-
Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen optischen Abtaster, wie im Oberbegriff des Anspruchs
1 definiert.
-
Ein bekanntes Farbprojektionswiedergabesystem
umfasst eine monochromatische Flachbildwiedergabeanordnung, die
im Betrieb sequentiell mit Licht beleuchtet wird. Das modulierte
Lichtmuster von der Wiedergabeanordnung wird danach auf eine Wiedergabefläche projiziert.
Die Farbprojektion, monochromatische Lichtquellen oder selektiv
gefilterte Lichtquellen werden sequentiell über die Flachbildwiedergabeanordnung
mit einer Wiederholungsrate abgetastet, die ausreicht, so dass das
menschliche Auge ein einzelnes Farbbild erfährt. Das menschliche Auge integriert
auf diese Weise diese "farbsequentielle" Wiedergabe von drei
einzelnen Bildern zu einem "einzigen" Bild. Dadurch, dass
eine einzige Flachbildwiedergabeanordnung vorgesehen wird, wird
für alle
Farben eine gemeinsame optische Strecke geschaffen und Konvergenzfehler
sowie Fehlregisterfehler werden im Wesentlichen eliminiert.
-
Zum Schaffen einer effizienten Beleuchtung der
Flachbildwiedergabeanordnung wird bevorzugt, weißes Licht von einer Projektionslampe
in die drei Basisfarben aufzuteilen, die simultan benutzt werden.
Da die Komponenten simultan benutzt werden, wird das von der Projektionslampe
ausgegebene Licht auf effiziente Weise benutzt. Diese Technik erfordert,
dass Teile der Flachbildwiedergabeanordnung simultan Teile von Pixelbildern
präsentieren
für jede
der Farben. Um die Flachbildwiedergabeanordnung auf effiziente Weise
zu benutzen und um Degradation der Auflösung zu vermeiden, wird jede
Farbe auf ideale Weise als ein rechteckiger Streifen präsentiert,
der über
die Wiedergabeanordnung herunter scrollt, wobei alle Gebiete der
Flachbildwiedergabeanordnung sequentiell beleuchtet werden. Diese Technik
erfordert folglich, dass Pixeldaten für jede der betreffenden Farben
zwischen der betreffenden Farbstreifenbeleuchtung aktualisiert wird.
-
Bei einem sich drehenden Prismaabtastsystem
tastet das rotierende Prismagebilde wiederholt das rote, grüne und blaue
Band durch ein Paar Verzögerungslinsen
hindurch ab, wobei diese Linsen die räumlich getrennten abtastenden
gefärbten
Lichtbänder
auf einer Lichtventilanordnung mit einer Anordnung von Pixeln abbilden.
Die abtastenden gefärbten Lichtbänder werden
durch ein Drittel der Paneelhöhe voneinander
getrennt. Je weils, wenn ein Lichtband der einen Farbe den Boden
der Anordnung verlässt, erscheint
ein entsprechendes Lichtband derselben Farbe oben in der Anordnung
und beginnt mit der Abtastung. Bevor jedes gefärbte Lichtband über eine betreffende
Reihe von Pixeln geht, müssen
die Pixelbilddaten in die Spaltenleiter geladen werden, während die
betreffende Reihe selektiert wird und die Pixelelemente sich abwickeln
dürfen.
Weil in diesem Fall drei verschiedene Reihen (oder Bänder mit
Reihen) im Wesentlichen gleichzeitig von den drei verschieden gefärbten Lichtbändern beleuchtet
werden, müssen
entweder drei einzelne Spaltenleiter und Treiber für jede Spalte
von Pixeln vorgesehen werden, oder die Daten müssen sequentiell den Spaltenleitern
mit dreifacher Video-Zeilenrate zugeführt werden.
-
Die simultane Verwenden eines wesentlichen
Teils des verfügbaren
roten, grünen
und blauen Lichtes durch eine einzige Lichtventilplatte schafft eine
optische Effizienz im Vergleich zu der von Drei-Platten-Systemen,
wobei ähnliche
Typen von Lichtventilplatten verwendet werden. Durch Verwendung
aber nur einer einzigen Platte wird die Notwendigkeit, verschiedene
Farbbilder, gebildet auf verschiedenen Platten, mechanisch zu konvergieren, eliminiert
und die Systemkosten werden reduziert. Außerdem sind strahlkombinierende
dichroische Filter nicht erforderlich, was zu extra Einsparungen führt. Siehe
dazu eine Veröffentlichung
von Peter Janssen: "A
Novel Single Light Valve High Brightness HD Color Projector", "Society For Information
Display (SID), Technical Paper",
Frankreich 1993; Shimizu, Jeffrey : "Single Panel Reflective LCD Projector", SPIE (1999).
-
Typischerweise ist die Flachbildwiedergabeanordnung
ein Dünnfilmtransistor
(TFT) Flüssigkristall-Wiedergabeanordnung
(LCD) mit beispielsweise einer Auflösung von 1280 zu 1024 Pixeln.
Da das Bild projiziert wird, kann die Wiedergabeanordnung relativ
klein sein, d. h. kleiner als etwa 6 cm. Weiterhin ist die bevorzugte
Betriebsart eine Reflexionsmode, was die Verwendung dünnerer Schichten
von Flüssigkristall-Lichtmodulationsmaterial
und entsprechend schnellere Reaktionszeiten ermöglicht, da das Licht zweimal
durch das Flüssigkristall
geht. Wiedergabetechnologien anders als TFT können auch angewandt werden,
beispielsweise bekannte Silizium-auf-Isolator LCD Wiedergabeanordnungen.
Weiterhin braucht die "Projektion" nicht über ein
großes Gebiet
statt zu finden und es kann beispielsweise eine ähnliche Technologie in sog.
Kopfgarnituren und Virtual-Reality-Brillen
angewandt werden. Siehe US Patent Nr. 5.673.059 und 5.642.129 durch
Bezeichnung als hierin aufgenommen betrachtet.
-
Um die Scrollbeleuchtung zu erzielen
wurden Abtastmechanismen vorgeschlagen mit bewegenden Farbfiltern
oder mit statischer Farbtrennung, kombiniert mit einem optischen
Abtastmechanismus, wie einem Drehprisma. Die bisherigen Lösungen mit einem
bewegenden Farbfilter hatten wenig Lichteffizienz, weil sie dazu
neigen, wenigstens Zweidrittel des verfügbaren weißen Lichtes abzulegen um einzelne
Farbanteile zu erhalten. Statische Farbtrennung, beispielsweise
mit dichroischen Spiegeln, ist im Allgemeinen viel lichteffizienter,
weil alle Farbanteile gleichzeitig verwendet werden können. Bei
diesen dichroischen Spiegelsystemen liegt das Problem dann aber
beim Entwerfen eines Abtastmechanismus, der die statischen Farbstreifen
in ein nützliches scrollendes
Farbstreifenmuster verwandelt.
