DE2112771A1 - Anordnung zur Bildaufnahme und/oder Bildwiedergabe mit einem zweidimensional abgelenkten Lichtstrahl - Google Patents

Description

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Anordnung zur Bildaufnahme und/oder Bildwiedergabe sn-i.t einem zweidimensional abgelenkten Lichtstrahl

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Bildaufnahme und/oder Bildwiedergabe mit einem zweidimensional abgelenkten Lichtstrahl, insbesondere unter Verwendung von auf einem Träger aufgebrachten lichtempfindlichen Photochromschichten.

Photochrommaterialien, wie Spiropyrane, Anile sowie mit Silberhalogenen dotierte Gläser, ändern ihre Farbe in noch unbekannter Weise unter der Eimvirkung elektromagnetischer Strahlung in der Weise, daß sie von einem farblosen in einen farbigen Zustand übergehen. Manche Materialien können unter der Einwirkung einer elektromagnetischen Strahlung mit einer Wellenlänge von ungefähr 4800 £ gefärbt werden. Elektromagnetische Strahlung mit einer solchen Wellenlänge liefert beispielsweise ein Argon-Laser. Die Umkehr vom gefärbten in den ungefärbten Zustand kann bei solchen Photochrommaterialien durch deren Erwärmung herbeigeführt werden. Manche Photochrommaterialien haben auch die Eigenschaft, daß sie einige Minuten nach der Bestrahlung spontan wieder in den Ausgangszustand übergehen. Anordnungen, die zur Aufzeichnung von Informationen auf Photochromschichten vorgesehen sind, benutzen daher vielfach als Lichtquelle einen Laser, mit dessen Hilfe leicht ein ganz feiner energiereicher Lichtstrahl erzeugt werden kann. Eine solche Aufzeichnungsanordnung weist darüber hinaus einen den Lichtstrahl modulierenden opti-

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sehen Modulator auf, mit dessen Hilfe in Abhängigkeit das an seinem Steuereingang anliegende Modulationssignal, beispielsweise ein Videobildsignal, die Intensität des Laserstrahls moduliert wird.

Von Bedeutung ist in diesem Zusammenhang, daß mit einer • solchen Anordnung auf eine photoempfindliche durchsichtige Schicht ein beliebiges Videobild im Sinne der Anwendung einer solchen Anordnung zur Sichtanzeige aufgezeichnet werden kann. Die Übertragung des aufgezeichneten Bildes erfolgt hierbei durch zeilenweise Abtastung des Licht-™ Strahls. Das erhaltene Bild entspricht somit dem Bild, das mit einer Kathodenstrahlröhre erhalten wird. Die da-• bei notwendigen optischen Zeilen- und Bildabtastvorgänge müssen in ähnlicher Weise mit dem den eigentlichen Bildinhalt aufweisenden Signal synchronisiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Anordnung zur Bildaufnahme und -wiedergabe der einleitend angedeuteten Art, insbesondere für deren Verwendung zur Sichtanzeige von Informationen auf einer Photochromträgerschicht, eine geeignete Ablenkeinrichtung für den Lichtstrahl anzugeben.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein von einem optischen Sender erzeugter feiner energiereicher Lichtstrahl über eine erste Ablenkeinrichtung (Zeilenablenkung), eine zweite Ablenkeinrichtung (Bildablenkeinrichtung) und eine nachgeordnete Optik zur Fokussierung des Lichtstrahls auf einen zu belichtenden bzw. belichteten Film auftrifft, daß ferner die erste Ablenkeinrichtung ein um eine erste Achse drehbarer Planspiegel

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eines Schleifenoszillographen und die zweite Ablenkeinrichtung ein um eine zweite, zur ersten Achse senkrecht ausgerichtete Achse drehbarer Planspiegel ist, der mit dem eigentlichen Antrieb über eine steuerbare elektromagnetische Kupplung in Verbindung steht, und eine Rückstelleinrichtung aufweist, und daß ein Steuersignalgeber vorgesehen ist, insbesondere zur Erzeugung der für die beiden Ablenkeinrichtungen erforderlichen Zeilen und bildsynchronen Steuergrößen.

