DE2311330A1

DE2311330A1 - Vorrichtung zur anzeige eines punktes auf einem transparenten oder durchscheinenden schirm

Info

Publication number: DE2311330A1
Application number: DE19732311330
Authority: DE
Inventors: De Sal Alain Mari Chaverebiere; Alain Jean Thouvenin
Original assignee: ECA ASNIERES
Current assignee: ECA ASNIERES
Priority date: 1972-03-31
Filing date: 1973-03-07
Publication date: 1973-10-04
Also published as: NL177948C; NL7304443A; BE795975A; DE2311330B2; FR2178444A5; GB1394541A; US3838917A; DE2311330C3; NL177948B

Description

SOCIETE ECA, in Asnieres (Hauts-de-Seine) Frankreich

Vorrichtung zur Anzeige eines Punktes auf einem transparenten oder durchscheinenden Schirm.

Priorität : Frankreich, vom 31· März 1972

Der technische Sektor der Erfindung ist derjenige der Leuchtanzeige auf einem Bildschirm.

Das Problem der Anzeige von Punkten auf einem Bildschirm, deren Koordinaten bekannt sind, hat bereits zahlreiche optische, elektrische oder elektronische Lösungen gefunden.

So ist zum Beispiel die Anzeige durch Lichtprojektion von Punkten auf einem Bildschirm oder durch Fluoreszensanregung von Punkten des Schirmes einer Kathodenstrahlröhre oder Kathoskop bekannt. Diese Verfahren sind jedoch nicht anwendbar, wenn es erforderlich ist eine Anzeige zu erhalten, die auf beiden Seiten des Bildschirmes beobachtet werden kann, und zwar ebenfalls mit möglichem Zugang zu beiden Seiten des Bildschirmes ohne Störung der Anzeige.

Die den Gegenstand der Erfindung bildende Vorrichtung ist dazu bestimmt, die Anzeige eines Lichtpunktes an einer veränderlichen Stelle auf einem Bildschirm derart zu verwirklichen, dass dieser Lichtpunkt auf beiden Seiten des Bildschirmes sichtbar ist, dass wenigstens eine Seite des Bildschirmes zugänglich ist, um zum Beispiel ohne Störung der

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Anzeige an der Stelle dee Lichtpunktes ein beliebiges materielles Zeichen anzubringen, das die Spur dieser Stelle nach der Verschiebung oder dem Verschwinden des Lichtpunktes festhält, und dass das genannte materielle Zeichen auf beiden Seiten des Bildschirmes sichtbar ist.

Hierzu besteht die erfindungsgemässe Anzeigevorrichtung aus einem rechteckigen Schirm aus transparentem Werkstoff, der jedoch ein gewisses Diffusions- oder Fluoreszenzvermögen besitzt und in dessen Dicke durch geeignete optische Mittel von der Schnittfläche her mehrere, zum Beispiel drei Lichtstrahlenbündel eingeführt werden, die in dem anzuzeigenden Punkt zusammenlaufen. Aus der Zuordnung dieser Strahlenbündel ergibt eich ein leuchtender Punkt, der durch Diffusion oder Fluoreszenz auf beiden Seiten des Bildschirmes sichtbar ist.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielshalber näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 eine Draufsicht der erfindungsgeraässen Anzeigevorrichtung in einer ersten Ausführungsform ;

Fig. 2 das Detail einer Ecke des Bildschirmes ;

Fig. 3 eine Draufsicht der erfindungsgemässen Anzeigevorrichtung in einer zweiten Aueführungsform.

Ee wird ein rechteckiger, ebener und dünner Bildschirm verwendet, dessen Werkstoff teilweise transparent ist und einen gewissen Lichtetreuungskoeffizienten aufweist. Dieser Werkstoff kann zum Beispiel ein transparentes Acrylharz sein, das feine Teilchen in zweckmässig gewählter Proportion enthält.

Es lässt sich ebenfalls ein Bildschirm aus einem transparenten Stoff verwenden, der eine fluoreszierende Substanz enthält, die durch wenigstens eine nachstehend beschriebene Lichtquelle angeregt werden kann.

Bei einer e*sten erfindungsgemässen Aueführungsform werden dem Bildschirm 1 eine einzige Lichtquelle 2 und drei optische Vorrichtungen

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3, Ί und 3 zugeordnet, die jeweils in unmittelbarer Nähe der drei aufeinanderfolgenden Ecken des Bildschirmes 1 angeordnet sind.