-
Ein bekannter Abtastmechanismus ist
ein rotierendes Prisma. Ein Nachteil dabei ist aber die Bilderzeugung
der Farbstreifen mit nur niedriger Qualität und es ist im Allgemeinen
sehr schwer, eine einheitliche Abtastung zu erhalten für alle Farbanteile
in einem einzigen Abtastelement. Es wurden Mehrfach-Abtastelementsysteme
vorgeschlagen, wobei sich drehende Prismen verwendet werden (entweder getrennt
oder physikalisch vereint), die eine bessere Abtastgeschwindigkeitseinheitlichkeit
bieten (für
die verschiedenen Farblichtbänder)
und eine bessere Abtastgeschwindigkeitslinearität (für jedes Lichtband) als das
Einzelprismasystem, sind aber nicht so gedrängt. Siehe US Patent Nr.5.845.981;
5.608.467; 5.548.347; 5.532.763; 5.528.318; 5.508.738; 5.416.514
und 5.410.370, durch Bezeichnung als hierin aufgenommen betrachtet.
-
Für
ein scrollendes Abtastsystem ist die ideale Abtasttransformationsfunktion: x0(t)X = (t/T + xi/X) modulo 1,wobei X die gesamte Höhe des Eingangs-
und Ausgangstrahles ist, wobei xi die Strahlhöhe in dem
Eingangsstrahl ist, wobei x0 die entsprechende
Strahlhöhe
in dem Ausgangsstrahl ist als eine Funktion der Zeit, wobei T die
Frame-Periode ist und wobei t die Zeit ist. (Die modulo 1 Operation
kehrt zurück
zu einem Wert zwischen 0 und 1, entsprechend dem nicht ganzen Bruch
des Operanden. Es ist dasselbe wie die Funktion "fract ( )" in den üblichen
Computersprachen). Dieses Konzept entspricht dem sog. "Aliasing", wobei in diesem
Fall der ganze Teil der Funktion unbestimmbar ist auf Basis des
Zustandes des Ausgangs. Es sei bemerkt, dass nur die Phase des Ausgangsstrahles
abhängig
ist von der Eingangsstrahlhöhe
in dem Strahlenbündel;
der wirkliche Ausgang schwingt immer von 0 bis x, unabhängig von der
Höhe des
Eingangsstrahl. Dies bedeutet, dass der Abtaster eine andere geometrische
Transformation für
verschiedene eintreffende Strahlhöhen durchführen soll, oder es werden Aberrationen
in dem scrollenden Lichtbandausgang entstehen.
-
Bei einem bekannten System ist ein
Drehprisma vorgesehen, das eine zentrale Drehachse hat und eine
gerade Anzahl Facetten, symmetrisch um die Achse vorgesehen. Eine
Lichtquelle projiziert gerade Strahlen der drei verschiedenen betreffenden Farben
durch das Prisma. Über
eine betreffende Strecke, die auf die Drehungsachse gerichtet ist,
werden zentrale Beleuchtungsstrahlen für jedes der betreffenden Farbbänder fortgepflanzt.
Die Strahlenstrecke der Außenränder jedes
Farbbandes werden gerichtet in einem Winkel a = (n + 1/3mb) zu konvergieren,
wobei n gleich jeder nicht negativen ganzen Zahl ist (d. h. 0, 1, . .),
wobei m gleich 1 oder 2 ist und wobei b = 360° geteilt durch die Anzahl Prismafacetten
ist. Eine Kombination optischen Elemente ist vorgesehen um die Beleuchtungsstrahlen
nach dem Durchgang durch das Prisma abzufangen und die Beleuchtungsstrahlen
zu führen
und zu konvergieren, um zu versuchen einzelne Lichtbänder zu
formen, die zueinander parallele zentrale Beleuchtungsstrahlen haben,
welche die Platte abtasten, wenn das Prisma gedreht wird. Die optischen
Elemente (d. h. das Prisma, die Linsen und die Spiegel) dienen zum
kontinuierlichen Fokussieren jedes der Lichtbänder, die auf die Facetten
des sich drehenden Prismas treffen, auf die Platte und zum Abtasten
derselben. Diese optischen Elemente werden derart selektiert und
Vorgesehen, dass wenn sich das Prisma dreht, die Beleuchtungsstrahlen
für das
rote, grüne und
blaue Lichtband einer gleichwertigen Strecke folgen, von ihrem Bild
an einer betreffenden Apertur zu dem Auftreffen des betreffenden
Lichtbandes auf die Lichtventilplatte. Dies sorgt dafür, dass
die zentralen Beleuchtungsstrahlen für die drei Farbbänder ständig in
dem gleichen Auftreffwinkel auf die Platte treffen (vorzugsweise
orthogonal) wenn sie abtastend über die
Platte geführt
werden. Wenn die Lichtstrecken das Prisma verlassen, konvergieren
sie und kreuzen sich vor dem Eintritt in eine Linsengruppe. Nach
dem Verlassen der betreffenden Öffnungen
für jede
Strecke divergieren die zentralen Beleuchtungsstrahlen für jedes
der Lichtbänder.
Ein Satz von Linsengruppen ist vorgesehen zum Rekonvergieren der
Beleuchtungsstrahlen zum Bilden von roten, grünen und blauen Bildern der
Bänder
auf der Platte. Die Abtastlinearität des optischen Systems kann
um einen wesentlichen Grad verbessert werden, indem die Flächen des
sich drehenden Prismas zylinderförmig konkav
gemacht werden. Diese konkaven Flächen brechen das Licht, dabei
versuchend Unzulänglichkeiten
in der Abtastfunktion zu korrigieren. Die Korrektur ist aber ungenügend. Siehe
US Patent Nr. 5.845.981; 5.608.467; 5.548.347; 5.532.763; 5.528.318;
5.508.738; 5.416.514 und 5.410.370, wie oben genannt.
-
Auf gleiche Weise benutzt ein anderer
bekannter Versuch, ein scrollendes Muster abzutasten einen Satz
von quasi-zylinderförmigen
Linsenelementen, die konzentrisch auf einer sich drehenden Scheibe
vorgesehen sind. In diesem Fall ist der Ausgang nicht telezentrisch
und die Abtastung ist nicht kompensiert. Diese quasi-zylinderförmigen Linsenelemente
werden in einem Flüssigkristall-Lichtventil (LCLV)
Projektionssystem benutzt, wobei Licht durch einen Zug von quasi-zylinderförmigen,
Licht abbiegenden oder Licht reflektierenden Elementen abgetastet
wird, die sequentiell zwischen einer lesenden Lichtquelle hoher
Intensität
und einer Flüssigkristallanordnung
vorgesehen sind. Die quasizylinderförmigen, Licht abbiegenden Elemente
sind auf einem kreisförmigen
Rad angeordnet und selber haben sie eine Kreisform. Das Rad wird
gedreht um die aufeinander folgenden Biegeelemente zwischen die
Lichtquelle und dem Flüssigkristall
einzufügen
um dafür zu
sorgen, dass ein schmales längliches
Lichtband synchron zu der Eingangsabtastung abtastet. Wegen der
Krümmung
der quasi-zylinderförmigen
Elemente wird ein gewisser Grad unerwünschter lateraler Abtastung,
orthogonal zu der Richtung der beabsichtigten Abtastung, vorgesehen.
