DE2341705A1

DE2341705A1 - Bildwiedergabegeraet

Info

Publication number: DE2341705A1
Application number: DE19732341705
Authority: DE
Inventors: Akira Hashimoto; Hideyuki Horiuchi; Manabu Yamamoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1972-08-25
Filing date: 1973-08-17
Publication date: 1974-04-04
Also published as: US3894182A; JPS4940822A; DE2341705B2; JPS53894B2

Description

PATBNT ANWÄLTE

dr. O. DITTMANN

K. L. SCHIFF DH. A. ν. FÜNER

Dipl. mo. P. STRBHL

dr. U. SCHÜBEL-HOPF

Dipl. INO. D. EBBINGHAUS

D-ε MÜNCHEN ΘΟ N^VHIAHILFPLATZ 2 Sc 3

POSTADRESSE D-8 MÜNCHEN 95 POSTFACH Θ5 0160

TESLEiFON (0811) 45 8354

TELEGR. ATJROMARCPAT MÜNCHEN TELEX 5-23 565 AURO D

Hitachi, Ltd.

17. August 1973 DA-10760

Bildwiedergabegerat
(Priorität: 25. August 1972, Japan, Nr. 84 547)

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bildwiedergabegerät·,
bei dem die Intensität eines von einem Laser oder einer anderen Lichtquelle erzeugten Lichtbündels in Übereinstimmung mit einem Video-Signal moduliert, eine Projektionsfläche mit dem modulierten Licht abgetastet und ein dem Video-Signal entsprechendes
Bild auf der Projektionsfläche gebildet wird.

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Die Erfindung wird im folgenden, ausgehend vom Stand der Technik anhand beiliegender Zeichnung erläutert.

Pig. Ii zeigt eine Ansicht von einer beispielshalber herausgegriffenen Bauart eines Bildwiedergabegerätes nach dem Stand der Technik, das ein Lichtbündel verwendet;

Pig. 2a und 2b: zeigen zwei Beispiele für den Aufbau einer Ablenkvorrichtung für Lichtbündel;

Fig. 3: zeigt den Aufbau eines erfindungsgemäß ausgebildeten Bildwiedergabegerätes, das ein Lichtbündel verwendet und eine Lichtweg-Steuereinrichtung enthält;

Fig. 4 bis 7: zeigen vier Ausführungsformen der Lichtweg-Steuereinrichtung.

In Fig. 1 ist der allgemeine Aufbau eines Laser-Fernsehprojektors dargestellt, der einer Bauart der bisher bekannten Bildwiedergabegeräte entspricht. In dieser Figur bezeichnen HR, HB und HG von Lasern gebildete Lichtquellen, welche Lichtbündel der Primärfarben Rot, Blau und Grün aussenden. Lichtmodulatoren 12R, 12B und 12G bewirken eine Intensitätsmodulation der Lichtbündel mit den entsprechenden Wellenlängen. Spiegel IJiR, 13B und IjJG Mlden ein System zur Vereinigung der Lichtbündel. Das Bezugszeichen 14 kennzeichnet einen Polygonal-Drehspiegel für eine horizontale Ablenkung, das Bezugszeichen 15 einen Polygonal-Drehspiegel für eine vertikale Ablenkung. Aus den von einem Empfänger 17 aufgefangenen Signalen werden nach einer Demodulierung Video-Signale für Rot, Grün und Blau gebildet, welche den jeweils entsprechenden Lichtmodulatoren über einen Video-Verstärker 18 zugeführt werden. Drei auf-diese Weise modulierte Lichtbündel in den Primärfarben werden anschließend über die Spiegel 1^R, IjJB und 1^G vereinigt. Das vereinigte Lichtbündel wird von den Polygonal-Drehspiegeln horizontal und vertikal abgelenkt. Auf diese Weise wird auf einer

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Projektionsfläche 16 die Reproduktion eines Bildes erzeugt. Synchronisierungssignale steuern dabei eine Antriebsschaltung 19 für die Ablenkvorrichtung des Lichtes.

Bei dem oben beschriebenen speziellen Beispiel war das Bildwiedergabegerät ein Projektor für Fernsehbilder. Das Bildwiedergabegerät kann jedoch auch bei einem Faksimile-Empfänger verwendet werden oder für die Darstellung einer Ausgangsinformation sowie •für den Drucker eines Rechners, wenn als Projektionsfläche lichtempfindliches Kopierpapier dient. Bei diesen Anwendungsarten ist eine Verwendung der Ablenkvorrichtung für die vertikale oder horizontale Ablenkung des Lichtbündels nicht immer notwendig, wenn die Projektionsfläche durch einen Kopierpapier-Zuführungsmechanismus in vertikaler oder horizontaler Richtung beweglich ausgebildet ist.

