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Anordnung zur Beseitigung der Zeilenscruktur bei Fernsehbildröhren
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Beseitigung der Zeilenstruktur bei Fernsehbild- röhren und der damit eng zusammenhängenden Erscheinungen des Zwischenzeilenflimmerns, des
Zeilenwanderns und des Treppeneffektes.
Die Zeilenstruktur ist umso deutlicher erkennbar, je grösser der Bildschirm ist und je näher der Zu- schauer dem Bildschirm sitzt, d. h. je grösser der vom Zuschauer gewünschte Sehwinkel ist.
Das Zwischenzeilenflimmern ist eine häufig beobachtete Unruhe im Fernsehbild, die infolge des
Zeilensprungverfahrens als vertikales Flackern mit einer Frequenz von beispielsweise etwa 25 Hz auftritt.
Auch das Zeilenwandern ist eine Folge des Zeilensprungverfahrens, und es beruht auf der Akkomodation des Auges an eine bestimmte Zeile. Es täuscht dem Beobachter ein langsames Wandern eines Zeilenrasters von halber Zeilenwahl nach oben oder unten vor, und es tritt besonders störend bei senkrechten Bewegungen im Bild hervor.
Unter dem Treppeneffekt versteht man die Eigenschaft aller mit Zeilenraster arbeitenden Übertragungssysteme, die mit den Zeilen einen kleinen Winkel einschliessenden Linien als Treppen auszubilden.
Die genannten störenden Erscheinungen, insbesondere die Zeilenstruktur und der Treppeneffekt, sind ohne Auflösungsverlust in der Horizontalen dann nicht mehr sichtbar, wenn der vom Elektronenstrahl auf dem Bildschirm erzeugte Leuchteffekt die Form eines stehenden Rechteckes bei cos. 2-förmiger Verteilung besitzt, u. zw. dann, wenn sich benachbarte Zeilen überdecken. Diese Bedingungen durch einen Elektronenstrahl mit rechteckigem Querschnitt zu erfüllen, ist bei dem derzeitigen Stand der Elektronenoptik bei den Weitwinkelröhren (1100) nicht möglich.
Die vorerwähnten Bedingungen konnten zwar bei hochwertigen Kontrollempfängern in Studios mit Hilfe des sogenannten Zeilenwobbels mit sehr hoher Frequenz (20 MHz) erfüllt werden, jedoch erfordert diese Methode einen sehr hohen Aufwand, und sie hat ausserdem nicht immer voll befriedigt.
Es ist ferner zur Beseitigung der Zeilenstruktur bei Fernsehbildern bereits vorgeschlagen worden, vor dem Bildschirm die einzelnen Zeilen verbreiternde Rasterschirme anzuordnen. Dabei sollten die einzelnen Rasterelemente in einem solchen Abstand vor dem Fluoreszenzschirm angebracht und gleichzeitig das Kathodenstrahlrohr so gesteuert werden, dass die Zeilenstruktur auf dem Bildschirm verschwindet. Ebenso ist es auch bereits bekannt, Rillenscheiben zur Beseitigung der Zeilenstruktur von Fernsehempfängern zu verwenden, wobei jedoch deren Rillen einen kleineren Abstand als die benachbarten Bildzeilen aufwiesen.
- Diese bekannten Anordnungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass das lupenartige Rasterelement genau vor der Mitte des zugehörigen Bildelementes stehen muss, d. h. es ist eine genaue Übereinstimmung der Rasterzeilen mit den Bildzeilen erforderlich, was aber praktisch nicht realisierbar ist.
Im Gegensatz dazu zielt die Erfindung auf eine sehr einfache, billige und zuverlässige Anordnung zur Beseitigung der Zeilenstruktur und der damit zusammenhängenden Erscheinungen ab, wobei es ein weiteres Ziel ist, rein optische Mittel in Gestalt von Rillenscheiben anzuwenden, die ohne Eingriff in die Schaltung des Fernsehgerätes an diesem jederzeit, gegebenenfalls auch am fertigen Gerät, angebracht werden können. Es wurden weiterhin genaue mathematische Bedingungen gefunden, mit deren Hilfe die Rillen-
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scheiben erfolgreich dimensioniert und angeordnet werden können. Schliesslich zielt die Erfindung auch auf bevorzugte Gestaltungen der Rillenscheiben zur Beseitigung der Zeilenstruktur ab.