Weil die Anordnung dadurch abtastet, dass ein winkelmäßig abgelenkter Strahl
verwendet wird, geht telezentrisches Verhalten des Strahles (konstanter
Eintreffwinkel) verloren. Telezentrisches Verhalten ist erwünscht, wenn
es für den
Strahl als Ganzes wichtig ist, dass er senkrecht zu einem Objekt
oder einer Bildfläche
steht, wie bei Flüssigkristall-Projektionssystemen.
Bei diesem System ist es erwünscht,
die chromatische Aberration zu reduzieren und vertikale Rekonstruktionszeit,
wie die Abtastverschiebungen von dem einen Element zu einem anderen
in dem Zug quasi-zylinderförmiger
Elemente zu eliminieren. Der Abtastwinkel dieses Systems ist ziemlich
begrenzt. Siehe
US 5.398.082 und WO
94/28672, durch Bezeichnung als hierin aufgenommen betrachtet. In
einem zugehörigen
Entwurf wird das sich drehende Linsenrad durch einen transparenten
polygonalen Körper
ersetzt worden (d. h. ein Prisma), angeordnet zur Drehung um eine
Achse und angetrieben in einer kontinuierlichen Einrichtungsdrehung
von einem Motor. Licht, das durch den polygonalen Körper hindurch
geht, wird zweimal gebrochen um zu einer Ausgangsstrecke verlagert
zu werden, die parallel zu der Eingangsstrecke liegt. Diese Verlagerung
variiert in ihrer Größe, je nachdem der
Körper
sich dreht, zum Effektuieren einer Abtastbewegung des von dem Körper übertragenen
Lichtes. Die Winkelverlagerung ist ebenfalls bei diesem Sy stem begrenzt.
Siehe US Patent Nr. 5.428.467, durch Bezeichnung als hierin aufgenommen
betrachtet. US Patent Nr. 5.450.219, durch Bezeichnung als hierin
aufgenommen, bezieht sich auf ein telezentrisches Beleuchtungssystem,
wobei ein sich drehender polygonaler Spiegel verwendet wird, der
geeignet ist zum Abtasten nur relativ schmaler Lichtbänder.
-
US Patent Nr. 5.822.025, durch Bezeichnung als
hierin aufgenommen betrachtet, bezieht sich auf ein Farbprojektionssystem
mit einem einzigen Lichtventil, wodurch sequentielle Farbwiedergabe
möglich ist.
Zwischen das Lichtventil und das Objektiv werden verschiedene sich
drehende Glasplatten sequentiell eingefügt. Diese Glasplatten erzeugen
einen räumlichen
Offset des Bildes der Lichtventilpixel, und zwar dreimal je Frame
auf dem Projektionsschirm. Die Sätze
mit Platten werden von einem Motor in Drehung versetzt, dessen Achse
sich parallel zu der optischen Achse des Motors erstreckt und schneidet
den Bildstrahl bei jedem Bildframe.
-
US Patent Nr. 5.781.251, durch Bezeichnung als
hierin aufgenommen betrachtet, bezieht sich auf einen Farbprojektor
mit nur einer Platte, der einen Mechanismus umfasst zum Ablenken
von Licht in eine Anzahl Richtungen und eine Lichtplatte zum Empfangen
des abgelenkten Lichtes. Der Ablenkmechanismus umfasst ein transparentes
optisches Medium mit einer nicht einheitlichen Dicke, in das Lichtstrahlen
durch eine zentrale Öffnung
des Mediums eintritt und in Gebieten längs einer Seite des Mediums
austritt.
-
US Patent Nr. 5.490.013, durch Bezeichnung als
hierin aufgenommen betrachtet, bezieht sich auf eine Kompensationsplatte
für optische
Aberrationen, mit Astigmatismus und Coma.
-
US Patent Nr. 5.227.910, durch Bezeichnung als
hierin aufgenommen, bezieht sich auf einen Laserstrahlabtaster mit
einem sich drehenden Prisma, das den Laserstrahl empfängt und
ablenkt, und zwar in Richtung einer sphärischen Linse, die den Laserstrahl
empfängt
und ihn konvergiert. Ein sphärischer Reflektor
richtet den Laserstrahl danach neu und fokussiert den konvergierenden
Laserstrahl zu einem Laserabtastpunkt längs einer Abtastlinie. Der
Laserstrahlabtaster kann ein Prisma oder mehrere Prismen umfassen,
wobei einzelne Prismen ein Prisma mit nur einer Facette oder mit
vielen Facetten sein kann. Dieses System soll Überabtastfehler eliminieren,
wobei versucht wird, eine mathematisch einwandfreie Abtastlinie
zu erzeugen.
-
US Patent Nr. 5. 166.820, durch Bezeichnung
als hierin aufgenommen betrachtet, bezieht sich auf ein Lichtabtastsystem
mit einer ersten Abtasteinheit zum Führen des Lichtstrahles in einer
ersten Abtastrichtung, mit einer zweiten Abtasteinheit mit einem
Ablenkprisma zum Führen
des Lichtstrahls in einer zweiten Abtastrichtung, und mit einer
Objektlinse. Die zweite Abtasteinheit hat eine gemeinsame optische
Achse mit der ersten Abtasteinheit und ist in einer optischen Richtung
parallel zu einer optischen Achse verlagerbar oder um die optische
Achse drehbar, so dass der Lichtstrahl, der in die zweite Abtasteinheit
eintritt, in jeder beliebigen Richtung abgelenkt werden kann, wenn
er von der zweiten Abtasteinheit angeregt wird.
-
EP 0.248.204 A2 bezieht sich auf ein optisches
Abtastsystem auf Basis eines Farbfilterrads, wobei entweder Standard-Farbfilter
oder Beugungsgitter benutzt werden um schnell einen Farbanteil zu selektieren,
wodurch eine Sensoranordnung mit einer einzigen CCD Vollfarbe erledigen
kann. Das Licht wird zu einem schmalen Lichtband kollimiert.
-
US
5.479.187 bezieht sich auf ein optisches Abtastsystem,
wobei ein Rad mit einfachen planaren Spiegelfacetten benutzt wird,
geeignet zum Abtasten relativ schmaler Lichtstrahlen. Der Auftreffwinkel
der Beleuchtung variiert über
die Höhe
der Platte.
-
EP 0.749.246 A1 bezieht sich auf ein System mit
einer Farbradanordnung, die Beleuchtungsimpulse mit Farbbeleuchtungsanteilen über die
ganze Platte liefert (in diesem Fall eine digitales Spiegel-Wiedergabeanordnung).
Die Beleuchtung schaltet zwischen den Farbanteilen mehr oder weniger
sofort über
die ganze Platte. Die Plattenadressierung muss sehr schnell sein,
damit keine Artefakte entstehen. Weil die Farbbeleuchtungsumschaltung
und die Plattenadressierung nicht unendlich schnell sind, wird zwischen
Farbanteilübergängen eine
gewisse Austastung geschaffen. Siehe auch US Patent Nr. 5.658.063.
