专利名称：可控制的光调制器部件和所使用的装置的制作方法
可控制的光调制器部件和所使用的装置 本发明涉及一种可控制的光调制器部件、通过电磁场的强度可控制
其光透射的透光装置(Lichtdurchlass )及其特别是在彩色图像产生器中 的应用。
已知的是，光通过可极化的介质(其极化特性可通过电场或磁场改 变)、所谓的克尔盒和不可改变的极化滤光器来导向，由此根据对所述 盒的控制，或多或少的光通过这些极化器。这种克尔盒需要高的控制电 压或强磁场(其产生比较复杂)，当取消电激励或磁激励时，这种克尔 盒明显延迟地退回到其起始状态。此外，当激励以较高的频率变化时， 介质中会出现显著的能量转换。另外公知的是，彩色图像产生器通过三 种不同色彩的强度受控的光源来工作，这些光源的光通过移动的X-Y转 向系统叠加地显示在屏幕上。例如在焊接工防护眼镜中所使用的固体是 公知的，这些固体通过入射的光视其强度而定被弱化(gedampft),从 而在光强度增加时其透射大大地减少。这种效应带有很小的松弛值。入 射的闪光并不通过如下的圆盘，即这种圆盘随后却再次透明。 本发明的目的在于，提出一种可控制的高速光调制器。 解决方案在于，光调制器部件在其透光装置上被施加以强度受控的 微波场。
有益的设计和应用在从属权利要求和并列权利要求中说明。 新式光调制器部件特别适于控制激光束的强度。调制器部件可以由 于激光束的较小的直径而小型化。光调制器部件的透光装置由玻璃构 成，该玻璃的透射性可通过电磁交变场的强度来控制。其中交变场的频 率和强度取决于玻璃的制造参数。当今，这种玻璃用在如下的眼镜中， 即在这种眼镜中，透光性(透射性)取决于入射的明亮度。例如就太阳 镜或焊接工眼镜而言。现在这种玻璃也可以被制造，从而代替光，具有 一定频率(其低于光束的频率)的电磁场控制透射。该频率通常在5GHz 和100GHz之间。玻璃的透射直接取决于所施加的场强。因此微波场也可 以控制光调制器的透射。
优选微波天线成对地设置在调制器部件的一侧或两侧。特别是已表 明极性交替的天线环绕地设置是合适的。由此产生围绕中央的透光装置的例如四极场、八极场等，所述透光装置只需略大于待调制的光束。 在另一种设计中，玻璃呈圆柱形，而天线电极则环状地围绕玻璃圆柱。
对于例如50GHz的微波频率来说，电极是毫米级的。优选电极对是电容 器的一部分，这些电容器与围绕调制器部件设置的电感形成振荡回路。 在这种情况下，由于圆盘的厚度小且电极距离短，在玻璃中产生高的场 强。如果振荡回路被相位错开地触发，从而相应的最大相位围绕中央的 透光装置旋转，则中央的透光装置中的场强被进一步提高。就一种相应 的构造而言，光调制器以直至180GHz的频率工作。其中该频率用作通过 控制频率调制的载频。5 0 GHz发生器可以例如以5 GHz的控制频率来控制 其强度，用于光束或激光束的光调制器部件的透射也跟随该频率。通过 这种方式可控制地可将连续工作的激光器的光束用于多种用途，例如用 于模拟的或数字的消息传输，用于信息显示，用于材料加工，或者如还 将详细说明的用于图像显示。连续工作的激光器的调制方式避免了脉沖 工作的激光器的所有已知缺点。
对于单色的图像产生器来说，激光束直接地或者通过滤光器色彩变 化地，例如变成白色光通过光调制器部件被导向，接下来相继地在两个 旋转的棱反射镜上进行X转向和Y转向，该激光束从这两个棱反射镜入 射到投影面上，在投影面上根据光调制产生图像。通过单色的视频信号 对控制的微波进行调制，且旋转的棱反射镜与换行信号和换帧信号同步 地工作，由此再现视频图像。以相应的方式产生彩色电视图像，如果三 种不同色彩的激光的每一个调制的束都叠加地射向棱镜，其中根据色彩 信号进行调制，也就是说，相应的色彩信号越高，微波能量越低。
