JPS593477A - レ−ザ−光の偏向による図形表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、レーザー光の偏向による図形表示装置に関す
るものであり、より詳しくは、電子計算機に対する図形
の入出力等を目的とし、スタイラスで半透明デジタイザ
の表面に描いた図形等の情報に基づいてレーザー光を変
調し、その変調したレーザー光を正弦波振動する水平、
垂直偏向ミラ装置に関するものである。

従来、電子計算機を利用してライトベンで陰極線管表示
装置（ＣＲＴ）に電子回路図や種々の物品のデザインを
描き、さらにライトベンで必要な加雛、修正を行うこと
により電子回路の設計や物品をデザインすること等が行
われている。しかしながら、ＣＲＴは画像表示を行う管
面が厚いガラス板によって形成され、且つそのガラス板
が湾曲しているため、必然的に画像に視差が生じ、ライ
トベンによって思い通りの図形を描いたり、必要な加筆
、修正を行うのが著しく困難で、使いにくいという欠点
がある。

一方、ＣＲ，Ｔに表示するための入力装置として、タブ
レット上にスタイラスで描記するようにした装置を用い
ることもできる。しかしながら、この場合にはタブレッ
ト上に描いた図形をそのままタブレット上に表示できず
、描く位置とは異なる位置に置かれた（、ＢＴに表示す
ることになるため、先に描いた図形を見なから加筆、修
正することは実際上不可能である。

そこで、上記タブレット等に代えて半透明デジタイザを
用い、半透明デジタイザ上へのスタイラスによる図形等
の摘記に伴い、その半透明デジタイザをスクリーンとし
て、上記描記に応じて制御されたレーザー光により水平
、垂直走査し、上記図形等の画像を投影表示することが
考えられる。

この場合、レーザー光による走査を行うだめの水平、垂
直偏向には、レーザー光を正弦波振動する水平、垂直偏
向ミラーで反射させればよいが、極めて速い周期で偏向
ミラーを正弦波振動させることには技術的な困難性を伴
い、簡単な構成によって的確な正弦波振動を与えること
は困難である。

本発明は、このような問題を解決するため、端部を固定
した金属棒の弾性を利用して、それに交流磁界によって
生ずるトルクにより速い周期の捩シ振動を与え、これに
よって金属棒上の偏向平面ミラーを微小振動させてレー
ザー光を偏向させ、さらに上記偏向が微小であることか
ら、曲面柱状の偏向曲面ミラーによってその偏向角の拡
大を行うように構成し、簡単な構造によってレーザー光
の大きな偏向角による偏向を可能にしたものである。か
かる偏向は、特に速い周期でミラーを振動させる必要が
ある水平偏向器の場合に適用して有効なものである。

而して、本発明は上記目的を達成するため、半透明デジ
タイザ上にスタイラスで描記した図形等の座標に対応す
る変調信号によりレーザー管から投射されるレーザー光
の変調を行う偏光変調器を備え、この偏光変調器から出
力されるレーザー光点近傍の速い周期により捩り振動さ
せる交流電磁石を備え、かつ上記金属棒上に平面ミラー
を設けることにより構成し、この水平偏向器から出力さ
れるレーザー光の偏向角を拡大する水平偏向曲面ミラー
を曲面柱状に形成し、さらにこの曲面ミラーにおいて水
平偏向角が拡大されたレーザー光の垂直偏向角を拡大し
て上記半透明デジタイザの裏面にレーザー光の水平、垂
直走査による画像を表示可能にする垂直偏向器を設けた
ことを特徴とするものである。

かかる本発明の図形表示装置によれば、レーザー光を偏
向させるミラーを備えた金属棒を変流磁界によるトルク
で捩ることにより、ミラーを微小角だけ正弦波振動させ
、そのミラーにより微小角だけ偏向したレーザー光の偏
向角を、次段の偏向曲面ミラーにより拡大するようにし
たので、スクリーンの画面を走査するだけの偏向角を備
えたレーザー光を容易に得ることができ、半透明デジタ
イザ上に変調信号に対応する画像を画かせることができ
る。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
と、第１図に示す図形表示装置は、電子計算機と対話等
に用いるもので、レーザー光を振動するミラーにおいて
反射させてスクリーンを構成する半透明デジタイザ１の
裏面を水平及び垂直に走査させ、スタイラス２でデジタ
イザ１の表面に描いた図形等の画像をその摘記位置に実
時間的に表示するようにしたものであり、大別して電気
的制御回路部とレーザー光処理部により構成されている
。