Gemäss der Erfindung ist eine optische Anordnung zur Beseitigung der Zeilenstruktur bei Fernseh- empfängern, die nach Zeilensprungverfahren arbeiten, mittels einer gerillten Scheibe, deren in Zeileni richtung und in konstantem Abstand von dem Leuchtschirm der Bildröhre verlaufende Rillen einen klei- neren Abstand als die benachbarten Bildzeilen eines Vollbildes aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass
Anzahl und Form der Rillen und ihr Abstand von der Leuchtschicht so gewählt sind, dass jede Zeile bis zur Mitte der im Vollbild benachbarten Zeilen verbreitert erscheint.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand der schematischen Zeichnung näher beschrieben und erläu- tert. In diesen zeigen Fig. 1 eine Bildröhre mit optischer Blende in Seitenansicht, Fig. 2 einen stark ver- grösserten Teilquerschnitt mit daneben aufgezeichneten graphischen Darstellungen der Helligkeitsvertei- lung, Fig. 3 eine schematische Darstellung der Zuordnung von Bildschirm, optischer Blende und mensch- lichem Auge, Fig. 3 A eine räumliche Teildarstellung einer optischen Blende, Fig. 4 die Rillenstruktur der optischen Blende in stark vergrössertem Massstab, Fig. 5 die graphische Ermittlung der Leuchtdichte- verteilung, die Fig. 6-8 graphische Darstellungen der Erkennbarkeit der Zeilenstruktur bei Profilen mit einem, zwei und drei sinusförmigen Wellenzügen, die Fig.
6 A-8 A vergrösserte Teilschnitte von Platten mit Rillenprofilen mit einem. zwei und drei sinusförmigen Wellenzügen, Fig. 9 eine graphische Darstel- lung des Verlaufes der Ausgangs- zur Eingangsspannung am Tiefpass Ua/Ue, die Fig. 10-12 schematische
Darstellungen der Erzeugung und der Wirkung von bezüglich ihres gegenseitigen Abstandes und/oder ihrer
Tiefe nach Art einer Modulation variierten Rillen, Fig. 13 einen stark vergrösserten Querschnitt einer Ril- lenscheibe, Fig. 14 einen ähnlichen Querschnitt durch eine aus zwei Rillenscheiben zusammengesetzte
Doppelscheibe, Fig. 15 einen ähnlichen Querschnitt durch zwei zu einer Doppelscheibe zusammensetz- bare Rillenscheiben mit andersartiger Rillengestaltung und Fig. 16 die beiden Rillenscheiben gemäss
Fig. 15 in zu einer Doppelscheibe zusammengefügtem Zustand.
Die in Fernsehempfangsgeräten übliche Bildröhre 1 trägt innen auf dem Bildschirm 2 eine Leucht- schicht 3. Vor der Bildröhre 1 befindet sich-eine Schutzscheibe 4. Erfindungsgemäss ist unmittelbar vor dem Bildschirm 2 eine optische Blende 5 angebracht. Wie in Fig. 2 genauer dargestellt ist, besitzt die auf dem Bildschirm 2 angebrachte optische Blende 5 einen bestimmten, relativ geringen Abstand zur
Leuchtschicht 3. Im Ausführungsbeispiel ist zur Vermeidung von Lufteinschlüssen die Blende 5 auf dem
Bildschirm 2 mit einem durchsichtigen Kitt 6 aufgeklebt, der den gleichen Lichtbrechungsindex wie Glas besitzt.
Die Blende 5 besteht zur Vermeidung von Reflexionen gleichfalls aus einem durchsichtigen Mate- rial mit dem gleichen Lichtbrechungsindex wie Glas. Sie ist auf ihrer Aussenfläche mit kleinen Rillen senkrecht zur Zeichenebene versehen, die im Schnitt als Wellenlinie. 7 sichtbar sind. Wird nun die Leucht- schicht in Zeilenform vom Elektronenstrahl der Bildröhre abgetastet, so sind auf dieser, wie in Fig. 2 stark vergrössert dargestellt, die einzelnen geschriebenen Zeilen und die Zeilenzwischenräume der Leucht- schicht 3 als helle Rechtecke 8', 8", 8'" (senkrechter Schnitt durch die hellgesteuerte Zeile) und dunkle Rechtecke 9', 9", 9'" (nicht vom Elektronenstrahl abgetasteter Zeilenzwischenraum) zu erkennen.
