<Desc/Clms Page number 1>
Kleurenkathodestraalbuis en beeldweergeefinrichting.
EMI1.1
De uitvinding heeft betrekking op een kleurenkathodestraalbuis met een elektronenkanon voor het opwekken van tenminste een elektronenbundel, een kleurselectie-elektrode voorzien van rijen openingen, een beeldscherm en een middelen om de elektronenbundel de kleurselectie-elektrode af te buigen in een lijnafbuigrichting dwars op de rijen openingen.
Dergelijke beeldweergave apparaten zijn bekend. Zij worden onder meer gebruikt in televisie apparaten.
Een storend effect dat in dergelijke beeldweergave apparaten kan optreden is het zogeheten Moiré-effect. Dit effect veroorzaakt in het beeld lichte en donkere lijnen of lijnen van een afwijkende kleur.
In gebruik wordt op het beeldscherm door de elektronenbundel in de lijnafbuigrichting geschreven. Het aantal dat op het beeldscherm geschreven (het zogeheten aantal actieve lijnen) wordt is systeem-afhankelijk. Voor SECAM systemen worden op het beeldscherm ongeveer 540 lijnen geschreven, (in deze systemen bevat het signaal 625 lijnen ongeveer 50 hiervan worden voor coderingen gebruikt van de overgebleven 575 wordt ongeveer 7% naast het beeldscherm gescand, de zogeheten totaal aantal actieve lijnen is derhalve ongeveer (625-50)/1. = 537). Voor het NTSC-systeem worden ongeveer 450 actieve lijnen geschreven (het NTSC-signaal bevat 525 lijnen). Voor zogeheten HDTV-toepassingen van deze systemen wordt het aantal verdubbeld tot respectievelijk 1250 en 1050 lijnen in het signaal en ongeveer 1040 en 900 actieve lijnen.
Bij voorkeur vertoont in gebruik een kleurenkathodestraalbuis geen hinderlijke Moiré-effecten, of een dergelijke buis nu in een PAL, SECAM, of NTSC systeem gebruikt wordt, voor beeldweergave of voor een HDTV-beeldweergave.
Een doel van de uitvinding is een kleurenkathodestraalbuis te verschaffen, die in meerdere systemen te gebruiken is en waarvoor geen hinderlijk Moiré-effect optreedt.
<Desc/Clms Page number 2>
Hiertoe is de kleurenkathodestraalbuis volgens de uitvinding gekenmerkt doordat het aantal openingen in een rij gelegen is tussen 690 en 780.
Tot nu toe is het gebruikelijk dat voor "gewone" systemen het aantal openingen per rij in de orde van 500 tot 600 is. Voor dit gebied (-500-600) is het wel mogelijk voor een bepaalde toepassing of systeem Moiré-effecten te vermijden, maar voor andere toepassingen of systemen vertonen dergelijke kleurenkathodestraalbuizen zeer hinderlijke Moiré-effecten. De kleurenkathodestraalbuis volgens de uitvinding vertoont dergelijke hinderlijke Moiré-effecten niet. Aanzienlijke kostenbesparingen zijn daardoor mogelijk.
Binnen het gebied 690 tot 770 zijn er een aantal voorkeursgebieden. Deze gebieden zijn zeer geschikt voor bepaalde combinaties van toepassingen of systemen.
Een eerste voorkeursgebied is gegeven doordat het aantal openingen gelegen is tussen 705 en 750 en met name tussen 705 en 730. Dit gebied is zeer geschikt voor PAL (of SECAM) systemen voor zowel normale weergave als HDTV-weergave.
Een tweede voorkeursgebied is gegeven doordat het aantal openingen gelegen is tussen 730 en 750. Dit gebied is zeer geschikt voor dual PAL-NTSC HDTV toepassingen.
Een derde voorkeursgebied is gegeven doordat het aantal openingen gelegen is tussen 730 en 780 en met name tussen 750 en 780. Dit gebied is zeer geschikt voor NTSC-toepassingen voor zowel normale als HDTV-weergave.
De uitvinding heeft tevens betrekking op een beeldweergeefinrichting voorzien van een dergelijke kleurenkathodestraalbuis.
De uitvinding heeft verder als een doel een beeldweergave-inrichting te verschaffen bevattende een kleurenkathodestraalbuis met een elektronenkanon voor het opwekken van tenminste een elektronenbundel, een kleurselectie-elektrode voorzien van rijen openingen, een beeldscherm en middelen om de elektronenbundel over de kleurselectie-elektrode af te buigen in een lijnafbuigrichting dwars op de rijen openingen, waarvoor er geen hinderlijke Moiré-effecten optreden.
