DE3830455A1 - Grossflaechige anzeigeeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine großflächige Anzeigeeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Anzeigeeinrichtungen werden in Diskotheken zum Projizieren geometrischer Muster auf Wände, Decken oder frei im Raum aufgestellte Schirme verwendet. Die Ablenkein­ heit enthält für die beiden Strahl-Ablenkrichtungen Spiegel, die nach dem Drehspulprinzip verstellt werden können. Bei derartigen Anzeigeeinrichtungen kommt es auf Genauigkeit und Schnelligkeit der Anzeige nicht an; der Informations­ gehalt der projizierten Muster ist klein.

Zur Darstellung von Buchstaben, Zahlen und Zeichnungen sind ferner Monitore, LCD-Displays und Plasma-Displays bekannt, welche auch sich rasch ändernde Informationen mit hohem Informationsgehalt zur Anzeige bringen können, z.B. fort­ laufende Texte oder komplizierte technische Zeichnungen. Diese Anzeigeeinrichtungen lassen sich aber nur mit kleiner Anzeigefläche realisieren.

Es sind ferner großflächige Anzeigetafeln bekannt, welche von der Ansteuerung her ähnlich arbeiten wie die soeben geschilderten Monitore und Displays. Nur sind bei diesen Anzeigetafeln die einzelnen Anzeigeelemente durch einzelne Lampen oder mechanisch verstellbare Klappen gebildet. Der­ artige großflächige Anzeigetafeln findet man z.B. in Fuß­ ballstadien. Diese Anzeigetafeln haben den Nachteil, daß sie verglichen mit Monitoren langsam arbeiten, sich also nicht zur Darstellung schnell veränderlicher Informationen eignen. Darüber hinaus sind diese großflächigen Anzeige­ tafeln sehr teuer, was die Verwendung in rein technischen Anwendungen, z.B. in Leitwarten und dergleichen ausschließt.

Gerade für den Einsatz im Leitwartenbereich, bei der Ver­ kehrsüberwachung, bei der Prozeßkontrolle usw. wäre es vor­ teilhaft, eine großflächige Anzeigeeinrichtung zur Verfü­ gung zu haben, welche bei geringen Kosten die Darstellung schnell veränderlicher Information mit hoher Auflösung er­ möglicht. Diese Aufgabe liegt der vorliegenden Erfindung zugrunde.

Hierzu wird erfindungsgemäß eine großflächige Anzeigeein­ richtung mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen vor­ geschlagen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unter­ ansprüchen angegeben.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 wird erreicht, daß die Programmierung der Bahn, längs welcher der Laserstrahl über den Schirm geführt wird, erheblich vereinfacht ist. Man braucht nur die charakteristischen Stellen dieser Bahn vorzugeben, der Prozeßrechner besorgt dann selbsttätig die Führung des Laserstrahles von dem einen charakteristischen Punkt zum nächsten charakteristi­ schen Punkt und/oder ggf. das Führen des Laserstrahles in der Nachbarschaft eines solchen Punktes gemäß einem vorge­ gebenen Muster, z.B. der Form eines Buchstabens oder einer Zahl.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3 wird eine Verminderung des Raumbedarfes der Anzeigeeinrichtung erzielt, da der maximale Ablenkwinkel der Ablenkeinheit für die verschiedenen Koordinatenrichtungen vergrößert ist.

Lokal in ihrer optischen Brechkraft durch elektrische Signale steuerbare Deflektorkristalle wie akustooptische Deflektor­ kristalle bringen als Nebeneffekt eine dynamische Verzerrung des Laserstrahles mit sich, wie sie auch von einer schwachen Zylinderlinse erzeugt würde. Dieser Effekt ist darauf zurückzuführen, daß man im Deflektorkristall keine durch­ gehend gleiche Wellenlänge der Brechkraftfelder hat, diese vielmehr lokal variiert, da die Arbeitsfrequenz zum Ablenken des Laserstrahles variiert werden muß. Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 wird erreicht, daß dieser störende Zylinderlinseneffekt ausgeräumt ist, da sich ein entsprechender positiver Effekt im ersten Deflektorkristall gegen einen entgegengesetzt gleich großen Effekt im zweiten Deflektorkristall weghebt.

Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 dient der Erzeugung eines große Abmessungen aufweisenden Bildes bei kleinem Platzbedarf der Anzeigeeinrichtung.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 ist im Hinblick auf das Erzeugen möglichst kleiner Lichtflecke an der Auftreffstelle des Laserstrahles auf den Bildschirm von Vorteil.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 7 wird erreicht, daß die Anzeigeeinrichtung automatisch ausge­ schaltet oder in einen Bereitschaftszustand gestellt wird, wenn sich eine Person an einem Ort befindet, an welchem sie durch den von der Ablenkeinheit abgegebenen Laserstrahl direkt getroffen werden könnte.

Diese Überwachung des vom Laserlicht möglicherweise durch­ laufenen Raumes kann gemäß Anspruch 8 einfach unter Über­ nahme an sich bekannter Überwachungseinrichtungen erfolgen, wie sie für Diebstahlsicherungen und Einbruchsicherungen verwendet werden.

Eine Überwachungseinrichtung, wie sie im Anspruch 9 ange­ geben ist, zeichnet sich durch einen besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau aus: Das Abtasten des zu über­ wachenden Raumes erfolgt durch den auch zu Anzeigezwecken verwendeten Laser zusammen mit einem beim Rand des Schirmes verlaufenden Lichtleiter, indem der Laserstrahl innerhalb eines Prüfzyklus längs der Lichtleiteranordnung bewegt wird. Bei dieser Prüfbewegung besteht nur eine geringe Gefahr der Verletzung einer im zu überwachenden Raum befindlichen Person, da der Laserstrahl hier schnell bewegt wird. Falls gewünscht, kann man für den Prüfzyklus auch die Laserlei­ stung herunterfahren (vergl. Anspruch 10).

Die im Anspruch 9 angegebene Überwachungseinrichtung kann zugleich zum Kalibrieren der Ablenkeinheit verwendet werden: Ist bekannt, daß sich kein Hindernis vor der Lichtleiteran­ ordnung befindet, so kann das Fehlen eines Ausgangsssignales am lichtempfindlichen Detektor (bei ordnungsgemäß arbeiten­ dem Detektor) nur bedeuten, daß der Laser durch die Ablenk­ einheit oder einen diese ansteuernde Rechner nicht richtig über die Lichtleiteranordnung geführt wird. Wird die An­ steuerung der Ablenkeinheit dann so modifiziert, daß der Laserstrahl richtig über die Lichtleiteranordnung läuft, ist die Ablenkeinheit auch insgesamt richtig kalibriert.

Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 11 dient der Sicherheit des Beobachters. Dieser kann nicht in einen energiereichen Laserstrahl geraten.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 12 ist im Hinblick auf eine weitere Verminderung der Gesamtabmessun­ gen der Anzeigeeinrichtung von Vorteil, da zum Überstrei­ chen des Schirmes kleine Ablenkungen des Laserstrahles aus­ reichen.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 13 wird erreicht, daß der z.B. nach dem Prinzip der Vektorgraphik arbeitende Prozeßrechner genauso programmiert werden kann wie ein graphikfähiger Monitor. Die durch das streifende Auffallen des Laserstrahles auf den Schirm bedingte Ver­ zerrung wird vom Prozeßrechner durch Modifizieren der elek­ trischen Steuersignale für die Ablenkeinheit in entgegen­ gesetztem Sinne kompensiert.

Beim schrägen Auftreffen des Laserstrahles auf den Schirm ändert sich auch der auf dem Schirm erzeugte Lichtfleck in seiner einen Abmessung (Höhe). Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 14 wird erreicht, daß die über den Schirm hinweg erzeugten Bildpunkte trotz streifenden Einfalls des Laserstrahles im wesentlichen gleiche Größe haben.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 15 bringt den Vorteil einer scharfen und winkeltreuen Abbildung des Laserstrahles auf dem Schirm gemäß dem an die Ablenk­ einheit angelegten elektrischen Signalen.

Bei einer Anzeigeeinrichtung gemäß Anspruch 16 hat man vor dem Schirm viel freien Raum, in welchem sich Personen ohne Gefahr bewegen können.