Trägt man senkrecht zu einer Achse 10die Helligkeitswerte der leuchtenden Rechtecke 8', 8", 8"* und der nicht leuchtenden Rechtecke 9', 9" und 9'" auf, so erhält man als Helligkeitsverteilung eine rechteckige Kurve 11 mit denRechtecken 11', 11", 11"', die den leuchtenden Rechtecken 8', 8", 8"'entsprechen. Diese Darstellung zeigt also die Helligkeitsverteilung auf der Leuchtfläche senkrecht zur Leuchtfläche und sen- recht zur Zeilenrichtung.
Den Einfluss der erfindungsgemässen optischen Blende 5 zeigt das Diagramm mit der Achse 12. Die Helligkeit der leuchtenden Rechtecke 8', 8", 8"'wird durch die Rillen 7 auf der Oberfläche der Blende 5 in Form der Kurven 13', 13", 13"'verteilt. Der aus diesen Kurven sich ergebende Gesamteindruck der Helligkeit lässt daher für das menschliche Auge die dazwischenliegenden dunklen Rechtecke 9', 9", 9"* nicht mehr erkennen. Man braucht nur die sich überlappenden Kurven 13', 13", 13 zu summieren und erhält dann eine durch die gestrichelte Linie 14 angedeutete Linie annähernd konstanter Helligkeit über den gesamten Ausschnitt.
Der gegenseitige Abstand der parallelen Rillen 7 ist kleiner als der Abstand benachbarter Bildzeilen, u. zw. weisen die Rillen der optischen Blende erfindungsgemäss eine solche Form und Tiefe auf, dass die Zerstreuungsweite quer zur Richtung der Rillen gleich dem Zeilenabstand und grösser als dieser ist.
Um Lichtverluste zu vermeiden, ist die optische Blende, die den gleichen Lichtbrechungsindex wie das Schirmglas besitzt, in ihrer Form der Wölbung des Bildschirmes angepasst, vorzugsweise derart, dass sie unmittelbar auf dem Bildschirm aufliegt.
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Der Beobachter sieht auf der Leuchtschicht 17 am Punkt 18 mit den Koordinaten 0 ; q ein mit der
Leuchtdichte S* (q) leuchtendes Flächenelement, das sich in Wirklichkeit an dem Punkt 18'mit den Ko- ordinaten 0, z = q-a. tgss befindet. Die Ablenkung des vom Punkt 18'kommenden Lichtstrahles erfolgt in der Blende 20 am Punkt 16 mit den Koordinaten a, q durch Brechung am Rillenprofil.
Sie lässt sich gemäss den nachfolgenden Beziehungen nach dem Brechungsgesetz ermitteln, wenn die
Steigung im Punkt 16 durch
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ausgedrückt wird.
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Die Koordinatentransformation ergibt dann :
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Die Beziehung zwischen der für den Beschauer sichtbaren Leuchtdichteverteilung S* (q) auf der gerillten Blende 20 und der tatsächlich auf dem Leuchtschirm 17 vorhandenen Verteilung S (z) ist dann
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Diese Beziehung für die Wirkung der Blende 20 gilt für beliebige Profile. Von besonderem Interesse sind periodische, insbesondere parabolische Profile 19 der Blende 20, wie sie in den Fig. 3 und 4 im Schnitt und in Fig. 3 A räumlich dargestellt sind. Hiebei ist der konstante Rillenabstand dieser periodischen Profile mit b bezeichnet. Die allgemeine Gleichung solcher in b periodischen Profile lautet, wenn mit y die Indices bezeichnet sind :
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Zur Unterdrückung der Zeilenstruktur im Fernsehbild eignet sich besonders gut ein aus einer Kette von Parabelbögen bestehendes Profil.
