht verwendet,und zwar durch die Spaltung dee Strahls in zwei reflektierende Komponenten während des Übergangs zwischen benachbarten Seiten. In der Praxis werden die mittlerencf° jeder Ablenkung verwendet. Das Doppelstrahl-Ablenkgerät liefert also eine abwechselnde Ablenkung des mittlerentf° -teils des Bereiches, so daß, wenn ein Strahl die Zeilenablenkung beendet, der nächste Strahl mit effektiv Rücklaufzeit Null beginnt, so daß vierundzwansig Zeilen bei jeder vollständigen Drehung des zwölfseitigen Spiegels erzeugt werden.

Im Gegensatz zu einem Einfachetrahlablenkgerät ist es bei einem Doppelstrahlablenkgerät möglich, die Spiegelgröße erheblich herabzusetzen. Bei Anwendungsfällen, in denen, ein Strahlablenkgerät mit einem Rücklaufintervall von 10$ arbeiten muß, muß die Spiegellänge bei einem Einfachstrahlablenkgerät zehnmal so groß sein wie der Strahldurchmesser, so daß gespaltene Reflektion nur während der Rücklaufperiode stattfindet. Darüber hinaus ergibt der Betrieb des rotierenden Spiegels mit einem Einfachstrahl nur eine einzige Zeilenablenkung pro Seite, während beim erfindungsgemäßen System awei Zeilenablenkungen pro Seite erreicht werden. Die Herabsetzung der Abmessungen des Doppelstrahlablenkgerätes und der Anzahl von Seiten ergibt einen erheblichen Vorteil im Vergleich zu einem Einfachstrahlablenkgerät, das mit einer Ablenkfrequenz von 15,75 kHz, 10Je Rücklauf int ervall und 30° Ablenkbereich arbeitet. Beispielsweise ist im Palle eines Laserstrahls von 0,12 cm Durchmesser die Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Spiegels beim Doppelstrahlablenkgerät gleich 23,2 m pro Sekunde (76 S*uß pro Sekunde) im

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Gegensatz zu 210 m pro Sekunde (690 Fuß pro Sekunde) bei einem Einfaohstrahlablenkgerät. Dabei hat das Doppelstrahlablenkgerät eine kinetische Energie von weniger als 1 Joule, während sich beim Elnfachstrahlablenkgerät die beachtliche kinetische Energie von mehr als 6000 Joule ergibt. Wegen der relativ niedrigen Umfangsgeschwindigkeit können die Spiegel beim erfindungsgemäßen System weit unterhalb ihrer Beanspruchungsgrenze betrieben werden und die Verzerrung wird erheblich herabgesetzt. Die geringe gespeicherte kinetische Energie verbessert die Stabilisierung und Synchronisation, während gleichzeitig sowohl die Anforderungen für die Antriebsleistung als auch die möglichen Gefahren durch Bruch eines Spiegels herabgesetzt werden.

Ein Typ einer Treiber-und Synchron-Schaltung für das Doppelstrahlablenkgerät ist als Blockschaltbild in Pig. 4- dargestellt. Bas Strahlablenkgerät 13 weist den Polygonepiegel 50 auf, der mit einem dreiphasen-Hysterese-Synchronmotor 52 auf einer Welle 51 angetrieben wird. Die Synchronisation des rotierenden Spiegels 50 und des sich dadurch ergebenden Rasters mit dem Horizontal-Sync-Signal des empfangenen Fernsehsignals wird durch eine Phasenverrastungsschleife erreicht, die den Separator 54 oder das Amplitudensieb enthält, daß die Signale von den peripheren Fotodetektoren 15 aufnimmt und daß lokal erzeugte Sync-Signale dem phasenempfindlichen Detektor 58 zuführt. Der phasen^empfindliche Detektor vergleicht die relativen Phasenlagen des empfangenen Horlzontal-Sync-Signals an Klemme 26 mit dem lokalen Sync-Signal und liefert ein Abweichungssignal, das abhängig ist von der vorhandenen Phasendifferenz. Das Abweichungssignal wird einem spannungsge-8teuerten Oszillator 55 zugeführt, der über einen dreiphasigen Leistungsverstärker 53 das entsprechende Treibersignal für einen