Auch die Weiterbildungen der Erfindungen gemäß den Ansprü­ chen 17 und 18 sind darauf gerichtet, eine große Ablenkung des Laserstrahles zu erzielen, ohne daß man den Laser unter großer Entfernung vom Schirm aufstellen muß. Dabei wird bei einer Anzeigeeinrichtung gemäß Anspruch 18 noch die geometrische Strahlaufweitung über eine Strecke hinweg nutz­ bar gemacht, die einer der Hauptabmessungen des Schirmes entspricht, ohne daß der Laser entsprechenden Abstand vom Schirm zu haben bräuchte.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 19 ermög­ licht es, bei einer derartigen Anzeigeeinrichtung mit ge­ faltetem Strahlengang wieder einen von der Betrachterseite her beleuchteten Schirm zu verwenden.

Bei einer Anzeigeeinrichtung gemäß Anspruch 20 ist die Programmierung der Strahlablenkung wieder besonders einfach, da der Laserstrahl schon aufgrund der Optik in der einen Ablenkrichtung auf exakt zueinander parallelen Bahnen ge­ führt ist.

Auch die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 21 dient der Erzeugung einer großen seitlichen Versetzung des Laserstrahles ausgehend von einer kleinen durch die Ablenk­ einheit bewerkstelligten Winkeländerung.

Betrachtet man Laserlicht mit dem Auge, so erscheint es immer szintillierend (Speckle-Effekt). Mit der Weiterbil­ dung der Erfindung gemäß Anspruch 22 wird dieser Speckle- Effekt ausgeräumt, so daß man ein gleichmäßiges, ruhig stehendes Bild erhält.

Diese Vergleichmäßigung des erzeugten Bildes erhält man gemäß Anspruch 23 auf mechanisch besonders einfache Weise. Ein kontinuierlich umlaufendes scheibenförmiges Vergleich­ mäßigungselement läuft auch besonders leise.

Dabei ist die Anordnung des Vergleichmäßigungselements in­ nerhalb des Objektives vor der letzten Linse des letzteren (vgl. Anspruch 24) im Hinblick auf das Vermeiden einer Bildpunktaufweitung von Vorteil.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 25 lassen sich die Brechkraftfelder in den Deflektorkristallen elektrisch schrägstellen, so daß man die Stirnflächen des Deflektorkristalles senkrecht zum einfallenden Laser­ strahl stellen kann. Dies ist im Hinblick auf unerwünschte Reflexe durch die Stirnfläche der Deflektorkristalle von Vorteil.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 26 wird eine zusätzliche Vergrößerung des Ablenkwinkels er­ halten, da sowohl die Wellenlänge des Brechkraftfeldes als auch der Anstellwinkel des Brechkraftfeldes zum ein­ fallenden Laserstrahl abhängig vom an die betrachtete Ablenkeinheit angelegten Steuersignal ist.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 27 wird erreicht, daß die Einfallverhältnisse für den Laser­ strahl auf die Brechkraftfelder hintereinander angeordneten Deflektorelemente jeweils die gleichen sind, obwohl die Orientierung der Deflektorelemente im Raum jeweils die gleiche ist. Bei gleicher Orientierung der verschiedenen Deflektorelemente gestaltet sich das Einjustieren der gesamten Ablenkeinheit besonders einfach; auch baut die Ablenkeinheit kompakt. Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 27 stellt man die gleichbleibenden Einfalls­ verhältnisse an den verschiedenen Deflektorelementen durch Drehen der in ihnen erzeugten Brechkraftfelder her, was sich einfach durch Phasenverschiebung derjenigen Signale bewerkstelligen läßt, mit denen die verschiedenen Ultra­ schallgeneratoren eines Deflektorelementes beaufschlagt werden.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 28 wird erreicht, daß nur die in einer vorgegebenen Ordnung von den Deflektoren gebeugten Laserstrahlen bei der Erzeu­ gung des Bildes auf den Schirm verwendet werden. Diese Beugungsordnung ist in der Regel die erste Ordnung. Da die für Deflektorkristalle verwendbaren Materialien in der Regel sowieso optisch anisotrop sind, erhält man zugleich mit dem Beugen der Laserstrahlen an den Brechkraftfeldern eine Drehung der Polarisation gegenüber dem einfallenden Laser­ strahl, so daß man gemäß Anspruch 28 auf sehr einfache Weise die nicht gewünschten Ordnungen des gebeugten Laserstrahles ausblenden oder zumindest stark abschwächen kann.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 29 ermög­ licht das Ausblenden von Laserstrahlen nicht gewünschter Ordnung unter Verwendung einer Blende und damit ohne jegliche Schwächung des Strahles gewünschter Ordnung und 100%iger Unterdrückung der Strahlen nicht gewünschter Ordnung.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer großflächigen Laser-Anzeigetafel und ihrer Ansteuerungselek­ tronik;

Fig. 2 eine Aufsicht auf einen abgewandelten Schirm für die Laser-Anzeigetafel nach Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Ansicht einer weiter abgewan­ delten großflächigen Laser-Anzeigetafel;

Fig. 4 einen vertikalen Längsschnitt durch eine weitere großflächige Laser-Anzeigetafel;

Fig. 5 einen vertikalen transversalen Schnitt durch die Laser-Anzeigetafeln nach Fig. 4 längs der dorti­ gen Schnittlinie V-V;

Fig. 6 einen vertikalen Schnitt durch einen Zonenspiegel zur Verwendung in einer großflächigen Laser- Anzeigetafel;

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer der Ablenk­ einheiten einer Laser-Anzeigetafel;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer abgewandel­ ten Ablenkeinheit für eine Laser-Anzeigetafel;

Fig. 9 eine schematische Darstellung einer weiter ab­ gewandelten Ablenkeinheit für eine Laser-Anzeige­ tafel, welche ein dreilinsiges Varioobjektiv um­ faßt;

Fig. 10 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 8, wobei zusätz­ lich ein Polarisator zum Ausblenden der nullten und zweiten Ordnung des gebeugten Laserstrahles wiedergegeben ist;

Fig. 11a und 11b eine abgewandelte Anordnung zum Er­ zeugen der Brechkraftfelder in den Deflektor­ kristallen mit unterschiedlichem Anstellwinkel; und

Fig. 12 eine schematische Darstellung einer abgewandelten Ablenkeinheit mit mehreren hintereinander angeord­ neten Deflektorelementen.

In Fig. 1 ist mit 10 ein Schirm bezeichnet, auf welchem sich rasch ändernde Information mit hoher Auflösung darge­ stellt werden soll. Der Schirm ist üblicherweise rechteckig und kann z.B. in x-Richtung 4 m breit sein und in y-Rich­ tung 3 m hoch sein (Raumteiler als Leitwarten-Anzeigetafel) oder größer (Projektion auf Hauswand). Die angegebenen Richtungsangaben beziehen sich auf die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Koordinatensysteme.

Die Anzeige von Information auf dem Schirm 10 erfolgt da­ durch, daß man einen Laserstrahl 12 gemäß der jeweils dar­ zustellenden Information über den Schirm 10 bewegt. Die Erzeugung des Laserstrahles und seine Ablenkung besorgt eine insgesamt mit 14 bezeichnete Projektionseinheit.

Zur Projektionseinheit 14 gehört ein Laser 16, der Licht im sichtbaren Bereich erzeugt. Geht man für eine weiß auf schwarz-Darstellung von Verhältnissen aus, wie sie z.B. bei der Projektion von Texten oder technischen Zeichnungen vorliegen, so reicht ein Laser 16 mit einer Leistung von 40 Watt zur Ausleuchtung eines Schirmes 10 von 4 m auf 3 m aus.

Hinter dem Laser 16 steht eine Aufweiteoptik 17, die in der Praxis aus zwei Linsen besteht und weiter unten noch näher beschrieben wird.

Das aus der Aufweiteoptik 17 austretende Laserlicht gelangt in eine insgesamt mit 26 bezeichnete Ablenkeinheit, die eine x-Ablenkeinheit 26 x sowie eine y-Ablenkeinheit 26 y umfaßt. Diese Ablenkeinheiten lenken den Laserstrahl um einen vorgegebenen Winkel in x-Richtung bzw. y-Richtung von der mit 28 bezeichneten optischen Achse des Lasers 16 aus. Die Ablenkeinheiten 26 x und 26 y enthalten als aktive Elemente akustooptische Deflektorkristalle, z.B. TeO₂-Einkristalle. Der Aufbau und die Arbeitsweise derartiger Deflektorkristalle wird später unter Bezugnahme auf die Fig. 7 bis 9 noch näher erläutert. Der mit solchen Festkörper-Ablenkeinheiten erzielbare maximale Ablenkwinkel beträgt etwa 2,5 Grad.