Das sei an Hand einer in Fig. 5 beispielsweise gezeigten graphischen Lösung der Gleichung (8) für die Leuchtdichteyerteilung nachgewiesen. Für das parabolische Profil gilt unter Zugrundelegung einer Rillentiefe T die Gleichung
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Daraus ergibt sich die Profilsteigung im Punkt 16 mit den Koordinaten a, q
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Die maximale Profilsteigung beträgt dann
EMI4.8
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Nach Gleichung (7) folgt aus Gleichung (12) die Zerstreuungsweite
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Aus den Gleichungen (13) und (11) folgt
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Wird Gleichung (14) in Gleichung (7) eingesetzt, dann ist
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oder auf b als nominierte Koordinaten bezogen
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Die in Fig. 5 dargestellte Transformationskurve wurde für
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berechnet.
Bei dem in Fig. 5 links dargestellten Schwarz-Weiss-Sprung S (z/b) zeigt die graphische Lösung die physikalische Wirkungsweise der Zerstreuung S* (q/b). Der ursprünglich scharfe Schwarz-Weiss-Sprung wird durch die eine Zickzacklinie ergebende Zerstreuungsfunktion derart in eine Reihe (Rl2 1/B) von schwarzen und weissen Streifen sich ändernder Breite zerlegt, dass die schwarzen Streifen von Schwarz aus in Richtung Weiss und umgekehrt die weissen Streifen von Weiss aus in Richtung Schwarz kontinuierlich in ihrer Breite abnehmen. Der genügend weit von der Zerstreuungsscheibe 20 entfernte Beobachter nimmt wegen der endlichen Apertur der Augen die einzelnen Streifen nicht mehr getrennt wahr, sondern integriert über Strecken von b.
Die dadurch von ihm erhaltenen Mittelwerte stellen sich ihm als kontinuierlicher, auf 21 verflachter Schwarz-Weiss-Übergang dar.
Dieser Schwarz-Weiss-Übergang gilt für jede Zeile und ihren anschliessenden Zwischenraum, wenn vor der Leuchtschicht der Fernsehbildröhre mit ihrer Zeilenstruktur eine Blende mit parabolischem Oberflächenprofil angebracht ist. Dabei ergibt sich der günstigste Wert für die Zerstreuung, wenn die Zerstreuungsweite 1 gleich dem Abstand benachbarter Bildzeilen oder etwas grösser als dieser ist.
Vorzugsweise wählt man für die Zerstreuungsblende einen Rillenabstand von zirka'1/5 bis 1/20 des Abstandes benachbarter Bildzeilen und eine Rillentiefe von zirka 1/10 des Rillenabstandes.
Man kann für die Streuwirkung der optischen Blende auch ein nicht periodisches Rillenprofil mit statistischer Verteilung des Brechungswinkels verwenden, wenn hiebei die mittlere Rillenbreite gegenüber dem Abstand benachbarter Bildzeilen klein ist. Diese Ausführung ist sehr einfach herzustellen, indem man beispielsweise das Rillenprofil durch Schleifmittel, z. B. mittels Sandpapier, erzeugt, deren Korngrösse gegenüber dem Abstand benachbarter Bildzeilen klein ist. Ein solches Profil der zerstreuenden Blende löst ebenfalls die Zeilenstruktur aus. Allerdings können hiebei infolge der statistischen Verteilung des Brechungswinkels teilweise Totalreflexionen auftreten, so dass ein Teil des Lichtes für den Zuschauer verloren geht und einen gewissen Helligkeitsverlust hervorruft.
Periodische Oberflächenprofile vermeiden derartige Totalreflexionen, so dass Blenden mit solchen Profilen günstige Zeilenauslöschung oder Helligkeitsverlust gegenüber dem Fernsehbild auf der Leuchtschicht aufweisen.
Es hat sich nun gezeigt, dass bei Einbau der Rillenscheiben ein bestimmter optimaler Abstand des Rillenprofils von der Leuchtfläche des Bildschirmes sehr genau, u. zw. in einem Toleranzbereich von zirka t 4% eingehalten werden muss. Wird dieser genaue Abstand nicht eingehalten, so wird die Zeilenstruktur an den Stellen wieder erkennbar, wo der eben erwähnte Abstand überschritten wird. Die Erkennbarkeit der
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Zeilenstruktur steigt in erster Näherung linear mit der Abweichung vom optimalen Abstand an. Da beim Serieneinbau der Rillenscheiben mit Abstandstoleranzen von : k 25% gerechnet werden muss, kann der Einsatz der Rillenscheiben Schwierigkeiten begegnen.
