DE1286079B - Anordnung zum zeitlinearen Ablenken eines Lichtstrahles - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum zeitlinearen Ablenken eines Lichtstrahles mittels schwingender Spiegel.
• Die Aufgabe, einen Lichtstrahl zeitlinear abzulenken, um beispielsweise einen Projektionsschirm abzutasten, besteht in der heutigen Technik in vielen Gebieten. Sie fällt z. B. beim Projektionsfernsehen an, sie tritt aber auch bei der Abtastung von gespeicherten Bildern bzw. gespeicherten Informationsverteilungen auf.
• Die Anwendung elektrischer oder magnetischer Mittel zur Lichtablenkung scheitert vielfach daran, daß die erzielbaren AbIenkwinkel für den praktischen Einsatz wesentlich zu klein sind. Es sind daher heute fast ausschließlich mechanische Ablenkmittel in Gebrauch. Als solche kommen rotierende Prismen nilt verspiegelter Oberfläche und schwingende ebene oder sphärische Spiegel in Betracht. Bei der Verwendung von Spiegelrädern in Prismenform ergibt sich eine Schwierigkeit dadurch, daß die Lagerung dieser Räder sehr genau justiert werden maß und vor allem einem erheblichen mechanischen Verschleiß unterliegt, der entweder eine Nachjustierung oder sogar einen Austausch der Rotationskörper erforderlich macht. Außerdem ist es nicht immer einfach, die Rotation des Spiegelrades hinreichend mit anderen Signalzeitfolgen zu synchronisieren. Bei der Verwendung von Spiegeln, die auf mechanischen Schwingkörpern. befestigt sind, ergibt sich dann, wenn größere Auslenkungswinkel verlangt werden, eine Schwierigkeit dadurch, daß bei normaler Anregung des Schwingsystems, insbesondere mit höher Frequenz, nur sinusförmige Schwingungen erzielt werden können. Wird dagegen eine zeitlineare Ablenkung des Lichtstrahles verlangt, so ist man auf kleine Auslenkwinkel beschränkt. Eine gewisse Abhilfe läßt sich zwar dadurch erzielen, daß man mehrere Schwingspiegel zu einem komplexen Ablenksystem zusammenfaßt. Man kommt dabei jedoch rasch an eine durch die zulässigen geometrischen Abmessungen des Ablenksystems gezogene Grenze.
• Es ist beispielsweise eine Anordnung bekannt (USA.-Patentschrift 2320380), bei der Schwingspiegel vorgesehen sind, die zu Schwingungen mit fester gegenseitiger Phasenlage angeregt werden und mit Sägezahn- oder sinusförmigen Strömen betrieben werden. Auch dieser Anordnung haftet der genannte Nachteil an, daß eine Linearität der Aaslenkung des Lichtstrahles nur unvollkommen erreicht wird.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ; eine Anordnung anzugeben, die bei kleinen geometrischen Abmessungen eine absolut zeitlineare und periodische Ablenkung eines Lichtstrahles bei praktisch beliebig großem Ablenkwinkel ermöglicht.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ; eine Anordnung zum zeitlinearen Ablenken eines Lichtstrahles mittels einer Reihe nebeneinander angeordneter und zu sinusförmigen Schwingungen mit fester gegenseitiger Phasenlage angeregter Schwing-Spiegel, welche gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung zur Führung des einfallenden Lichtstrahles, die den Lichtstrahl die Spiegel nacheinander derart bestreichen läßt, daß jeder Spiegel nur während desjenigen Zeitabschnittes vom Lichtstrahl getroffen wird, während dessen der jeweilige Spiegel sich in der Nähe der Nullage seiner Aaslenkung befindet.
• In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung ist es von Vorteil, als Einrichtung zur Führung des eianfallenden Lichtstrahles Lichtleitfasern zu verwenden, die in einer der Anzahl der Spiegel entsprechenden Anzahl vorzusehen sind. Von diesen Fasern ist jeweils eine auf einen der Schwingspiegel gerichtet. Die Fasern sind sämtlich mit Einrichtungen versehen, die es gestatten, sie nacheinander für den einfallenden Lichtstrahl durchlässig zu machen. Als solche Einrichtung kommen beispielsweise Kerrzellen oder Faradayzellen oder schließlich auch rotierende Blenden in Betracht.