Bekannte optische Geräte, die von einer zweidimensionalen Ablenkung eines Lichtstrahls Gebrauch machen, sind zahl- ι reich und sehr unterschiedlich gestaltet. Sie zeigen verschiedene Nachteile, die es nicht gestatten₅ sie insbesondere zum Einschreiben eines Videobildes in eine Photochromträgerschicht mit Erfolg zur Anwendung bringen zu können.

Die meisten dieser Geräte haben einen zu geringen Ablenkwinkel und eine zu große Lichtabsorption. Andere machen von einem Facettenspiegel Gebrauch und sind schwer zu synchronisieren. Wieder andere benutzen optische Fasern, die eine hohe Lichtabsorption aufweisen und darüber hinaus zu Bildfehlern Anlaß geben.

Die Anordnung nach der Erfindung beseitigt die bei den oben genannten bekannten Geräten aufgezeigten Nachteile und Mangel. Die Ablenkeinrichtungen werden von den von außen kommenden Zeilen- und Bildsignalen synchronisiert und können die gewünschte Ablenkung des Lichtstrahls hochlinear durchführen. Die erzielten Ablenkwinkel sind wesentlich größer als bei bekannten Geräten. Die verwendeten Planspiegel haben praktisch vernachlässigbar kleine Licht-

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Verluste. Die Gesamtanordnung läßt sich mit kleinen Abmessungen realisieren und gestattet darüber hinaus die Verwendung einer Laserquelle relativ geringer Leistung in.der Größenordnung von 100 mW.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zum Aufzeichnen eines Videobildes auf einen Film ist im Strahlengang des Lichtstrahls ein elektrooptischer Modulator, vorzugsv/eise am Ausgang des optischen Senders, angeordnet.

Zweckmäßig wird in diesem Falle das Videobild auf Photochromfilm aufgezeichnet und als optischer Sender ein Argon-Laser vorgesehen. Der elektrooptische Modulator für den Laserstrahl nutzt zweckmäßig den Pockelseffekt aus.

Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist ein optoelektronischer Detektor vorgesehen, der das vom Lichtstrahl zeilenweise abgetastete Bild empfängt und ausgangsseitig mit einem Magnetbandspeicher verbunden ist, der außer den Videobildsignalen die Zeilen- und Bildsynchronisiersignale empfängt.

Zur Erzielung einer hochlinearen Ablenkung des Lichtstrahls in zwei Richtungen ist es vorteilhaft, wenn das Steuersignal am Steuereingang einerseits der ersten Ablenkeinrichtung ein Sägezahn von bestimmter Steilheit und Zeitdauer und andererseits der zweiten Ablenkeinrichtung ein Rechteckimpuls bestimmter Zeitdauer ist.

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An Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung im folgenden noch näher erläutert werden. In der Zeichnung bedeuten

Fig. 1 die schematische Darstellung einer Anordnung zur Sichtanzeige nach der Erfindung,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm der Steuersignale für die erste Ablenkeinrichtung nach der Erfindung,

Fig. 3 ein Zeitdiagramm der Steuersignale für die zweite Ablenkeinrichtung,

Fig. 4 die Darstellung der ersten und zweiten Ablenkeinrichtung im Längsschnitt nach der Erfindung,

Fig. 5 die Darstellung der ersten und zweiten Ablenkeinrichtung in Draufsicht nach der Erfindung,

Fig. 6 eine weitere schematische Darstellung einer Anordnung nach der Erfindung.

In der in Fig. 1 dargestellten Anordnung zur Aufzeichnung und Sichtanzeige wird das Videobild auf einen photoempfindlichen Film 8 aufgezeichnet. Das aufgezeichnete Bild wird anschließend mit Hilfe einer Projektion auf dem Schirm sichtbar gemacht. Für manche Anwendungsfälle ist es sinnvoll, einen durchsichtigen Photochromfilm anstatt eines photographischen Films zu verwenden, weil der Photochrom- | film nicht entwickelt zu werden braucht und darüber hinaus eine höhere Brillanz als der photohraphische Film aufweist. Darüber hinaus läßt sich der Photochromfilm unmittelbar nach der Aufzeichnung zur Projektion auf den Schirm 16 benutzen und ist nach wenigen Minuten für eine weitere Aufzeichnung verwendbar. Das zur Darstellung zu bringende Bildsignal SV kann beispielsweise den Informationsinhalt eines beweglichen Bildes haben, das über einen Radarschirm