Hiertoe is de beeldweergave-inrichting volgens de uitvinding gekenmerkt doordat in gebruik de lijnen intergelinieerd gescand worden en de verhouding tussen het aantal openingen en het aantal over de openingen gescande lijnen ongeveer gelijk is aan 4/6 of 5/6.
De hierboven weergegeven verhouding is binnen 0. 1 % gelijk aan de
<Desc/Clms Page number 3>
zogeheten s/a verhouding, waarbij s de scanpitch is voor het hele beeld en ay de maskerpitch. Bij voorkeur wordt voor een PAL-of SECAM-beeldweergave-inrichting een verhouding gelijk aan ongeveer 4/6 gebruikt, en voor een NTSC-beeldweergaveinrichting een verhouding gelijk aan ongeveer 5/6 gebruikt. Onder een PAL- (SECAM)-, respectievelijk NTSC-, beeldweergave-inrichting wordt in het kader van de uitvinding een beeldweergave-inrichting verstaan die geschikt is voor ontvangst van een PAL- (SECAM-) dan wel NTSC-signaal.
Deze en verdere aspecten van de uitvinding zullen hier volgend bij wijze van voorbeeld aan de hand van de tekening worden geïllustreerd. In deze tekening toont :
Figuur 1 een kleurenkathodestraalbuis ;
Figuur 2 een detail van een kleurselectie-elektrode.
De Figuren zijn schematisch getekend. In de verschillende Figuren zijn in het algemeen gelijke onderdelen met gelijke verwijzingscijfers aangeduid.
Figuur 1 toont in gedeeltelijk perspectivisch aanzicht een kathodestraalbuis 1. De kathodestraalbuis 1 bevat een geëvacueerde omhulling 2 met een beeldvenster 3, een conus 4 en een nek 5. In de nek is een elektronenkanon 6 aangebracht voor het genereren van, in dit voorbeeld, drie elektronenbundels 7,8 en 9. Aan de binnenzijde van het beeldvenster 3 bevindt zieh een luminescerend beeldscherm 10, dat, in dit voorbeeld, in rood, groen en blauw luminescerende fosforelementen bevat. Op hun weg naar het scherm 10 worden de elektronenbundels 7,8 en 9 met behulp van een op de overgang nek-conus geplaatste afbuigeenheid 11 over het scherm 10 afgebogen en passeren de kleurselectie-elektrode, in dit voorbeeld het schaduwmasker 12 dat een dunne plaat met openingen 13 bevat.
De elektronenbundels 7,8 en 9 passeren de openingen 13 onder een kleine hoek met elkaar en treffen slechts fosforelementen van een kleur. Schematisch is ook het aansturingsmechanisme 14 voor het elektronenkanon en de afbuigeenheid weergegeven alsmede het ontvangstmiddel 15 voor het ontvangen van een signaal 16.
Figuur 2 toont in bovenaanzicht een detail van een kleurselectie-elektrode.
De kleurselectie-elektrode 20 is voorzien van een aantal rijen openingen 21. Deze rijen strekken zieh dwars uit op de lijnafbuigrichting x. In opvolgende rijen zijn de openingen ten opzichte van elkaar verschoven in een richting dwars op de lijnafbuigrichting.
Tevens zijn getoond scanlijnen 22. Deze lijnen geven schematisch aan waar de
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
elektronenbundel het schaduwmasker treffen. Het aantal dat het schaduwmasker treft en door de openingen van het schaduwmasker op het beeldscherm valt is voor het zogeheten PAL SECAM systeem, dat gebruikt wordt in Europa, Azie, Afrika en delen van Zuid-Amerika, ongeveer 540 voor een"gewone"beeldweergave en tweemaal zoveel voor een HDTV-beeldweergave. Het aantal actieve lijnen voor het NTSCsysteem is ongeveer 450 voor en 900 lijnen voor HDTVbeeldweergave. In Figuur 2 is de scanlijnpitch s aangegeven. Dit is de afstand tussen de scanlijnen. De afstand tussen de openingen (maskerpitch) a, is ook aangegeven.