上記電気的制御回路部は、スタイラス２で押圧した半透
明デジタイザ１上の位置の座標信号を検出して電子計算
機に入力する座標検出兼入力回路を備え、上記座標信号
を処理するソフトウェアをもった電子計算機に映像信号
発生回路を接続し、この映像信号発生回路は映像信号を
レーザー光の水平、垂直偏向と同期させるためにその偏
向を制御する偏向制御回路と接続し、さらにその映像信
号によってレーザー光を変調するために、上記映像信号
発生回路にはレーザー光変調回路を介して偏光変調器を
接続している。

一方、レーザー光処理部においては、レーザー管３から
投射されたレーザー光Ｌ１がレンズ系４を通して偏光変
調器５に送られる。この偏光変調器５ｑ、レーザー光を
映像信号に基づいて変調することにより、そのレーザー
光に半透明デジタイザ１上の表示図形等に対応した濃淡
情報を与えると共に、後述するように半透明デジタイザ
１の画面を水平走査するレーザー光の走査線を互いに平
行にするために所要の断続的信号として出力するもので
、第２図に示すように、レーザー管３からのレーザー光
り、を二種類の偏波ｔ１　、　ｚ２に偏光分離するビー
ムスプリッタ−７を備え、各偏波ｔ、　、　ｔ２の光路
に上記レーザー光変調回路と接続した立上り特性の良い
変調器８，９を配設することにより、変調器８，９に入
力する偏波ｔ、　、　ｔ２を映像信号に基づいて変調す
ると共に、変調後の変調偏波ｔ３　。

ｔ４を断続的信号として出力するようにし７ている。

即ち、後述する水平偏向器１３における平面ミラーＩ６
αの正弦波振動の周期を基準とし２て、一方の変調器８
からは、 （２１Ｌ＋−）π〜（ｚｒＬ十−）π　（ｎ：整数）０
・（す２ の範囲外で消光する変調偏波を出力すると共に、他方の
変調器９からは、 （ｚｒＬ十−）π〜（２ＦＬ＋−）π　　　　　・・・
（２）２ の範囲外で消光する変調偏波を出力するようにしている
。さらに、変調器８，９の後に上記一対の変調偏波ｔ３
　、　ｔ４を合成レーザー光Ｌ２に合成するビームスプ
リッタ−１０を配設している。なお、上記１３％水平信
号調整器１４及び水平偏向曲面ミラー１５は、上記合成
レーザー光Ｌ２を水平偏向するものである。先ず、合成
レーザー光を微小角だけ水平偏向させる水平偏向器１３
は、第６図乃至第５図に示すように、両端を固定した略
円柱状の高透磁率の金属棒１６を備え、その外周面の一
部を平面化して研摩し、あるいは金輌を蒸着することに
より、平面＜５−１６αを形設し、その金属棒１６を固
定状態のリング状交流電磁石１７に遊挿し、電磁石１７
の径方向に対向する二対の磁極１８　（Ｌ　、　１８．
６及び１９ａ。

１９　ｂのコイルをリード線２０によシ上記偏向制御回
金属棒１６をそれ自体の弾性を利用して交互に逆向きに
捩り、金属棒１６をその共振点近傍の速い周期で剪断強
さ内において僅かに捩り弾性振動させると、それに伴っ
て金属棒１６上の平面ミラー１６αが微小変位角で正弦
波状に為周波−振動し、この平面ミラー１６αで合成レ
ーザー光Ｌ２を反射させることにより、その合成レーザ
ー光Ｌ２を微小角だけ水平偏向させることができる。な
お、上記金属棒１６はその一端だけを固定状態とするこ
ともできる。而して、このようにして水平偏向された合
成レーザー光Ｌ３の偏向角変位は、上記正弦波の（ｉｔ
、（２３式の範囲において、位相πのずれで変位が逆転
している。