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während einer Antennenumdrehung ermittelt wird. Die Verwendung von Photochromfilmmaterial hat den Vorteil, daß das zur Darstellung zu bringende Bild viel länger gespeichert werden kann als dies mit einer entsprechenden Elektronenröhre möglich ist. Die Ablenkung des Lichtstrahls muß in diesem Falle synchron mit der Antennendrehung und die Zeilenablenkung synchron mit der Radar-Wiederholungsperiode vorgenommen, werden.

Der optische Sender 1, z.B. ein Laser, liefert einen feinen Lichtstrahl 2 hoher Intensität. Der Planspiegel 3 eines Schleifenoszillographen stellt das Ablenkorgan der ersten Ablenkeinrichtung dar. Ein gebräuchlicher elektrooptischer Modulator 4, beispielsweise ein den Pockelseffekt ausnutzender Modulator, ist im Strahlengang zwischen dem optischen Sender 1 und der ersten Ablenkeinrichtung angeordnet. Der am Planspiegel 3 reflektierte Lichtstrahl 5 wird gegen den reflektierenden Planspiegel 6 abgelenkt, der das Ablenkorgan der zweiten Ablenkeinrichtung ist. Nach Reflexion am Planspiegel 6 trifft der Lichtstrahl durch das Objektiv auf den Film 8 auf. Das Objektiv 7 fokussiert den Lichtstrahl 2 auf die Ebene des Films 8. Die Planspiegel 3 und 6 werden von äußeren elektrischen Signalen gesteuert, die ihre Drehung in um zueinander senkrecht ausgerichtete Drehachsen bewirken. Der Planspiegel 3 der ersten Ablenkeinrichtung ist für die lineare optische Zeilenablenkung und der Planspiegel 6 der zweiten Ablenkeinrichtung für die lineare, zur Zeilenablenkung senkrechte Bildablenkung zuständig. Die Zeilenablenksignale SL und die Bildablenksignale SI werden vom Bildsignal SV abgeleitet, in dem sie enthalten sind.

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Im Zeitdiagramm der Fig. 2 bedeuten (A) das Zeilensynchronisiersignal und (B) das Zeilenabienksignal SL, das hierbei eine Sägezahnspannung ist. Die Anstiegszeit T1 des Sägezahns entspricht der linearen Abtastung einer Zeile und die Abfallzeit ti dem Zeilenrücklauf. Das Zeilenablenksignal SL wird der Spule 9 des Schleifenoszillographen zugeführt und bewirkt eine gleichförmige Drehung des Planspiegels 3 um die Achse 3' in der Drehrichtung X mit dem maximalen Drehwinkel Θ;

Im Zeitdiagramm nach Fig. 3 bedeuten (C) das Bildsynchronisiersignal und (D) das Bildablenksignal SI. Die Abtastdauer eines Bildes ist mit T2 und die Rückholzeit mit t2 bezeichnet. Die Anzahl der Zeilen kann entsprechend einem Fernsehbild mehrere 100 pro Bild betragen. Das Bildablenksignal SI ist dem Steuereingang der elektromagnetischen Kupplung 10 nach Fig. 1 zugeführt, die sinnvollerweise eine Kupplung mit einer feststehenden Spule ist. Ein Teil der Kupplung ist mit dem Antriebsorgan 11 fest zusammengebaut, das einen Antrieb mit gleichmäßiger Drehung darstellt und zweckmäßig aus einem geregelten Gleichstrommotor besteht, der mit einem Geschv/indigkeitsregler gekoppelt ist. Die Regelung kann in bekannter Weise unter Verwendung eines Tachometergenerators vorgenommen werden, der am Achsende des Gleichstrommotors angebracht ist, und dessen Spannung in Gegenkopplung in den Speisekreis eingeführt wird. Der andere Teil der Kupplung 10 ist mit der mechanischen Achse 12, die die Drehrichtung Y hat und den Planspiegel 6 trägt, fest zusammengebaut. Mit Beginn des Impulses der Zeitdauer T2 nach Fig. 3 treten beide Kupplungsteile miteinander in Eingriff und das Antriebsorgan bewegt den Planspiegel 6 in gleichmäßiger Drehung in Drehrichtung Y um

