DE3882691T2

DE3882691T2 - Video-abbildungssysteme.

Info

Publication number: DE3882691T2
Application number: DE88300373T
Authority: DE
Inventors: Ronald P Crowley
Original assignee: LASER OPTICS RES CORP
Current assignee: Corporation For Laser Optics Research Portsmouth
Priority date: 1984-04-26
Filing date: 1988-01-18
Publication date: 1993-11-04
Anticipated expiration: 2008-01-19
Also published as: US4720747A; AU613889B2; ATE92198T1; AU1026488A; EP0325008B1; DE3882691D1; EP0325008A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Videobilderzeugungssystem.
Die Verwendung von Lasern bei der Erzeugung von Bildern und insbesondere bei der Erzeugung eines aufeinanderfolgenden Satzes von elektrischen Signalen, die ein Originalbild darstellen, zur direkten Anzeige durch Verwendung von Lasern ("Videobilderzeugung") ist im Stand der Technik bekannt. Beispielsweise wird verwiesen auf US-PS 3,818,129 (Jamamoto), US-PS 3,958,863 (Isaacs et al), US-PS 3,977,770 (Isaacs et al) sowie US-PS 3,994,659 (Isaacs et al).
Ferner wird verwiesen auf "High-Quality Laser Color Television Display", von Taneda et al, wiedergegeben in Journal of the Society of Motion Pictures an Television Engineers, Juni 1973, Band 82, Nr. 6; "A 1125 Scanning-Line Laser Color TV Display" von Taneda et al, veröffentlicht und präsentiert bei der Veranstaltung 1973 SID International Symposium and Expedition; sowie in der Veröffentlichung "Laser Displays" von Yamamoto, wiedergegeben in Advances and Image Pick-up and Display, Band 2, Academic Press, Inc. 1975.
Gleichfalls ist es im Stand der Technik bekannt, isotrope Bragg'sche Zellen und eine akusto-optische Modulation bei Bilderzeugungssystemen zu verwenden, wie es in den oben genannten Patenten von Yamamoto, den Patenten von Isaacs und den oben genannten Artikeln beschrieben wird.
Aufgrund der kurzen Pulsdauer und der hohen Durchschnittsleistung werden von Herrn Yamamoto Nd:Yag-Q-Schalt-Laser gewählt. Die infrarote Lichtemission, die in Wellen der zweiten Harmonischen unter Verwendung eines geeigneten nicht-linearen optischen Kristalles umgewandelt wurde, lieferte das nötige sichtbare Licht. Beispielsweise wird eine 1,06-Mikrometer-Spektrallinienemission in grünes Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 0,534 Mikrometer umgewandelt. Die 1,318-Mikrometer-Spektrallinienemission wird in rotes Licht mit einer Wellenlänge von ungefähr 0,660 Mikrometer umgewandelt. Aufgrund der unzweckmäßigen Betriebsweise wird die 0,946-Mikrometer-Spektrallinienemission nicht verwendet, um ein blaues Licht zu erhalten. Anstelledessen wird die optische Mischung der Spektrallinie bei 1,32 Mikrometer sowie bei 0,660 Mikrometer in eine zusätzliche Wellenlänge von ungefähr 0,439 Mikrometer umgewandelt.
Obwohl die Theorie der Erzeugung der zweiten Harmonischen sowie die Theorie des parametrischen Mischens in nicht-linearen Kristallen eine realistische Lösung zu sein scheint, sind die praktischen Beschränkungen ausgesprochen hart. Die bekannten Beispiele zeigen eine Situation, bei der ein Lichtfluß von Tausend Lumen verwendet wird, mit zwei Watt Lichtleistung des grünen Lichtes und ungefähr 10 Watt Lichtleistung jeweils für das rote bzw. blaue Licht. Der Umwandlungswirkungsgrad der nicht-linearen Kristalle ist gering und beträgt weniger als 20% im besten Fall. Eine Leistung von 10 Watt des roten Lichtes konnte nicht erzielt werden. Es war kaum möglich, 10 Watt Leistung des blauen Lichtes zu erreichen. Die Strahlungsmenge, die auf den Kristall einfällt, muß einen erheblichen Energiepegel haben, um das erforderliche Licht zu erhalten. Wenn man diesen Energiepegel erreichen würde, führt dies zu der Zerstörung der nicht-linearen Kristalle. Der Leuchtwirkungsgrad bei den roten und blauen Linien unter Berücksichtigung der spektralen Empfindlichkeitskurve der menschlichen Netzhaut ist derart gering, daß die benötigte Lichtmenge außerhalb der Grenzen liegt, welche durch die Nd:Yag-Laserfamilie gesteckt sind, obwohl das wiedergebbare Farbspektrum bei niedrigen Helligkeiten ausgesprochen gut ist.
Aufgrund des niedrigen Leuchtwirkungsgrades bzw. Strahlungswirkungsgrades von rot bei 0,660 Mikrometer sowie von blau bei 0,440 Mikrometer wurden Farbstofflasersysteme im Stand der Technik vorgeschlagen. Die grüne 0,532-Mikrometer-Emission wurde als Pumpquelle verwendet, während eine Lösung eines fluoreszenten Farbstoffes als aktives Medium verwendet wurde, um das rote Laserlicht zu erzeugen, welches abstimmbar ist, wodurch die Auswahl einer Spektrallinie mit einer relativ hohen Strahlungsleistung ermöglicht wird. Jedoch löst dies nicht tatsächlich das Problem, da doppelt so viel Leistung bei der grünen Farbe nunmehr erforderlich ist, und da der relativ schwache Wirkungsgrad, der durch die Hinzufügung eines Pumpens einer Farbstoffzelle bewirkt wird, nachteilig ist. In ähnlicher Weise erfordert blaues Licht, welches abstimmbar ist, ein ultraviolettes Licht, welches eine Wellenlänge von ungefähr 0,350 Mikrometer hat, um einen Farbstofflaser zu pumpen. Das Ultraviolett wird durch parametrisches Mischen von 1,06 Mikrometer sowie der zweiten Harmonischen von 0,534 Mikrometer erzielt, wobei die Summenfrequenz 0,350 Mikrometer ist. Dies erfordert jedoch zusätzliches grünes Licht, um das Blau zu erzeugen. Daher bilden bekannte Systeme eine unpraktische Projektionseinrichtung. Obwohl das Material Nd:Yag einen relativ guten Energie/Licht-Wirkungsgrad hat, verhindert das hier anzuwendende Mischen die praktische Anwendung.
Keine der oben gewürdigten Schriften zum Stand der Technik zeigt ein System eines Videoprojektionsgerätes, welches mit der Erfindung bezüglich der Parameter der maximalen Lichtausgangskapazität oder des Energie-Licht-Umwandlungswirkungsgrades gleichziehen kann.