Bei Versuchen hat sich gezeigt, dass an mit Sandpapier bearbeiteten Plexiglasscheiben, die ein unperiodisches Profil mit statistischer Verteilung des Brechungswinkels aufweisen, die teilweise Erkennbarkeit der Zeilenstruktur bei veränderlichem Abstand nicht auftritt. Mit derartigen primitiven Zerstreuungsscheiben lässt sich aber die maximale Zerstreuungsweite nicht beherrschen, und bei ihnen treten die schon erwähnten Lichtverluste und Unschärfen auf. Die Erfindung hat nun erkannt, dass man die Vorteile der periodisch gerillten Scheibe, bei der sich die Zerstreuungsweite einwandfrei kontrollieren lässt, und die der nichtperiodisch gerillten Scheibe, die keine Nebenmaxima der Erkennbarkeit der Zeilenstruktur zeigt, miteinander vereinen und so die eben erwähnten Nachteile vermeiden kann.
Eine Weiterentwicklung der Erfindung besteht darin, dass die Rillen der Rillenscheibe in ihren gegenseitigen Abstand und/oder in ihrer Tiefe nach Art einer Modulation variiert verlaufen. Das wird nachstehend an Hand der Fig. 6-12 näher erläutert.
Die Fig. 6, 7 und 8 zeigen graphische Darstellungen der Erkennbarkeit der Zeilenstruktur bei Profilen mit einem, mit zwei und mit drei sinusförmigen Wellenzügen, während die Fig. 6A, 7A und 8A die sich hiebei ergebenden Rillenprofile 19 der Platten 20 erkennen lassen.
Die Wellenlängen der sinusförmigen Wellenzüge sind so gewählt, dass ihre Differenz gegenüber der einzelnen Wellenlänge selbst relativ gross ist. Bei Änderung des Abstandes der Rillenscheibe von der Leuchtfläche der Bildröhre treten sich wiederholende Werte der Erkennbarkeit E der Zeilenstruktur auf.
Bei einer mathematischen Behandlung dieses Problems ergibt sich für eine ganzzahlige Anzahl sich überlagernder Wellenzüge, dass die Erkennbarkeit E in erster Näherung durch das Produkt aus N Besselfunktion nullter Ordnung gegeben ist. Ist P das Verhältnis von Amplitude zur Wellenlänge bei dem y-ten sinusförmigen Wellenzug, dann ist das Argument der y-ten Besselfunktion nullter Ordnung P. K, wobei sich K aus dem Brechungsindex n der Zerstreuungsscheibe, dem Abstand a zwischen der Leuchtschicht und dem Rillenprofil und dem Zeilenabstand D nach folgender Formel errechnet : K = 4 -'lr2 (n-l). a/D Unter Zugrundelegung dieser Gesetzmässigkeit ist die Erkennbarkeit E in den Fig. 6-8 graphisch dargestellt,. wobei als Abszisse das Produkt P. K gewählt ist.
Bei dem in Fig. 6 gezeigten Verlauf der Erkennbarkeit der Zeilenstruktur bei einem Profil aus einem sinusförmigen Wellenzug ergeben sich ausser dem Hauptmaximum 26 mehrere Nebenmaxima 27 und 28.
Dagegen zeigt Fig. 7, dass bei einem Profil mit zwei sinusförmigen Wellenzügen bereits eine starke Abflachung der Nebenmaxima 29 und 30 erfolgt, während gemäss Fig. 8 bei drei sinusförmigen Wellenzügen die Nebenmaxima praktisch bereits vollständig unterdrückt sind.
Somitlassen sich durch Modulieren der Rillen mit mehreren sich überlagernden sinusförmigen Wellen- zügen von voneinander verschiedenen Wellenlängen sämtliche Nebenmaxima unter die Sicherheitsgrenze drücken. Die beste Wirkung ergibt sich, wenn das bisher bekannte, z. B. aus einer Kette von Kreisbögen bestehende Rillenprofil mittels einer statistisch verteilten Modulation variiert wird.