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die Achse 12. Die Motorgeschwindigkeit des Antriebsorgans wird dabei so geregelt, daß sich der Planspiegel 6 während der Zeitdauer T2 um den Winkel ψ dreht. Am Ende der Zeitdauer T2 und damit am Ende eines Bildes, wird die Kupplung ausgerückt und mittels der Rückstelleinrichtung 13 eine rasche Rückkehr des Planspiegels 6 in die Ausgangsstellung herbeigeführt. Die Rückstelleinrichtung 13 kann aus einer Feder und einem mechanischen Anschlag bestehen. Am Ende der Rückholzeit t2 kann ein neuer Zyklus für das folgende Bild beginnen. Eine in Fig. 1 nicht näher dargestellte Anordnung gestattet die Mitnahme und das Festhalten des Filmes 8 während der Zeiten t2 und 12. Ein auf dem Photochromfilm aufgezeichnetes Bild gelangt im Rhythmus des Filmtransports zum Objektiv eines zugehörigen Projektionsgerätes 15, das das aufgezeichnete Bild vergrößert auf den in einiger Entfernung angebrachten Schirm 16 projiziert. Der in Fig. 1 angegebene Block 14 symbolisiert die Gesamtheit der Stromkreise, die das"Bildsignal SV und die ihm entsprechenden Zeilen- und Bildablenksignale SL und SI liefern. Der Block 14 liefert auch die geregelte Steuerspannung für das Antriebsorgan 11.

Die Fig, 4 und 5 stellen ein Ausführungsbeispiel einer aus einer ersten und einer zweiten Ablenkeinrichtung bestehenden optischen Ablenkeinheit nach der Erfindung dar. Der Längsschnitt nach Fig. 4 zeigt die elektromagnetische Kupplung, die die feste Spule 20 aufweist und deren Endanschlüsse den Steuereingang für das Bildablenksignal SI sind. Die Kupplung weist ferner eine feste Platte 21 und eine Mitnahmeplatte 22 auf. Die Mitnahmeplatte 22 verschiebt sich längs der Achse 23, wenn die Spule 20 stromführend ist und kommt in Kontakt mit der festen Platte 21,

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der sie die gleichmäßige Drehbewegung, in der sie sich . befindet, mitteilt. Die Mitnahmeplatte 22 wird von einem Motor über ein Untersetzungsgetriebe, die beide im Block in Fig. 4 angedeutet sind, angetrieben. Diese Bewegung wird ihererseits auf die Achse 25 und den an ihr mittels der Endhalterungen 26 und 27 angebrachten Planspiegel 6 übertragen. Die Achse 25 ist in den im Gehäuse 28 verankerten Kugellagern 29 und 30 drehbar gelagert.

Die in Fig..4 dargestellte Draufsicht auf die optische Ablenkeinheit zeigt den Strahlengang zwischen dem Plan- · spiegel 6 und dem Planspiegel 3 des Schleifenoszillographen 31. Der Schleifenoszillograph 31 und mit ihm sein Planspiegel 3 sind winkelmäßig durch Drehen und Fixieren in der Halterung 32 festgelegt. Die hierfür zur Anwendung gelangenden Blockierungsmittel sind in den Fig. 4 und 5 nicht dargestellt. Ferner weist die optische Ablenkeinheit zur Fokussierung des Lichtstrahls das auf der Halterung 34 befestigte Objektiv 33 auf. Die Rückstelleinrichtung für den Planspiegel 6 in dessen Ausgangslage besteht aus der Feder 35 und einem mechanischen Anschlag, dessen Elemente mit 36 und 37 bezeichnet sind. Der Anschlag ist durch Verschieben der Schraube 37 nach Lösen der Gegenmutter 38 verstellbar ausgeführt.

Die Benutzung des Planspiegels eines Schleifenoszillographen ermöglicht eine schnelle Zeilenablenkung um einen beträcht-, liehen Winkelwert. Die in den Fig. 4 und 5 dargestellte optische Ablenkeinheit ermöglicht in 10 Sekunden 600 Zeilen einzuspeichern, und zwar bei einem Zeilenablenkwinkel von 2 θ = 20° und bei einem Bildablenkwinkel von 2 <p = 30° sowie einer Rückholzeit bei der Bildablenkung von weniger als 10 msec.