Die Ablenkvorrichtung kann auch aus einem oder mehreren Schwingspiegeln aufgebaut sein, nicht nur aus dem Paar der Polygonal-Drehspiegel, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Während sich jedoch der Polygonal-Drehspiegel für eine Hochgeschwindigkeits-Abtastung des Lichtbündels eignet, ist die Abtastgeschwindigkeit bei einem Schwingspiegel mit einer einzigen Ebene gering. Der Schwingspiegel eignet sich jedoch für die sogenannte Ablenkung mit wahlfreiem Zugriff, bei der ein LichtbündeJ. in willkürliche Richtungen abgelenkt wird.

Fig. 2a zeigt eine Ablenkvorrichtung für Lichtbündel, die für eine Fernsehwiedergabe Verwendung findet. Diese Ablenkeinrichtung wird von einer Kombination aus einem Polygonal-Drehspiegel 21 für die Zeilenabtastung und einen Schwingspiegel 22 für die Teilbildabtastung gebildet. Fig. 2b zeigt eine Ablenkvorrichtung mit wahlfreiem Zugriff, welche durch die Kombination zweier Schwingspiegel 25 und 24 gebildet ist. Es ist ferner bekannt, für die Ablenkung von Lichtbündeln, akustooptische Beugungen zu verwenden.

Die Lichtmodulatoren, insbesondere die elektrooptischen Lichtmodu-

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latoren, zeigen aufgrund ihrer Unvollkommenheit im allgemeinen die Neigung, während der Löschperiode einen unerwünschten Lichtdurchtritt stattfinden zu lassen. Dieser unerwünschte Lichtdurchtritt läßt sich durch geeignete Wahl des Betriebspunktes von dem Liehtmodulator auf einem minimalen Wert halten. Hierzu wird insbesondere die dem Modulatorkristall angelegte Vorspannung geeignet eingestellt. Es ist jedoch schwierig, den unerwünschten Lichtdurchtritt völlig zu vermeiden.

Im übrigen verschiebt sich die zur Vermeidung des unerwünschten Lichtdurchtrittes verwendete Vorspannung, d.h. der optimale Betriebspunkt beispielsweise aufgrund einer Temperaturänderung des elektrooptischen Kristalles. Dies führt zu unerwünschten Beeinflussungen eines auf der Projektionsfläche zu reproduzierenden Bildes.

Die vorliegende Erfindung wurde daher in Angriff genommen, um diese Nachteile der Bildwiedergabegeräte zu beheben. Der Erfindung liegt dabei insbesondere die Aufgabe zugrunde, ein Bildwiedergabegerät zu schaffen, bei dem jeweils ein Betrieb der Modulationseinrichtung für das Licht nahe an ihrem optimalen Arbeitspunkt möglich ist.

Durch die Erfindung wird bei einem bekannten Bildwiedergabegerät "'eine Lichtweg-Steuereinrichtung in dem von einem Modulator ausgehenden Strahlengang des modulierten Lichtbündels angeordnet. Die Lichtweg-Steuereinrichtung arbeitet synchron zu den Video-Signalen und bewirkt, daß das modulierte Lichtbündel während des Zeitintervalles, in dem ein Bild auf der Projektionsfläche gezeichnet werden soll, diese abtastet, sowie daß das modulierte Lichtbündel in der Rücklaufzeit, d.h. während des von dem Schwarzpegel eingenommenen Zeitintervalls, während dessen auf der Projektionsfläche kein Bild gezeichnet wird, auf einen lichtelektrischen Empfänger gelangt. Die Vorspannung der an den Lichtmodulator anzulegenden Video-Signale wird dabei derart eingestellt, daß das Niveau des von dem lichtelektrischen Empfänger erhaltenen Ausgangssignals

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minimal gehalten wird.

