DE2750261A1 - Anordnung zur erzeugung eines optischen musters - Google Patents

Anordnung zur erzeugung eines optischen musters

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    • H04N3/08Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by optical-mechanical means only having a moving reflector

Description

Anmelderin: International Business Machines
Corporation, Armonk, N.Y. 10504 bl/bm
Anordnung zur Erzeugung eines optischen Musters
Die Erfindung betrifft eine Anordnung der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.
Es ist bekannt, daß optische Anzeigen durch einen rotierenden oder nutationierenden Spiegel oder ein Prisma erzeugt werden können, um direkt eine Lichtquelle auf eine Anzahl von Positionen auf einen Schirm oder in einer Betrachtungsebene abzubilden.
Im US-Patent 2 588 740 ist eine kineto-optische Abtastung mit moduliertem Lichtstrahl für Televisionsbildprojektion beschrieben.
Im US-Patent 3 746 421 wird ein rotierendes Polygon für Viel- : fachzeilenauslenkung und im US-Patent 3 828 124 ein minimiertes' Rotationsratenabtastsystera beschrieben.
Der Stand der Technik fällt in drei Hauptkategorien:
In einer Kategorie wird eine einfache Lichtquelle durch einen rotierenden oder vibrierenden Spiegel oder ein Prisma abgetastet, um eine einzelne Zeile zu überstreichen. Dieses resultiert in einer eindimensionalen Anzeige.
In einer anderen Kategorie wird ein Lichtstrahl reflektiert oder dereflektiert in einer ersten Richtung und dann in einer !zweiten dazu rechtwinkligen Richtung, um eine zweidimensionale !Anzeige in der Art eines KathodenstrahlrOhrenrasters zu erzeugen. Dies führt zu einem sogenannten Flickern, welches nur durch Anwendung von aufwendiger und teurer Schnellabtastung
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und mit hohen Modulationsraten bewältigt werden kann. Da auch die einzelne Quelle benützt werden muß, um das ganze Raster sequentiell zu erfassen, muß diese Quelle eine sehr hohe Intensität aufweisen. Im Falle der Unterbrechung der Abtastung kann dies für einen Betrachter schädlich sein.
Bei einer dritten Kategorie wird eine ganze Linie von Lichtquellen durch einen einzelnen Spiegel oder Prisma abgetastet, um diese Linie in zwei Dimensionen zu transformieren.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zur Erzeugung eines optischen Musters aus einem oder mehreren unabhängig voneinander modulierten Lichtstrahlen vorzusehen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
;Fig. 1 schematisch eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Anordnung zur Erzeugung eines optischen Musters.
jFign. 2, 3 schematische Darstellungen von optischen Mustern, und 4
Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines optischen Anzeigesystems zur Erzeugung einer zweidimensionalen Anzeige aus einem linearen Feld einer Vielzahl von unabhängig voneinander modulierten Lichtquellen. Die Lichtquellen 10 des Feldes sind z.B. verti-Ikai angeordnet. Die Lichtquellen 10 können z.B. Laser sein Oder lichtemittierende Dioden in Verbindung mit Kollimator-
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linsen. Es kann auch eine einzelne Quelle vorgesehen werden, aus welcher eine Vielzahl von Strahlen abgeleitet wird, wobei jedem Strahl ein eigener Modulator zugeordnet ist.
Die Lichtstrahlen von der Lichtquelle 10 sind auf einen reflektierenden Polygon-Drehspiegel 12 gerichtet, welcher um seine Achse rotiert oder nutationiert oder sich um einen Winkel hin und herbewegt, um die Lichtstrahlen in horizontaler Richtung wie durch Vibration auszulenken.
Die reflektierenden Mittel sind als ein Drehspiegel (Polygon-Spiegel) mit einem Feld vertikal ausgerichteter Spiegel dargestellt, welcher für eine erste ausgewählte Abtastrate rotiert. Die Lichtstrahlen von der Quelle 10 werden auf einen entsprechenden horizontalen Anzeigeschirm reflektiert. Nach Fig. 1 werden die Strahlen zu einem Zeitpunkt reflektiert, um eine vertikale Spalte von Anzeigepunkten vorzusehen. Während einer Abtastperiode auf dem Anzeigeschirm 14 wird ein zweidimensionales Feld von Punkten erscheinen, in dem jede Spalte die Anzahl der Quellenstrahlen einschließt. Die Anzahl solcher Spalten, die auf dem Schirm von rechts nach links erscheinen, wird durch die Rotationsabtastrate des reflektierenden Elementes 12 bestimmt.
Auf diese Weise erscheint eine zweidimensionale Anzeige von Lichtpunkten auf dem Schirm 14, wobei die Anzahl der Reihen der Anzeige von der Anzahl der Lichtquellenstrahlen und die : Anzahl der Anzeigespalten von der Abtastrate abhängt. Die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Lichtpunktes in einer Reihen-/Spaltenposition auf dem Schirm 14 wird durch Modulation der Lichtquelle 10 bestimmt. Das zweidimensionale Feld von Punkten, die auf dem Schirm 14 angezeigt werden, wird im folgenden als Band bezeichnet.