Ein besonders geeignetes Verfahren zur Erzielung eines solchen Rillenprofils besteht darin, dass das Rillenprofil ähnlich wie bei Schallplatten geschnitten und die Modulation durch Auslenkung eines Schneidstichels in Seitenschrift und/oder in Tiefenschrift gewonnen werden.
Vorzugsweise wird als Modulation für die Auslenkung des Schneidstichels ein niederfrequentes Rauschspektrum verwendet, welches aus einem weissen Rauschen durch einen Tiefpass mit einem Dämpfungsverlauf 1/f2 oberhalb seiner Grenzfrequenz gewonnen wird.
Fig. 9 zeigt den Verlauf von Ausgangs- zu Eingangsspannung am Tiefpass Ua/Ue.
Die Fig. 10-12 zeigen die Erzeugung und die Wirkung der erfindungsgemässen Rillenprofile. Gemäss Fig. 10 ist mit dem Schneidstichel 21 in die Scheibe 22 ein übliches Profil mit den Rillen 23,24, 25 geschnitten. Fig. 11 zeigt demgegenüber eine Scheibe 22'mit in Seitenschrift geschnittenem Rillenprofil, wobei durch positive bzw. negative Pfeile die Abweichungen vom Normalabstand b gemäss Fig. 10 angedeutet sind.
In Fig. 12 ist das Profil einer Rillenscheibe 22"dargestellt, bei der der Schneidstichel in Tiefenschrift geführt worden ist. Die Abweichungen von der Normaltiefe sind wiederum durch Pfeile angedeutet.
Durch die erfindungsgemässe Modulation der Rillenscheibe wird der maximale Brechungswinkel sowohl von Rille zu Rille als auch längs jeder Rille statistisch innerhalb definierter vorgebbarer Grenzen variiert.
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Bei einem mittlerenRillenabstand bo, einem Krümmungsradius r des Schneidsaphiers und einem angestreb- ten Modulationsgrad m des maximalen Brèchungswinkels ergibt sich für den Schneidstichel als erforderliche Auslenkungsamplitude h
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kleinere maximale Längszerstreuung gegenüber der Querzerstreuung (vertikal) als zulässig an. Dann ergibt sich für die obere Grenze der Auslenkungsamplitude
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Bei allen vorstehend beschriebenen Rillenscheiben werden an die Güte ihres Rillenprofils hohe Anforderungen gestellt.
Vor allem ist es wegen der Kleinheit der Rillen nicht immer ganz einfach, das Rillenprofil mit genügender Genauigkeit herzustellen. Es ist daher notwendig, die vorgegebene Form jeder einzelnen Rille einzuhalten und die Oberfläche der Rillen sehr glatt auszubilden, wenn die Rillenscheibe ihre Zerstreuungswirkung ohne Lichtverlust voll entfalten soll.
Eine Weiterbildung der Erfindung hat deshalb zum Ziel, die Herstellung der Rillenscheiben wesentlich zu vereinfachen. Sie besteht darin, dass sich zwischen der Leuchtschicht der Bildröhre und den Augen des Zuschauers mindestens zwei Scheiben mit gleichem Rillenprofil, aber verschiedenem Lichtbrechungsindex befinden, die mit ihren gerillten Flächen dicht zusammengefügt sind, so dass ihre Rillenprofile genau ineinander greifen.
Diese Zusammenfügung zweier Scheiben mit verschiedenem Lichtbrechungsindex hat zur Folge, dass an Stelle der bisher üblichen starker'Lichtbrechung zwischen Scheibe und Luft eine Brechung entsprechend den verschiedenen Lichtbrechungsindices der Materialien der beiden einzelnen Scheiben auftritt. Da sich das Rillenprofil der so zusammengefügten Scheiben innen an ihrer Berührungsfläche befindet, ist es vollständig gegen Beschädigung und Verschmutzung geschützt. Die Doppelscheiben sind nach aussen hin vollständig glatt.