Das erfindungsgemäße Bildwiedergabe-System ist in Fig. 3 schematisch dargestellt. In dieser Figur bezeichnet das Bezugszeichen

31 einen Generator für ein Lichtbündel, mit einer kohärenten oder inkohärenten Lichtquelle,- das Bezugszeichen 32 einen Lichtmodulator, das Bezugszeichen 33 eine Lichtweg-Steuereinrichtung, der Pfeil A den Weg des Lichtbündels, wenn ein Bild auf einer Projektionsfläche 39 gezeichnet werden soll, der Pfeil B den Weg des Lichtbündels während der Rücklaufzeit, das Bezugszeichen 34 einen lichtelektrischen Empfänger, das Bezugszeichen 35 ein Anzeigegerät, das Bezugszeichen 36 ein selbsttätiges Regelsystem, das Bezugszeichen 37 eine "Video-Signalquelle und das Bezugszeichen 38 eine Ablenkeinrichtung für das Lichtbündel. Wenn die Projektionsfläche beweglich ist, benötigt man, wie bereits erwähnt wurde, nicht unbedingt eine Ablenkeinrichtung. Bei dem derart aufgebauten Bildwiedergabegerät fällt das durch die Lichtweg-Steuereinrichtung 33 auf den Weg B umgeschaltete Lichtbündel während der Rücklaufzeit auf den lichtelektrischen Empfänger 34. Die Intensität des aus dem Lichtmodulator 32 während dieser Rücklaufzeit durchgelassenen Lichts wird von dem lichtelektrischen Empfänger 34 ermittelt und von dem Anzeigegerät 35 angezeigt. Erforderlichenfalls wird das Ausgangssignal des lichtelektrischen Empfängers über das selbsttätige Regelsystem 36 der Video-Signal- «juelle 37 zugeführt. Die Vorspannung des an den Lichtmodulator

32 anliegenden Video-Signals, d.h. der Betriebspunkt des Lichtmodulators wird auf diese Weise automatisch derart einjustiert, daß der Lichtmodulator an einem optimalen Arbeitspunkt betrieben werden kann. Wenn das selbsttätige Regelungssystem nicht verwendet wird, muß eine Bedienungsperson den Arbeitspunkt des Lichtmodulators manuell nachstellen, während sie die von dem Anzeigegerät 35 aufgezeigten Werte überwacht. Die Verwendung des selbsttätigen Regelsystems bringt den Vorteil mit sich, daß die Ermittlung des während der Rücklaufzeit durchtretenden Lichtes und die Einstellung eines optimalen Arbeitspunktes des Lichtmodulators

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automatisch durchgeführt werden.

Wenn als Ablenkeinrichtung in dem Bildwiedergabegerät beispielsweise ein Schwingspiegel oder eine akustooptisehe Ablenkeinrichtung verwendet wird, und wenn eine Bewegung der Projektionsfläche erfolgt, entsteht normalerweise auf der Projektionsfläche eine überflüssige Rücklaufzeile, wenn das Lichtbündel, nachdem es auf der Projektionsoberfläche die einem Bildelement entsprechende Abtastzeile aufgezeichnet hat, an die Ausgangsstelle für die folgende Abtastzeile zurückkehrt. Im Gegensatz hierzu fällt bei dem erfindungsgemäßen · Bildwiedergabegerät während der Rücklauf- oder Zurückführungszeit kein derartiges Lichtbündel auf die Projektionsfläche, so daß die Rücklaufzeile mit einem Schwarzpegel wiedergegeben wird. Darüberhinaus kann das Lichtbündel während der Rücklaufzeit für die Justiereinrichtung verwendet werden, die den Arbeitspunkt des Lichtmodulators einstellt.

Die vorliegende Erfindung beruht somit gemäß obigen Darlegungen darin, daß die synchron zu den Video-Signalen betätigte Lichtweg-Steuereinrichtung, die ein Umschalten zwischen den Lichtwegen bewirkt, so daß das Strahlenbündel während der Bildabtastzeit auf die Projektionsfläche, während der Rückführungszeit auf den lichtelektrischen Empfänger gelangt, zwischen dem Lichtmodulator und der Projektionsfläche angeordnet ist, wobei der Arbeitspunkt des Lichtmodulators (insbesondere das Schwarzpegel-Signal) unter Verwendung des vom lichtelektrischen Empfänger erzeugten Ausgangssignales eingestellt wird.

Im folgenden sollen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden. Die Lichtweg-Steuereinrichtung wird hierbei besonders hervorgehoben. Die weiteren Bauelemente des erfindungsgemäßen Bildwiedergabegerätes, insbesondere der Lichtmodulator, die Projektionsfläche, die Ablenkeinrichtung für das Lichtbündel, das selbsttätige Regelungssystem, das Anzeigegerät, der lichtelektrische Empfänger und die Video-Signalquelle können von beliebiger Bauart sein, wenn nur durch sie eine Anordnung gebildet wird,

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die ähnlich oder äquivalent zu der in dem Blockdiagramm von Fig· 3 gezeigten Anordnung aufgebaut ist. Entsprechend Fig. 3 wird in den folgenden Ausführungsformen der Lichtweg während der Bildabtastzeit durch den Pfeil A, während der Rücklaufzeit durch den Pfeil B wiedergegeben.