Die Lichtquelle 2, die vorteilhaft von einer Kohärenzlichtquelle gebildet sein kann, sendet ein enges Bündel paralleler Strahlen in Richtung auf die erste optische Vorrichtung 3 aus. Diese besteht aus einem teilweise reflektierenden Spiegel 7, dessen Reflexionsgrad 30 % beträgt, und aus einem Totalreflexionsepiegel 8. Die beiden Spiegel sind eben und senkrecht zur Ebene des Bildschirmes angeordnet. Der Spiegel 7 ist in seiner Winkelstellung um eine Achse 9 schwenkbar, die eich in seiner Ebene und senkrecht zur Ebene des Bildschirmes befindet ; die Stellung dieses Spiegels ist beliebig zwischen den Endetellungen 7* und 7" wählbar. Der Spiegel 8 nimmt eine feste Stellung ein, die jedoch einstellbar ist.

Das einfallende Lichtstrahlenbündel 6 trifft zunächst auf den Spiegel 7* der es teilweise entsprechend einem Bündel a reflektiert, das durch die Schnittfläche in die Dicke des Bildschirmes 1 eindringt und durch den Punkt A lauft, der dank der zweckmässigen Ausrichtung dieses Spiegels angezeigt werden soll. Der nicht reflektierte Anteil 11 des Bündels 6 durchdringt den Spiegel 7 und trifft auf den Spiegel 8 auf, dessen Stellung derart ist, dass das resultierende reflektierte Strahlenbündel 12 an der Kante 13 des Bildschirmes 1 in Richtung auf die zweite optische Vorrichtung k entlangläuft·

Diese zweite Vorrichtung besteht aus Elementen, die denen der optischen Vorrichtung 3 ähnlich sind, das heisst aus einem teilweise reflektierenden Spiegel 1*f (Reflexionsgrad 50 &), der um seine Achse 15 senkrecht zur Ebene des Bildschirmes schwenkbar ist, und aus einem totalreflektierenden feststehenden Spiegel 16. In derselben Weise treten aus dieser zweiten optischen Vorrichtung k ein Strahlenbündel b aus, das in die Dicke des Bildschirmes eindringt und durch den Punkt A läuft, sowie ein Strahlenbündel 18, das dem Rand 19 des Bildschirmes in Richtung auf

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die dritte optische Vorrichtung 5 folgt.

Im Unterschied zu den beiden ersten optischen Vorrichtungen und k besteht diese letztere aus einem einzigen totalreflektierenden Spiegel 20, der um seine Achse 21 senkrecht zur Ebene des Bildschirmes schwenkbar ist und das einfallende Strahlenbündel 18 entsprechend dem durch den Punkt A laufenden Bündel £ reflektiert.

An jeder Ecke des Bildschirmes, an der sich eine optische Vorrichtung befindet, weist die Ecke des Bildschirmes einen Ausschnitt Z6 in Form eines Kreisbogens auf, der auf die Achse des beweglichen Spiegele zentriert ist, wobei dieser Ausschnitt es dem von diesem Spiegel reflektierten Strahlenbündel ermöglicht, ohne Ablenkung in die Dicke des Bildschirmes einzudringen. Ferner sind die Reflexionsgrade der Spiegel 7 und 1*t wie angegeben gewählt worden, damit die Lichtstärken der drei Strahlenbündel a, b und £ merklich identisch sind.

Die Arbeiteweise der somit beschriebenen Anzeigevorrichtung ist folgende : die Lichtquelle 2 sendet ein Strahlenbündel 6 aus, das sich entlang der Seiten des Bildschirmes ausbreitet und nacheinander auf die optischen Vorrichtungen 3» ^ und 5 trifft, die drei Strahlenbündel a, b und £ in die Dicke des Bildschirmes eintreten lassen. Mit Hilfe nicht beschriebener Organe, die sich eines Rechners und Steuervorrichtungen bedienen können, wird die Winkelstellung jedes der beweglichen Spiegel 7, 14 und 20 derart beherrscht, dass die Strahlenbündel a, b und £ in einem selben Punkt A zusammenlaufen und dass dieser Punkt auf dem Bildschirm die gewünschte Stellung einnimmt, die in einem beliebigen Koordinatensystem, zum Beispiel kartesische oder Polarkoordinaten, definiert ist.