-
In verschiedenen US Patenten, einschließlich US
Patent Nr. 4.650.296 auf den Namen von Koda u.a. für "Liquid Crystal Light
Valve Color Projector",
Nr. 4.343.535 auf Namen von Bleha, Jr. für "Liquid Crystal Light Valve", Nr. 4.127.322 auf
Namen von Jacobsen, u.a. für "High Brightness Full
Color Image Light Valve Projection System", 4.191.456 auf Namen von Hong, u.a.
für "Optical Block for
High Brightness Color Video Projection System", 5.264.880 auf Namen von Sprague u.a.
für "Method and Aparatus
for Projecting a Color Image", 5.644.357
auf Namen von Cohen, u.a. für "Burst Driving of
Single-Panel Display" und
5.684.504 auf Namen von Verhulst u.a. für "Display Devive", die alle durch Bezeichnung als hierin
aufgenommen betrachtet werden.
-
Ein Nachteil des bekannten optischen
Abtasters ist, dass durch Verwendung eines einzigen Prismas zum
Abtasten der drei Farben in dem optischen Abtaster Abtast-Nichtlinearitäten eingeführt werden.
-
Es ist nun u.a. eine Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, Abtast-Nichtlinearitäten in einem
optischen Abtaster zu reduzieren.
-
Diese Aufgabe wird erreicht durch
den optischen Abtaster nach der vorliegenden Erfindung, wie in Anspruch
1 definiert.
-
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den Nebenansprüchen definiert.
-
Nach der vorliegenden Erfindung werden
die Abtast-Nichtlinearitäten,
verursacht durch die Verwendung eines einzigen Prismas zum Abtasten
der drei Farben (RGB) in einem Wiedergabesystem mit einem Scrollraster
mit einer einzigen Platte reduziert und/oder korrigiert, und zwar
durch Verwendung statischer, zylinderförmiger Linsen zum Vorfokussieren und
Nachfokussieren des statischen Farbstreifenmusters, das durch ein
Abtastelement geht, und zwar auf eine An und Weise, dass eine einwandfreie
Abtastfunktion für
alle Strahlhöhen
der Eingangsmusters erreicht wird. Auf diese Weise werden die Außenstrahlen
des Farbstreifenmusters, die in das Abtastprisma eintreten, dieselbe
Scrollfunktion erfahren wie die Mittenstrahlen des Farbstreifenmusters,
wobei die Abtastqualität über eine
große
Eingangsöffnung
beibehalten wird.
-
Nach der vorliegenden Erfindung sind
die Vor- und Nachfokussierungslinsen im Allgemeinen positive Linsen
(Echt-Fokus, beispielsweise Plankonvex-Linsen oder Konvex-Konvex-Linsen).
Weiterhin sind diese Linsen typischerweise zylinderförmig, d.
h. mit einer Brennlinie im Gegensatz zu einem Brennpunkt, herrührend aus
einer sphärischen
Linse. Außerdem
sind die Vor- und Nachfokussierungslinsen typischerweise symmetrisch.
Es dürfte
aber einleuchten, dass viele bekannte optische Systeme, wie apochromatische
Linsenstrukturen (oder andere zusammengesetzte Struktwen), binäre oder
Fresnel-optische Strukturen (möglicherweise
optimiert für das
bestimmte Farbband) ebenfalls abgewandt werden können. Reflektierende oder brechende
Optiken können
ebenfalls für
die Vor- und/oder
Nachfokussierungsstrukturen verwendet werden.
-
Nach der vorliegenden Erfindung hat
das Abtastelement vorzugsweise auch eine optische Leistung, die
mit den Vor- und Nachfokussierungslinsen zusmamenarbeitet zum Korrigieren
der Abtastfunktion. In dem Fall aber kann das Abtastelement positive (Echt-Fokus)
oder negative Linsen (imaginärer
Fokus) aufweisen. Das Abtastelement kann zwei oder mehr optische
Elemente enthalten, die synchron sich verlagern, die zusammengefügt sein
können,
beispielsweise Flächen
eines sich drehenden Prisma, oder separat. Das Abtastelement kann
auch statische Linsen enthalten oder optische Elemente, je nachdem.
So wie die Vorfokussierungs- und Nachfokussierungsoptik sind die
Abtastelementlinsen typischerweise zylinderförmig, d. h. mit einer Brennlinie im
Gegensatz zu dem Brennpunkt, herrührend aus einer sphärischen
Linse, und sind für
eine symmetrische oder asymmetrische Verlagerung vorgesehen, um
eine bestimmte gewünschte
optische Funktion beizubehalten. Bekannte optische Systeme, wie
apochromatische (oder andere zusammengesetzte) Linsenstrukturen,
reflektierende, brechende, binäre oder
Fresnel-optische Strukturen können
ebenfalls angewandt werden.
-
Zum reduzieren optischer Verluste
und interner Reflexionen werden optische Flächen vorzugsweise auf bekannte
Art und Weise bedeckt oder mehrfach bedeckt. Wie nachstehend noch
näher beschrieben
wird, ist ein zylinderförmiges,
optisches System imstande, Lichtstrahlen längs einer Achse zu divergieren,
während
ein sphärisches
optisches System imstande ist, Lichtstrahlen längs zwei orthogonaler Achsen
zu divergieren. Da die Scrollfunktion eine eindimensionale Transformation
ist, schafft die bewegende Scrolloptik selber typischerweise eine
zylinderförmige
optische Funktion, wodurch es erlaubt ist, eintreffende Lichtstrahlen
entsprechend der Scrollfunktion zu transformieren. Es sei aber erwähnt, dass die
vorliegende Erfindung ebenfalls abtastende (oder in der Zeit variierende)
optische Elemente mit mehreren optischen Funktionen umfasst um ein
Eingangsbild (oder eine Bildsequenz) in ein in der Zeit variierendes
Ausgangsbild (oder eine solche Bildsequenz) zu übersetzen. Es versteht sich,
dass die in der Zeit variierende Charakteristik nicht zu einer einfachen oder
wahren Scrollfunktion zu führen
braucht, und folglich durch Steuerung der Oberflächenfigur der Abtastoptikelemente
oder durch Steuerung der Position der Abtastoptikelemente eine beliebige
in der Zeit variierende Bildtransformation zwischen dem Eingang
und dem Ausgang angewandt werden kann.
-
Das System nach der vorliegenden
Erfindung umfasst deswegen optische Strukturen, die eine korrigierte
Scrollabtastfunktion schaffen, beispielsweise eine telezentrische
Abtastfunktion für
einen Eingangssatz paralleler Strahlen. Dies geschieht durch Anwendung
von Vorfokussierungs- und Nachfokussierungsoptiken mit einem zwischen denselben liegenden
Abtast-Subsystem zum Erzeugen einer einwandfreien Scrollabtastfunktion
an dem Ausgang der Vorfokussierungsoptik.