Wenn die Lichtstrahlen, die auf den Schirm 14 auftreffen, gut ko 11 liniert sind und der Schirm 14 ein spiegelnder Reflektor ι
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ist, so wird das Bild jedes Punktes nur von einer einzelnen Beobachtungsposition aus sichtbar sein, die für jeden Punkt eine andere Art ist, entsprechend den Reflektionsgesetzen. Es ist erwünscht, daß alle Punkte in dem Band auf dem Schirm von einer einzigen Beobachtungsposition aus sichtbar sind. Deshalb ist der Schirm 14 mit einer Oberfläche mit Faserstruktur versehen mit einem steuerbaren Maß an Streuung und/oder mit einem steuerbaren Ablenkwinkel für die zentrale Strahlbeleuchtung jedes Bildelements.
Als zweite reflektierende Mittel 16 sind ein um eine horizontale Achse rotierender Drehspiegel oder ein nutationierender Spiegel zum Abtasten des Bandes der auf dem Schirm 14 dargestellten Punkte in vertikaler Richtung vorgesehen, so daß beim Betrachten der reflektierenden Mittel 16 eine Vielzahl von Bändern von Punkten gesehen wird.
Es war vorausgehend erwähnt worden, daß der Schirm 14 faserstrukturiert sein kann, um eine gesteuerte Streuung zu erhalten. Insbesondere ist es wünschenswert, die reflektierenden Mittel 16 in vertikaler Richtung von jedem Punkt und nicht in horizontaler Richtung zu beaufschlagen. So kann der Schirm 14 so strukturiert sein, daß er Senken enthält, d.h. Sektionen von Ellipsoiden, welche in horizontaler Richtung langer als in vertikaler Richtung sind und welche in einer Richtung verkantet ist, um das Licht in Richtung einer Beobachtungsposition nahe des Schirmmittelpunktes zu richten, einer solchen Forderung kann ein gebogener Schirm entsprechen. Es ist auch eine bessere Lichtausbeute möglich durch Benutzung eines kleinen Prismas, eines Spiegels oder einer vibrierenden Zylinderlinse in der Nähe des (durchlässigen oder reflektierenden) Schirms, um den zentralen (vertikalen) Strahl des Zwischenbildes zu dem Teil der Abtastmittel 16 umzuleiten, welcher abgebildet 14 durch das Auge erfaßt wird.
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Fig. 2 illustriert eine Bildanzeige, welche auf dem Schirm 14 durch das optische System gemäß Fig. 1 für N-Lichtquellen erzeugt werden kann (N ist in diesem Fall 3). Die Anzeige auf dem Schirm 14 ist horizontal. Die zweiten reflektierenden Mittel 16 tasten kontinuierlich ab, wodurch das endgültige Bild abgeschrägt ist, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Für eine kleinere Anzahl von N-Quellen kann diese Verzerrung toleriert werden, jedoch ist sie für große N zu groß.
Der Winkel φ, unter dem das Bild abgeschrägt erscheint, ermittelt sich aus
tan φ - N/M,
wobei N die Anzahl der Quellen 10 und M die Anzahl der adressierbaren Punkte in horizontaler Richtung ist. Der Abstand der Punkte in der vertikalen und horizontalen Richtung ist dabei gleich. Die Abschrägung kann korrigiert werden durch Schrägstellen der verschiedenen Elemente des Systems. Wenn der Schirm 14 z.B. um den Winkel φ in entgegengesetzter Richtung relativ zur Achse der reflektierenden Mittel 16 schräggestellt ist, wenn die Achse der reflektierenden Mittel 12 um den gleichen Winkel schräggestellt wird, um das Feld auf dem Schirm 14 abzutasten und wenn letztlich das Feld auf dem Schirm 14 in einer solchen Weise schräggestellt wird, daß die Bilder von j dem Feld auf dem Schirm 14 vertikal verlaufen, wie in Fig. 4 gezeigt, dann wird das endgültige Bild aus einem rechtwinkliger! Gitter bestehen.
Die vorliegende Erfindung kann auch eine zweidimensionale Anzeige von einer modulierten einzelnen Lichtquelle vorsehen. Wenn eine einzelne Lichtquelle anstatt einer Vielzahl von Quellen 10 in Fig. 1 benutzt würde oder wenn nur eine von der Vielzahl der Quellen 10 benutzt würde in einer besonderen Anwendung, so würden einzelne Reihen von Punkten auf dem Schirm1
14 angezeigt werden. j
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Wenn die einzelnen Reihen auf dem Schirm 14 synchron durch reflektierende Mittel 16 abgetastet werden, wird sich ein Bild in der Form eines zweidimensionalen Bandes von Punkten dem Beobachter darbieten.
Es ist selbstverständlich, daß die in Fig. 1 dargestellte Struktur abgewandelt werden kann. Z.B. sind die vertikalen und horizontalen Anordnungen der Elemente nicht zwingend vorigeschrieben, solange die orthogonale Beziehung zwischen ihnen !aufrechterhalten wird. Ebenso kann auch die Anzahl der reflektierenden Oberflächen, welche für die Elemente 12 und 16 benutzt werden, ebenso variieren wie die relativen Abtastraten. Der Schirm 14 kann durch einen Ubertragungsschirm ersetzt iwerden und die reflektierenden Mittel 16 würden dann auf der !anderen Seite des Schirmes 14 angeordnet werden.
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Claims (8)