Offenbarung der Erfindung

Die EP 01 57 791 offenbart ein alternatives System zu demjenigen, welches in der US 3,818,129 beschrieben ist, und verwendet einen Kupferdampflaser. Ferner offenbart die Fachveröffentlichung "The Laser Guidebook", von J. Hecht, McGraw-Hill, NY, USA, 1986, in dem Kapitel 12 Details von Metalldampflasern mit hoher Leistung und hohem Wirkungsgrad.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Videobilderzeugungssystem geschaffen, das auf elektrische Signale anspricht, die ein Bild darstellen, welches folgende Merkmale hat: eine Lichtquelle für wenigstens eine ausgewählte Frequenz, wobei die Quelle wenigstens einen gepulsten Laser hat, eine akusto-optische Zelle mit einem Medium für die Schallübertragung mit einer ersten Fläche, die dem Laser gegenüberliegt, und einem Wandler zum Umwandeln eines elektrischen Signales in eine Schallwelle, welcher an einer Fläche mit Ausnahme der ersten Fläche befestigt ist, um Schallwellen zu erzeugen, die nicht-kollinear sind, jedoch mit dem Licht von dem Laser eine Wechselwirkung eingehen; eine Signaleinrichtung zum Treiben des Wandlers zum Erzeugen von bezüglich ihrer Amplitude modulierten Schallwellen entsprechend der elektrischen Signale von einer Bildleitung; eine Projektionsfläche; und eine sequentielle ebene Projektionseinrichtung, die bewirkt, daß das Licht von dem Medium auf die Projektionsfläche bei einer speziellen Linienposition einfällt, die der Ordnungsposition der entsprechenden Linie der Videodate innerhalb des Bildes entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinrichtung eine Kompressionseinrichtung zum elektronischen Vermindern der Zeitdauer für eine Signaldarstellung der Linie des Bildes umfaßt, wobei die Kompressionseinrichtung eine erste Einrichtung zum Speichern von Daten bei einer Echtzeitrate der elektrischen Signale und eine zweite Einrichtung umfaßt, welche bewirkt, daß Daten von der ersten Einrichtung zu dem Übertrager bei einer höheren Rate als der Echtzeitrate der elektrischen Signale zugeführt werden.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt die Lichtquelle eine Mehrzahl von gepulsten Lasern, wobei die Laser unterschiedliche inonochromatische Farben ausstrahlen, wobei ferner eine Mehrzahl von Schallwellenwandlern vorgesehen sind, wobei jeder der Wandler einem der Laser entspricht und orientiert ist, um eine Modulation einer jeden monochromatischen Farbe von den Lichtquellen durch die zweiten Wellen von einem der Wandler zu ermöglichen, und wobei die Signaleinrichtung eine Mehrzahl von Signalquellen umfaßt, wobei jede der Signalquellen den elektrischen Signalen für eine Farbe eines jeweiligen Lasers für die Linie des Bildes entspricht. Ferner kann eine Einrichtung zum Mischen der modulierten Farbsignale vorgesehen sein.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Anzeigen von Videosignalen entsprechend einem elektrischen Signal geschaffen, das Bilder auf einer Projektionsfläche wiedergibt, welches folgende Schritte aufweist: Empfangen des Signales; Umwandeln einer jeden Linie des Signales in Schallwellen; Einbringen der Schallwellen in ein Medium zum Übertragen der Schallwellen; Warten, bis genug Schallwellen zur Darstellung einer vollen Linie des Bildes in dem Medium enthalten sind; Einführen wenigstens eines Pulses des monochromatischen Lichtes in das Medium nach dem Warteschritt über eine Zeitdauer, die geringer ist als die Ausbreitung eines Pixels in dem Medium und bei einem Winkel, der bewirkt, daß das monochromatische Licht durch die Schallwelle läuft, wodurch das monochromatische Licht moduliert wird; Fokussieren des modulierten Lichtes; und Belichten des Abschnittes der Projektionsfläche entsprechend der Linie mit der modulierten Linie des monochromatischen Lichtes, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Empfangen des Signales und vor der Umwandlung des Signales in Schallwellen das Signal elektronisch komprimiert wird, um die Zeitdauer eines Signales, welches eine Linie des Bildes darstellt, zu vermindern, wobei die Kompression einerseits das Speichern von Daten bei der Echtzeitrate der elektrischen Signale und andererseits die Übertragung der Daten von dem Speicher zu dem Übertrager mit einer höheren Rate als die Echtzeitrate der elektrischen Signale umfaßt.
Bei Ausführungsbeispielen der Erfindung verwendet das Videobilderzeugungssystem eine monochromatische Lichtquelle oder monochromatische Lichtquellen, welche durch Signale innerhalb einer akusto-optischen Zelle oder innerhalb akusto-optischer Zellen unter Verwendung eines isotropen oder anisotropen Mediums moduliert ist bzw. moduliert sind, um das Licht von der Lichtquelle bzw. den Lichtquellen zu modulieren. Vorzugsweise werden Metalldampflaser als monochromatische Lichtquellen verwendet. Vorzugsweise wird eine Scherwellenausbreitung der Schallwellen in einer anisotropen akusto-optischen Zelle bevorzugt, um die Kristallgröße der akusto-optischen Zelle zu vermindern. Ein Datenkompressionssystem zur Verwendung mit der akusto-optischen Zelle zum Vermindern der erforderlichen Zeitdauer für die Ausbreitung der Schallwellen, die inoduliert worden sind, um den elektrischen Signalen, welche einer Bildlinie entsprechen, zu entsprechen, ist gleichfalls geoffenbart, um die Größe des Kristalles in der akusto-optischen Zelle oder Bragg'schen Zelle zu minimieren. Derartige Videobilderzeugungssysteme werden verwendet, um monochromatische oder vielfarbige Videobilder auf einer Projektionsfläche durch sequentielles Zeilenschreiben (ebene Projektion) bei ausreichender Auflösung und Helligkeit zu erzeugen, um die Fähigkeiten bekannter großer und kleiner Bildschirmbilderzeugungssysteme zu ersetzen und/oder zu übertreffen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Für ein weiteres Verständnis der Natur und der Zielsetzungen der vorliegenden Erfindung wird auf die folgenden Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Es zeigen:
Fig. 1 A eine schematische Zeichnung eines Bilderzeugungssystemes gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer einzigen monochromatischen Quelle;
Fig. 1B eine schematische Zeichnung des Bilderzeugungssystemes gemäß Fig. 1A, wenn dieses um 90º gedreht wird;
Fig. 2A eine schematische Zeichnung des Bilderzeugungssystemes gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines vielfarbigen Satzes von monochromatischen Quellen;
Fig. 2B eine schematische Zeichnung des Bilderzeugungssystemes gemäß Fig. 2A nach Drehung um 90º;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines abweichenden Ausführungsbeispieles eines vielfarbigen Bilderzeugungssystemes gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei eine einzige Farbquelle zwei monochromatische Signale erzeugt;
Fig. 4 eine schematische Zeichnung eines abweichenden Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung eines vielfarbigen Bilderzeugungssystemes, wobei zwei getrennte monochromatische Quellen gezeigt sind;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines abweichenden Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer Vielfarbbilderzeugung mittels vieler monochromatischer Quellen;
Fig. 6 ein Satz von drei Zeichnungen, welche eine Sequenz der akustischen Modulation in dem Kristall gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Verwendung einer monochromatischen Quelle zeigen;
Fig. 7 ein Blockdiagramin, welche die Bauweise des Videokompressors zeigt, der bei dein Bilderzeugungssystem gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
Fig. 8 ein Zeitdiagramm der Zeitsignale bezüglich des Kompressors sowie der Laserpulszeit des bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung;
Fig. 9A eine schematische Zeichnung eines abweichenden Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung für das Bilderzeugungssystem unter Verwendung eines gleichzeitigen Vielfachlinienschreibens; und
Fig. 9B eine schematische Zeichnung des Bilderzeugungssystemes gemäß Fig. 9A nach Drehung um 90º.