-
Das vorliegende System wird als ein
Bilderzeugungssystem betrachtet, wobei der Ausgang ein Scrollbild
des Eingangs darstellt und folglich imstande ist, scharf definierte
Zonenränder
unter Beibehaltung der Bildgröße, der
optischen Anordnungsmuster und der Beibehaltung anderen optischer
Information, übertragen über das
System durch den ganzen Abtastzyklus, einschließlich einer Diskontinuität. Dies im
Gegensatz zu typischen Scrollabtastsystemen nach dem Stand der Technik,
wobei es sich um Nicht-Bilderzeugung handelt, was bedeutet, dass
die Lichtstrahlen zwischen dem Eingang und dem Ausgang im Wesentlichen
zergliedert und verwirrt werden, insbesondere in der Nähe von Diskontinuitäten, wodurch
folglich viel Bildinformation im Wesentlichen verloren geht.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung benutzt die vorliegende Erfindung zwei (oder
sogar drei oder mehr) synchronisierte Sätze bewegender zylinderförmiger Linsen (beispielsweise
entgegengesetzt gerundete Flächen eines
sich drehenden Prismas, oder physikalisch getrennte optische Elemente
mit synchronisierter Bewegung) und assoziierte Vorfokussierungs-
und Nachfokussierungsoptiken, die zusammen imstande sind eine einwandfreie
Bilderzeugungsscrollabtastung eines Satzes von Beleuchtungsschlitzen
zu erzeugen. Weil die Scrollabtastfunktion korrigiert wird, ist
das System anwendbar mit einem breitere Satz von Schlitzen als der
nicht korrigierte Entwurf. Dieses System ermöglicht es beispielsweise, dass
eine größere Anzahl
Schlitze vorgesehen wird, reduziert Artefakte und steigert den Wiedergabekontrast
im Vergleich zu bekannten Systemen.
-
Nach der vorliegenden Erfindung kann
die Ausgangsscrollabtastfunktion telezentrisch sein, d.h. der Beleuchtungswinkel,
vorgesehen an der Wiedergabeplatte ist über die ganze Platte, über einen
breiten Öffnungswinkel,
beispielsweise von 50° einheitlich
und die ganze weite Beleuchtungsöffnung
teilt sich auf einwandfreie Weise in einzelne Teile auf, wenn sie
durch den Plattenrand scrollt. Auf diese Weise schafft die vorliegende
Erfindung ein völliges Bilderzeugungsscrollen.
Die Fähigkeit
telezentrisch abzutasten ist besonders wichtig bei Wiedergabesystemen
auf Basis einer optischen Verzögerung,
wie bei Flüssigkristall-Wiedergabeanordnungen.
Die telezentrische Beleuchtung führt
zu einer hohen Lichteffizienz der Wiedergabeanordnung, zu Beibehaltung
von hohem Kontrast und zu einer Reduktion der Aberrationen in dem
projizierten Bild.
-
Breite Beleuchtungsschlitze oder
-bänder sind
besonders geeignet zur Beleuchtung farbsequentieller Platten, die
reaativ schnell schalten und einen langsamen Abklang haben (wie
Aktivmatrix-adressierte Flüssigkristallplatten),
wodurch der größte Teil
der Zykluszeit zur Beleuchtung verfügbar ist, und, je nachdem die
Technologie der Wiedergabeanordnung fortschreitet, es ermöglicht,
dass eine größere Pixeldatenbandbreite
effektiv benutzt wird. Das System nach der vorliegenden Erfindung
schafft den Vorteil der Fähigkeit
einen relativ breiteren Schlitz mit einem größeren Öffnungswinkel zu scrollen,
mit weniger Aberration als bei bekannten Systemen. Dies ermöglicht wieder
eine Reduktion in der physikalischen Größe des Abtastsystems für eine vergleichbare
Apertur. Typischerweise sind solche kleineren Abtastsysteme preisgünstiger.
-
Die vorliegende Erfindung kann im
Grunde jedes eintreffende Vollformat-Lichtmuster auf zyklische Weise scrollen:
der Teil, der von dem ein Rand weg scrollt, kommt von dem anderen
Rand wieder ein. In der wichtigen Applikation einer farbsequentiellen
Projektionsplatte besteht das eintreffende Lichtmuster aus drei
(oder vier) Farbbändern:
Rot, Grün, Blau
(oder Rot, Grün,
Blau und Weiß für eine weiter verbesserte
Helligkeit). Die Breite der einzelnen Farbbänder (und der entsprechenden
Adressierungsfronten an der Platte) können identisch sein, aber können im
Wesentlichen spezifisch für
das beste Farbgleichgewicht gewählt
werden.
-
Bei Applikationen, die eine definierte
Bildebene schaffen und versuchen, das Bild beizubehalten, ist es
selbstverständlich,
dass das optische System eine Brennweite hat. Im Gegensatz dazu
wird bei Applikationen, bei denen kollimiertes Licht in das System
eintritt, keine Bildebene definiert und im Allgemeinen wird kollimiertes
abgetastetes Licht das System verlassen, wie dies bei einem einfache
Scrollabtastsystem nach der vorliegenden Erfindung der Fall ist.
Deswegen ist es auch selbstverständlich, dass
die optischen Elemente des Abtastsystems ebenfalls interaktiv sein
können
mit optischen Effekten in anderen Teilen des Systems oder optische
Effekte kompensieren können,
und dass solche Interaktionen und Kompensationen Effekte hervorrufen, die
gleichwertig sind mit den Bilderzeugungsfunktionen, die hier für das Abtastsystem
an sich beschrieben wurden.
-
Die abtastenden optischen Elemente
sind vorzugsweise in Form einfacher brechender Linsenelemente, solche
abtastenden optischen Elemente können
als Reflexionselemente und/oder als komplexe Sätze von Brechungselementen
vorgesehen werden. Reflektierende Elemente sind insbesondere vorteilhaft,
beispielsweise für
optische Systeme, die nicht aus transparentem Material hergestellt
sind, oder wobei die Brechungseigenschaften des Materials sich nur
schwer steuern lassen.
-
Die Abtastelemente können jede
beliebige Form einer Anzahl Formen annehmen. Beispielsweise ein
rotierendes Prisma, eine Scheibe mit einem optischen Muster am Umfang
(entweder radial oder tangential orientiert), eine Trommel mit dem
optischen Muster am Umfang (entweder parallel oder senkrecht zu
der Achse), ein Satz optischer Elemente an einem Riemen oder an
einer Kette, ein Satz linear verlagerbarer Optiken ( mit einer Sägezahnbewegungsrückstellung),
oder sogar ein adaptives oder fluidisch optisches System. Die Abtastfunktion
wird dadurch implementiert, dass Optiken vorgesehen werden mit wenigstens
einer nicht stationären
Diskontinuität
in der optischen Funktion. An gegenüber liegenden Seiten der Diskontinuität werden
die Strahlen neu gerichtet auf verschiedene Positionen, entsprechend
Scroll Roll-over. In anderen Gebieten mit einer kontinuierlichen
Funktion der Optik entspricht eine zunehmende Änderung in der Position über die Oberfläche einer
kontinuierlichen Änderung
in dem optischen Effekt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst die Optik eine Reihe von Diskontinuitäten, getrennt durch kontinuierliche
optische Funktionsgebiete.