Die Addition dee zerstreuten oder durch Fluoreszenz im Innern des Bildschirmes von den drei Strahlenbündeln ausgesandten Lichtes im Punkt A ermöglicht die Hervorhebung dieses Punktes im Verhältnis zu den von den Strahlenbündeln selbst hervorgerufenen Spuren, und der Licht-

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punkt ist von beiden Seiten des Bildschirmes her sichtbar. Alle die beschriebenen Erscheinungen zeigen sich gewissermassen in der Ebene des Bildschirmes, und man kann sich jeder der Seiten des Bildschirmes ohne Störung der Anzeige nähern.

Die Drehwinkel und Abmessungen der beweglichen Spiegel 7» 1^ und 20 sowie die Abmessungen der Ausschnitte 26 sind derart gewählt, dass das an den Sandern des Bildschirmes entlanglaufende Strahlenbündel niemals unglücklicherweise von diesen Spiegeln aufgefangen wird, und dass der Punkt A₁ der dem Schnittpunkt der drei Strahlenbündel a, b und £ entspricht, auf dem Bildschirm jede gewünschte Stellung einnehmen kann.

Die Bänder des Bildschirmes können vorteilhaft, derart behandelt werden, dass sie das Licht absorbieren (mit Ausnahme natürlich der Ausschnitte), um Hehrfachreflexionen im Innern des Bildschirmes zu ▼ermeiden, die das Auftreten von Phantomlichtpunkten bewirken könnten. Diese Anordnung gilt insbesondere für den Fall, dass die Strahlenbündel a, b und £ unter einem Winkel auf die Bänder des Bildschirmes treffen könnten, der grosser ist als der Totalreflexionswinkel, was jedoch im allgemeinen durch eine zweckmässige Wahl der Abmessungen des Bildschirmes vermieden werden kann.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsfore der Erfindung. Die einzige Lichtquelle und die optischen Vorrichtungen mit Spiegeln sind durch drei Lichtquellen 23, 24, 25 ersetzt, bei denen es sich vorteilhaft um Laser handeln kann ; diese Quellen sind an den drei Ecken des Bildschirmes 1 angeordnet, dessen Eigenschaften unverändert sind, und das Lichtstrahlenbündel, das von jeder dieser Quellen auegesandt wird, durchtritt eine gesteuerte Vorrichtung 27« in der es eine veränderliche und derartige Winkelabweichung erfährt, dass die drei resultierenden Strahlenbündel a, b und £ in dem gewünschten Punkt A zusammenlaufen. Jede Vorrichtung 27 kann vorteilhaft von einer elektrooptischen Zelle

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mit gesteuerter Ablenkung gebildet sein. Das erzielte Ergebnis ist dasselbe wie dasjenige der ersten Ausführungsform.

Bei diesen beiden Ausführungsbeispielen ist das Anzeigesystem derart ausgebildet, dass drei Lichtstrahlenbündel den anzuzeigenden Punkt definieren. Es ist sicher, dass theoretisch zwei Strahlenbündel zur Erreichung dieses Zieles ausreichen wurden ; die Ausschaltung des dritten Strahlenbündels würde den Vorteil bieten, insbesondere bei der zweiten Ausfürhungsform die Kompliziertheit des beschriebenen Systemes sowie seinen Preis zu verringern. Jedoch verschafft die Verwendung des dritten Strahlenbündele eine bessere Definition des anzuzeigenden Punktes in einem ausgedehnteren Bereich des Bildschirmes und einen besseren Kontrast ; andererseits ermöglicht die sich daraus ergebende Redundanz den Nachweis von Betriebsstörungen der Ausrüstung durch das Auftauchen von drei Lichtpunkten anstatt eines einzigen, wenn die drei Strahlenbündel nicht im selben Punkt zusammenlaufen sollten.

Die Qualität der Anzeige des Punktes A kann verbessert werden, indem dieser Punkt durch drei Strahlenbündel unterschiedlicher Farbe definiert wird. Durch additive Kombinierung dieser Farben wird im anzuzeigenden Punkt ein Farbkontrast im Verhältnis zu den einfallenden Strahlenbündeln erzielt ; somit lässt sich bei Verwendung von jeweils blauen, roten und grünen Strahlenbündeln ein weisser Anseigepunkt erreichen. Diese im Rahmen der Erfindung vorgeschlagene Anordnung kann bei der ersten Aueführungeform dadurch erreicht werden, dass man als Lichtquelle 2 eine solche für weisses Licht wählt und am Austritt der Strahlenbündel ta, ]> und £ geeignete Farbfilter einschaltet. Dasselbe Verfahren lässt eich bei der zweiten Aueführungsform anwenden, indem man ein weisses Licht aussendende Quellen 23, Zk und 25 verwendet. Desgleichen können für diese Quellen drei Laser geeigneter Lichtfarben gewählt werden.