275Π261 PATENTANSPROCHE
1. Anordnung zur Erzeugung eines optischen Musters aus einem oder mehreren Lichtstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß
ein rotierendes oder nutationierendes reklektierendes Element 12 mit einer Achse A vorgesehen ist, welches mit dem oder den Lichtstrahlen beaufschlagbar ist, daß ein mit den vom Element 12 ausgehenden Strahlen beaufschlagbarer reflektierender oder durchlässiger Schirm 14 vorgesehen ist,
mit dessen von ihm ausgehenden Strahlen ein rotierendes oder nutationierendes reflektierendes Element mit einer Achse B beaufschlagbar ist zur Erzeugung des optischen Musters und daß die Achsen A und B orthogonal zueinander verlaufen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element 12 ein Polygondrehspiegel und daß das Element 16 ein einfacher Drehspiegel ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Schirm 14 gerade oder gebogen ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm 14 eine Oberfläche gefaserter Struktur aufweist.
5. Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Faserstruktur der Schirmoberfläche so ausgelegt ist, die Lichtstrahlen vorzugsweise in einer ausgewählten Richtung zu leiten.
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ORIGINAL INSPECTED
6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse A schräg zur Schirmebene verläuft.
7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das optische Muster aus einer Zahl parallel und in einer Ebene verlaufender modulierter Lichtstrahlen erzeugbar ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß
das erzeugte optische Muster eine Matrix-Struktur aufweist.
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DE19772750261 1976-11-18 1977-11-10 Anordnung zur erzeugung eines optischen musters Withdrawn DE2750261A1 (de)

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