Das von der Ablenkeinheit 26 abgegebene Licht durchsetzt eine Vergleichmäßigungsscheibe 18, die um eine zur Strahl­ richtung parallele Achse umläuft und deren lokale Brechkraft (Brechungsindex integriert über die Scheibendicke) sich in Umfangsrichtung geringfügig und langsam ändert, z.B. infolge Schlieren oder infolge Oberflächenkonturierung (z.B. nach einem Sinusgesetz). Die die Vergleichmäßigungsscheibe 18 tragende Welle trägt ferner ein Ritzel 20, welches mit einem großen Zahnrad 22 kämmt. Letzteres wird von einem Synchron­ motor 24 angetrieben.

Auf die genaue Anordnung der Vergleichmäßigungsscheibe 18 im Strahlengang wird später unter Bezugnahme auf Fig. 9 noch eingegangen.

Um den Abstand zwischen der Ablenkeinheit 26 und dem Schirm 10 kleiner wählen zu können, als es der maximale Ablenkwin­ kel der Ablenkeinheit 26 an sich gestatten würde, ist ein Objektiv 30 vorgesehen, welches die Strahlablenkung ver­ größert.

Die auf dem Schirm darzustellende Information wird von einem Rechner 32 bereitgestellt. Diesem kann die Informa­ tion über ein Terminal 34 eingegeben werden, falls eine solche direkte Informationsanzeige gewünscht wird. Der Rechner 32 kann aber auch mit anderen Signalquellen zu­ sammenarbeiten, z. B.mit einem Rechner, für den die Anzeige­ tafel eine Ausgabeeinheit darstellt, oder mit Fühlern 36, 38, 40, die beispielsweise der Überwachung eines chemischen Reaktors oder der Überwachung einer Fertigungsstraße oder dergleichen dienen. Der Rechner 32 kann dann die Ausgangs­ signale dieser Fühler verarbeiten, mit Sollwerten verglei­ chen und nach vorgegebenen Kriterien bei Abweichungen von den Sollwerten Warnungen ausgeben oder auch die Fühleraus­ gangssignale oder von diesen abgeleitete Größen in Form von Graphiken für den Benutzer bereitstellen.

Mit dem Rechner 32 arbeitet ein Prozeßrechner 42 zusammen, der ausgangsseitig spannungsgesteuerte Oszillatoren 44 x, 44 y ansteuert. Deren Ausgänge sind über Leistungsverstärker 46 x, 46 y mit den Steuerklemmen der Ablenkeinheiten 26 x und 26 y verbunden. Die Oszillatoren 44 x, 44 y sind spannungsge­ steuerte Oszillatoren mit einer Mittenfrequenz von größen­ ordnungsmäßig 100 MHz und einem Frequenzhub von etwa 50 MHz. Die durch die Leistungsverstärker 46 x, 46 y verstärkten Os­ zillatorausgangsspannungen erzeugen in den Deflektorkri­ stallen der Ablenkeinheiten 26 x und 26 y Schallwellen ent­ sprechender Frequenz, an denen der Laserstrahl zum Zwecke der Ablenkung gebeugt wird, wie noch genauer beschrieben wird.

Der Prozeßrechner 42 arbeitet mit einem Festwertspeicher 48 zusammen, in dem die wichtigsten Korrektor- und Arbeits­ werte abgelegt sind. Es sind dies insbesondere Faktoren v _x und v _y zur Umrechnung der gewünschten Koordinatenaus­ lenkungen in x- bzw. y-Richtung auf dem Schirm 10 in zuge­ ordnete Auslenkwinkel des Laserstrahles 12. Ferner sind im Festwertspeicher 48 die Punktgröße vorgebende Parameter p _x und p _y abgespeichert. Unter Berücksichtigung dieser Parameter, die beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 an­ geben, um wieviel bei einer bestimmten Koordinate x bzw. y ein Bildpunkt vergrößert werden muß, damit er die im Schirmrandbereich aufgrund des schrägen Auftreffens des Laserstrahles zwangsläufig hinzunehmende Punktgröße eben­ falls erreicht, moduliert der Prozeßrechner 42 zusätzlich die Steuerspannungen für die Oszillatoren 44 x und 44 y. Durch diese Aufweitung des Bildpunktes in den mittleren Schirmbereichen erhält man eine über den gesamten Bereich des Schirmes 10 hinweg konstante Auflösung, was vom Be­ trachter als angenehm empfunden wird.

Die gesamte Ansteuereinheit, die zwischen den Rechner 32 und die Projektionseinheit 14 eingefügt ist, trägt in der Zeich­ nung das Bezugszeichen 50.

Für manche Anwendungen ist es notwendig, daß der Laser­ strahl 12 längere Zeit innerhalb eines kleinen Teilberei­ ches des Schirmes 10 bewegt wird. Würde sich dann in dem zwischen der Projektionseinheit 14 und dem Schirm 10 lie­ genden Bereich eine Person aufhalten, bestünde u.U. die Gefahr einer Verletzung. Aus diesem Grunde wird dieser Be­ reich durch einen Ultraschallfühler 54 überwacht, wie er sonst zur Raumüberwachung bei Einbruchsicherungen verwendet wird. Er ist an einen Detektorkreis 56 angeschlossen, der dann ein Ausgangssignal erzeugt, wenn der Ultraschallfühler 54 die Gegenwart einer Person im Raum zwischen Projektions­ einheit 14 und Schirm 10 feststellt.

Erhält der Prozeßrechner 42 ein Ausgangssignal des Detek­ torkreises 56, so steuert er unabhängig von der vom Rechner 32 erhaltenen und an sich anzuzeigenden Information die Ablenkeinheit 26 so an, daß der Laserstrahl 12 mit großer Geschwindigkeit längs des Randes des Schirmes 10 geführt wird. Damit trifft nur noch ein sehr kleiner Bruchteil der Laserleistung auf eine im zu überwachenden Raumbereich ste­ hende Person. Alternativ kann man das Ausgangssignal des Detektorkreises 56 auch dazu verwenden, den Laser 16 abzu­ schalten oder in der Leistung zurückzufahren oder einen in der Projektionseinheit 14 vorgesehenen Verschluß zu schließen oder einen Strahlabschwächer der Projektionseinheit anzu­ steuern.

Beim normalen Arbeiten zur Anzeige von Information arbeitet der Prozeßrechner 42 ähnlich wie von der Ansteuerung von Graphik-Terminals her an sich bekannt. Dem Prozeßrechner 42 werden nur charakteristische Punkte des insgesamt zu erzeugenden Musters eingegeben. Er berechnet dann nach vor­ gegebenen lnterpolationsformeln etwa gewünschte Verbin­ dungslinien und/oder erzeugt an den ausgewählten Punkten bestimmte, oft wiederkehrende Muster, z.B. Buchstaben oder häufig benötigte Graphiksymbole, die ebenfalls in dem Fest­ wertspeicher 48 abgelegt sind.

Man erkennt, daß man auf die oben beschriebene Weise Zei­ chen, Zeichnungen, Graphiken und andere Informationen sehr rasch, sehr variabel und großflächig darstellen kann.

Fig. 2 zeigt eine Alternative zur Überwachung des zwischen der Projektionseinheit 14 und dem Schirm 10 liegenden Rau­ mes.

Längs des Randes des Schirmes 10 ist ein Lichtleiter 58 vorgesehen. Den einander benachbarten, zur gleichen Seite über den Schirm 10 hinausgeführten Enden des Lichtleiters 58 steht ein Fotodetektor 60 gegenüber. Dieser spricht somit an, wenn aus dem einen oder dem anderen Ende des Lichtleiters 58 Licht austritt. Einen derartigen Lichtaus­ tritt erhält man dann, wenn man den Laserstrahl 12 durch entsprechende Ansteuerung der Ablenkeinheit 26 exakt längs des Lichtleiters 58 führt. Befindet sich im zu überwachen­ den Raumvolumen, welches der Laserstrahl 12 auch bei der Anzeige von lnformation maximal überstreichen kann, ein Hindernis, so beobachtet man am Ausgang des Fotodetektors 60 einen Signalabfall. Diese abfallende Signalflanke wird über einen Inverter 62 auf die Setzklemme einer bistabilen Kippschaltung 64 gegeben. Letztere wird zu Beginn eines Prüfzyklus, innerhalb dessen der Laserstrahl über den Licht­ leiter 58 geführt wird, über eine Leitung 66 vom Prozeß­ rechner 42 zurückgesetzt. Über eine Leitung 68 wird zu Ende des Prüfzyklus vom Prozeßrechner der Zustand der bistabilen Kippschaltung 64 abgefragt. Erhält der Prozeßrechner 42 vom "1" Ausgang der bistabilen Kippschaltung 64 ein Signal, so wird die normale Anzeige unterbrochen und in der oben beschriebenen Art und Weise auf Bereitschaftsstellung ge­ schaltet. Der Prozeßrechner 42 ist so programmiert, daß er derartige Prüfzyklen in regelmäßigen Abständen durch­ führt, z.B. jede Sekunde, wobei der Abstand der Prüfzyklen bei kleiner Laserleistung höher, bei größerer Laserleistung kleiner gewählt wird.