Ausführungsform It

Die Lichtweg-Steuereinrichtung wird von einem bewegten Spiegel gebildet. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, wird der Spiegel 4ol von einer Antriebseinrichtung 4o2 in Bewegung gesetzt, welche seinen Winkel, d.h. seine Richtung, synchron zu Video-Signalen ändert. Hierdurch erfolgt eine Umschaltung zwischen den beiden Lichtwegen.

Ausführungsform 2 t

Die Lichtweg-Steuereinrichtung wird von einem Zerhacker gebildet. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, wird hierzu eine Scheibe 5ol verwendet, die einen Vorsprung..5o2 aufweist, der von einem Spiegel gebildet ist. Die Scheibe wird synchron zu den Videο-Signalen von einer Antriebseinrichtung 5oj5 in Bewegung gesetzt. Der Spiegel nimmt, wie die Figur zeigt, lediglich während der Rücklaufzeit eine Umschaltung des Lichtweges vor.

Ausführungsform 3:

Die Lichtweg-Steuereinrichtung wird von einer akustooptischen ■· Beugungseinrichtung gebildet. Fig. 6 zeigt wie ein einfallendes Lichtbündel durch Schallwellen in einem akustooptischen Medium 6ol derart gebeugt wird, daß der Lichtweg umgeschaltet wird. Ein von einem Hochfrequenzgenerator 603 angesteuerter akustooptischer Wandler 6o2 wird lediglich während der Rückführzeit betrieben, wogegen er während der Bildabtastzeit in Ruhe bleibt. Da während dieser Ruheperiode keine Schallwelle in dem akustooptischen Medium erzeugt wird, tritt auch keine Beugung des Lichtes ein. Bekannte elektroakustisch^ Medien sind Glas, Quartz, Bleimolybdat, Qu-Jodsäure, Telluriumdioxid, Wasser, usw.

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Ausführungsform 4;

Die Lichtweg-Steuereinrichtung wird von einem Element gebildet, das einen elektrooptischen Effekt zeigt. Es ist bekannt, daß man durch Ausnützung des elektrooptischen Effektes eine Modulation und Ablenkung von Licht bewirken kann. Wenn man einen Mehrschichten-Pilm verwendet,der eine dünne Schicht zur Steuerung der optischen Dicke des Mehrschichten-Filmes enthält, sowie Schichten mit einem hohen Brechungsindex und Schichten mit niedrigem Brechungsindex, die alternierend über oder unter der dünnen Schicht auflaminiert sind, so lassen sich der Transmissionsgrad und der Reflexionsgrad des Mehrschichten-Filmes beispielsweise dadurch regeln, daß eine Spannung an die Steuerschicht angelegt wird. Es läßt sich daher ein derartiger Mehrschichten-Film geeignet für das Element der erfindungsgemäßen Lichtweg-Steuereinrichtung verwenden. Eine solche Anordnung ist in Fig. 7 dargestellt. Sie zeigt einen Spiegel 7ol mit variablem Reflexionsgrad, der nahezu vollständig lichtdurchlässig ist, wenn keine Spannung an ihn angelegt ist. Wenn dagegen eine geeignete Spannung von einer Spannungsquelle 7o2 - lediglich während der Löschzeit - angelegt wird, verwandelt- er sich in einen hochreflektierenden Spiegel und bewirkt eine Umschaltung des Lichtweges für das Strahlenbündel, jedoch lediglich über diesen Zeitraum. Mit einigen Bauarten des Mehrschichten-Filmes läßt sich auch ein Spiegel erzeugen, der das Licht dann reflektiert, wenn keine Spannung angelegt ist, während er .bei der Anlegung einer Spannung lichtdurchlässig wird. Man hat daher grundsätzlich die Wahl, ob das durchgelassene Strahlenbündel oder das reflektierende Strahlenbündel das Strahlenbündel A für die Bildabtastung bildet, wobei diese Wahl aufgrund konstruktiver Gesichtspunkte getroffen werden kann. Auch bei den anderen Ausführungsbeispielen sind dieser Lichtweg A und der Lichtweg B im allgemeinen vertauschbar.