Beschreibung der Erfindung

1. Einführung

Zur Verwendung in der nachfolgenden Beschreibung und in der vorherigen Diskussion sollen die folgenden Definitionen gelten:
1) Videobilderzeugung - ein aufeinanderfolgender bzw. sequentieller Satz elektrischer Signale, die ein Originalbild darstellen.
2) Gepulster Laser - jegliche Laserquelle, deren Strahlung in einem Stoßsignal einer nicht-kontinuierlichen Betriebsart abgegeben wird, welches wenigstens über eine endliche bzw. finite Zeitdauer anhält.
3) Gepulster Metalldampflaser - ein Lasersystem, welches ein Reinmetall oder mehrere Reinmetalle oder Metallhalogenide als Lasermedium verwendet, eine Einrichtung zum Verdampfen des Metalles oder der Metalle bei dem nötigen Dampfdruck und ein Gerät zum Ein- und Ausschalten des Betriebsstromes bei einer speziellen Wiederholungsrate.
4) Bragg'sche Zelle - eine Vorrichtung, die die Intensität eines Lichtstrahles durch Wechselwirkung zwischen Schallwellen und dem Licht in einem festen Medium ändert.
5) Anisotrop - diejenige Eigenschaft eines Materiales, die die Geschwindigkeit der Schallausbreitung innerhalb des Materiales bestimmt, so daß bei Überprüfung Längsachsen in unterschiedlichen Richtungen die Ausbreitungsgeschwindigkeit in jeder Richtung unterschiedlich ist.
6) Isotrop - diejenige Eigenschaft eines Materiales, welche die Geschwindigkeit der Ausbreitung von Schall innerhalb des Materiales derart festlegt, daß bei Überprüfung längs der Achsen in unterschiedlichen Richtungen die Geschwindigkeit der Ausbreitung in sämtlichen Richtungen gleich ist.
7) Scherschnitt - ein physikalischer Schnitt des Kristalles, um die Schallwellen bei einem Scherwinkel abzugeben; oder eine physikalische Halterung des Wandlers, um das gleiche zu erreichen.
8) Scherschnittausbreitung der HF - die Ausbreitung der Schallwellen in einem anisotropen Medium, wobei die Richtung der Ausbreitung nicht-kollinear mit einem Lichtstrahl ist. In Querrichtung verlaufende Schallwellen können mit einem speziellen Wandler abgegeben werden.
9) Kompression - eine Einrichtung zum Erzeugen von Informationen entsprechend einem ursprünglichen Signal, wobei jedoch dessen Zeitdauer verglichen mit der Originallänge der Zeit des ursprünglichen Signales kürzer ist.
10) Bragg'sche Scherdiffraktion - in einer Longitudinalbetriebsart ist der ausgangsseitige Diffraktionswinkel bzw. Brechungswinkel bzw. Beugungswinkel klein (d.h. typischerweise in Milliradian gemessen). In einer Scherbetriebsart ist der ausgangsseitige Diffraktionswinkel hoch (d.h. typischerweise in Grad gemessen). Die Bragg'sche Scherdiffraktion ist bei Ablenkeinrichtungen und Filtern nützlich, da sie eine relativ hohe Trennung liefert.
Die Verwendung einer sequentiellen ebenen Projektion für Videobilderzeugungssysteme unter Verwendung von Metalldampflasern, wie beispielsweise Gold bei 627 nm für rot, kupfer bei 510 nm für grün und bismuth bei 472 nm für blau wird nachfolgend geoffenbart. Es wurde herausgefunden, daß Metalldampflaser typischerweise einen viel höheren Leistungsausgangswirkungsgrad haben, als dies bei kontinuierlichen oder Nicht-Metall-Puls-Lasern innerhalb des sichtbaren Spektrums der Fall ist.
Licht von Metalldampflasern wird in anisotrope akustooptische Kristalle oder Bragg'sche Zellen zum Zwecke der Modulation zugeführt. Unter Verwendung der anisotropen Eigenschaft von Paratellurit-Kristallen wird bei Verwendung von akustischen Wellen, die in einer Scherbetriebsart durch den Kristall laufen, die erforderliche Kristallänge zur Aufnahme einer vollen Signallinie innerhalb des akustischen Teiles des Systemes zum Modulieren des von dem Metalldampflaser emittierten Lichtes erheblich vermindert. Die Länge wird bis zu einem Bereich reduziert, bei dem die Kristalle mit vernünftiger Länge hergestellt werden können, um eine geeignete Signalmodulation in einer wirtschaftlichen Art zu erlauben. Die Scherwellen ermöglichen eine höhere Auflösung bei einem besseren Diffraktionswirkungsgrad innerhalb eines relativ kleinen Kristalles. Die obige Darstellung steht im Vergleich mit einem Kristall gemäß Yamamoto, wie er eingangs geschildert wurde. Jedoch gibt es einen abweichenden oder zusätzlichen Weg zum Minimieren der Kristalllänge aufgrund den nachfolgend diskutierten Datenkompression. Die Kompression kann in Verbindung mit anisotropen Kristallen ebenso wie mit isotropen Kristallen erfolgen. Um dies zu verstehen, muß man erkennen, daß die Länge einer standardmäßigen NTSC-Videorasterabtastlinie beispielsweise 63,5 Mikrosekunden einschließlich des Dunkeltastungs-Synchronisationsintervalles beträgt.
Da die Lichtquelle (Metalldampflaser) gepulst ist, kann die Zeitdauer des Pulses kleiner oder gleich verglichen mit der Zeitdauer sein, die benötigt wird, um ein Pixel der Information auf der Aufzeichnungsfläche in Echtzeit ("Pixelzeit") zu schreiben, wobei das mittels der akusto-optischen Modulation zu schreibende Licht lediglich eingeführt werden muß, nachdem die gesamte Zeile komprimiert worden ist und sich vollständig längs des Kristalles ausgebreitet hat; dies bedeutet, daß die modulierte Linie eines hochfrequenten Signales vollständig innerhalb des akusto-optischen Kristalles ist und sich durch diesen bewegt, wenn der Lichtpuls auftritt, wobei der Puls in einem kürzeren Zeitraum als einer Pixelzeit auftritt. Bei dem NTSC-Beispiel kann durch Beschränkung der Lichtpulsdauer auf ungefähr 30 Nanosekunden oder weniger pro Puls der Lichtpuls moduliert werden, so daß er einer vollständigen Linie entspricht, wodurch eine erhebliche Dunkeltastzeitdauer für das Signal verfügbar wird, so daß sich dieses in dem Kristall totläuft und daß ein neues Signal durch akusto-optische Nodulation eingeführt werden kann.
Die Kompression kann durch Verwendung elektrischer Signale bewirkt werden, die den ursprünglichen Videoquellsignalen entsprechen und die in einen RAM-Speicher bei der Videopixeleingangsrate eingeschrieben werden und aus dem RAM-Speicher mit einer schnelleren Rate ausgelesen werden, welche beispielsweise zweifach oder mehr bezogen auf die eingangsseitige Rate sein kann. Durch Puffern der Videosignalinformation und Erhöhung ihrer Frequenz kann die Länge des Kristalles, die erforderlich ist, um eine Linie zu halten, verkürzt werden, sowie beispielsweise auf die Hälfte der Länge, die für ein nicht-komprimiertes Signal erforderlich wäre, wenn die RAM-Ausleserate um den Faktor 2 erhöht wird. Wenn beispielsweise bei einer 50%igen Kompression der Daten, welche die Videoinformationen enthalten, die horizontale Zeile in den Kristall einzutreten beginnt, gibt es eine verstrichene Zeit von ungefähr 31 Mikrosekunden (im Falle einer NTSC-Rasterzeile) zwischen dem Zeitpunkt, zu dem die "horizontale Zeile" des Signales entsprechend der horizontalen Zeile der Anzeige in den Kristall eintritt und dem Zeitpunkt, zu dem der letzte Teil der vollen Zeile des Signales in den Kristall eingetreten ist (woraufhin der Lichtpuls beginnen kann). Die Kompressionseinrichtung ist vorzugsweise ein doppelt-gepufferter Speicher, bei dem eine Zeile von Videodaten in einen der Zeilenpuffer mit einer Videoechtzeitfrequenz eingeschrieben wird, während der andere Zeilenpuffer auf den geeigneten Zeitpunkt wartet, und dann die Daten aus dem RAM-Speicher mit einer erhöhten Rate, die beispielsweise doppelt so schnell sein kann, in den Kristall einliest.
Das modulierte, gepulste Lichtsignal wird dann auf eine Projektionsfläche projiziert.

2. Detaillierte Beschreibung der Erfindung

- Monochromatisches System -

Fig. 1 zeigt einen Metalldampflaser 11 mit Pulsbetriebsart, welcher monochromatisches Licht 12 an das optische System 21 emittiert. Das optische System 21 umfaßt zwei zylindrische, anamorphotische Linsen 22, 23, die das monochromatische Licht von dem Strahl 12 in einen engen Satz von parallelen Strahlen 24 komprimieren, die in eine Bragg'sche Zelle 31 eingeführt werden oder in ein anderes geeignetes akusto-optisches Lichtmodulationssystem eingeführt werden. Vorzugsweise verwendet die Bragg'sche Zelle 31 einen anisotropen akusto-optischen Kristall 32 und hat einen Übertrager 42, der an einer Seite befestigt ist, die nicht-kollinear mit dem Weg des Strahles 24 ist. Ein Wellenabsorber 44 ist an der anderen Seite des anisotropen Kristalles 32 befestigt, die der Seite des anisotropen Kristalles 32 gegenüberliegt, an der der Übertrager 42 befestigt ist, wobei sich die akustischen Wellen 43 zwischen dem Übertrager 42 und dem Absorber 44 ausbreiten. Die akustischen Wellen 43 werden durch den Übertrager 42 erzeugt und sprechen auf Signale von der Hochfrequenzquelle 45 an, die mit dem Übertrager 42 durch eine Leitung 47 verbunden ist. Die Hochfrequenzquelle 45 wird von einem Datenkompressionssystem 53 betrieben, welches mittels einer Leitung 55 an die Hochfrequenzquelle 45 angeschlossen ist, wobei die Leitung 57 die Kompressionsschaltung 53 und den Videosignalempfänger 51 verbindet.
Wie bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 dargestellt ist, dient die Videokompressionsschaltung 53 zum Vermindern der Zeitdauer, die benötigt wird, um Schallwellen 43 entsprechend einer Videozeile in die Bragg'sche Zelle 31 einzubringen. Der modulierte Ausgangsstrahl 61 wird zu der zylindrischen, anamorphen Linse 63 übertragen, die für die ausgangsseitige Projektion verwendet wird. Die Linse 63 fokussiert den modulierten Lichtstrahl in einen Strahl 65, welcher auf einen optischen Schlitz 67 projiziert wird. Der optische Schlitz 67 ist derart angeordnet, daß ungebeugtes Licht 64, welches aus der Bragg'schen Zelle 31 austritt, abgeblockt wird. Der Lichtstrahl 69, der aus dem Schlitz 67 auftritt, wird auf einen Teilbildabtastspiegel 71 projiziert, welcher beispielsweise ein Teilbildabtastgalvanometer sein kann, und wird demzufolge in geeigneter Weise auf einen Projektionsschirm 81 abgebildet.
Wie man in Fig. 1 erkennt, umfaßt der Strahl 64 ungebeugtes Licht, welches aus dem Kristall 32 austritt. Dieser Strahl 64 wird durch den optischen Schlitz 67 abgeblockt, welcher ungebeugtes Licht daran hindert, den Projektionsschirm 81 zu erreichen. Dies wird durch die unteren gestrichelten Linien in Fig. 1 dargestellt. Die gestrichelten Linien gemäß Fig. 1, welche den Strahl 65 darstellen, bezeichnen gebeugte Strahlen, die durch den Spiegel 71, wie beispielsweise ein Vibrationsgalvanometer, auf dem Projektionsschirm 81 in der speziellen Linienposition reflektiert werden, die der ursprünglichen Position der entsprechenden Linie einer Videodate des ursprünglichen Videosignales, welches von dem Videosignalempfänger 51 empfangen wird, entspricht.
Vorzugsweise verwendet das Lichtmodulationssystem oder die Bragg'sche Zelle 31 eine anisotrope Bragg'sche Beugung oder Diffraktion mittels Scherwellen, welche in einem Paratellurit-Kristall, wie beispielsweise Telluriumoxid (TeO&sub2;) laufen, als Modulationsprinzip.