最好附加地根据亮度信号来调制白色的光束，且三个彩色激光束在 棱反射镜之前混合。白色的光束以公知的方式从蓝色的激光束中通过在 黄色滤光器中的调制得到。亮度信号的这种附加的混合允许对投影的图 像的明亮度进行控制，而无需改变彩色激光的功率。由此避免在明亮度 改变时由激光器中的非线性引起的色彩偏移。
这种完全的彩色图像投影机安装在3cm厚的具有DINA5尺寸的壳 体中，并提供约15k流明。通过可达到的5GHz高的调制频率，具有10兆 像素的图像在250Hz的帧频的情况下可以产生至今未达到的质量和耀 度。
图中举例地示出对本发明的设计。图l为光调制器的示意图； 图2示出笫一电极装置； 图3示出第二电极装置； 图3示出圆柱形的装置；
图4示出具有发生器(Generator)的光调制器； 图5示意地示出激光投影机。
图1中示意地示出光调制器M，在其中央嵌有圆盘2。在通光区域3 中，激光束L通过该圆盘。在圆盘2上环绕地设有天线电极4，其中始终 有两个电极4a、 4b形成一个电极对。通过这些电极4a、 4b-它们是微波 振荡回路的一部分-将电场强度引入到玻璃2中并控制玻璃2的透射。电 极4还用于将损耗热从玻璃中排出。
图2示出电极4a、 4b在圆盘2上的第一种设置。在这种设置中， 一对 电极4a、 4b分别位于玻璃2的一侧，并与电感5—起形成微波振荡回路。 因为在相对侧同样有一个振荡回路，所以形成四极场。电极4a、 4b也可 以只位于玻璃2的一侧，于是形成二极场。
图3示出电极4a、 4b在圆盘2上的第二种设置。在这种设置中， 一对 电极4a、 4b分别相对地位于玻璃2上，并与电感5—起形成农i波振荡回路。 因为其附近还有一个振荡回路，所以形成四才及场。
图4示出圆柱形的光调制器部件。两个天线电极4a、 4b环状地围绕 玻璃圆柱。它们形成电容器的极板，所述电容器与所示的电感5形成振 荡回路，并在其电极之间形成相应的交变场。该交变场对轴向通过玻璃 圆柱2导向的激光束L进行控制。
图5再一次示意性地示出相应于图1的调制器M。圆盘2上的电极4由 相应地多个发生器6触发，其中只示出了一个发生器。每个发生器6都为 具有电感5和电极4a、 4b的振荡回路供电。所示微波场的强度根据有效 信号N来控制。在这种情况下对发生器6的相位进行控制，从而在圆盘2 上形成旋转场，这里用箭头示出。该旋转场产生对在激光束L的透光装 置3中的透射的均匀的控制。
图6示意地示出具有彩色激光器R、 G、 B、 W和调制器M的投影机1。 用于彩色激光器R、 G、 B的调制器M以公知的方式根据图像的彩色信号 来触发(这里未示出)，并通过光叠加装置(Lichtsummation ) 8中的反 射镜7和棱反射镜集聚成彩色光束。激光器W的光束-其首先是蓝色-根据明亮度信号在所配设的调制器M中被调制。该明亮度信号H在过滤 器F中被转换成白色光束，并通过棱反射镜9同样射入到彩色光束12中。 通过对明亮度信号H的相应的调制，可以调整所产生的图像的明亮度， 而无需在调准彩色激光R、 G、 B时重新调整。彩色光束12以公知的方式 通过旋转的棱反射镜辊ll水平转向，且通过旋转的棱反射镜辊 (Prismenspiegelwalze ) IO垂直转向。其中将这些棱反射镜面倾斜，从 而在投影面上产生投影光束P的直线走向。 附图标记列表
1投影机
2圆盘
3透光装置
4电极
4a第一电极
4b第二电极
5电感
6发生器
7反射镜
8光叠加装置
9亮度输入装置
10垂直棱反射镜辊
11水平棱反射镜辊
12叠加的光束
B蓝色的激光器
F滤光器
G绿色的激光器
H明亮度信号
激光束
M光调制器
N有效信号