Von den verschiedenen Ausführungsformen bestehen das erste und zweite aus mechanisch bewegten Spiegelsystemen. Ein derartiges System weist zwar eine relativ niedrige Umschaltgeschwindigkeit für den Lichtstrahl auf, es hat Jedoch den Vorteil, daß der Ablenk-

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winkel nicht von der Wellenlänge des verwendeten Lichtes abhängt. Bei der dritten und bei der vierten Ausführungsform benutzen die Ablenksysteme zum einen den akustooptischen Effekt und zum anderen den elektrooptischen Effekt. Diese Systeme weisen eine hohe Umschaltgeschwindigkeit für das Lichtbündel auf, sie sind jedoch in ihrer Umschaltcharakteristik abhängig von der Wellenlänge des jeweils verwendeten Lichtes. Unter Berücksichtigung dieser Eigenschaften kann man eine Auswahl der Lichtweg-Steuereinrichtungen entsprechend dem jeweiligen tatsächlichen Verwendungszweck vornehmen.

Die Hauptvorteile des ein Lichtbündel ν erwendenden Bildwiedergabegerätes gemäß der vorliegenden Erfindung sind in den beiden folgenden Eigenschaften zu sehen.

Zum einen lassen sich Rücklauf-Zeilen vollständig auslöschen, so daß die Bildqualität"verbessert wird. Zum anderen kann der Lichtmodulator an seinem optimalen Arbeitspunkt mit minimaler Lichtdurchlässigkeit in der Löschzeit derart betrieben werden, daß die Intensität dieses unerwünschten vom Lichtmodulator abgegebenen Lichtes während der Löschzeit ermittelt wird.

Das ein Lichtbündel verwendende Bildwiedergabegerät gemäß der vorliegenden Erfindung eignet sich für einen weiten Anwendungsbereich auf dem Informations- und pädagogischen Sektor, in einem Flugsimulator, in Überwachungssystemen, für eine Darstellung von Ausgangsinformationen eines Rechners, für eine Faksimilebildung sowie für ähnliche Anwendungszwecke.

- Patentansprüche -

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Claims

- ίο - Patentansprüche

1.) Bildwiedergabegerat mit einer Lichtquelle, mit einem Lichtmodulator, der die Intensität eines von der Lichtquelle ausgesandten Lichtbündels einem vorbestimmten Video-Signal entsprechend moduliert, sowie mit einer Projektionsfläche zur Aufnahme des modulierten Lichtbündels, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtweg-Steuereinrichtung (33) zwischen dem Lichtmodulator (32) und der Projektionsfläche (39) angeordnet ist, wobei die Lichtweg-Steuereinrichtung das modulierte Lichtbündel während der Zeit für die Wiedergabe des Video-Signales auf die Projektionsfläche, während der Zeit für den Rücklauf, jedoch an einer außerhalb der Projektionsfläche liegenden Stelle leitet, daß ein lichtelektrischer Empfänger (34) in dem von dem modulierten Lichtbündel während der Rücklaufzeit eingenommene Lichtweg (B) angeordnet ist, der dieses modulierte Lichtbündel ermittelt, und daß eine Justiereinrichtung (35* 36) zur Einstellung von einem Eingangssignal des Lichtmodulators angebracht ist, wobei diese Justiereinrichtung einen Arbeitspunkt des Lichtmodulators (32) unter Verwendung des von dem lichtelektrischen Empfänger (3^) gebildeten Ausgangssignales

einstellt.

2. Bildwiedergabegerat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtweg-Steuereinrichtung

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(33) von einem bewegten Spiegel (4ol) gebildet ist, der seine Winkelstellung synchron zu dem Video-Signal ändert.

3. Bildwiedergabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtweg-Steuereinrichtung (33) aus einem rotierenden Zerhacker (5ol) gebildet ist, der einen Spiegel (5o2) aufweist, welcher dem Video-Signal entsprechend in dem Strahlengang des modulierten Lichtbündels während dessen Rücklaufzeit wirksam wird.

4. Bildwiedergabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtweg-Steuereinrichtung (33) von einer akustooptischen Beugungseinrichtung (6ol,6o2, 603) gebildet ist.

5. Bildwiedergabegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtweg-Steuereinrichtung von einem Mehrschichten-Film (7ol) gebildet ist, der eine dünne Schicht zur Steuerung einer optischen Dicke des Mehrschichten-Filmes enthält, sowie Schichten mit hohem und Schichten mit niedrigem Brechungsindex, die über und unter die dünne Schicht auflaminiert sind, und daß eine Einrichtung (7o2) zur Anlegung einer Spannung mit der dünnen der Steuerung dienenden Schicht verbunden ist.

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