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Motor 52 liefert. Die Nennfreqjaena des Oszillators 55 wird für eine bestimmte Ablenkfrequenz durch die Anzahl der Pole des Motors 52 und die Anzahl der Flächen des Polygonspiegels festgelegt. Zusätzlich sind ein Detektor 60 für den Verlust der Synchronisation und ein Haltespannungsgenerator 59 vorgesehen, um den Effekt zu beseitigen, der sich durch zufälligen Verlust des empfangenen Synchronsignals ergibt. Es ist zu erwähnen, äaS viele Synchronsysteme verwendet wer d ei. können, und in ©izdgen Pällen die peripher en Potodetektorea dor Separator 54 w&& dar 3)©t©ktor 60 für Verlust d@r Syaeto©missti©a i® 33öpp.©lat3?ahlal>l@al^erätantrieb weggelassen weräea kdaa,@a,₀ Is äi®sea fall® k&sm ösr Motor 52

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information überlagert} die einer bestimmten Farbe entspricht. In der dargestellten Weise sind die Videoeingänge 71, 72 und 73 über Treiberverstärker 75* 76 bzw. 77 mit den entsprechenden Modulatoren 65, 66 und 67 verbunden.

^ Der Ausgang jedes Modulators weist 3t*©± orthogonal polarisierte Komponenten auf« die abwechselnd die positive Videomodulation entaalten» Ia der dargestellten Weise werden die Komponentenstrahlen vom Modulator 57 mit ein« Spiegel 70 reflektiert, treten durch einen dichroitischen Spiegel 69 hindurch und werden vom dichroitischen Spiegel 68 auf einen Polarisationsstrahlenteiler 12 reflektiert. Die Komponentenstrahlen vom Modulator 66 werden von den dichroitischen Spiegel 69 und 68 reflektiert. Schließlich werden die Komponentenstrahlen vom Modulator 65 vom dichroitischen Spiegel 68 durchgelassen. Die dichroitischen Spiegel 68 und 69 und der Spiegel 70 sind so positioniert, daß alle Komponentenstrahlen kollinear sind, wenn sie in den

ψ Polarisations-Strahlenteiler 12 eintreten. VTie bereits in Verbindung mit Fig. 1 erwähnt ist, lässt der Strahlenteiler eine Komponente, die in einer Richtung polarisiert ist, ohne Ablenkung durch, während er eine dazu orthogonal polarisierte Komponente durchlässt und ablenkt. Wenn die im Strahlenteiler verwendeten Kristalle, typischerweise Calcit-Prismen _t so geformt werden, daß beide Komponentenstrahlen in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Kristalls eintreten und austreten, kann dafür gesorgt werden, daß der Strahlenteiler nicht dispergiert.

Im Betrieb sind die Modulatoren 65, 66 und 67 so angeordnet @ daß die Polarisationsrichtungen aller ersten Komponenten-

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strahlen übereinstimmen. Alle ersten Eomponentenstrahlen sind also kollinear, wenn sie aus dem Strahlenteiler heraustreten und bilden einen einzigen Eingangsstrahl für das Doppelstrahlablenkgerät 13. In ähnlicher Weise sind die abgelenkten zweiten Eomponentenstrahlen kollinear und bilden den zweiten Eingangsstrahl für das Ablenkgerät 13. Der Betrieb des Doppelstrahl- und Einfachstrahl-Ablenkgerätes 13 bzw. H ist bei der Ausführungsform 5 ähnlich wie in Terbindung mit der Ausführungsform nach Pig. 1 beschrieben.