上記合成レーザー光Ｌ３が入力される次段の水平信号調
整器１４は１合成レーザー光Ｌ３を構成する一対の偏波
ｔｓ　、　ｔ６の光路長及び偏向角変位を一致させるも
ので、第６図に示すように、合成レーザー光Ｌ３を分離
、合成する一対のビームスプリッタ−２３、２４と、そ
れらの間に配設して像の左右を反転する反転プリズム部
及び複数のミラー２６とにより構成され、ビームスプリ
ッタ−２３を透過した一方の偏波ｔ６の光路をミラー２
６によって延長して一対の偏波における光路長を一致さ
せると共に、他方の偏波ｔ５を反転プリズム匹で反転さ
せることにより一対の偏波の偏向変位角を一致させ、さ
らにそれらの偏波をビームスプリッタ−冴で合成して周
期がπの偏向角変位を持つ合成レーザー光Ｌ４を得るよ
うに構成している。

その合成レーザー光Ｌ４が入力される次段の水平偏向曲
面ミｙ　　１５　ｔ′ｉ、％合成レーザー光Ｌ４の水平
偏向角を拡大すると共に、各々の水平走査線が等速度で
走査を行うようにするもので、入力する合成レーザー光
Ｌ４の水平偏向速度との関係において形成した曲面状の
ミラー面１５αを備えている。なお、上記ミラー面１５
　ａでの反射により合成レーザー光Ｌ５のビーム自体が
拡がるのが避けられないため、前もってレンズでビーム
自体に負の拡がり角を与えておく必要がある。また、一
つの水平偏向曲面ミラー１５によっては、半透明デジタ
イザ１の画面を左右に走査するだけの大きさの偏向角が
得られない場合には、水平偏向曲面ミラー１５を多段に
設けることもできる。

このようにして得られた合成レーザー光Ｌ５が入力され
る垂直偏向器２７及び垂直偏向曲面ミラー四け、上記水
平偏向後の合成レーザー光Ｌ５を引続き垂直偏向させる
ものである。先ず、微小角だけ垂直偏向させる垂直偏向
器２７　Ｌｄ　ｓ第７図乃至第９図を形成すると共に、
その金属棒３Ｉを固定状態の一対のリング状交流電磁石
３２　、３２に遊挿し、一対の電磁石３２　、３２のそ
れぞれにおいて径方向に対向す・−１＝対０磁極°°“
・°°６・及“°“・３４　Ａ　（７）　：Ｉ　−（金
属棒３１をトルクＴ１′、Ｔ２′で交互に逆向きに捩っ
てミラー３１　ｅｌを微小捩り弾性振動させ、これによ
って正弦波状に振動するミラー３１αで合成レーザー光
Ｌ６を反射させ、垂直偏向させるように構成している。

この場合において、金属棒３１におけるミラー３１ａの
両側を一対の電磁石３２　、３２で捩るようにしたので
、ミラー３１　（Ｌの変形は阻止され、また上記コイル
に低周波電流を流すようにしたので、金属棒３１の捩り
ばね定数が大きいことから、金属棒３１ハ加えるトルク
に一致して振動することになる。

なお、金属棒３１は、上記金属棒１６と同様に、一端ミ
ラー１５と同様に、垂直偏向器２７で偏向させた合成レ
ーザー光Ｌ６の偏向角を拡大するもので、垂直走査にお
ける走査速度を等速度とする曲面状のξラー面２８１２
を備えたものとして構成され、このミラー面２８１Ｚで
反射された合成レーザー光Ｌ７は上記半透明デジタイザ
ｌの裏面からその画面を水平、垂直に繰返して走査する
ことになる。