Steht zwischen Projektionseinheit 14 und Schirm 10 kein Hindernis, so zeigt ein Ausgangssignal der bistabilen Kipp­ schaltung 64 an, daß der Laserstrahl 12 nicht richtig längs des Lichtleiters 58 geführt wird. Indem man die Steuersig­ nale für die Projektionseinheit so einjustiert, daß in einem Prüfzyklus ohne Hindernis zwischen Projektionseinheit 14 und Schirm 10 kein Ausgangssignal der bistabilen Kipp­ schaltung 64 erhalten wird, kann man die Strahlablenkung in x- und y-Richtung kalibrieren.

Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Laser-Anzeigetafel, bei welcher der Schirm 10 zugleich einen Raumteiler darstellt. Der Prozeßrechner 42 und die Projektionseinheit 14 sind auf der Rückseite des Schirmes 10 angeordnet, während sich der Rechner 32 und das Terminal 36 auf der Betrachtungs­ seite des Schirmes 10 befinden. Der Schirm 10 ist auf der Betrachtungsseite mit Streuzentren versehen, z.B. aufge­ rauht oder geschliffen, wie bei 70 gezeigt. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der Laserstrahl wie dargestellt in ein Strahlenbüschel aufgespalten wird und nicht mit voller Energiedichte auf den Betrachter fallen kann. Außerdem ist so gewährleistet, daß das Schirmbild aus unterschiedlichen Richtungen gleichermaßen gut betrachtet werden kann.

Beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 4 und 5 hat der Schirm 10 wiederum fast die Größe einer Raumwand. Über dem Schirm 10 verbleibt jedoch vorzugsweise zur Vermeidung von Reflexionsverlusten ein Durchgang.

Die Projektionseinheit 14 ist auf der Rückseite des Schir­ mes 10 angeordnet, und zwar unten bei der einen, in Fig. 5 links gelegenen Ecke. Bei der Mitte des unteren Schirm­ endes ist ein 45°-Umlenkspiegel 72 vorgesehen, der von einem Gestell 74 getragen ist. Der Umlenkspiegel 72 richtet den von der Projektionseinheit 14 abgegebenen Laserstrahl 12 im wesentlichen parallel zur Schirmebene nach oben. Die­ ser Weg steht somit für eine geometrische Auffächerung zur Verfügung, ohne daß hinter dem Schirm 10 viel Raum zur Ver­ fügung stehen müßte.

Der vom Umlenkspiegel 74 nach oben gerichtete Laserstrahl trifft dort auf einen weiteren Umlenkspiegel 76, der eben­ falls im wesentlichen unter 45° geneigt ist und die Laser­ strahlen im wesentlichen horizontal durch den über dem Schirm verbleibenden Durchgang wirft. Der Laserstrahl trifft dann auf einen dritten Umlenkspiegel 78, der gering­ fügig mehr als 45° geneigt ist, so daß der Laserstrahl gegen die Vorderseite des Schirmes 10 gerichtet wird.

In der Zeichnung ist mit 12 a ein Laserstrahl bezeichnet, welcher vom Betrachter aus gesehen auf einen rechts oben auf dem Schirm 10 liegenden Punkt 80 a auftreffen soll. Ent­ sprechend bezeichnet 12 b einen Laserstrahl, der auf einen auf dem Schirm 10 links unten gelegenen Punkt 80 b auftref­ fen soll. Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich, sind die Strahlen 12 a und 12 b in Richtung parallel zur Oberkante des Schirmes (Zeilenrichtung) stark aufgefächert, während sie in vertikaler Richtung (Spaltenrichtung) nur schwach aufgefächert sind. Dies läßt sich durch entsprechend unter­ schiedliche Ansteuerung der Ablenkeinheiten 26 x und 26 y erzielen.

Alternativ kann man unter Verwendung einer zylindrischen Linse eine richtungsabhängige Aufweitung des Strahlablenk­ winkels vornehmen.

Wie in Fig. 5 bei 82 näher gezeigt, ist der Umlenkspiegel 78 um eine senkrecht auf der Schirmebene stehende Linie gebogen, wirkt also als Hohlspiegel. Der Krümmungsradius des Umlenkspiegels 78 ist so gewählt, daß der Brennpunkt in der Ablenkeinheit 26 liegt. Damit erzeugt der Umlenk­ spiegel 78 aus den in Spaltenrichtung geneigt nach oben verlaufenden Laserstrahlen (vergl. Fig. 5 ausgezogene Linien) exakt in Spaltenrichtung nach unten verlaufende Laserstrahlen (in Fig. 5 überwiegend gestrichelt einge­ zeichnet, da vor dem Schirm 10 verlaufend).

Ein vollständiges Überstreichen des Schirmes 10 in Spalten­ richtung erhält man trotz der geringen winkelmäßigen Strahl­ ablenkung der Laserstrahlen für diese Richtung dadurch, daß man die Laserstrahlen unter nur kleinem Winkel, also fast streifend auf den Schirm auffallen läßt. Dies ist gut aus Fig. 4 ersichtlich.

In Fig. 4 ist ferner gezeigt, daß die Vorderseite des Schirmes 10 als Zonenspiegel ausgebildet ist, wobei die einzelnen Spiegelflächen 84 so geneigt sind, daß ein auf sie auftreffender Laserstrahl in zur Schirmebene senkrech­ ter Richtung reflektiert wird. Dieser reflektierte Laser­ strahl trifft dann auf eine Streuscheibe 86, die auf ihrer dem Betrachter zugewandten Seite mit Streuzentren versehen ist, z.B. mattiert ist, wie bei 88 gezeigt.

Bei der in den Fig. 4 und 5 gezeigten Anzeigetafel ist die Ablenkcharakteristik des optischen Teiles in Spalten­ richtung stark, in Zeilenrichtung weniger stark nichtlinear.

Diese Nichtlinearitäten werden vom Prozeßrechner 42 über die im Festwertspeicher 52 abgelegten entsprechenden Kor­ rekturfaktoren v _x und v _y berücksichtigt.

In Abwandlung des Ausführungsbeispieles nach den Fig. 4 und 5 kann man in einem nach links größeren Raum die Umlenkspiegel 72 und 76 auch weglassen und die Projektions­ einheit 14 hinter dem Schirm 10 an der Raumdecke aufhängen, sodaß die ausgelenkten Laserstrahlen den Umlenkspiegel 78 wieder genauso erreichen wie in Fig. 4 gezeigt. Bei einem nach rechts größeren Raum kann man die Projektions­ einheit 14 umgekehrt vor dem Schirm 10 an der Raumdecke unter größerem Abstand vor dem Schirm 10 anordnen, sodaß man am Ort des Umlenkspiegels 78 wieder eine gleich große Strahlauffächerung erhält, wie die in Fig. 4 gezeigte. Der Umlenkspiegel 78 wird dann aber umgekehrt geneigt aufgehängt, damit die Randstrahlen gerade wieder zum oberen bzw. unteren Schirmrand reflektiert werden.

Fig. 6 zeigt eine abgewandelte optische Anordnung zum Um­ setzen kleiner Neigungsänderungen im einfallenden Laser­ strahl in eine große transversale Positionsänderung. Die gering geneigten Laserstrahlen gelangen über einen Umlenk­ spiegel 90 im wesentlichen in Längsrichtung auf ein spitzes Prisma 92, welches auf seiner Rückseite wieder als Zonen­ spiegel ausgebildet ist. Die einzelnen Spiegelflächen 94 sind so gerichtet, daß ein auf sie auftreffender Laser­ strahl senkrecht zur unteren Begrenzungsfläche des Pris­ mas 92 aus dem Prisma austritt. Eine optische Anordnung, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, kann man wahlweise bei der oberen, unteren, linken oder rechten Seite des Schirmes 10 aufstellen, wobei diese Anordnung dann die Ablenkung des Laserstrahles in der einen Richtung besorgt. Die Ab­ lenkung in der zweiten Richtung ebenfalls über den gesamten Schirm 10 hinweg erfolgt dann wieder dadurch, daß man das Prisma 92 so aufstellt, daß die von ihm reflektierten Laser­ strahlen unter kleinem Winkel, fast streifend auf den Schirm 10 auffallen, ähnlich wie die vom Umlenkspiegel 78 zurückgeworfenen Laserstrahlen.