Die beiden zusammengefügten Scheiben können in der vorstehend beschriebenen Weise unmittelbar vor der Leuchtfläche der Bildröhre angeordnet sein. In besonders zweckmässiger Weise können die zusammengefügten Scheiben als Brillengläser in Fernsehbrillen eingesetzt werden. Die beiden zusammengefügten Scheiben greifen dann wieder mit ihren Rillen ineinander. Denkt man sich nun durch die beiderseitigen Rillenprofile eine Mittellinie, so kann bei dieser Ausgestaltung der erfindungsgemässen Anordnung als Fernsehbrille das Rillenprofil jeder der beiden Scheiben zu dieser Mittellinie symmetrisch sein.
Um die Herstellung der zusammengesetzten Scheiben zu vereinfachen, werden zweckmässigerweise für die beiden Scheiben Werkstoffe mit unterschiedlichem Erweichungspunkt benutzt. Dann kann man nämlich die Scheibe mit niedrigerem Erweichungspunkt zur Bildung des Gegenprofils auf die gerillte Oberfläche der Scheibe mit höherem Erweichungspunkt aufpressen, aufspritzen, aufgiessen od. dgl. und dabei gleichzeitig beide Scheiben fest miteinander verbinden.
Zunächst seien die physikalischen Zusammenhänge kurz erläutert :
Unter Zugrundelegung einer Zerstreuungsweite 1 der Rillenscheibe im Abstand a zur Leuchtschicht der Bildröhre ergibt sich bei einem Brechungsindex nl für das Material der einen Scheibe und einem Brechungsindex n für das Material der andern Scheibe bei einem Rillenabstand b und einem Krümmungsradius r dieser Rillen folgende Beziehung, bei der für (n.-nj der Absolutbetrag (unabhängig vom Vorzeichen) gilt :
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oder für die Differenz der beiden Brechungsindices
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Bei Rillenscheiben aus Kunststoffen, bei denen die Lichtbrechung des Materials gegenüber Luft wirksam ist, ergibt sich für An ein verhältnismässig hoher Wert, da die Brechungsindices der durchsichtigen Kunststoffe, die in engen Grenzen variieren, durchwegs bei l. r ; -], 6 liegen. Gegenüber dem Brechungsindex 1 von Luft beträgt daher die Differenz der Brechungsindices am Rillenprofil An = 0, 5-0, 6. Infolge des durch die vorgenannten engen Grenzen der Brechungsindices der Kunststoffe bedingten engen Bereiches des Wertes von An ist es nicht möglich, den Rillenabstand b und den Krümmungsradius r im Hinblick auf eine gewünschte Zerstreuungsweite so zu wählen, dass man die Rillenscheiben leicht herstellen kann.
Wünschenswert ist ein wesentlich kleinerer Differenzwert der Brechungsindices. Das wird bei der erfindungsgemässen Weiterbildung erreicht, denn bei ihr erfolgt die Lichtbrechung von der Rillenscheibe aus nicht zum Medium Luft, sondern zu einer zweiten Scheibe mit gleichem Gegenprofil, wobei der Werkstoff dieser Scheibe einen wenig von dem der ersten Scheibe abweichenden Brechungsindex aufweist. Man kann für die beiden zusammengefügten Scheiben sogar Werkstoffe verwenden, deren Brechungsindices sich nur um Werte von 0, 1 bis herunter zu 0, 001 unterscheiden, so dass gegenüber den Verhältnissen bei nur einer Scheibe mit Luft als angrenzendem Medium der Differenzwert An auf 1/6 bis etwa 1/600 verlei- nert werden kann.
Entsprechend der Beziehung (1) kann ohne Änderung der Werte 1 und a das Verhältnis b/r wesentlich grösser gewählt werden. d. h. für die gleiche Zerstreuungsweite wie bei unmittelbarem Übergang der Lichtstrahlen von der Scheibe zum Medium Luft können sowohl der Rillenabstand als auch der Krümmungsradius vergrössert werden. Derartige Rillenprofile lassen sich aber wesentlich leichter herstellen. Erfahrungsgemäss ergeben sich gute Profile im Bereich
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Für eine vor dem Bildschirm anzuordnende Rillenscheibe kann man beispielsweise bei einer Zerstreuungsweite 1=0, 75mm und einem Profilabstand a = 7, 5 mm der Rillenscheibe vor der Leuchtschicht einen Rillenabstand b = 0, 2 mm und einen Krümmungsradius r = 0, 2 mm wählen.