P投影光束
R红色的激光器
W白色的激光器
权利要求
1.一种光调制器(M)，具有通过电磁场的强度可控制其光透射的透光装置，其特征在于，它被施加以强度受控的微波场。
2. 如权利要求1所述的光调制器，其特征在于，所述透光装置由玻 璃构成。
3. 如权利要求2所述的光调制器，其特征在于，制造p玻璃，使 光透射特性在确定的频率范围内主要取决于所施加的微波场。
4. 如权利要求3所述的光调制器，其特征在于，所述微波场具有在 5GHz和180GHz之间的确定的频率。
5. 如权利要求4所述的光调制器，其特征在于，所述微波频率用作 载频，该载频直至例如处于小于所述微波频率的数量级的频率被幅度调 制。
6. 如权利要求2所述的光调制器，其特征在于，它具有围绕所述透 光装置(3)以交替极性成对地设置在玻璃一侧或玻璃的不同侧上的微 波天线(4a、 4b)的布置。
7. 如权利要求6所述的光调制器，其特征在于，所述透光装置(3) 的直径略大于待调制的激光束的直径。
8. 如权利要求6所述的光调制器，其特征在于，面状的天线电极 (4a、 4b)作为电容器与在玻璃的边缘侧设置的电感(5)形成振荡回路。
9. 如权利要求6所述的光调制器，其特征在于，所述振荡回路中的 波的相位围绕所述透光装置(3)旋转。
10. 如权利要求8所述的光调制器，其特征在于，所述玻璃呈圆柱 形，而所述天线电极(4a、 4b)则环形地围绕该圆柱。
11. 一种具有如前述权利要求中任一项所述的光调制器的装置，其 特征在于，它被施加以激光束(L),该激光束的经调制的光被输送给 具有光探测器的消息传输装置或光显示设备、材料加工装置或投影装 置。
12. 如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述经调制的激光束 (L)被输运给X和Y转向装置(10、 11),并从所述转向装置转向至投影面。
13. 如权利要求12所述的装置，其特征在于，所述转向装置由两个反射的棱反射镜式的辊(10、 11 )构成。
14. 如权利要求11-13中任一项所述的装置，其特征在于，多个光 调制器(M)被分别以不同色彩的激光器(R、 G、 B)加载，如此产生 的经调制的激光束(L)被叠加地输入到所述转向装置(10、 11)。
15. 如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述激光器(R、 G、 B)发出具有至少三种基本色彩的光。
16. 如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述三种激光器(R、 G、 B )分别根据视频信号的RGB信号来调制。
17. 如权利要求14至16中任一项所述的装置，其特征在于，另一 光调制器(M)被施加以白色的光束(H),该白色的光束根据亮度信 号来调制。
18. 如权利要求17所述的装置，其特征在于，投影的明亮度通过所 述白色的光束(H)的强度来控制。
19. 如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述白色的光束(H) 通过在滤光器(F)中的变换从蓝色的激光束中产生。
全文摘要
本发明涉及一种可控制的光调制器(M)，其通过电场的强度可控制其光透射，其中它被施加以强度受控的微波场。此外提出一种用于激光投影的装置，该装置通过这种光调制器来控制。
文档编号G02F1/01GK101297231SQ200680040151
公开日2008年10月29日 申请日期2006年10月27日 优先权日2005年10月28日
发明者乌维·普罗克诺 申请人:乌维·普罗克诺