Fig. 7 zeigt Einzelheiten der Ablenkeinheiten 26 y. Die Ablenkeinheit 26 x ist analog aufgebaut. Der einfallende Laserstrahl 12 wird zunächst durch ein Prisma 96 von der optischen Achse 28 abgelenkt. Der abgelenkte Laserstrahl trifft auf einen akustooptischen Deflektorkristall 98, der z.B. ein planparallel geschliffenes Stück eines TeO₂Ein­ kristalles sein kann. Auf die Stirnflächen des Deflektor­ kristalles 98 ist ein piezoelektrischer Ultraschallgenera­ tor 100 bzw. ein Ultraschallabsorber 102 aufgebracht. Der Ultraschallgenerator 100 wird vom Leistungsverstärker 46 y her erregt, wie oben unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert.

Wird der Deflektorkristall 98 nicht mit Ultraschallwellen beaufschlagt, so verhält er sich wie eine planparallele transparente Scheibe, der Laserstrahl 12 durchsetzt den Deflektorkristall 98 im wesentlichen geradlinig (abgesehen von einer kleinen Parallelversetzung, die hier der besse­ ren Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist). Wird der Ultraschallgenerator 100 vom Leistungsverstärker 46 y her erregt, so erhält man im Volumen des Deflektorkristal­ les 98 ein Schallwellenfeld 104. Durch dieses wird der op­ tische Brechungsindex im Detektorkristall 98 periodisch moduliert, und man erhält so eine Vielzahl von optischen Reflexionsebenen. Bei Erfüllung der Bragg-Bedingung überla­ gern sich die an den einzelnen Brechungsindex-Extremwertebenen reflektierten Teilwellen, während sich die hindurchgehenden Teilwellen weitgehend wegheben, und man erhält insgesamt einen reflektierten Laserstrahl, der in Fig. 7 mit 12′ bezeichnet ist. Durch Ändern der Frequenz, mit welcher die spannungsgesteuerten Oszillatoren 44 x, 44 y arbeiten, kann man den Abstand der durch das Schallwellenfeld 104 erzeugten Maxima und Minima des optischen Brechungsindexes variieren, damit auch den Reflexionswinkel zwischen dem reflektierten Laserstrahl 12′ und dem einfallenden Laserstrahl 12.

Zur Verdopplung des Ablenkwinkels ist im Strahlengang hin­ ter dem Deflektorkristall 98 ein zweitere Deflektorkristall 106 angeordnet. Der Deflektorkristall 106 trägt auf seiner einen Stirnfläche wieder einen Ultraschallgenerator 108, welcher mit dem Ausgang des Leistungsverstärkers 46 y ver­ bunden ist. Die andere Stirnfläche des Deflektorkristalles 106 trägt einen Ultraschallabsorber 110. Auf diese Weise wird im Deflektorkristall 106 ein Schallwellenfeld 112 er­ zeugt, welches jedoch bezüglich des Laserstrahles in ent­ gegengesetzter Richtung läuft wie das Schallwellenfeld 104. Auf diese Weise werden Störeffekte, die mit der Reflexion des Laserstrahles an einem durch ein Schallwellenfeld erzeugten Brechungsindexfeld einhergehen, für die beiden Deflektorkristalle 98 und 106 insgesamt herausgemittelt. Diese Effekte sind darauf zurückzuführen, daß bei Frequenz­ änderungen eine gewisse Zeit verstreicht, bis sich im Inneren eines Deflektorkristalles ein völlig gleichförmiges Schall­ wellenfeld ausgebildet hat. Derartige Ungleichförmigkeiten des Schallwellenfeldes führen dazu, daß ein Deflektorkristall zugleich wie eine schwache Zylinderlinse wirkt. Es kann sich dabei je nach den speziellen Gegebenheiten des Schall­ feldes um eine konvexe oder konkave Zylinderlinse handeln, was aber hier nicht im einzelnen betrachtet zu werden braucht, da die beiden Effekte im Deflektorkristall 98 und im Deflek­ torkristall 106 gerade entgegengesetzt gleich groß sind und sich insgesamt herausheben. Um dies zu gewährleisten, sind die Deflektorkristalle 98 und 106 bezüglich ihrer Strahlab­ lenkwirkung identisch. Der Deflektorkristall 106 ist bezüg­ lich des Laserstrahles um 180° gedreht und seine Achse schließt mit der Achse des Deflektorkristalles 98 einen Winkel ein.

Mit der in Fig. 7 gezeigten Ablenkeinheit erhält somit insgesamt einen verdoppelten Ablenkwinkel des Laserstrahles. Dieser Ablenkwinkel beträgt bei einem einzigen Deflektor­ kristall typischerweise etwa 2,5°. Die Neigung der Laser­ strahlen und die Verkippung der Deflektorkristalle gegen­ einander sind somit in Fig. 7 stark gegenüber den wirkli­ chen Verhältnissen übertrieben. Es versteht sich, daß man die Strahlablenkung dadurch noch weiter erhöhen kann, daß man hinter dem Deflektorkristall 106 weitere Deflektor­ kristalle anbringt, vorzugsweise wieder paarweise, wobei in jedem Paar dieser Deflektorkristalle die Schallwellen­ felder in entgegengesetzter Richtung laufen. Damit bleibt der Querschnitt des Laserstrahles 12 auch hinter der Ab­ lenkeinheit erhalten.

Fig. 8 zeigt eine Ablenkeinheit 26 x bzw. 26 y, die derje­ nigen nach Fig. 7 ähnelt. Nur ist zur Vergrößerung des Strahlablenkwinkels über denjenigen Winkel hinaus, den ein einziger Deflektorkristall bewerkstelligen kann, anstelle eines weiteren oder mehrerer weiterer Deflektorkristalle das Objektiv 30, welches vorzugsweise ein Varioobjektiv ist, vorgesehen. Auch auf diese Weise läßt sich einfach eine Verdoppelung oder noch größere Vervielfachung der Strahlab­ lenkung erreichen.

Fig. 9 zeigt einen Ausschnitt der in Fig. 8 gezeigten Ablenkeinheit für den Spezialfall, daß das Objektiv 30 aus drei Linsen 116, 118, 120 besteht, wobei die Linse 116 um die Strecke l ₁ von der Mitte des Deflektorkristalles 98 entfernt ist, die Linse 118 die Strecke l ₂ von der Linse 116 entfernt ist und die Linse 120 die Strecke l ₃ von der Linse 118 entfernt ist. Die Brennweiten dieser Linsen sind f ₁, f ₂ und f ₃.

Ferner zeigt Fig. 9, daß die Vergleichmäßigungsscheibe 18 mit den Linsen 116, 118, 120 des Objektives 30 verschachtelt ist, und zwar derart, daß die Linse 120 ein scharfes Bild des Strahldurchtrittspunktes durch die Vergleichmäßigungs­ scheibe auf dem Schirm 10 erzeugt. Bei großem Abstand des Schirmes von der Projektionseinheit 14 entspricht somit der Abstand zwischen Vergleichmäßigungsscheibe 18 und Linse 120 der Brennweite f ₃.

Die Fig. 9 und 10 zeigen der besseren Übersichtlichkeit halber nur einen einzigen Deflektorkristall; in Wirklichkeit muß man sich an seiner Stelle die Gesamtanordnung aller Deflektorkristalle der Ablenkeinheiten 26 x und 26 y denken, wobei die Mittelebene der Gesamtanordnung dann bei der Mittelebene des in den Fig. 9 und 10 gezeigten Deflektor­ kristalles liegt.

Vor dem Deflektorkristall 98 ist die zweilinsige Aufweite­ optik 17 angeordnet. Deren Abstand vom Deflektorkristall 98 ist mit l ₀ bezeichnet und so gewählt, daß bei der Mitte des Detektorkristalles 98 (bei mehreren Detektorkristallen und mehreren hintereinander angeordneten Ablenkeinheiten: bei der Mittelebene der Ablenkeinheit) eine Taille des Laserstrahles liegt. Die Aufweiteoptik 17 ist ferner so gestellt, daß ihr Brennpunkt ebenfalls mit der Mittelebene der Detektorkristallanordnung zusammenfällt. Auf diese Weise erhält man insgesamt minimalen Querschnitt des Laserstrahles hinter dem Objektiv 30.