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Claims

G2 P3 D

Pat entansprüche

Iy Sichtgerät, insbesondere Pernseh-Bildwiedergabegerät, bei dem ein Lichtstrahl entsprechend einem Informationssignal moduliert und so in einer Strahlablenkeinrichtung, die einen rotierenden Polygonspiegel mit einer Vielzahl reflektierender Flächen aufweist, abgelenkt wird, daß er einen Wiedergabeschirm in einem Raster beleuchtet, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulator so ausgebildet ist, daß er den Lichtstrahl in zwei !Component ens trahlen auflöst ,und zwischen dem Modulator und der Strahlablenkeinrichtung Einrichtungen vorgesehen sind, mit denen die beiden Komponenten-Strahlen auf benachbarte Positionen des Polygonspiegels so gerichtet werden, daß sie einen Winkel φ zwischen sich einschließen, so daß die Drehung des Polygonspiegels eine abwechselnde Beleuchtung des Schirms mit den beiden abgelenkten Komponentenstzahlen ergibt.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Seite des Polygonspiegels eine Breite hat, die etwa zweimal so groß ist wie der-Durchmesser eines Komponentenstrahle.
3. Sichtgerät nach Anspruch 2, bei dem der Polygonspiegel η einzelne Seiten hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelf zwischen den beiden Komponenten gleich 360/n ist.
4« Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite jeder Seite des Polygonspiegels nicht kleiner ist als das zweifache des Durchmessers eines £omponentenstrahls,so daß das

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Λ?

Rücklaufintervall zwischen aufeinanderfolgenden Zeilenablenkungen minimal wird.
5. Gerät nach, einem der Ansprüche 1 bis 4* dadurch gekennzeichnet, daß ein Yertikalstrahlablenkungsgerät so angeordnet ist, daß es den von der Strahlablenkeinrichtung in Zeilen abgelenkten Strahl aufnimmt,und so orientiert ist, daß es einen auftreffenden Strahl in einer Richtung orthogonal zur Zeilenablenkung ablenkt und dadurch ein Raster erzeugt.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Modulationssignaledem Modulator zugeführt werden, von denen das erste zwischen zwei Spannungswerten wechselt und das zweite die wiederzugebende Information enthält, so daß die beiden Komponentenstrahlen abwechselnd mit positiver Wiedergabeinformation moduliert sind.
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Polygonspiegel synchron mit dem ersten Modulationssignal gedreht wird, das dem Modulator zugeführt wird, so daß der Übergang zwischen den Werten des ersten Modulationssignals vor dem Beginn der nächsten Zeilenablenkung erfolgt,
8. Gerät nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, Fotodetektor so angeordnet ist, daß er einen Teil des von dem Einfachstrahlablenkgerät auf den Wiedergabeschirm gerichteten Lichtes erhält, um Auegangesignale entsprechend der Erzeugung des Rasters zu liefern, und eine Sync-Detektoreinrichtung mit dem Fotodetektor gekoppelt ist, um die Signale vom Fotodetektor mit den aufgenommenen Sync-Signalen zu vergleichen und entsprechende Korrektursignale zu erzeugen, die den Strahlablenkgeräten zugeführt werden.

wenigstens iln

Λ-
9. Gerät nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Hodulatlonssignal Rechteckform hat und das zweite Modulationeslgnal die wiederzugebende Yldeoinformation enthält.
10· Gerät nach einem der Ansprüche 1 hie 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Intensitätsaodulator ein elektrooptisoher Lichtmodulator ist und veiter aus einem Strahlenteiler besteht* der am Auegang des Modulators angeordnet ist, um die oeiden Komponentenstrahlen räumlich zu trennen·
11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 Die 10 zur Erzeugung eines ?arbf emaehbildes auf einem Wiedergabeschirm, dadurch gekennzeichnet, daß drei Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlängen erzeugt werden, je ein Modulator im Weg eines der Lichtstrahlen angeordnet ist, um den betreffenden Strahl in zwei intensitätsmodulierte Komponentenstrahlen zu erlegen, und daß die ersten Komponentenstrahlen der Modulatoren zu einem ersten zusammengesetzten Strahl kombiniert werden und die zweiten Komponentenstrahlen der Modulatoren zu einem zweiten zusammengesetzten Strahl kombiniert werden.

BAD

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