-
Deswegen umfasst die vorliegende
Erfindung einen scrollenden Abtaster mit einer idealen Abtastfunktion,
gut korrigiert für
breite Aperturen, wobei ein Satz kompensierter Bilderzeugungsoptiken verwendet
wird, kompensiert für
das Scrollen eines Satzes paralleler Lichtbänder über ein weites Feld. In diesem
Fall kann eine breite Apertur berücksichtigt werden, beispielsweise
wie in dem Fall, wo sin(x)/x im Wesentlichen von Eins abweicht,
gegenüber
der gewünschten
Genauigkeit (oder Toleranz für
Aberration) des Abtastsystems, wobei x der Winkel zwischen dem am
weitesten liegenden Band gegenüber der
zentralen optischen Achse des Abtasters ist. Einige Systeme können eine
abweichende Empfindlichkeit für
breite Apertureingänge
haben, was selbstverständlich
etwas abweichend tolerierbare Öffnungen
ergeben würde.
Beispielsweise Systeme nach der vorliegenden Erfindung können optische Öffnungen
ergeben, die gegenüber
der zentralen optischen Achse des Abtasters größer sind als 50° Gesamtwinkel.
Anders ausgedrückt,
ein Scroll Abtastsystem nach der vorliegenden Erfindung gestattet
eine Eingangsapertur, worin 1/f ≈ 1
ist. Bekannte nicht kompensierte Scroll Abtastsysteme haben eine
Eingangsapertur kleiner als etwa 40° Gesamtwinkel. Auf diese Weise
kann die vorliegende Erfindung nahe zu die volle Breite zwischen
Unterbrechungen eines hexagonalen sich drehen Prismas benutzen,
wie nachstehend anhand der 9 noch
näher erläutert wird.
-
Die Abtastoptiken können rotierende
Scheiben und Trommeln umfassen zum Schaffen der Scrollfunktion.
Es kann eine optische Unterbrechung vorhanden sein, im Allgemeinen
gegenüber
der Rotationsachse axial oder radial orientiert. Bisher benutzten
scrollende Abtastoptiken sich drehende Prismen, im Allgemeinen entsprechend
einer axial orientierter Unterbrechung auf einer Trommeloptik. Deswegen
schafft diese Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine sich drehende Optik mit einer optischen
Funktion, die an dem Umfang derselben variiert. In einer bevorzugten
Ausführungsform
nähert die
Oberflächenfigur
einer zylinderförmigen
Optik mit einer spiralförmigen
(für eine
Scheibenoptik) oder einer schraubenförmigen optischen Unterbrechung
(für eine
Trommeloptik). Auf alternative Weise kann die sich drehende Optik
eine Scheibe enthalten mit radial orientierten nahezu zylinderförmigen optischen
Segmenten, die je durch eine radial orientierte optische Unterbrechung
getrennt sind, oder eine Trommel mit axial orientierten zylinderförmigen optischen
Segmenten, die je durch eine axial orientierte optische Unterbrechung
getrennt sind.
-
Die abtastende Optik kann eine primäre Abtastoptik
und eine sekundäre Übertragungsoptik
enthalten, wobei die genannte sekundäre Übertragungsoptik eine interne
Telezentrizität
für das
optische System aufweist. Die Übertragungsoptik
kann ihrerseits einen oder mehrere Sätze optischer Elemente in Reihe
enthalten, die, abhängig
von den Anforderungen, synchron zu dem (den) abtastenden optischen
Elementen) bewegen.
-
Im Allgemeinen bedeutet bei einem
rotierenden optischen Abtasterentwurf ein größeres Verhältnis zwischen Scheiben-/Trommelradius
und Strahlgröße kleinere
Bilderzeugungsfehler, aber es gibt eine wechselseitige Abhängigkeit
mit Gedrängtheit und
Kosten des Systems. Einige der Fehler können optisch korrigiert werden.
Beispielsweise in Trommel-basierten Optiken mit axial orientierten
Linsenelementen kann die optische Funktion durch Modifizierung der
statischen Vorfokussierungs- und Nachfokussierungslinsen und Trommellinsen
korrigiert werden.
-
Im Allgemeinen kann jede der Linsen
nach der vorliegenden Erfindung durch einen Fresnel-Entwurf mit
stückweisen
Segmenten ersetzt werden.
-
Deswegen ist es u.a. eine Aufgabe
der vorliegenden Erfindung einen bilderzeugenden scrollenden optischen
Abtaster mit einer großen
Breite und/oder einem großen
Strahlakzeptanzwinkel und mit einer hohen Genauigkeit zu schaffen.
-
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein scrollendes optisches Abtastsystem zu schaffen, das Bilderzeugung
eines Eingangs, über eine
Abtastoptik, zu einem Ausgang schafft.
-
Es ist eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein abtastendes, optisches Subsystem zu schaffen zum Korrigieren
inhärenter
Bilderzeugungsunzulänglichkeiten,
einschließlich
eines Satzes von Kompensationsoptiken zum Kompensieren der Bilderzeugungsunzulänglichkeiten,
zum Schaffen eines zusammengesetzten optischen Abtastsystems mit einer
geeigneten Bilderzeugungsleistung.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung
sind in der Zeichnung dargestellt und werden im vorliegenden Fall
näher beschrieben.
Es zeigen:
-
1 eine
Seitenansicht einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
-
2A, 2B, 2C und 2D drei
verschiedene Scrollbedingungen und den Effekt des Akzeptanzwinkels
der ersten Ausführungsform,
-
3 eine
Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
-
4A, 4B, 4C und 4D drei
verschiedene Scrollbedingungen und den Effekt des Akzeptanzwinkels
der zweiten Ausführungsform,
und
-
5 eine
Seitenansicht einer dritten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
-
6 den
Effekt des Akzeptanzwinkels der dritten Ausführungsform, 7A, 7B, 7C und 7D eine radial orientierte zylinderförmige Linsenstruktur auf
einer Scheibe, eine tangential orientierte zylinderförmige Linsenstruktur
auf einer Scheibe, eine axial orientierte zylinderförmig Linsenstruktur
auf einer Trommel und eine Linsenstruktur senkrecht zu der Achse
der Trommel orientiert,
-
8A und 8B ein Drahtmodell einer
Fläche einer
einzelnen (siehe 7B)
und halbgroßen
zylinderförmigen
Linsenstruktur, tangential orientiert auf einer Scheibe; und
-
9 eine
vierte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung mit einem sich drehenden Prisma mit konkaven
Flächen.
-
Die vorliegende Erfindung wird nun
anhand der Zeichnung näher
beschrieben, wobei entsprechende Bezugszeichen gleiche Strukturen
in den Figuren angeben.