Fig. 10 entspricht den wichtigsten optischen Teilen von Fig. 8, wobei am Ausgang des Deflektorkristalles 98 neben dem in nullter Ordnung gebeugten Laserstrahl 12′ und dem in erster Ordnung gebeugten Laserstrahl 12′′ noch ein in zweiter Ordnung gebeugter Laserstrahl 12′′′ wiederge­ geben ist. Von diesen Laserstrahlen soll nur der Laserstrahl 12′′ zur Erzeugung des Bildes auf dem Schirm 10 verwendet werden. Zur Ausblendung der nicht verwendeten Strahlen 12′ und 12′′′ ist ein Prisma 124 vorgesehen, welches vor­ zugsweise ein Polarisator mit senkrecht zur Längsachse stehenden Endflächen ist, z.B. nach Glan-Thompson. Da die verschiedenen Laserstrahlen 12′, 12′′ und 12′′′ unter­ schiedlich polarisiert sind, der Polarisator 124 aber auf die Polarisationsrichtung des Laserstrahles 12′′ ein­ gestellt ist, erhält man am Ausgang des Polarisators 124 nur noch den Laserstrahl 12′′ mit hoher Intensität.

In der obenstehenden Beschreibung wurden piezoelektrische Ultraschallgeneratoren der Einfachheit halber als ein einziges Bauteil angesprochen. ln der Praxis werden der­ artige Ultraschallgeneratoren zweckmäßig aus mehreren nebeneinander angeordneten Schwingern aufgebaut, damit das Schallfeld im Inneren des Deflektrokristalles eine gewisse Drehung erhält. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Laserlicht immer eine Partialwelle des Schallfeldes findet, an welcher es reflektiert wird. Die Drehung des Schallfeldes läßt sich z.B. über die Phasenverschiebung zwischen den Signalen zur Erregung der verschiedenen Ultra­ schwinger einstellen.

Erzeugt man die Phasenverschiebung zwischen den Signalen zur Erregung der verschiedenen Ultraschallschwinger mit elektrisch steuerbaren Phasenschieberkreisen, und steuert man diese Phasenschieberkreise gemäß den auf die Ablenkein­ heit 26 gegebenen Steuersignalen an, so erhält man eine zusätzliche Verkippung des Laserstrahles, die zur Bragg- Verkippung hinzukommt.

Fig. 11 zeigt eine entsprechende Anregung der Brechkraft­ felder im Deflektorkristall 98. Anstelle des oben angespro­ chenen einzigen Ultraschallgenerators 100 sind zwei unter Abstand auf die untere Stirnfläche des Deflektorkristalles 98 aufgebrachte Ultraschallgeneratoren 100 a und 100 b vor­ gesehen, von denen der eine direkt mit dem Ausgangssignal des zugeordneten Leistungsverstärkers 46 verbunden ist, während der andere dieses Signal über einen steuerbaren Phasenschieber 126 erhält. Aufgrund der hierdurch erhalte­ nen entsprechenden Phasenverschiebung zwischen den von den Ultraschallgeneratoren 100 a und 100 b erzeugten Schall­ wellen erhält man eine Verkippung der Wellenfronten im Deflektorkristall 98, wie in Fig. 11a schematisch unter der vereinfachten Annahme ebener Wellenfronten dargestellt (im Nahfeld der Ultraschallgeneratoren 100 a und 100 b hat man in Wirklichkeit natürlich komplizierter Formen der Wellenfronten).

Der Phasenschieber 126 enthält einen Rechenkreis 128, der unter Berücksichtigung des jeweils befohlenen Ablenk­ winkels (und damit der Wellenlänge der von den Ultraschall­ generatoren 100 a und 100 b erzeugten Schallwellenfelder) den notwendigen Anstellwinkel der Schallwellenfelder zur Richtung des einfallenden Laserstrahles berechnet und hieraus diejenige Phasenverschiebung ermittelt, mit welcher der Ulraschallgenerator 100 b erregt werden muß. Da sich die Ablenkwinkel bei der hier betrachteten großflächigen Laser-Anzeigetafel sehr rasch ändern können, wird als Rechenkreis 128 vorzugsweise ein Festwertspeicher verwendet, in dem die verschiedenen Rechenergebnisse zuvor für alle in Betracht kommenden Steuersignale abgelegt wurden, ähnlich wie weiter oben schon in anderem Zusammenhang (Ausgleich von Nichtlinearitäten in der Ablenkcharakteristik) darge­ legt.

Fig. 11a zeigt die Verhältnisse für ein erstes vom Prozeß­ rechner 42 abgegebenes Steuersignal, welches gleichermaßen auf den frequenzsteuerbaren Oszillator 44 und den elektrisch steuerbaren Phasenschieber 126 gegeben wird. Mit diesem ersten Steuersignal erhält man im Deflektorkristall 98 ein Schallwellenfeld 104 und ein entsprechende Wellen­ fronten aufweisendes Brechkraftfeld, dessen Wellenlänge verhältnismäßig groß und dessen Anstellwinkel zur horizon­ talen Einfallsrichtung des Laserstrahles verhältnismäßig klein ist.

Fig. 11b zeigt die Verhältnisse bei einem anderen vom Prozeßrechner 42 abgegebenen Steuersignal, durch welches im Deflektorkristall 98 ein Brechkraftfeld mit kürzerer Wellenlänge und steilerem Anstellwinkel zur Richtung des einfallenden Laserstrahles erzeugt wird.

Wie weiter oben unter Bezugnahme auf Fig. 7 dargelegt, kann man durch Hintereinanderschalten äquivalenter Deflek­ torelemente den Ablenkwinkel vervielfachen. Beim Ausfüh­ rungsbeispiel nach Fig. 7 hatte man dadurch für geometrisch gleiche Beugungsverhältnisse des Laserstrahles in den Deflektorkristallen 98 und 106 gesorgt, daß man den hinte­ ren Deflektorkristall 106 entsprechend verkippte. Alternativ hierzu kann man auch die Deflektorkristalle 98 und 106 in gleicher Orientierung aufstellen und durch entsprechende Signalbeaufschlagung mehrerer Ultraschallgeneratoren, welche die Brechkraftfelder in den Deflektorkristallen erzeugen, das Brechkraftfeld im zweiten Deflektorkristall zusätzlich verdrehen. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 12. Dort sind Teile der Deflektoreinheit, die obenstehend unter Bezugnahme auf die Fig. 7 und 11 schon erläutert wurden, wieder mit denselben Bezugszeichen versehen.

Hinter dem ersten Deflektorkristall 98 ist eine Linse 130 so angeordnet, daß ihr Brennpunkt in die Mittelebene des Deflektorkristalles 98 fällt. Die Linse 130 setzt somit die hinter dem Deflektorkristall 98 angefundenen Laserstrahlen 12-0, 12-1 und 12-2 in achsparallele Strahlen um. Eine zweite Linse 132 ist vor dem zweiten Deflektor­ kristall 106 so angeordnet, daß ihr Mittelpunkt in die Kristallmittelebene fällt. Der Laserstrahl schneidet somit die optische Achse bei der Mitte des Deflektorkristalles 106 unter einem Winkel, der betragsmäßig demjenigen ent­ spricht, unter dem er im Deflektorkristall 98 von der optischen Achse weggelenkt wird. Bezeichnet man diesen Winkel mit w, so verlaufen die Fronten des Schallwellen­ feldes 104 unter einem Winkel 0,5 w zur optischen Achse geneigt, wie in Fig. 12 angedeutet. Um im Deflektorkristall 106 bezüglich der Spiegelung des Laserstrahles an den durch das Schallwellenfeld 112 hervorgerufenen Brechkraft­ änderungen vergleichbare Verhältnisse zu haben wie im Deflektorkristall 98, müssen die Wellenfronten des Schall­ wellenfeldes 112 um den Winkel minus 1,5 w gegen die opti­ sche Achse geneigt sein.