次に、上記装置の動作を説明する。

先ず、スタイラス２で半透明デジタイザ１上に図形等を
描けば、座標検出兼入力回路により図形等を構成する各
点の座標信号が順次検出されて電子言１算機に入力され
、それらの信号が電子計算機において処理され映像信号
発生回路に入力され、その映像信号発生回路において電
子計算機からの濃淡信号が偏向制御回路からの制御信号
によシ水平、垂直偏向と同期した映像信号となり、その
映像信号がレーザー光変調回路に送られる。

これと並行して、偏光変調器５においては、しらの変調
信号に基づいてそれぞれ個別に変調されて図形等の濃淡
情報を与えられると共に、水平偏向器１３における平面
ミラー１６　（Ｌの正弦波振動の周期を基準として、上
記（り及び（２）式の範囲外で消光する二種類の変調偏
波ｔ３　、　ｔ４として出力され、さラニソれらがビー
ムスプリッタ−１０で合成されて合成レーザー光Ｌ２と
なる。

上記合成レーザー光Ｌ２は、次段の水平偏向器１３にお
いて正弦波振動する平面ミラー１６αで反射され、高速
で水平偏向すると共に、その正弦波における上記（１）
％　（２）式のそれぞれの範囲外で消光するレーザー光
Ｌ３となる。

このようにして得られるレーザー光Ｌ３は、第６図に示
す次段の水平信号調整器１４において、ビームスプリッ
タ−２３により再び二種類の偏波ｔ５　、１６に分離さ
れ、それぞれ異なる光路を通ることによシ互いの光路長
が一致すると共に、一方の偏波１５繰返し水平偏向する
合成レーザー光Ｌ４となシ、さらに、そのレーザー光Ｌ
４は水平偏向曲面ミラー１５によって偏向角が拡大され
る。

さらに、上記水平偏向されたレーザー光ＬｓＦｉ、第７
図乃至第９図に示す垂直偏向器２７により垂直偏向され
、その後垂直偏向曲面ミラー四により垂直偏向角が拡大
されて半透明デジタイザｌの裏面を水平、垂直走査し、
上記図形等の画像を描き出す。

このようにして、半透明デジタイザ１にはその裏面に図
形等の画像が描き出されるため、その画像を半透明デジ
タイザｌの表面から観察しながら「′刀 の描記は、電子計算機に対する図形情報の入力とするこ
とができ、また半透明デジタイザは電子計算機において
記憶、処理した図形情報の出方装置として使用できるも
のである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の図形表示装置の全体構成図、第２図は
その偏光変調器の構成図、第６図乃至第５図はその水平
偏向器のそれぞれ平面図、正面図及び第３図のＡ−Ａ線
断面図、第６図はその水平信号調整器の構成図、第７図
乃至第９図はその垂直偏向器のそれぞれ平面図、正面図
及び第８図のＢ−Ｂ線断面図である。 １・・・半透明デジタイザ、　　２・・・スタイラス、
３・・・レーザー管、　　５・・・偏光変調器、１３・
・・水平偏向器、１５・・・水平偏向曲面ミラー、１６
・φ・金属棒、　　Ｉ６ａ、３１α・・ψ平面ミラー、
１７・・・交流電磁石、２７・・・垂直偏向器。 指定代理人 工業技術院製品科学研究所長 高橋教司

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　半透明デジタイザ上にスタイラスで描記した図形
   等の座標に対応する変調信号によシレーザー管から投射
   されるレーザー光の変調を行う偏光変調器を備え、この
   偏光変調器から出力されるし体の共振点近傍の速い周期
   により捩り振動させる交流電磁石を備え、かつ上記金属
   棒上に平面ミラーを設けることにより構成し、この水平
   偏向器から出力されるレーザー光の偏向角を拡大する水
   平偏向曲面ばラーを曲面柱状に形成し、さらにこの曲面
   ミラーにおいて水平偏向角が拡大されたレーザー光の垂
   直偏向角を拡大して上記半透明デジタイザの裏面にレー
   ザー光の水平、垂直走査によるｍｓを表示可能にする垂
   直偏向器を設けたことを特徴とするレーザー光の偏向に
   よる図形表示装置。