-
Beispiel 1
-
Eine erste Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, dargestellt in 1,
benutzt eine statische zylinderförmige
Linse 12 zum Vorfokussieren des statischen Farstreifenmusters 11 in
das Abtastelement 10. Dadurch wird es ermöglicht,
die richtige Abtastfunktion für
alle Eingangsstrahlhöhen
zu erzielen; die Höhendifferenz
wird in eine Phasen-Vorkorrektur für das eigentliche Abtastelement 10 übersetzt.
Eine zylinderförmige
Nachfokussierungslinse 13 wird danach verwendet um die Übersetzung
nach der eigentlichen Abtastfunktion durch das Abtastelement 10 zurückzuverwandeln.
-
1 zeigt
eine Ausführungsform,
wobei das Abtastelement 10 selber aus zwei Anordnungen 14, 15 von
negativen Zylinderlinsen besteht, die in entgegengesetzten Richtungen
bewegen. Die statische positive Vorfokussierungslinse 12 und
Nachfokussierungslinse 13 und die bewegenden negativen Linsen 14, 15 haben
alle eine Brennweite, dem Abstand L zwischen dem Eingang und dem
Ausgang nahezu entspricht. Für
ideale Linsen, alle sehr nahe bei den betreffenden Eingangs- und
Ausgangsebenen, sollte die Brennweite dem Abstand L entsprechen.
In der Praxis aber sind Linsen nicht einwandfrei, sollen voneinander
getrennt sein und können
auf eine weniger als ideale Weise bewegen, so dass die optimale
Brennweite etwas davon abweichen kann.
-
Die bewegende Anordnung von Linsen 14, 15 werden
zusammengefügt
und haben eine Größe entsprechend
der Eingangsstrahlapertur 16 und Ausgangsstrahlapertur 17.
Die 2A, 2B und 2C zeigen
die Abtastfunktion zu drei verschiedenen Zeitpunkten. 2A zeigt die Situation,
in der alle vier Linsenelemente 12, 13, 14, 15 einwandfrei
ausgerichtet sind; die positive Linsenwirkung der Vorfokussierungslinse 12 und
der Nachfokussierungslinse 13 wird einfach rückgängig gemacht,
und zwar durch die entsprechende Anordnung der Linsen 14, 15 einer gleichen,
aber entgegengesetzten Stärke.
Die 2B und 2C zeigen die Abtastfunktion
für gleiche aber
entgegengesetzte Verschiebungen der Anordnungen 14, 15.
Für eine
synchrone lineare Bewegung der Anordnung und für ideale Linsen entspricht das
Ausgangslichtmuster der oben beschriebenen idealen Abtasttransformation.
-
2D zeigt
den Effekt eines endlichen Öffnungswinkels
(Divergenz) des Eingangsstrahls. Einige Strahlen, die den Außenrändern des
Eingangsstrahlenbündels
entsprechen, werden in einem sehr abweichenden Winkel ausgegeben
gehen im Endeffekt verloren.
-
BEISPIEL 2
-
3 zeigt
eine zweite Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei das Abtastelement 20 selber
aus zwei Anordnungen von positiven zylinderförmigen Linsen 22, 23 besteht,
die in derselben Richtung bewegen. Auch hier haben die statische Vorfokussierungslinse 22,
die Nachfokussierungslinse 23 und die zwei Anordnungen
von bewegenden Linsen 24, 25 alle eine Brennweite
nahezu gleich dem Abstand L zwischen dem Eingang und dem Ausgang
und die Linsen 22, 23 haben eine Größe gleich der
Eingangs- und Ausgangsstrahlöffnung.
Der Mechanismus entspricht nahezu dem, der anhand der 1 beschrieben wurde, nun
aber wird das Eingangslichtmuster im Endeffekt kopfüber ausgegeben.
-
Die 4A, 4B und 4C zeigen die Abtastfunktion an drei
verschiedenen Zeitpunkten. 4A zeigt
die Situation, in der alle vier Linsenelemente 22, 23, 24, 25 einwandfrei
ausgerichtet sind. 4B und 4C zeigen die Abtastfunktion
für gleiche
aber entgegengesetzte Verschiebungen der Anordnungen 24, 25/4D zeigt den Effekt eines
endlichen Öffnungswinkels
(Divergenz) des Eingangsstrahls. Einige Strahlen, die den Außenrändern des
Eingangsstrahlenbündels
entsprechen, werden mit einem sehr abweichenden Winkel ausgegeben
und gehen im Endeffekt verloren. Dies ist das Ergebnis der Tatsache,
dass ein richtiges telezentrisches Relaiselement in dem System,
das die Eingangsanordnung auf der Ausgangsanordnung abbildet, fehlt.
Je nach den jeweiligen Systemgrößen und
anderen Parametern kann dies ggf. akzeptabel sein.
-
BEISPIEL 3
-
5 zeigt
eine dritte Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, wobei für ein System mit positiven
zylinderförmigen
Linsenanordnungen, wie oben anhand der 3 beschrieben, eine interne Relaislinsenanordnung 26 hinzugefügt werden
kann, die das Problem des Verlustes der Außenränder des Eingangsstrahles eliminiert.
Die hinzugefügte
Zentralanordnung 26 bewegt sich mit halber Geschwindigkeit,
hat die halbe Linsengröße und eine
viermal kürzere
Brennweite als die anderen Linsen in dem System 22, 23, 24, 25.
Für eine
synchrone lineare Anordnungsbewegung und ideale Linsen ist das Ausgangslichtmuster
nun völlig
unabhängig
von dem Eingangsanordnungswinkel für telezentrische Strahlöffnungswinkel
bis zu dem Konus, der der vollen Eingangs- und Ausgangsapertur (Anordnungslinsengröße) beim
Abstand Eingang zu Ausgang entspricht, wie in 6 dargestellt.
-
Obschon die Abtastübertragungsfunktion, wie
in den Beispielen 1, 2 und 3 beschrieben, im Grunde ideal ist, ist
eine lineare Linsenanordnungsbewegung nicht so gut geeignet für kontinuierlich scrollende
Systeme. Je nach den Einzelheiten der Applikation kann die lineare
Bewegung durch eine Sägezahnbewegung
mit schnellen Rückläufen oder durch
einen Riemen/Ketten-ähnlichen
Mechanismus ersetzt werden, der die lineare Bewegung kontinuierlich
macht.
-
BEISPIEL 4
-
Die 7A, 7B zeigen eine radial orientierte zylinderförmige Linsenstruktur 31 auf
einer Scheibe 30 bzw. eine tangential orientierte zylinderförmige Linsenstruktur 33 auf
einer Scheibe 32. Die Strahlapertur ist durch ein mit einer
dicken Linie gezeichnetes Rechteck 34 angegeben. In einer
Scheibenausführungsform
kann ein Paar Scheiben (oder drei Scheiben, im Falle der dritten
Ausführungsform)
vorgesehen sein, die auf geeignete Weise voneinander entfernt liegen,
um die abtastende optische Funktion durchzuführen. Parallel bewegende positive
Linsenanordnungen könnten
beispielsweise auf einer einzigen sich drehenden Welle angeordnet
werden, und zwar zwischen der Eingangs- und der Ausgangsapertur.