Wie in Fig. 12 dargestellt, sind die Deflektorkristalle 98 und 106 beide so angeordnet, daß ihre Stirnflächen senkrecht auf der optischen Achse (Richtung des einfallenden Laserstrahles) stehen. Die Schrägstellung der Brechkraftfel­ der 104 und 112 erfolgt durch Phasenverschiebung zwischen den elektrischen Signalen, mit welchen die Ultraschallgene­ ratoren 100 a, 100 b bzw. 100 a′ und 100 b′ erregt werden. Diese für die Ultraschallgeneratoren 100 b und 100 b′ unterschied­ liche Phasenverschiebung erzeugen die Rechenkreise 128 bzw. 128′, die zu den steuerbaren Phasenschiebern 126 gehören.

Der den Deflektorkristall 106 verlassende Laserstrahl ist somit insgesamt um den Winkel 2 w gegen die Ausgangs­ richtung verkippt. Durch die Linsen 130 und 132 ist der Strahl insgesamt um 180° um seine Achse gedreht, was für Zwecke der Informationsdarstellung selbst dann keine gra­ vierenden Folgen hat, wenn der Strahlquerschnitt von der exakten Kreisform abweicht.

Wie oben schon unter Bezugnahme auf Fig. 10 dargelegt, wird der einfallende Laserstrahl in den Deflektorkristallen 98 und 106 am Brechkraftfeld 104 bzw. 112 nicht nur in erster Ordnung gebeugt, vielmehr auch in zweiter und höherer Ordnung. Dazu hat man den unverändert den Kristall durch­ setzenden Strahl (nullte Ordnung).

Da die Strahlen unterschiedlicher Ordnung durch ein vor­ gegebenes Steuersignal in den Deflektorkristallen um unter­ schiedliche Winkel verkippt werden, man aber auf dem Schirm 10 für jedes Steuersignal nur exakt einen Auftreffpunkt des Laserstrahles wünscht, müssen die Strahlen nicht er­ wünschter Ordnung (hier: nullter Ordnung und zweiter Ordnung) eliminiert werden. Dies erfolgt beim betrachteten Ausfüh­ rungsbeispiel durch eine Blendenplatte 134, die in der Mitte zwischen den Linsen 130 und 132 angeordnet ist. Die Blendenplatte 134 hat eine Durchbrechung 136, deren innere Kante noch über der optischen Achse liegt, so daß der Strahl nullter Ordnung zurückgehalten wird. Der obere Rand der Durchbrechung 136 ist so gewählt, daß der Strahl zweiter Ordnung bei minimalem im Betrieb vorkommendem Ablenkwinkel für den Strahl erster Ordnung (dieser muß von Null verschieden gewählt werden) noch von der Blenden­ platte 134 zurückgehalten wird: Beim in Fig. 12 gezeich­ neten Strahlengang, der die Winkelverhältnisse gegenüber der Praxis stark übertrieben darstellt, wurde z.B. ange­ nommen, daß der Strahl erster Ordnung hinter dem Deflektor­ kristall 98 maximal 20° von der optischen Achse weggekippt wird. Um zu verhindern, daß der Strahl zweiter Ordnung durch die Durchbrechung 136 durchtreten kann, darf dessen Ablenkwinkel offensichtlich den Winkel von 20° nicht unter­ schreiten. Vereinfachend einen linearen Zusammenhang zwi­ schen der Beugung der Strahlen erster und zweiter Ordnung unterstellend, ergäbe sich somit ein minimaler Ablenkwinkel für den Strahl erster Ordnung von 10°, damit ein nutzbarer Arbeitsbereich für die Ablenkung w des Strahles erster Ordnung von 10 bis 20°.

Fig. 12 zeigt der besseren Anschaulichkeit halber eine Ablenkeinheit für eine Koordinate. Die Ablenkeinheit für die zweite Koordinate kann man einfach dadurch in die gezeigte Ablenkeinheit integrieren, daß man den ersten Deflektorkristall dieser Einheit vor den Deflektorkristall 98 stellt, den zweiten Deflektorkristall symmetrisch zur Blendenplatte 134 hinter den Deflektorkristall 106. Die Ablenkrichtung dieser Deflektorkristalle liegt in zur Zeichenebene von Fig. 12 senkrechter Richtung. Die Durch­ brechung 136 erhält in zur Zeichenebene senkrechter Richtung ähnliche Kontur wie in der Zeichenebene, hat somit insgesamt die Form eines Rechteckes.

In der vorstehenden Beschreibung ist ebenfalls zur Verein­ fachung der Darstellung nur eine monochrome großflächige Laser-Anzeigetafel zusammen mit ihrer Ansteuerungselektronik beschrieben. Es versteht sich, daß man analog auch großflä­ chige Farb-Laser-Anzeigetafeln herstellen kann, wobei man als Lichtquelle entweder solche Laser verwendet, die von Hause aus mehrere Wellenlängen bereitstellen (z.B. Weißlicht- Kryptonionen-Laser, Argonionenlaser), oder auch Pumplaser in Verbindung mit einer Farbstoffzelle. Die verschiedene Farbe aufweisenden Laserstrahlen können dann durch zugeord­ nete Ablenkeinheiten gleichzeitig abgelenkt werden und treffen dann zur Bildung von Mischfarben auf dem Schirm zusammen. Alternativ kann man auch nur eine einzige Deflek­ toreinheit vorsehen, die im Zeitmultiplex-Verfahren für die Laserstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge verwendet wird.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen erfolgte eine Überwachung des zwischen dem Laser und dem Schirm liegenden Raumes unter Verwendung eines beim Rande des Schirmes verlegten Lichtleiters, an dessen Enden licht­ empfindliche Detektoren angeordnet waren. Es versteht sich, daß man stattdessen eine Vielzahl lichtempfindlicher Detektoren verwenden kann, die unter Abstand aufeinander­ folgend längs des Schirmrandes angeordnet sind und in ODER-Schaltung an eine gemeinsame Signalleitung angeschlos­ sen sind.

Für viele Anwendungsfälle ist es auch ausreichend, wenn die Sicherheitsprüfung auf Anwesenheit von Personen vor dem Schirm nur beim unteren Schirmrand erfolgt.

Claims (29)

1. Großflächige Anzeigeeinrichtung mit einem Laser, mit einer Einheit zum Ablenken des Laserstrahles in zwei zueinander senkrechten Richtungen und mit einem Schirm, auf welchen der abgelenkte Laserstrahl auftrifft, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinheit (26) für die beiden Koordinatenrichtungen jeweils einen steuerbaren optischen, z.B. akustooptischen, elektrooptischen oder magnetooptischen Deflektor (26 x, 26 y) aufweist und daß die steuerbaren opti­ schen Deflektoren (26 x, 26 y) über zugeordnete Treiberschal­ tungen (44 bis 50) von einem Prozeßrechner (42) her gesteuert werden, von welchem die Koordinaten nacheinander anzufah­ render Punkte des Schirmes (10) ausgegeben werden.

2. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in dem Prozeßrechner (42) charakteristi­ sche Punkte in dem auf dem Schirm (10) zu erzeugenden Bild und die Art diese charakteristischen Punkte verbindender Kurvensegmente und/oder bei diesen charakteristischen Punk­ ten darzustellender Zeichen abgespeichert sind und daß der Prozeßrechner (42) die zwischen den aufeinanderfolgenden charakteristischen Punkte liegenden Kurvensegmente und die bei den charakteristischen Punkten zu erzeugenden Zeichen durch Interpolation oder unter Zuhilfenahme von Funktions­ generatoren berechnet, wobei er die Koordinaten für diese Zwischenpunkte für die Ansteuerung der Treiberschaltungen (44 bis 50) bereitstellt.

3. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren optischen Deflektoren (26 x, 26 y) jeweils zwei oder mehr hintereinander angeord­ nete und gegeneinander verkippte in ihrer Brechkraft steuer­ bare Deflektorkristalle (98, 106) aufweisen.

4. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Brechkraftfelder (104, 112) in den beiden Deflektorkristallen (98, 106) gleiche Amplitude und gleiche Frequenz haben, jedoch in bezogen auf den Laser­ strahl einander entgegengesetzter Richtung laufen.

5. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkeinheit (26) ein den Strahlablenkwinkel vergrößerndes Objektiv (30) aufweist.

6. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Objektiv (30) mehrere, vorzugsweise drei Linsen (116, 118, 120) aufweist, wobei vorzugsweise der Brennpunkt der ersten Linse (116) mit der Mittelebene der Ablenkeinheit (26) zusammenfällt, und vor den steuer­ baren optischen Deflektoren (26 x, 26 y) eine Aufweiteoptik (17) angeordnet ist, welche dem Laserstrahl (12) bei der Mittelebene der Ablenkeinheit (26) eine Taille gibt.

7. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei Laser (16) und Ablenkeinheit (26) auf der Betrach­ terseite des Schirmes (10) angeordnet sind, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (54, 56; 12, 58 bis 64), welche den vor dem Schirm (10) liegenden Raum auf Anwesenheit von Per­ sonen überwacht und deren Ausgangssignal dazu verwendet wird, den Laser (16) abzuschalten oder in der Leistung zu­ rückzufahren, die Ablenkeinheit (26) abzuschalten oder die Ablenkeinheit (26) unabhängig von der anzuzeigenden Infor­ mation in einen Randbereich des Schirmes (10) zu stellen oder mit großer Geschwindigkeit über einen Bereich, vor­ zugsweise einen Seitenbereich des Schirmes (10) zu bewegen, oder den Laserstrahl durch einen Verschluß oder einen Modulator ganz oder teilweise wegzublenden.

8. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Überwachungseinrichtung eine an sich für Einbruchsicherungen bekannte Ultraschall- oder Infra­ rot-Raumüberwachungseinrichtung (54, 56) ist.

9. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Überwachungseinrichtung eine beim Rand des Schirmes (10) angeordnete Lichtleiteranordnung (58) umfaßt; daß der Prozeßrechner (42) die Ablenkeinheit (26) in regelmäßigen Abständen so mit Steuersignalen beauf­ schlagt, daß der Laserstrahl (12) längs der Lichtleiter­ anordnung (58) geführt wird; und daß am Ende der Lichtlei­ teranordnung (58) ein lichtempfindlicher Detektor (60) an­ geordnet ist, dessen Ausgangssignal auf einen Detektor­ kreis (62, 64) gegeben wird, welcher auf abfallende Signal­ flanken anspricht.

10. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Geschwindigkeit der Bewegung des Laserstrahles (12) längs der Lichtleiteranordnung (58) groß ist und/oder die Leistung des Lasers (16) beim Führen längs der Lichtleiteranordnung (58) herabgesetzt wird.

11. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (10) transparent ist und Laser (16) und Ablenkeinheit (26) vom Beobachter aus gesehen hinter dem Schirm (10) angeordnet sind und daß eine der Oberflächen des transparenten Schirmes (10) Streu­ zentren (70) trägt, z.B. mattiert ist.

12. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Laserstrahl (12) unter kleinem Winkel streifend auf den Schirm (10) auffällt, vor­ zugsweise vom oberen Schirmende her.

13. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, gekennzeichnet durch einen dem Prozeßrechner (42) zuge­ ordneten Festwertspeicher (48), in welchem zumindest für ausgesuchte Stützpunktkoordinaten die den Schirmkoordinaten zugeordneten Strahlablenkwinkel abgelegt sind.

14. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Festwertspeicher (48) mit dem Prozeßrechner (42) zusammenarbeitet, in welchem Strahlauf­ weitungsfaktoren (p _x , p _y ) für die verschiedenen Schirm­ koordinaten abgelegt sind, und daß der Prozeßrechner (42) die Steuersignale für kleine Punktgröße aufweisende Schirm­ koordinaten so moduliert, daß dort eine Punktvergrößerung im wesentlichen auf die Punktgröße bei der größte Punktgröße aufweisenden Schirmkoordinate erhalten wird.

15. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die letzte Linse (120) des Objektives (30) bezogen auf die Objektivachse nach unten versetzt ist, wobei diese Linse vorzugsweise eine f-theta-Linse ist.

16. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Schirm (10) als Zonenspiegel (84) oder Zonenprisma ausgebildet ist, wobei die einzelnen Zonen so geformt sind, daß ein auf die Zone auftreffender Laserstrahl senkrecht zur Schirmebene gestellt wird.

17. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser und die Ablenk­ einheit (26) derart aufgehängt sind, daß der Strahl unter einer Gebäudedecke bis kurz vor den Schirm (10) geführt wird, und daß beim oberen Ende des Schirmes (10) ein Umlenk­ spiegel (78) vorgesehen ist, der den Laserstrahl (12) gegen den Schirm (10) umlenkt.

18. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser (16) und die Ab­ lenkeinheit (26) beim unteren Ende des Schirmes (10) ange­ ordnet sind, vorzugsweise hinter diesem, daß ein erster Umlenkspiegel (72) den von der Ablenkeinheit (26) abgege­ benen Laserstrahl (12) in Richtung zum gegenüberliegenden Ende des Schirmes (10) umlenkt und dort eine zweite Umlenk­ spiegeleinheit (76, 78) vorgesehen ist, welche den Laser­ strahl (12) gegen den Schirm (10) umlenkt.

19. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die zweite Umlenkspiegeleinheit zwei zu­ sammen einen Dachkantspiegel bildende Umlenkspiegel (76, 78) aufweist, von denen der eine hinter, der andere vor dem Schirm (10) angeordnet ist.

20. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Umlenkspiegeleinheit (76, 78) einen Zylinderspiegel (78) enthält, dessen Brenn­ punkt bei der Ablenkeinheit (26) liegt, so daß die ihn ver­ lassenden Laserstrahlen jeweils in einer zu einer Schirm­ kante parallelen und senkrecht auf der Schirmebene stehen­ den Ebene verlaufen.

21. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer der Seiten des Schirmes (10) ein Zonenspiegel (92) oder ein Zonenprisma angeordnet ist, die eine schwach zur betrachteten Seiten­ kante des Schirmes (10) geneigte Spiegel- oder Prismenan­ ordnung aufweisen, und daß der Laserstrahl (12) unter klei­ nem Winkel streifend gegen diese Spiegel- oder Prismen­ fläche (92) gerichtet wird.

22. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, gekennzeichnet durch ein ein flaches kontinuierliches Brechkraftprofil aufweisendes transparentes Vergleichmäßi­ gungselement (18), welches im Strahlengang angeordnet ist und mit einer Frequenz bewegt wird, die so groß ist, daß man eine Frequenz der Änderungen der Brechkraft erhält, welche das zeitliche Auflösungsvermögen des menschlichen Auges überschreitet und vorzugsweise bei etwa 70 bis 100 Hz liegt.

23. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Vergleichmäßigungselement eine Kreis­ scheibe (18) ist, in welcher das Brechkraftprofil in Um­ fangsrichtung verlaufend vorgesehen ist und welche durch einen Motor (24) vorzugsweise mit konstanter Drehzahl angetrieben wird.

24. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß das Vergleichmäßigungselement (18) durch die letzte Linse (120) des mehrlinsigen Objektives (30) scharf auf den Schirm (10) abgebildet wird.

25. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Deflektoren optisch anisotrope Deflektorkristalle (98, 106) enthalten und Mittel zum Erzeugen der Brechkraftfelder in den Deflektor­ kristallen (98, 106) eine Mehrzahl beabstandeter Generatoren (100 a, 100 b) umfassen, von denen mindestens einer über einen einstellbaren Phasenschieber (126) erregt wird.

26. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die einstellbaren Phasenschieber (126) elektrisch steuerbare Phasenschieber sind und ihre Steuer­ klemme mit dem Steuersignal für die betrachtete Ablenkein­ heit (26) beaufschlagt sind.

27. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 26, wobei die Deflek­ toren (26 x, 26 y) jeweils eine Mehrzahl hintereinander angeordneter Deflektorelemente (98, 106) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Deflektorelemente (98, 106) gleich orientiert sind und die Phasenschieber (126) Rechenkreise (128) umfassen, die aus einem externen Ablenk-Steuersignal jeweils ein Phasen-Steuersignal derart erzeugen, daß der Einfallswinkel des Laserstrahles bezüglich der Wellenfronten der Brechkraftfelder (104, 112) in den verschiedenen Deflek­ torelementen (98, 106) jeweils gleich groß ist.

28. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Deflektoren optisch anisotrope Deflektorkristalle (98, 106) enthalten und hinter den Deflektoren Polarisatoren (124) angeordnet sind, deren Durchlaßrichtung auf Polarisationsrichtung des in einer vorgegebenen Ordnung gebeugten Laserstrahles, vorzugsweise des in erster Ordnung gebeugten Laserstrahles eingestellt ist.

29. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem jeweils ersten Deflektorelement (98) eines Deflektors (26 x, 26 y) ein Blendenkörper (134) aufgestellt ist, der von den in verschiedener Ordnung gebeugten Laserstrahlen hinter dem ersten Deflektorelement (98) nur den in einer vorgegebenen Ordnung gebeugten Strahl durchläßt, die anderen Strahlen jedoch abfängt.