- Kompression -

Die Details der Kompressionsschaltung 53 sind in Fig. 7 gezeigt. Der Punkttakt 100 wird auf eine Frequenz eingestellt, die die Pixel längs der komprimierten horizontalen Abtastzeile darstellt. Wie in dem obigen Beispiel hat eine Abtastlinie in einem NTSC-Format eine Dauer von 63,5 Mikrosekunden, wobei diese Dauer ungefähr 10 Mikrosekunden für das Synchronisations- und Dunkeltast-Intervall umfaßt. Wenn beispielsweise 512 Pixel in der Abtastzeitdauer enthalten sind und wenn die sichtbare Linie ungefähr 53,5 Nikrosekunden entspricht, so hat jedes Pixel eine Erneuerungsrate von ungefähr 100 Nanosekunden.
Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird das Punkttaktsignal 100 durch den Kompressionswert "S", der bei diesem Beispiel gleich 2 sein kann, mittels des Teilers 102 geteilt, um ein Signal 104 zu erzeugen. Das Signal 104 wird als Takt für den "Nur N"-Generator 106 verwendet. Der andere Eingang des "Nur N"-Generators 106 ist mit dem horizontalen Synchronisationseingang 108 verbunden. Jedesmal dann, wenn ein horizontales Synchronisationssignal 108 ankommt, erzeugt der "Nur N"-Generator 106 eine Reihe von N Pulsen 110. Für ein System der oben beschriebenen Art mit 512 Pixel pro horizontaler Zeile beträgt N vorzugsweise 512, wobei jeder Puls ungefähr 100 Nanosekunden lang ist.
Die N Pulse 110 werden verwendet, um den Eingangsvideo- RAM-Adresszähler 112 zu takten. Der Adresszähler 112 führt die Adresscodes 119, die zum Adressieren der Speicher mit wahlfreiem Zugriff 114, 116 erforderlich sind, diesen zu. Wie nachfolgend erläutert wird, wird zu dem Zeitpunkt, zu dem das Eingangsvideosignal abgetastet wird und die Daten in eines der RAM-Felder 114, 116 eingelesen werden, das andere RAM-Feld 116, 114 mittels einer komprimierten Rate ausgelesen, welche durch Pulse 118 dargestellt wird, die von einem zweiten "Nur N"-Generator 120 stammen. Der "Nur N"-Generator 120 wird gleichfalls durch den Punkttakt 100 betrieben, wobei dieser jedoch keinen Teiler hat. Hierdurch läuft dieser Generator mit einer höheren Taktrate, welche für die Kompression benötigt wird. Vorzugsweise sind die Pulse von dem "Nur N"-Generator 120 50 Nanosekunden, falls die Kompressionsrate doppelt so schnell wie die Eingangsrate ist, und falls der eingangsseitige Takt 50 Nanosekunden beträgt.
Demgemäß wird das horizontale Synchronisationssignal 108 mittels einer Verzögerungsschaltung 122 verzögert, bevor diese den "Nur N"-Generator 120 triggert, um die Synchronisation beizubehalten. Die Verzögerung gleicht der horizontalen Abtastlinienbreite geteilt durch die Kompressionsrate "S". Als Gleichung ausgedrückt wird die horizontale Abtastzeile "H" durch die Kompressionsrate "S" geteilt, um der komprimierten Abtastzeile "CH" zu entsprechen, bzw. H/S = CH.
Demzufolge beträgt die Verzögerungszeit für die Verzögerungsschaltung 122 (H minus CH). Bei dem obigen Beispiel ergibt sich mit dem Wert "S" gleich 2 und dem Wert "H" gleich dem NTSC-Standard von 63,5 Mikrosekunden eine Verzögerungszeit von ungefähr 31,5 Mikrosekunden.
Es sei angemerkt, daß die Verzögerung, die hier beschrieben wird, vor dem Füllen des Kristalles stattfindet. In Abweichung hiervon kann der Kristall unmittelbar gefüllt werden und daraufhin die Verzögerung stattfinden.
Nach der geeigneten Verzögerungszeit erzeugt der "Nur N"-Generator 120 512 komprimierte Datenpulse 118 mit einer Rate von 50 Nanosekunden. Das Signal 118 wird verwendet, um den Ausgangskompressionsvideo-RAM-Adresszähler 124 zu takten, welcher den nötigen Code 121 erzeugt, um die Adressen für die RAM-Felder 114, 116 zur Ausgabe abzuändern. Die ausgangsseitigen Daten 126 werden an die Hochfrequenzquelle 45 gesandt.
Die Multiplexer 128, 130 und das Steuer-Flip-Flop 132 steuern die Abfolge der Verwendung der RAM-Felder 114, 116. Das Steuer-Flip-Flop 132 legt fest, welches Eingangssignal zu den RAM-Feldern 114, 116 zugeführt wird. Beispielsweise kann in einem ersten Zyklus das RAM-Feld 114 mit einer entsprechend komprimierten Rate durch den Ausgangsdatenbus 126 gelesen werden, während das RAM- Feld 116 mit dem Videosignal 134 bei der Videorate beschrieben wird. Der Zyklus wird durch den Horizontalsynchronisationspuls 108 getriggert oder geändert. Wenn der nächste Synchronisationspuls 108 auftritt, schalten die Steuersignale 136, 138 von dem Flip-Flop 132 zu den Multiplexern 128, 130 um und bewirken, daß die RAM-Felder 114, 116 ihre Rollen vertauschen. Die Daten von dem Signal 134, die in das RAM-Feld 116 geschrieben worden sind, werden dann bei der komprimierten Taktrate 116 gelesen, während das RAM-Feld 114 die nächste Videoabtastzeile 134 mit einer Rate aufnimmt, die durch die Taktpulse 110 vorgegeben ist. Das Zeitverhalten dieser Pulse ist in dem oberen Teil des Zeitdiagrammes gemäß Fig. 8 gezeigt.