-
Deswegen ist es selbstverständlich,
dass diese Scheibenoptiken 30, 32 die linear bewegenden Optiken 14, 15, 24, 25, 26,
dargestellt in den 1, 3 und 5, ersetzen können um gleiche betreffende
optische Funktionen zu schaffen.
-
7B zeigt
eine Implementierung, wobei die bewegende Anordnung nach den 1, 3 oder 5 durch
eine einzige Zylinderlinse 33 ersetzt ist, die an einer
Scheibe 32 wie eine Spirale vorgesehen ist, wie in dem
Drahtmodell nach 8A detailliert
dargestellt. Eine Umdrehung der Scheibe 32 entspricht einer
Verschiebung einer entsprechenden linearen Anordnung der Beispiele
1, 2 oder 3 um eine Verschiebung um ein Linsenelement. Der durch
die Neigung 35 der Spirale eingeführte Bilderzeugungsfehler kann
auf einfache Weise durch eine leichte laterale Verschiebung der
Strahlapertur 34 korrigiert werden; dies reißt den kleinen
Bilderzeugungsfehler aus der Spiralkrümmung.
-
Nach dieser Ausführungsform können parallel
bewegende positive Linsenanordnungen auf einer einzigen Achse angeordnet
werden, nun aber können
die entgegengesetzt bewegenden negativen Linsenanordnungen auch
auf einer einzigen Achse angeordnet werden, indem eine rückwärtige (negative) eine
Spiralbewegung machende Linse verwendet wird, oder auf einfache
Weise dadurch, dass zwei identische Scheiben rückenseitig montiert werden. Durch
die halbe Geschwindigkeit können
halb so große
zentrale Linsenelemente 26 auf der gleichen Achse angeordnet
werden, indem eine Spirale mit einer halben Steigung verwendet wird,
wie dies in dem Drahtmodell nach 8B dargestellt
ist.
-
BEISPIEL 5
-
7C zeigt
zylinderförmige
Linsen 41, angeordnet auf der zylinderförmigen Oberfläche einer Trommel 40.
Die Zylinderlinsen 41 erstrecken sich parallel zu der Achse
der Trommel 40. Ein kleiner Bilderzeugungsfehler wird durch
die Neigung und die kreisförmige
Bewegung der Linsen 41 eingeführt.
-
7D zeigt
eine Trommel, wobei die Anordnung durch eine einzige zylinderförmige Linse 43 ersetzt
wird, die in einer Schraubenlinie um eine Trommel 42 gewickelt
ist. Dies ähnelt
der 7B. Die zwei parallel
bewegenden positiven Linsen 43 könnten Teil derselben Trommel 42 sein.
Die Strahlapertur ist wieder durch ein mit einer dicken Linie gezeichnetes
Rechteck 44 angegeben.
-
Im Falle einer Trommel 40, 42 mit
negativen Linsen kann Licht zweimal durch die Trommel 40, 42 hindurch
gehen, über
einen Durchmesser, so dass nur eine einzige sich drehende Struktur
erforderlich ist. Dies ist in 9 mit
einer massiven sich drehenden Struktur 45 dargestellt.
Diese Ausführungsform kann
auch als ein drehendes Prisma mit konkaven Flächen betrachtet werden. Nach
den bevorzugten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung ist die Abtastoptik mit Vor- und Nachfokussierungsoptiken
umgeben.
-
Falls parallele bewegenden Optiken
erforderlich sind, wie bei den Ausführungsformen, die in den Beispielen
2 und 3 beschrieben worden sind, kann das Strahlenbündel in
einer hohlen Trommel intern neu ausgerichtet werden, entweder parallel
zu der Achse der Trommel (zu einer anderen Optik einer geeigneten
Konfiguration mit einer synchronisierten Bewegung) oder durch eine
andere Fläche
der Trommel. Das Neuausrichtelement kann beispielsweise ein statischer
Spiegel oder ein statisches Prisma sein.
-
Auf ähnliche Weise kann die dritte
positive Linse 26 des Beispiels 3 durch einen statischen
zylinderförmig
gekrümmten
Spiegel oder durch eine Linse der richtigen Krümmung, vorgesehen in der optischen
Strecke, beispielsweise in der Mitte der Trommel, ausgebildet sein.
-
Es ist ebenfalls möglich, eine
kegelförmige Anordnung
zylinderförmiger
Linsen zu schaffen mit leichten Aberrationen, die eine optische
Achse haben, die von der zentralen Achse des trommelartigen Konus
abweicht.
-
Es ist deswegen selbstverständlich,
dass diese Trommeloptiken die in den 1, 3 und 5 dargestellten linear bewegenden Optiken
ersetzen können
um die gleiche betreffende optische Funktion zu schaffen.
-
Während
die obenstehende detaillierte Beschreibung die grundsätzlichen
neuen Merkmale der vorliegenden Erfindung, wie bei vielen Ausführungsformen
angewandt, gezeigt, beschrieben und erläutert hat, dürfte es
einleuchten, dass der Fachmann viele Fortlassungen und Substitutionen
sowie Änderungen
in der Form und in den Einzelheiten des Systems und des dargestellten
Verfahrens durchführen kann.
-
- Text in der Zeichnung
-
1
- Spiegel
- Dichroischer Würfel
- Weißes
Licht
- Spiegel
- Aperturplatte
- Statisch
- Linsenanordnung mit ansteigender Sägezahnbewegung
- Linsenanordnung mit abfallender Sägezahnbewegung
- Scrollen
-
-
2
- Statische + Linse
- ansteigende – Linsen
- abfallende – Linsen
- statische + Linse
- Eintreffende Lichtstrahlen
- Ausgang scrollt herunter
-
-
3
- Spiegel
- Dichroischer Würfel
- Weißes
Licht
- Spiegel
- Aperturplatte
- Statisch
- Linsenanordnung mit ansteigender Sägezahnbewegung
- Linsenanordnung mit abfallender Sägezahnbewegung
- Scrollen
-
-
4
- Statische + Linse
- ansteigende – Linsen
- abfallende – Linsen
- statische + Linse
- Eintreffende Lichtstrahlen
- Ausgang scrollt herunter
-
-
5
- Spiegel
- Dichroischer Würfel
- Weißes
Licht
- Spiegel
- Aperturplatte
- Statisch
- Linsenanordnung mit ansteigender Sägezahnbewegung
- Linsenanordnung mit Sägezahnbewegung
halber Größe und halber
Geschwindigkeit
- Linsenanordnung mit abfallender Sägezahnbewegung
- Scrollen
-
-
6
- Statische + Linse
- ansteigende – Linsen
- abfallende – Linsen
- statische + Linse
- Eintreffende Lichtstrahlen
- Abfallende – Linsen
halber Geschwindigkeit und halber Größe
- Ausgang scrollt herunter
-
-
9
- Statisches Farbstreifenmuster
- Scrollendes Farbstreifenmuster