Auf einer der Seiten des Bildschirmes kann ein Raster ange-

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bracht werden, der die Lokalisierung des angezeigten Punktes durch den Beobachter erleichtert»

Se versteht sich, dass, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, Modifikationen an den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen vorgenommen werden können.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1.J - Vorrichtung zur Anzeige eines Punktes auf einem Bildschirm, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens eine Lichtquelle und einen flachen, dünnen, polygonalen Bildschirm aus einem Werkstoff umfasst, der sich zur Lichtübertragung eignet und die Eigenschaft besitzt, aussen das Vorhandensein eines Lichtstrahlenbündels, das sich in seinem Innern ausbreitet, anzuzeigen, wobei der genannte Bildschirm an wenigstens zwei seiner Ecken eine optische Vorrichtung aufweist, dank welcher in die Dicke des Bildschirmes ein enges Lichtbündel paralleler Strahlen in einer derartigen Richtung eindringt, dass die Strahlenbündel in einem selben anzuzeigenden Punkt zusammenlaufen.

2. - Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lichtquelle ein enges Bündel paralleler Strahlen auf die erste Ecke des Bildschirmes richtet und dass an aufeinanderfolgenden Ecken des Bildschirmes, deren Anzehl gleich der gewünschten Zahl der in sein Inneres einzuführenden Strahlen ist, die in dem anzuzeigenden Punkt zusammenlaufen, ein optisches System angeordnet ist, das eine Aufteilung des einfallenden Strahlenbündels in zwei Lichtstrahlenbündel bestimmt, von denen das eine sich in Richtung auf die nachfolgende Ecke ausbreitet und das andere in die Dicke des Bildschirmes in Richtung des anzuzeigenden Punktee eindringt, und zwar mit Ausnahme der letzten Ecke des Bildschirmes, an der das einfallende Strahlenbündel ungeteilt durch das entsprechende optische System auf den anzuzeigenden Punkt gerichtet wird.

3. - Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das an einer Ecke des Bildschirmes befindliche optische System von einem ebenen totalreflektierenden Spiegel senkrecht zur Ebene des Bildschirmes gebildet wird, dessen feststehende Stellung einstellbar ist, sowie von einem ebenen teilweise reflektierenden Spiegel, der um eine Achse schwenkbar ist, die sich in seiner Ebene und senkrecht zur Ebene des Bildschirmes befindet, mit Ausnahme des op-

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tischen Syetemes, das an der letzten Ecke angebracht ist und von einem einzigen, ebenen, totalreflektierenden Spiegel gebildet wird, der um eine Achse schwenkbar ist, die sich in seiner Ebene und senkrecht zur Ebene dee Bildschirmes befindet.

*f. - Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System, das an wenigstens zwei der Ecken des Bildschirmes angeordnet ist, eine Lichtquelle ist, die ins Innere des Bildschirmes ein feines Parallelstrahlenbundel eintreten lässt, das in seiner Winkelstellung um eine senkrecht zur Ebene des Bildschirmes stehende Achse schwenkbar ist.

5« - Anzeigevorrichtung nach Anspruch Ί, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelablenkung des Strahlenbündele durch 'ein elektrooptischee Organ erreicht wird.

6. - Anzeigevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen Laser sind.

7. - Anzeigevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Ecken des Bildschirmes angeordneten optischen Vorrichtungen Strahlenbündel unterschiedlicher Farbe aussenden, deren Kombinierung in ihrem Schnittpunkt eine neue Farbe ergibt.

8. - Anzeigevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildschirmsubstane ein Fluoreszenzvermögen besitzt, das durch wenigstens eine Lichtquell· angeregt wird.

9* - Anzeigevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 7« dadurch gekennzeichnet, dass die Bildschirmsubetane ein Lichtstreuungsvermögen besitzt.

10. - Anzeigevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 9* dadurch gekennzeichnet, dass an jeder Ecke des Bildschirmes, an der ein Lichtstrahlenbündel eindringt, ein Ausschnitt in Form eines

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Kreisbogens in der Bildechirmsubstanz angebracht ist, der auf die Drehachse des Strahlenbündels zentriert ist und den Eintritt des genannten Strahlenbündele ins Innere des Bildschirmes ohne Ablenkung ermöglicht.

11. - Anzeigevorrichtung nach einem der vorstehenden ^Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bildschirm rechteckig ist und dass die Anzahl der im anzuzeigenden Punkt zusammenlaufenden Lichtetrahlenbündel gleich drei ist.

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