- akusto-optischer Kristall -

Die Länge des Kristalles 32 gemessen von dem akustischen Wandler 42 bis zu dem Wellenabsorber 44 gleicht der Entfernung, über die sich die akustische Welle 43 ausbreiten muß, um eine horizontale Abtastzeile aufzunehmen, geteilt durch die Koinpressionsrate "S". Diesbezüglich sei angemerkt, daß die standardmäßige NTSC-Horizontal- Abtastzeile "H" 63,5 Mikrosekunden einschließlich des Dunkeltastens beträgt, welches ungefähr 10 Mikrosekunden beansprucht, wie oben diskutiert worden ist.
Im Zusammenhang mit der Verwendung der akustischen Welle 43 in dem anisotropen Kristall 32 möge man sich in das Gedächtnis rufen, daß die akustischen Wellen, die dem Kristall 32 zugeleitet werden, amplitudenmoduliert sind, da das Ausgangssignal des Hochfrequenzgenerators 45 durch das Kompressionsvideosignalsystem 53 amplitudenmoduliert ist. Diesbezüglich werden die Laserstrahlformungsoptiken 21 verwendet, um den Laserstrahl in enge parallele Strahlen zu komprimieren, die für die Größe des Kristalles 32 geeignet sind. Der einfallende, gepulste Strahl 24 wird durch die akustische Welle 43 gebeugt, die sich durch den Kristall 32 ausbreitet. In Fig. 6A ist eines der horizontalen Videoabtastzeilensignale innerhalb der Bragg'schen Zelle 31 gezeigt. In Fig. 6A wird eine mit dem Bezugszeichen "A" bezeichnete horizontale Zeile über die Länge "X" des Kristalles 32 in diesen eingebracht. In diesem Fall stellt "A" den Zeitpunkt dar, zu dem das horizontale Synchronisationssignal des Videosignales (der modulierten akustischen Welle) erstmalig in die Bragg'sche Zelle 31 eintritt. Dieses Signal (das aus Gründen der Klarheit auseinandergezogen dargestellt ist) breitet sich von vorne links nach hinten rechts in Fig. 6A aus. Fig. 6B zeigt die akustische Welle, nachdem sie sich um ungefähr den halben Weg durch den Kristall ausgebreitet hat. Wie in Fig. 6C gezeigt ist, hat die dort gezeigte modulierte akustische Welle für eine einzige horizontale Zeile sich durch den Kristall 32 ausgebreitet. Während der Zeitdauer, während der das Signal mit dem Synchronisationspuls bei "A" sich durch den Kristall 32 ausbreitete, wie dies in den Fig. 6A bis 6C dargestellt ist, ist das System in seiner Dunkeltastbetriebsart. Kein Licht belichtet die modulierte Welle 43 innerhalb des Kristalles 32. Während dieser Dunkeltastzeitdauer wird die Information, die in einer horizontalen Abtastzeile enthalten ist, durch die Kompressionsschaltung 53 auf eine geeignete Größe komprimiert, die mit der Länge "X" (vergleiche Fig. 6A) des Kristalles 32 zusammenpaßt. Die Ausbreitungszeit ist gleich H/S. Zu dem Zeitpunkt, zu dem der "A"-Synchronisationspuls absorbiert wird und "A+1" (der nächste Synchronisationspuls) in den Kristall 32 eintritt, wird der Laser 11 für eine Zeitdauer gepulst, die nicht länger als die Pixelzeit ist, welche (H/S) geteilt durch N ist, wobei H eine horizontale Zeilenzeit, "S" ein Kompressionsverhältnis und "N" die Anzahl der Pixel ist. Es sei angemerkt, daß bei Lichtpulsen länger als die oben beschriebene benötigte Zeitdauer die akustischen Wellen in einer Bewegung dargestellt würden, wodurch es zu einem verschwommenen Bild käme. Durch eine Zeitdauer der Lichtpulse, die mit der Ausbreitung von einer horizontalen vollständigen Abtastlinie zum Modulieren des Lichtpulses synchronisiert ist, wird tatsächlich das Ziel erreicht, die Bewegung der akustischen Welle anzuhalten, nachdem genügend Zeit verstrichen ist, so daß die Informationen einer horizontalen Abtastzeile sich in dem Kristall 32 ausgebreitet haben. Diese Wirkung wird erreicht, indem die Lichtquelle 11 stroboskopartig oder pulsierend betrieben wird.
Der akusto-optische Kristall 32 besteht vorzugsweise aus Telluriumoxid bzw. Telluroxid TeO&sub2;. Die übliche Schallausbreitungsgeschwindigkeit in Telluroxid ist 4,22 x 10&sup5; cm/sek. Wenn ein Telluroxidkristall in einer Scherbetriebsart geschnitten ist, beträgt die Geschwindigkeit des Schalles, der sich kollinear mit dem Scherschnitt ausbreitet, ungefähr 0,617 x 10&sup5; cm/sek. Die komprimierte Abtastzeile entspricht der NTSC-Standard-Abtastzeile "H" (H = 63,5 x 10&supmin;&sup6; sek.) geteilt durch die Kompressionsrate "S" (S = 2), was zu einer komprimierten Abtastzeile führt, die 31,5 x 10&supmin;&sup6; sek. entspricht. Demgemäß ist die Länge des Kristalles 32 gleich der Schallgeschwindigkeit vervielfacht mit der komprimierten Abtastzeile oder ungefähr 19,44 mm im Falle des dargestellten Ausführungsbeispieles. Aufgrund der relativ niedrigen erforderlichen Länge des Modulators sowie der relativ niedrigen Hochfrequenz (ungefähr 50 MHz) wird die akustische Dämpfung minimiert. Gleichfalls kann aufgrund der Scherwellen eine hohe Auflösung innerhalb eines viel kleineren Kristalles erzielt werden verglichen mit den Maßen eines länglichen Kristalles der gleichen Auflösung, wie er beim Stand der Technik gemäß Yamamoto verwendet wird. Die akustische Hochfrequenz ist in der oben diskutierten Scherbetriebsart gleichfalls niedriger und beträgt beispielsweise 50 MHz. Dieselben Auflösungen bei einen länglichen Kristall würden eine akustische Signalfrequenz erfordern, die ungefähr doppelt so hoch ist und ungefähr 100 MHz beträgt, wodurch diese Frequenz erheblich zu einer akustischen Dämpfung beitragen würde.

- Vielfarbprojektor -

Ein Projektor mit mehreren Farben, wie beispielsweise mit drei Farben, ist in Fig. 2 dargestellt. Das Laserlicht innerhalb des Strahles 212 wird durch Laser 211 verursacht, die auf den Kristall 32 einfallen. Das optische System 21 verengt den Strahl durch eine Reihe von Linsen 22, 23 in der oben beschriebenen Art, so daß ein enger Strahl 24 auf den Kristall 32 der Bragg'schen Zelle 31 einzählt. Eine weihe von Übertragern 240, 241, 242 werden durch eine Reihe von Hochfrequenzquellen 245, 246, 247 mit Übertragern 240, 241, 242 betrieben, die an den Kristall 32 angeklebt sind. Die Hochfrequenzquellen 245, 246, 247 werden mit einer horizontalen Zeile zu einem Zeitpunkt durch komprimierte Videosignale von den Kompressionssystemen 253, 254, 255 moduliert. Dies bewirkt, daß sich die akustischen Wellen 256, 257, 258 jeweils durch den Kristall 32 zu dem Absorber 44 ausbreiten, wobei der Laser einen Lichtpuls erzeugt, wenn eine vollständige horizontale Zeile sich in dem Kristall 32 für jede Farbe ausgebreitet hat. Die Breite des Lichtpulses ist weniger als eine Pixelzeit oder gleicht dieser.
Die Konfiguration gemäß Fig. 2 ermöglicht die Modulation von mehr als einem Lichtstrahl, wobei jeder der Lichtstrahlen monochromatisch ist und eine gegenüber den anderen Lichtstrahlen unterschiedliche Wellenlänge in einem einzigen Modulator oder einer einzigen Bragg'schen Zelle 31 hat. Ein Vielfarbbild kann angezeigt werden, wenn die Lichtstrahlfarben beispielsweise drei unterschiedliche Wellenlängen haben, wie beispielsweise die Wellenlängen W1, W2, W3, welche die Grundfarben rot, grün und blau darstellen. Zu diesem Zweck müssen die drei Hochfrequenzquellen 245, 246, 247 gleichzeitig die drei akustischen Wellen 256, 257, 258 in dem Kristall 32 zum Modulieren einer jeden horizontalen Zeile ins Leben rufen.
Zu diesem Zweck sei angenommen, daß die akustischen Wellen 256, 257, 258 amplitudenmodulierte Signale mit konstanter Frequenz sind, welche die Wellenlängen T1, T2, T3 haben. Die Modulation der Videosignale entsprechend der Hochfrequenzguellen 245, 246, 247 wird durch Videosignalkompressionssysteme 253, 254, 255 durchgeführt, nachdem diese beispielsweise durch Luftwellen oder eine Leitung von dem Videosystem 51 empfangen worden sind.
Falls die Wellenlängen des Lichtes 212 und die Wellenlängen der amplitudenmodulierten akustischen Wellen 256, 257, 258 derart ausgewählt sind, daß die folgenden Gleichungen unabhängig erfüllt werden: 2 sinus F&sub1; = W1/T1; 2 sinus F&sub2; = W2/T2; 2 sinus F&sub3; = W3/T3, wobei "Fi" ( i = 1, 2, 3) gleich dem Einfallwinkel ist, dann werden die Lichtstrahlen unterschiedlicher Farben von den Laserlichtquellen 212 getrennt voneinander durch die jeweiligen akustischen Wellen moduliert. Auf diese Art kann eine Vollfarbanzeige unter Verwendung von nur einem Modulator oder einer Bragg'schen Zelle 31 projiziert werden. Jede Kombination von Laserlichtquellen 211 mit anderen als den Grundfarben kann verwendet werden, um andere Kombinationen von Farben zu erzeugen, welche eine Vielfarbanzeige schaffen können, soweit diese die obige Beziehung erfüllen.

