描画ビーム：過去、現在、未来。
これは、情報のベクトル表示のための技術の開発の歴史と操作の原則についての入門記事です。
ここのすべてが「ウィキペディア」であるという事実に腹を立てないでください、私はちょうど愚かな質問にうんざりしました。
主題にいる人は、記事の終わりを読むのがおもしろいと思うかもしれません、そして、最後のリンクによって安全に第2部に行くことができます。
ちょっとした歴史...
それはすべて、あるドイツのフェルディナンド・ブラウンがいわゆる陰極線、電場で加速された電子ビームを実行しようとし、1897年に最初の陰極線管（CRT、CRT）を発明したという事実から始まりました。 冷陰極、軸の1つに沿った電磁偏向システム（2番目の軸に沿って回転ミラー）、蛍光体でコーティングされたスクリーンを備えたチューブでした。 他の科学者（ボリス・ロージング、ジョン・B・ジョンソン、ハリー・ヴァイナー、テレビ発明家ウラジミール・ズボリキン）によるさらなる改善の際に、加熱カソード、第2軸に沿った偏向システム、および画面上のドットの輝度を制御するビーム強度変調器が追加されました。 そこで、最新のブラウン管が誕生しました。
その中の電子ビームは、垂直および水平偏向のプレートの電界内で経路を変更し（図の黄色で表示）、画面の蛍光体に入射してグローを発生させます。 このようなシステムのグローポイントの座標は、偏向板の電圧によって設定されます。 ほぼそのようなCRTはアナログオシロスコープにインストールされました。 静電に加えて、ビームを偏向するための磁気システムがあります。電子ビームは、コイルによって形成された磁場を飛行し、コイルの電流強度に応じて軌道を変更します。
人間の視覚の慣性と蛍光体の残光を使用して、画面上に描画を作成することが可能になり、マサチューセッツ工科大学（MIT）のエンジニアが使用した新しい情報表示方法が登場し、当時の最新の出力デバイスを備えた最初のWhirlwind-Iコンピューター（1950）が作成されました-ベクトルスキャン表示。 これにより、ベクトルスキャン（ビームの任意スキャン）を使用したディスプレイの開発が始まりました。
画像形成の既知のラスター方法全体（左の図）では、線に沿って滑るビームは、個別の要素（画像を形成するピクセル）から画像を形成します。 ベクトル法（右図）では、ビームはベクトルによって設定されたグラフィックプリミティブ（直線、長方形、円、または曲線）に沿って滑って画像を形成します。
ベクタースキャンディスプレイは、前世紀の60年代後半から広く使用されており、それでも、ラスターディスプレイとは異なり、最大4096x4096ピクセルの解像度を誇っていました。
最近まで、このようなディスプレイはテスト機器で積極的に使用されていました（一部の場所ではまだ使用されています）。
レーダー基地および航空管制官のディスプレイデバイスとして：
そしてもちろん、オシロスコープでは：
多くの古くて近代的なオシロスコープには、アナログベクトル表示モードで動作する機能があります。 これを行うには、オシロスコープをX / Y掃引モードに切り替え、X入力を使用してビームの水平位置を制御する必要があります（一部のモデルには、ビームの輝度を制御するZ入力もあります）。 ただし、「デジタルリン」機能のない最新のデジタルオシロスコープでは、ベクトル画像はその魅力をすべて失い、単なるドット形成ベクトルのセットのように見えます。
プレゼント
ランプはレーザーに置き換えられ、メモリの安価化とラスタースキャンによるデバイスの開発により、ベクトルスキャンは特定のニッチでのみ使用されます（主にアビオニクスと、最近では自動車産業で使用されます-HUDシステムは、外部環境とレーザーの両方で画像を表示します）彫刻とレーザーショー）。
次の記事はレーザープロジェクタに関するものなので、描画ビームをどのように偏向させるかを見てみましょう。
現在、レーザービームを制御する2つの方法が一般的であり、それぞれに欠点と利点があります。
1.音響光学偏向器（AOD）
-利点：高いビーム偏向速度。
-短所：低解像度、小さなスキャンの角度フィールド（ビーム偏差の角度）、高出力レーザービームでの作業の難しさ、高価な高周波制御システム。
AODは次のように機能します。 光学的に活性な結晶（TeO 2など ）では、数十から数百メガヘルツの周波数で音波が励起されます。 レーザービームがこのような結晶を通過すると、回折または屈折の現象により、ビームの方向が変化します。 回折AODでは、回折ビームの偏向角は、音波の周波数の変化によって制御されます。 屈折AODでは、進行する音響波の影響下で発生する不均一な変形を伴う結晶媒体を通過するときに、ビームパスの曲率により偏差が発生します。