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'Die Ablenkeinrichtung nach der Erfindung kann auch zum Einspeichern einer wiederzugebenden Bildaufnahme auf einen Magnetbandspeicher, wie das in Fig. 6 schematisch dargestellt ist, vorgesehen sein. Der unmodulierte Lichtstrahl 2 des optischen Senders 1 wird Zeile für Zeile über die 'durchsichtige Aufnahme 40 abgelenkt. Ein hinter der Aufnahme 40 angeordneter optoelektrischer Detektor 41, z.B. ein aus einer Photozelle bestehender Detektor, überträgt das auf diese Weise empfangene Bildsignal SV auf das Bandaufnahmegerät 42. Die erforderlichen Zeilen- und Bildsynchronisiersignale werden vom Generator 43 erzeugt und den Schaltungen 44 und 45 zugeführt, die hieraus das Zeilenablenksignal SL und das Bildablenksignal SI erzeugen. Gleichzeitig werden die Zeilen- und 3ildsynchronisiersignale an entsprechende Eingänge des Bandaufnahmegeräts 42 angelegt, das beispielsweise ein Stereogerät ist. Der Block 46 stellt die geregelte Stromversorgung für das Antriebsorgan 11 dar. Das Bandaufnahmegerät 42 kann entsprechend der Anordnung nach Fig. 1 wiederum dazu benutzt werden, einen Photochromfilm zu belichten, um eine Sichtanzeige durch Projektion zu ermöglichen.

5 Patentansprüche

6 Figuren

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Claims (5)

1. Patentansprüche

   Anordnung zur Bildaufnahme und/oder Bildwiedergabe mit einem zweidimensional abgelenkten Lichtstrahl, insbesondere unter Verwendung von auf einem Träger aufgebrachten lichtempfindlichen Photochromschichten, dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem optischen Sender (1) erzeugter feiner energiereicher Lichtstrahl (2) über eine erste Ablenkeinrichtung (Zeilenablenkung), eine zweite Ablenkeinrichtung (Bildablenkung) und eine nachgeordnete Optik zur Fokussierung des Lichtstrahls auf einen zu belichtenden bzw. belichteten Film auftrifft, daß ferner die erste Ablenkeinrichtung ein um eine erste Achse drehbarer Planspiegel (3) eines Schleifenoszillographen und die zweite Ablenkeinrichtung ein um eine zweite, zur ersten Achse senkrecht ausgerichtete Achse (12) drehbarer Planspiegel (6) ist, der mit dem eigentlichen Antrieb über eine steuerbare elektromagnetische Kupplung in Verbindung steht und eine Rückstelleinrichtung aufweist,und daß ein Steuersignalgeber (14, 43) vorgesehen ist, insbesondere zur Erzeugung der für die beiden Ablenkeinrichtungen erforderlichen zeilen- und bildsynchronen Steuergroß en.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1 zur Aufzeichnung eines Video-. bildes auf einen Film, dadurch gekennzeichnet, daß im Strahlengang des Lichtstrahls (2) ein elektrooptischer Modulator (4) vorzugsweise am Ausgang des optischen Senders (1) angeordnet ist.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein optoelektronischer Detektor (41) vorgesehen ist,

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   der das vom Lichtstrahl (2) zeilenweise abgetastete Bild empfängt und ausgangsseitig mit einem Bandspeichergerät (42) verbunden ist, der außer den Videobildsignalen die Zeilen- und Bildsynchronisiersignale empfängt.
4. 4. Anordnung zur Aufzeichnung eines Videobildes auf.Photochromfilm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der optische Sender (1) ein Argon-Laser ist und daß der elektrooptische Modulator (4) den Pockels-Effekt ausnutzt.
5. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal am Steuereingang
   einerseits der ersten Ablenkeinrichtung ein Sägezahn (B) von bestimmter Steilheit und Zeitdauer und andererseits der zweiten Ablenkeinrichtung ein Rechteckirapuls (D)
   bestimmter Zeitdauer ist.

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