- Vielfarblaser oder monochromatische Laser -

Eine Laserfamilie, welche die Erfordernisse des Erzielens eines hohen Energie-Licht-Wirkungsgrades, einer hohen Durchschnittsleistung und der geeigneten roten, grünen und blauen Linien zum Erzeugen einer Vielfarbanzeige erfüllt, und welche aus diesem Grunde bevorzugt ist, ist die Metalldampffamilie
Allgemein werden neutrale Atome auf einen ersten Verharrungspegel durch einen Elektronenaufprall erregt. Obwohl diese Pegel an den Grundzustand gekoppelt sind, erhöht ein Einfangen der Strahlung bei Dichten von oberhalb 10¹²/cm³ die Lebensdauer in dem oberen Zustand. Eine Laserwirkung tritt zwischen Pegeln auf, welche metastabil sind. Der Aufbau von Atomen in den unteren Pegeln (sowohl durch stimulierte Emission als auch direktes Elektronenpumpen) verursacht ein Verschwinden der Inversion. Nach der Rückkehr der metastabilen Atome in den Grundzustand kann der Laser erneut gepulst werden. Mit Neon als Puffergas und einem geeigneten Druck und geeigneten Feldstärken liegen die Deaktivierungszeiten schätzungsweise bei weniger als 25 Mikrosekunden. Aufgrund der kurzen Deaktivierungszeiten kann der Laser mit hohen Wiederholungsraten, wie beispielsweise oberhalb von 30.000 Hz, gepulst werden. Für ein NTSC-Standard- Fernsehformat kann die benötigte Wiederholungsrate von ungefähr 15.750 Hz ohne weiteres erzielt werden. Die Pulsdauer beträgt ungefähr 30 bis 40 Nanosekunden. Ein anderes wichtiges Merkmal der Metalldampffamilie der Laser ist der Energie-Licht-Wirkungsgrad. Dieser Wirkungsgrad ist wenigstens so gut wie bei Nd:Yag-Lasern und kann sogar besser sein. Wenn Wellenlängen erzeugt werden, die für die Vollfarbvideoanzeigen benötigt werden, wird der gesamte ausgangsseitige Wirkungsgrad nicht durch irgendwelche Erfordernisse der Verwendung von Wellenlängenumwandlungsoptiken, wie beispielsweise Farbstoffzellen, vermindert. Aufgrund der Durchschnittsleistungseinstellung ist der Metalldampflaser für sehr hohe durchschnittliche Leistungen geeignet. 50 Watt in einfachen Bohrungen oder mehr, mehr als 100 Watt in einem Verstärkungszustand können erzielt werden.
Um grünes Licht für den Laser zu erhalten, sei angemerkt, daß das NTSC-Grün seine Mitte bei ungefähr 0,540 Mikrometer hat. Grünes Licht von ungefähr 0,510 Mikrometer kann unter Verwendung der Abwärme von Gasentladung erzeugt werden, welche die erforderliche Leistung zum Verdampfen von Kupfer liefert, welches innerhalb der Plasmaröhre vorliegt. Gleichfalls wird gelbes Licht von 0,578 Mikrometer erzeugt, welches für eine begrenzte zweifarbige Anzeige oder für eine erhöhte Helligkeit verwendet werden kann.
Andere Metalle, die zum Erzeugen der erforderlichen grünen Farbe neben Kupfer geeignet sein können, können Mangan mit einer Wellenlänge von ungefähr 0,534 Mikrometer, Blei mit einer Wellenlänge von ungefähr 0,537 Mikrometer und Eisen mit einer Wellenlänge von ungefähr 0,540 Mikrometer sein. Es sei angemerkt, daß nicht sämtliche dieser Metalle bei hohen Durchschnittsleistungen lasen. Jedoch können die niedrigeren Durchschnittsleistungen für kleinere Anzeigen verwendet werden, welche beispielsweise eine gesamte Projektionshelligkejt von weniger als 1000 Lumen haben. Aufgrund der technischen Vorteile von Kupferdampflasern werden diese hinnehmbar sein, um die Farbe grün zu erzeugen, obwohl jegliches anderes Metall verwendet werden kann.
Bezüglich der Erzeugung von rot (das NTSC-rot ist bei ungefähr 0,610 Mikrometer zentriert), welches sich für einfarbige, zweifarbige oder vielfarbige Anzeigen eignet, ist ein Lasertyp ähnlich zu demjenigen, der oben für den grünen Laser beschrieben worden ist, hinnehmbar, wobei jedoch Gold als verdampftes Medium verwendet wird. Andere Metalle, die neben Gold verwendet werden können, sind Kalzium, welches Wellenlängen von ungefähr 0,610 Mikrometer, 0,612 Mikrometer und 0,616 Mikrometer erzeugt. Jedoch wird Gold mit einer Wellenlänge von 0,628 Mikrometer als bevorzugt zur Erzeugung einer verbesserten Farbdurchstufung angesehen.
Bezüglich des blauen Lichts (NTSC-blau ist bei einer Wellenlänge von ungefähr 0,470 Mikrometer zentriert) können Metalldampflaser ähnlich den Lasern für Kupfer und Gold mit Ausnahme von Bismuth möglicherweise als geeignete Verdampfungsmedien entwickelt werden. Andere mögliche Alternativen sind Cadmium mit einer Wellenlänge von ungefähr 0,488 Mikrometer, Beryllium mit einer Wellenlänge von ungefähr 0,467 Mikrometer, Cäsium mit einer Wellenlänge von ungefähr 0,455 Mikrometer, Eisen mit einer Wellenlänge von ungefähr 0,452 Mikrometer und Indium mit einer Wellenlänge von ungefähr 0,451 Mikrometer. Diesbezüglich erscheinen Cäsium, Eisen und Indium als niedrig bezüglich des Helligkeitswirkungsgrades.
Gegenwärtig sind keine gepulsten Metalldampflaser dazu in der Lage, die gleichen Ausgangsleistungspegel zu erzeugen, wie diese von roten und grünen Metalldampflasern entwickelt werden.
Gegenwärtig können Laser mit kontinuierlichen Wellen mit einem Unterbrechungshohlraum zum Erzeugen eines gepulsten Ausganges in Verbindung mit den bevorzugten roten und grünen Metalldampflasern verwendet werden, um ein Vielfarbsystem mit hinnehmbarer Ausgangsleistung bei sämtlichen Farben zu bilden. Obwohl gleichfalls dies nicht bevorzugt ist, können Laser mit kontinuierlichen Wellen von einer Farbe in einer kontinuierlichen Betriebsart mit einem sich drehenden Polygonspiegel in Verbindung mit Metalldampflasern von anderen Farben verwendet werden, um ein Vielfarbausgangssignal zu erzeugen.

- Abweichende zweifarbige und vielfarbige Systeme -

Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist ein einziger Laser 311 vorgesehen. Der Laser 311 ist vorzugsweise ein Metalldampflaser, der ein verdampftes Metall aus beispielsweise Kupfer mit gleichzeitigen unterschiedlichen Wellenlängenemissionen hat, wie beispielsweise 0,510 Mikrometer und 0,578 Mikrometer für Kupfer. Die Wellenlängen werden durch einen dichrotischen bzw. zweifarbigen Strahlteiler 313 getrennt, welcher eine Wellenlänge von beispielsweise 0,578 Mikrometer durchläßt und die andere Wellenlänge von beispielsweise 0,510 Mikrometer reflektiert. Die erste Wellenlänge 315, welche durch den Strahlteiler 313 übertragen wird, wird ferner von einem Spiegel 317 in einen Strahl 319 reflektiert, der parallel zu dem Strahl 321 ist, welcher durch den Strahlteiler 313 reflektiert wird. Die Strahlen 319, 321 werden parallel verarbeitet. Jeder Strahl durchläuft Strahlformeroptiken 21, woraufhin jeder Strahl in einen getrennten akusto-optischen Modulator oder in eine Bragg'sche Zelle 31 einfällt. Die Bragg'schen Zellen 31 werden in der oben beschriebenen Art mittels eines komprimierten und eines nicht-komprimierten Videosignales moduliert, um die Lichtstrahlen 319, 321 zu modulieren, wobei das Signal durch jede Bragg'sche Zelle 31 mit jeweils einer horizontalen Zeile zu einem Zeitpunkt hindurchläuft. Die sich ergebenden Lichtstrahlen 323, 325 treffen auf Projektionsoptiken 327, 329 auf. Die Projektionsoptiken 327, 329 bestehen aus Linsen 63 und optischen Schlitzen 67. Der sich ergebende Strahl 331 wird durch einen Reflektor 333 zu einem zweiten dichroitischen oder zweifarbigen Strahlteiler 335 reflektiert, wo dieser mit dem Strahl 337 von dem Projektor 327 durch den dichroitischen Strahlteiler 335 kombiniert wird. Der kombinierte Strahl 339 wird durch einen Teilbildabtastspiegel 71 reflektiert und auf den Schirm 81 projiziert.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist ein Bilderzeugungssystem mit zwei getrennten Lasern 341, 343 im Gegensatz zu dem Ein-Laser-System gemäß Fig. 3 dargestellt. Der Laser 341 kann beispielsweise ein Metalldampflaser sein, der ein verdampftes Metall aus Kupfer mit einer Wellenlänge von ungefähr 0,510 Mikrometer hat. Der Laser 343 kann beispielsweise ein Metalldampflaser sein, welcher Gold verdampft und eine Wellenlänge von ungefähr 0,628 Mikrometer hat. Beide Strahlen können als Grundfarben einer dichroitischen oder zweifarbigen Anzeige verwendet werden. Die Strahlen 319, 321 werden durch Strahlformer 21 und Bragg'sche Zellen 31, die oben erläutert wurden und durch Projektoren 327, 329 hindurchgeschickt, um durch einen Reflektor 333 und einen dichroitischen Strahlteiler 335 kombiniert zu werden, um auf einem Teilbildabtastspiegel 71 auf zutreffen und um daraufhin auf die Projektionsfläche 81 reflektiert zu werden.
In Fig. 5 ist ein Satz von drei monochromatischen Laserlichtquellen 345, 347, 349 in paralleler Anordnung dargestellt. Der Laser 349 kann ein Metalldampflaser sein, der als verdampftes Metall Kupfer mit einer Wellenlänge von ungefähr 0,510 Mikrometer hat. Der Laser 347 kann ein Metalldampflaser sein, welcher Gold verdampft und eine Wellenlänge von ungefähr 0,628 Mikrometer hat. Der Laser 345 kann ein Metalldampflaser sein, der Bismuth verdampft und eine Wellenlänge von ungefähr 0,472 Mikrometer hat. Die Betriebsweise dieses Systemes ähnelt im wesentlichen der Betriebsweise des Systemes gemäß Fig. 4. Die Strahlen von den Lasern 345, 347, 349 werden durch Strahlformeroptiken 21 geformt und durch Bragg'sche Zellen 31 moduliert. Die sich ergebenden modulierten Lichtstrahlen 323, 325, 326 fallen auf Projektoroptiken 327, 329, 330 ein, wobei die sich ergebenden Strahlen durch den Reflektor 333 und zwei dichroitische Strahlteiler 335, 336 kombiniert werden, wobei der Strahlteiler 336 den Durchtritt der Wellenlängen von den Lasern 347, 349 erlaubt und die Wellenlänge von dem Laser 345 reflektiert. Der kombinierte Strahl wird durch einen Teilbildabtastspiegel 71 reflektiert und auf die Projektionsfläche 81 projiziert.
Es sei angemerkt, daß der Teilbildabtastspiegel 71 entweder ein sich drehender Polygonspiegel sein kann oder durch ein Galvanometer angetrieben wird. In jedem Fall wird er mit dem vertikalen Feldpuls des Videosignales synchronisiert, wodurch bewirkt wird, daß ein Abtastzeilenbild auf der Projektionsfläche 81 zur Erzeugung des Bildes geringfügig versetzt ist.