2.検流計の機械スキャンシステム
-利点：ミラー、高解像度、位置決め精度、低価格に耐えることができるあらゆる出力のレーザービームを使用できること。
-短所：システムで機械部品を使用しているため、スイープ速度が遅い。
このようなシステムは、検流計に基づいて構築されています-電磁石と永久磁石で構成され、ミラーと同じ軸に取り付けられたデバイス。
コイルの電流が変化すると、コイルの磁場と相互作用する永久磁石が、コイルを流れる電流に比例した角度でミラーと軸を回転させます。 このような検流計を2つ組み合わせると、下図に示すように、平面内のビームの位置を制御することが可能になります。
未来
2012年の夏、1つの興味深いイベントが発生し、ほとんどの人は気づきませんでした。
住友電工とソニーは、世界初の直接発光型の緑色レーザーを発表しました。 赤と青の光を直接放射するダイオードはすでにpicoprojector市場にあり、直接放射するのは緑のレーザーダイオードだけがまだ商業化されていませんでした。 代わりに、合成法を使用して、赤外放射に近いレーザーダイオードの周波数を2倍にしました。 レーザー技術の視界特性、価格、および質量（モバイルおよび自動車）アプリケーションを制限したのは、市場に直接放射するグリーンレーザーがないことでした。
緑色レーザーダイオードの発明は、市販のHUDおよびHMD（ヘッドマウントディスプレイ）テクノロジー、およびモバイルピコプロジェクターの開発に新たな刺激を与えます。
HUDの分野で最も有望なソリューションの1つは、レーザースキャンMEMSテクノロジーです。これは、デバイスの低消費電力、サイズ、重量、価格だけでなく、常に高輝度の高解像度仮想画像を提供できます。
レーザースキャンテクノロジーは、検流計のスキャンシステムにやや似ており、対応する色のレーザーダイオードからの3つの基本色（赤、緑、青）の組み合わせの使用（色の完全なセットを形成する）に基づいています。 MEMS技術で作られた超小型ミラーに入射した合成レーザービームは、電子スキャンシステムで指定された角度で偏向されます。 ミラーのサイズが小さいため、スキャン速度により、このようなシステムはベクターモードとラスターモードの両方で動作できます。 スキャン解像度は、最新のフルHDよりも数倍高い場合があります。
日本では最近、直接発光レーザー（新しい緑色レーザーを含む）を使用して拡張現実情報を車のフロントガラスに投影する世界初の商用HUD MEMSレーザースキャナーが登場しました。 Pioneer Corporationは、拡張現実を備えたMicroVisionテクノロジーに基づく世界初の車載GPS ナビゲーションシステム、 Poineer CyberNaviをリリースしました 。
AR-HUDシステムの投影モジュールは、運転席の側面にあるサンバイザーの位置に取り付けられています。HUDディスプレイは、フロントガラスの反対側の運転者の視野に取り付けられた透明なプラスチックのシートです。 HUD仮想要素は、RGBスペースの3つの基本色のレーザービームを投影するプロジェクターのMEMSミラーをスキャンすることで形成され、高コントラストのフルカラー画像を提供します。
レーザースキャンテクノロジーは、まもなく拡張現実メガネ（Google Glassなど）のあらゆる場所で使用され、自動車のフロントガラス、オートバイのヘルメット、携帯電話のモバイルプロジェクターなどの情報を表示します。
次のパートでは、ライトショー用のレーザープロジェクターの配置方法について詳しく説明し、高速DAC用の既製の回路を提供します。 さらにボーナスとして、3本のワイヤとコネクタを使用して、ビデオをオシロスコープに出力する方法を説明します。
文学
- Wiki：陰極線管
- Wiki：キネスコープ
- PDF：音響光学効果
- STマイクロエレクトロニクスとbTendoが次世代スマートフォン向けに世界最小のフォーカスフリー組み込みピコプロジェクターを開発
- Omicronが直接緑色ダイオードレーザーの連続生産を開始
- Microvisionのビジョンは先駆的な取引に基づいています
- 大きな百科事典技術辞典。 2004年。
- Journal of Modern Electronics、2012年11月号、144ページ「レーザースキャン技術のロードマップにおけるグリーンライト」