Hiefür ist entsprechend der Gleichung (2) ein Differenzwert der Brechungsindices
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erforderlich. Dieser Wert lässt sich mit zwei Kunststoffscheiben ohne weiteres realisieren.
Wie oben bereits erwähnt, kann man die zusammengefügten Rillenscheiben auch als Brillengläser in Fernsehbrillen einsetzen. Dann ergibt sich bei der gleichen Zerstreuungsweite I = 0, 75 mm wie zuvor, einem Abstand der betrachtenden Person a = 1500 mm vom Leuchtschirm der Bildröhre und einem Wert von r/b = 1
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Auch dieser Brechungsindex-Unterschied von 0, 001 zwischen zwei zusammengefügten Rillenscheiben ist ohne weiteres erreichbar, da die Werte für die Brechungsindices von Kunststoffen bis auf Zehntausendstel (4. Stelle hinter dem Komma) genau sind.
Nachstehend wird die weitere Erfindung an Hand der Fig. 13-16 beschrieben, die die diskutierten Anordnungen stark vergrössert darstellen.
Bei der Anordnung gemäss Fig. 13 erfolgt die Lichtbrechung von einer Rillenscheibe 31 mit einem Profil 32 in das Medium Luft 33. Bei der erfindungsgemäss. verbesserten Anordnung nach Fig. 14 wird mit dem gleichen Zerstreuungseffekt eine Doppelscheibe 34/36 mit einem Rillenprofil 35 benutzt. Hier erfolgt die Lichtbrechung von der Scheibe 34 nicht zum Medium Luft, sondern zur Scheibe 36 mit von der Scheibe 34 abweichendem. Brechungsindex und gleichem Rillenprofil, das genau in das Rillenprofil der Scheibe 34 eingreift. Am Rillenprofil 35 tritt daher eine Zerstreuung entsprechend dem Differenzbetrag der Brechungsindices der Werkstoffe der Scheiben 34 und 36 auf.
Die erfindungsgemäss zusammengesetzten Rillenscheiben werden bei Verwendung für Fernsehbrillen so ausgestaltet, dab das Rillenprofil symmetrisch zur Mittellinie 40 der Berührungsfläche der beiden Scheiben mit verschiedenem Lichtbrechungsindex liegt. Zweckmässig weisen, wie die Fig. 15 und 16 zeigen, dann die beiden Scheiben 37 und 38 kongruente Profile 39 auf, die um die Mittellinie 40 der Berührungs-
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fläche beider Scheiben 37 und 38 symmetrisch verlaufen. Durch ein derart symmetrisches Profil erreicht man, dass das menschliche Auge sich auf beste horizontale Schärfe einstellt und dementsprechend die ver- tikale Lichtstreuung an dem Profil 39 zur Beseitigung der Zellenstruktur voll wirksam werden kann.
Die erfindungsgemässen Fernsehbrillen sind sehr gut zu handhaben, weil die äussere Oberfläche der zusammengefügten Rillenscheiben vollständig glatt ist. Vor allem bieten sie den Vorteil, dass bei ihrer
Benutzung ohne Änderung der bekannten Fernsehgeräte schon ein einem Betrachtungsabstand von bei- spielsweise 1500 mm die bisher störende Zeilenstruktur vollständig zum Verschwinden gebracht wird, und dass ausserdem der Zuschauer in geringerem Abstand vom Bildschirm sitzen kann und dabei ein relativ wesentlich grösseres Fernsehbild aufnimmt.
PATENTANSPRÜCHE : J. Optische Anordnung zur Beseitigung der Zeilenstruktur bei Fernsehempfängern, die nach dem Zeilensprungverfahren arbeiten, mittels einer gerillten Scheibe, deren in Zeilenrichtung und in konstantem Abstand von dem Leuchtschirm der Bildröhre verlaufende Rillen einen kleineren Abstand als die benachbarten Bildzeilen eines Vollbildes aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass Anzahl und Form der Rillen und ihr Abstand von der Leuchtschicht so gewählt sind, dass jede Zeile bis zur Mitte der im Vollbild benachbarten Zeilen verbreitert erscheint.