- Alternatives Schreibsystem -

Wie in Fig. 9 gezeigt ist und oben diskutiert worden ist, fällt der Laserlichtstrahl 12, der durch den Laser 11 emittiert wird, auf den akusto-optischen Kristall 32 ein. Die einfallenden Strahlen 24 bilden einen engen Strahl. Vor dem Einfall auf dem Kristall 32 werden die Strahlen 24 durch einen Strahlteiler 26 zur Erzeugung eines Strahles 24' geteilt, welcher parallel zu dem Strahl 24 ist. Ein Spiegel 27 wird verwendet, damit der Strahl 24' auf den Kristall 32 der Bragg'schen Zelle 31 einfällt. Ein Satz von Wandlern 42, 42' sind an unterschiedlichen Positionen an der gleichen Seite des Kristalles 32 befestigt, wobei jeweils akustische Wellen 43, 43' zwischen den Wandlern 42, 42' und dem Absorber 44 eingeführt werden. Die akustischen Signale 43, 43' werden durch die Wandler 42, 42' in Reaktion auf Signale von den Hochfrequenzquellen 45, 45' erzeugt, die jeweils durch Leitungen 47, 47' angeschlossen sind. Die Hochfrequenzquellen 45, 45' sind mit jeweils zwei horizontalen Zeilen gleichzeitig durch komprimierte Videosignale von den Kompressionsschaltungen 53, 53' moduliert. Zu diesem Zweck versorgt ein Videomischer 91 die Kompressionssysteme 53, 53' mit einem horizontalen Zeilensignal 92 bzw. dem nächsten horizontalen Zeilensignal 93. Zu diesein Zweck wird das Eingangssignal 51 durch den Videomischer 91 mit jeweils einer horizontalen Zeile zu einem Zeitpunkt abgetastet. Wenn beispielsweise die erste Zeile abgetastet wird, wird diese durch den Videomischer 91 gespeichert, bis die nächste Zeile abgetastet wird. Nachdem die zweite Zeile abgetastet ist, sendet der Videomischer die Signale 92, 93, die die beiden Zeilen eines vollständigen Videosignales darstellen, gleichzeitig aus. Demgemäß bewirken die Signale 92, 93, daß sich die akustischen Wellen 43, 43' durch den Kristall 32 gleichzeitig zu dem Absorber 44 ausbreiten, während der Laser 11 einen Lichtpuls 12 liefert, wenn sich eine vollständige horizontale Zeile gänzlich in den Kristall 32 ausgebreitet hat. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist die Breite des Lichtpulses geringer oder gleich bezogen auf die Pixelzeit. Demgemäß treten zwei modulierte Ausgangsstrahlen 61, 61' aus dem Kristall 32 zu den zylindrischen Linsen 54, 56 aus. Die Linsen 54, 56 dienen zum Fokussieren der Ausgangsstrahlen 61, 61' zur Anzeige auf der Projektionsfläche 81. Die fokussierten Lichtstrahlen 61, 61' verlassen die Linsen 54, 56 und werden zu der zylindrischen Linse 58 übertragen. Die Linse 58 wird verwendet, um den Satz von Lichtstrahlen 61, 61' vor ihrem Einfall auf die Linse 63 weiter zu fokussieren. Der ausgangsseitige Strahl von der Linse 58 wird dann zu der zylindrischen Linse 63 übertragen, welche für die Ausgangsprojektion verwendet wird. Die Linse 63 fokussiert die modulierten Lichtstrahlen in die Lichtstrahlen 65, 65', welche auf den optischen Schlitzen 67 projiziert werden. Wie oben erläutert worden ist, ist der optische Schlitz 67 angeordnet, um ungebeugtes Licht 64 abzublocken, welches aus der Bragg'schen Zelle 31 austritt. Der Satz von Lichtstrahlen 69, 69', welcher von dem Schlitz 67 abgegeben wird, wird auf den Teilbildabtastspiegel 71 projiziert. Der Teilbildabtastspiegel 71 bewirkt eine geeignete Lage des Lichtstrahles auf der Projektionsfläche bzw. dem Projektionsschirm 81. Zu diesem Zweck werden die Signale 69, 69' nach ihrer Reflexion an dem Teilbildabtastspiegel 71 zu der zylindrischen Linse 100 übertragen, die verwendet wird, um die Entfernung zwischen dem parallelen Satz von Ausgangsstrahlen 69, 69' bei Projektion auf der Projektionsfläche 81 einzustellen.
Die Videosignale 92, 93 können von einer parallelen Quelle zugeführt werden, wie beispielsweise einer getrennten Videoquelle für jedes Signal, anstatt einen Videomischer 91 zu verwenden. Dieser würde für einen parallelen Eingang verwendet werden. Es sei angemerkt, daß das Mehrfach-Zeilen-Schreiben nicht auf zwei Zeilen wie bei dem obigen Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Diese Beschreibung dient lediglich den Zwecken der Darstellung. Jegliche vernünftige Anzahl von Zeilen kann verwendet werden, wie beispielsweise drei ober mehr.
Das Mehrfach-Zeilen-Schreiben ermöglicht eine Erhöhung der vertikalen Auflösung der Projektion ohne Erhöhung der Bandbreite des eingangsseitigen Videosignales. Wenn beispielsweise ein Doppelzeilenschreiben verwendet wird und die erforderliche ausgangsseitige Auflösung auf 525 Zeilen oder den NTSC-Standard begrenzt ist, muß die Lichtquelle lediglich einen Puls für jeweils zwei horizontale Zeilen erzeugen, wobei dies ungefähr 8000 Hz entspricht. Da demzufolge die Laserquelle 11 lediglich halb so oft pulsen muß, wie dies oben beschrieben ist, wird die Betriebslebensdauer der Laserquelle 11 erheblich länger.
Wenn gleichfalls die Laserquelle 11 mit ungefähr 16000 Hz gepulst wird, welches die Wiederholungsrate ist, die verwendet wird, um ein Videobild mit 525 Zeilen (NTSC- Standard) anzuzeigen, und wenn ein Dreifach-Zeilen- Schreiben verwendet wird, kann die vertikale Ausgangsauf lösung 1500 Zeilen übertreffen. Wie oben diskutiert worden ist, können die Eingangssignalabtastzeilen von parallelen Quellen anstatt von einer einzigen Quelle stammen.
Zusätzlich zu der erhöhten Lebensdauer der Laserquelle 11 wird bei verminderter Wiederholungsrate eine Erhöhung der durchschnittlichen Laserleistung ermöglicht, da mit niedrigerer Wiederholungsrate allgemein ein Anstieg des Laser-Energie-Licht-Wirkungsgrades einhergeht.
Das obige System des Vielfach-Zeilen-Schreibens kann gleichfalls bei Vielfarbprojektoren in der gleichen Art verwendet werden, wie in der Beschreibung der Fig. 2 ausgeführt ist.
Obwohl das detailliert beschriebene System ausgesprochen zufriedenstellend ist und als bevorzugt angesehen wird, sind viele Änderungen bezüglich der Struktur und bezüglich des Verfahrens möglich. Viele dieser Änderungen wurden oben ausgeführt und sind Beispielsfälle von möglichen Änderungen und Variationen. Gleichfalls kann beispielsweise eine Quelle für eine beliebige Farbe aus mehr als einem Laser bestehen, welche im wesentlichen die gleiche oder eine ähnliche Frequenz haben. Diese Beispiele sind nicht als erschöpfend anzusehen.