• Ein System von Lichtleitfasern zur übertragung von 13ilderrn, bei dem durch eine rotierende Blende jeweils einzelne Fasern durchlässig gemacht werden, ist aus der USA.-Patentschrift 3 036153 an sich bekannt, dient dort jedoch zum Zweck der Bildabtastung und Umsetzung von Bildern in elektrische Signale.
• Zur weiteren Erläuterung der Erfindung sei an Hand der Zeichnung auf ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung etwas näher eingegangen.
• Dabei zeigt die F i g. 1 den zeitlichen Verlauf des Auslenkwinkels 9, wobei in dein gewählten Beispiel vier Schwingspiegel in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind. Die Phasenverschiebung zwischen den einzelnen Spiegeln beträgt dann vr/2. Im allgemeinen Fall bei n Spiegeln berechnet sich fier entsprechende Phasenwinkel zu 2 a/n. Der jeweils bei dem einzelnen Spiegel ausgenutzte Winkelbereich ist in der F i g. 1 durch die Verstärkung des entsprechenden Schwingungszuges angedeutet.
• Auch bei der erfindungsgemäßen Einrichtung läßt sich der erzielbare Auslenkwinkel durch Erhöhung der Anzahl der eingesetzten Spiegel vergrößern. Wählt man in dem obenerwähnten Beispiel statt vier Schwingspiegeln deren acht, so erhält man einen um den Faktor 2 größeren Auslenkwinkel. Jede der aus vier Spiegeln bestehenden Gruppen wird dann nur während des Durchlaufs einer Zeile der Aaslenkung ausgenutzt. Ganz allgemein ergibt eine größere Anzahl von Schwingspiegeln entweder einen größeren Auslenkwinkel oder eine Verbesserung der zeitlichen Linearität der Aaslenkung.
• In F i g. 2 ist die gegenseitige Anordnung von vier Schwingspiegeln. zu der optischen Führung für den einfallenden Lichtstrahl und einem Projektionsschirm veranschaulicht.
• Als Träger für die Schwingspiegel 1, die entweder eben oder sphärisch ausgebildet sein können, dient jeweils ein Torsionsstab 6, der an seinen Enden fest eingespannt ist. Die einzelnen Torsionsstäbe 6 werdett zu Schwingungen mit gleicher Frequenz und einer gegenseitigen Phasenversetzung um z/2 angeregt.
• Der einfallende Lichtstrahl 2 wird mit Hilfe einer optischen Führung 3 nacheinander je einem der Schwingspiegel 1 zugeführt und gelangt von dort als abgelenkter Strahl 5 auf den Projektionsschirm 4. Aus der F i g. 2 ist deutlich ersichtlich, daß sich das Gesamtbild auf dem Schirm 4 als Summe der von den einzelnen Schwingspiegeln 1 erzeugten Bilder darstellt, so daß die gesamte Aaslenkung des Lichtstrahles auf dem Schirm 4 dem Vierfachen der Aaslenkung durch einen der Schwingspiegel 1 entspricht.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Anordnung zum zeitlinearen Ablenken eines Lichtstrahles mittels einer Reihe nebeneinander angeordneter und zu sinusförmigen Schwingungen mit fester gegenseitiger Phasenlage angeregterSchwingspiegel,gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Führung des einfallenden Lichtstrahles, die den Lichtstrahl die Spiegel nacheinander derart bestreichen läßt, daß jeder Spiegel nur während desjenigen Zeitabschnittes vom Lichtstrahl getroffen wird, während dessen der jeweilige Spiegel sich in der Nähe der Nulllage seiner Auslenkung befindet.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Einrichtung zur Führung des einfallenden Lichtstrahles in an sich bekannter Weise mehrere Lichtleitfasern vorgesehen sind, daß die Anzahl der Lichtleitfasern der Anzahl der Schwingspiegel entspricht, daß jeweils eine der Lichtleitfasern auf einen Schwingspiegel gerichtet ist und daß an sich bekannte Mittel vorgesehen sind, um die Lichtleitfasern für den einfallenden Lichtstrahl nacheinander durchlässig zu machen.