Claims

1. Ein Videobilderzeugungssystem, das auf elektrische Signale anspricht, die ein Bild darstellen, mit einer Lichtquelle für wenigstens eine ausgewählte Frequenz, die wenigstens einen gepulsten Laser (11) aufweist, einer akusto-optischen Zelle (31) mit einem Medium zur Schallübertragung mit einer ersten Fläche, die dem Laser gegenüberliegt, und einem Wandler (42) zum Umwandeln eines elektrischen Signales in eine Schallwelle, der an einer Fläche mit Ausnahme der ersten Fläche befestigt ist, um Schallwellen (43) zu erzeugen, die nicht-kollinear mit dem Licht von dem Laser sind, jedoch auf dieses einwirken; einer Signaleinrichtung (45, 51, 53) zum Treiben des Wandlers, um amplitudenmodulierte Schallwellen zu erzeugen, welche den elektrischen Signalen für eine Zeile des Bildes entsprechen; einer Projektionsfläche (81); und einer sequentiellen ebenen Projektionseinrichtung (63, 71), die bewirkt, daß das Licht von dem Medium auf die Projektionsfläche bei einer speziellen Zeilenposition auftrifft, die der Ordnungsposition der entsprechenden Zeile der Videodate innerhalb des Bildes entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Signaleinrichtung eine Kompressionseinrichtung (53) zum elektronischen Reduzieren der Zeitdauer für ein Signal, welches die Zeile des Bildes darstellt, umfaßt, wobei die Kompressionseinrichtung eine erste Einrichtung (114, 116) zum Speichern von Daten bei einer Echtzeitrate der elektrischen Signale und eine zweite Einrichtung (120, 128, 130, 132), die eine Zufuhr der Daten von der ersten Einrichtung zu dem Wandler (42) mit einer höheren Rate als die Echtzeitrate der elektrischen Signale veranlaßt, umfaßt.

2. Ein System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Laser (11) ein gepulster Metalldampflaser ist.

3. Ein System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß eine einzige akusto-optische Zelle mit einer Mehrzahl von Wandlern (240, 241, 242) zur Umwandlung elektrischer Signale in Schallwellen, welche auf der einzigen Zelle befestigt sind, verwendet wird.

4. Ein System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle drei getrennte, gepulste Laser (211) umfaßt, um monochromatische rote, grüne und blaue Lichtstrahlen zu der akusto-optischen Zelle (31) zuzuführen, um ein Vielfarb-Videobilderzeugungssystem zu schaffen.

5. Ein System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die akusto-optische Zelle (31) ein anisotrophes Medium umfaßt.

6. Ein System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Mehrzahl von gepulsten Lasern (211) umfaßt, wobei die Laser unterschiedliche monochromatische Farben emittieren, und daß ferner eine Mehrzahl von Schallwellenwandlern (240, 241, 242) vorgesehen sind, von denen ein jeder einem der Laser entspricht und ausgerichtet ist, daß jede der monochromatischen Farben von den Lichtquellen durch die Schallwellen von einem der Wandler moduliert wird, wobei die Signaleinrichtung ferner eine Mehrzahl von Signalquellen (245, 246, 247) umfaßt, wobei jede der Quellen den elektrischen Signalen für die Farbe eines jeweiligen Lasers für die Zeile des Bildes entspricht.

7. Ein System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Einrichtung zum Mischen der modulierten Farbsignale vorgesehen ist.

8. Ein System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ferner eine Mehrzahl von Zellen (31) vorgesehen sind, wobei an jede der Zellen einer der Wandler angebracht ist.

9. Ein System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung der Kompressionseinrichtung (53) einen ersten und einen zweiten Speicher (114, 116) mit wahlfreiem Zugriff umfaßt, die unter der Steuerung von Multiplexern (128, 130) und eines Steuer-Flip-Flop (132) wahlweise Eingangsvideodaten (134) bei der Echtzeitrate empfangen, die durch den ersten Pulsgenerator (106) festgelegt ist, oder die Daten zu dem Wandler (42) mit einer höheren Rate zuführen, welche durch einen zweiten Pulsgenerator (120) festgelegt ist, wobei die Anordnung derart vorgesehen ist, daß einer der Speicher mit wahlfreiem Zugriff Daten (134) empfängt, während der andere Speicher mit wahlfreiem Zugriff Daten zu den Wandlern zuführt.

10. Ein Verfahren zum Anzeigen von Videobildern entsprechend einem elektrischen Signal, welches die Bilder auf einer Projektionsfläche (81) darstellt mit folgenden Verfahrensschritten: Empfangen des Signales; Umwandeln einer jeden Zeile des Signales in Schallwellen; Einführen der Schallwellen in ein Medium (32) zum Übertragen der Schallwellen; Warten, bis genug Schallwellen zur Darstellung einer vollen Zeile eines Bildes in dem Medium enthalten sind; Einführen wenigstens eines Pulses von monochromatischem Licht in das Medium nach dem Warteschritt über eine Zeitdauer, die geringer ist als die Ausbreitung eines Pixels in dem Medium und bei einem Winkel, der bewirkt, daß das monochromatische Licht durch die Schallwelle läuft, wodurch das monochromatische Licht moduliert wird; Fokussieren des modulierten Lichtes; und Belichten des Abschnittes der Projektionsfläche, welcher der Zeile entspricht, mit der modulierten Zeile des monochromatischen Lichtes, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Empfangen des Signales und vor dem Umwandeln des Signales in Schallwellen das Signal elektrisch komprimiert wird, um die Zeitdauer eines Signales, welches eine Bildzeile darstellt, zu vermindern, wobei die Kompression erstens die Speicherung von Daten bei der Echtzeitrate der elektrischen Signale und zweitens die Übertragung der Daten von dem Speicher zu dem Wandler mit einer höheren Rate als der Echtzeitrate der elektrischen Signale umfaßt.

11. Ein Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß getrennte Pulse von rotem, grünem und blauem monochromatischen Licht von gepulsten Lasern (211) in das Medium (32) eingebracht werden, um ein vielfarbiges Videobild zu erzeugen.

12. Ein Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine einzige Zelle (31) des Mediums für die Übertragung der Schallwellen vorgesehen ist; daß eine Mehrzahl von getrennten monochromatischen Lichtstrahlen in die Zelle eingebracht werden; und daß jeder der Lichtstrahlen moduliert wird, um eine modulierte, vielfarbige Anzeige auf der Projektionsfläche (81) zu schaffen.

13. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium (32) anisotrophes Material umfaßt und daß die Lichtpulse durch einen oder mehrere gepulste Metalldampflaser erzeugt werden.

14. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal elektronisch komprimiert wird, indem dieses in einen ersten und in einen zweiten Speicher (114, 116) bei der Echtzeitrate eingespeichert wird und indem dieses zur Umwandlung in Schallwellen mit einer höheren Rate zugeführt wird, wobei die Anordnung derart ist, daß das Signal von einem der Speicher empfangen wird, während der andere Speicher seinen vorher abgespeicherten Inhalt zur Umwandlung in Schallwellen zuführt.

15. Ein Verfahren zum Anzeigen von Videobildern nach Anspruch 10, mit folgenden Schritten: Elektronisches Komprimieren von wenigstens zwei Zeilen des Signales, im wesentlichen gleichzeitiges Einbringen einer jeden Zeile von Schallwellen in das Medium (32); Einbringen eines Pulses (24, 24') von monochromatischein Licht in das Medium für jede der Zeilen; Fokussieren jeder modulierten Zeile des monochromatischen Lichtes; und Belichten des Abschnittes des Schirmes, welcher einer jeden Zeile entspricht, mit der entsprechenden modulierten Zeile des monochromatischen Lichtes.