Interferentie van het patroon van de openingen in de kleurselectieelektrode en het scanlijnenpatroon veroorzaakt Moiré-effecten. Moiré-effecten treden zowel op in horizontale richtingen (horizontale balken zijn dan zichtbaar in het weergegeven beeld), als schuin (schuine balken verschijnen dan in het beeld). Ook combinaties hiervan zijn mogelijk, die zieh bijvoorbeeld als een ruitjespatroon vertonen.
Voor ieder van de verschillende systemen (PAL-SECAM NTSC) en beeldweergaven ("gewoon" treden verschillende Moiré-effecten op. Tabel geeft schematisch aan in hoeverre de optredende Moiré-effecten als geheel visueel als hinderlijk door proefpersonen worden ervaren. Verticaal staat het aantal openingen in een rij (N), horizontaal zijn de verschillende systemen weergegeven (PAL NTSC-HDTV). Er is voor wat betreft deze tabel geen verschil tussen PAL en SECAM systeem, daar deze systemen een gelijk aantal scanlijnen gebruiken.
De aangegeven kwalificaties betekenen + + = zeer goed + = goed 0 = redelijk
<Desc/Clms Page number 5>
(s)Tabell
EMI5.1
<tb>
<tb> aantal <SEP> openingen <SEP> PAL <SEP> PAL-HDTV <SEP> NTSC <SEP> NTSC-HDTV
<tb> per <SEP> rij <SEP> SECAM <SEP> SECAMHDTV
<tb> 690-770 <SEP> + <SEP> + <SEP> o <SEP> o
<tb> 705-730 <SEP> ++ <SEP> ++ <SEP> + <SEP> +
<tb> 730-750 <SEP> + <SEP> + <SEP> + <SEP> +
<tb> 750-780 <SEP> o <SEP> o <SEP> ++ <SEP> ++
<tb>
Tabel l toont aan dat het gebied voor N tussen ongeveer 690 en 780 voor ieder van de systemen en weergaven een redelijke beeldweergave geeft. Een kleurenkathodestraalbuis met een kleurselectie-elektrode met een dergelijk aantal openingen is dus voor ieder systeem te gebruiken. Voor PAL-systemen is het gebied tussen 705 en 750 en met name 705-730 zeer geschikt.
Voor een dual PAL-NTSC toepassing is het gebied tussen 730 en 750 zeer geschikt en voor NTSC-toepassingen is het gebied tussen 730 en 780 en met name 750-780 geschikt.
De uitvinding maakt het mogelijk een kleurenkathodestraalbuis te verschaffen die in de verschillende bestaande systemen en toepassingen gebruikt kan worden zonder dat hinderlijke Moiré-effecten optreden. Dit maakt aanzienlijke kostenbesparingen mogelijk ; voor verschillende typen beeldweergeef-inrichtingen kan eenzelfde kleurenkathodestraalbuis worden gebruikt. Ook kunnen voor verschillende typen kleurenkathodestraalbuizen dezelfde kleurselectie-elektrode gebruikt worden.
Tevens verschaft het voor HDTV-toepassingen (dubbele lijnfrequenties) een kathodestraalbuis zonder hinderlijke Moiré-patronen.
Kleurenkathodestraalbuizen van het tot nu toe gebruikelijke soort voor "gewone toepassingen"zijn voorzien van kleurselectie-elektroden waarvoor het aantal openingen gelegen is tussen ongeveer 500 en 600. Voor dergelijke kleurenkathodestraalbuizen is het niet mogelijk een en dezelfde buis voor verschillende systemen en toepassingen te gebruiken, zonder dat hinderlijke Moiré-patronen optreden.
Bovendien is gebleken dat voor de gebieden 690 < N < 750 (en bij voorkeur
<Desc/Clms Page number 6>
705 < N < 730) voor een PAL-HDTV systeem en 730 < N < 780 (en bij voorkeur 750 < N < 780) voor een NTSC-HDTV systeem er vrijwel geen hinderlijke Moirépatronen optreden. Dit is opmerkelijk daar men in eerste instantie zou vermoeden dat een dergelijk HDTV-systeem dezelfde Moiré-effecten zou vertonen als een "gewoon" PAL, respectievelijk NTSC, systeem met de helft van het aantal openingen, dat wil zeggen voor PAL 345 < N < 375 en voor NTSC 365 < N < 385. Dit is echter niet het geval. "Gewone" PAL systemen en NTSC systemen met het in de vorige regel aangegeven aantal openingen vertonen duidelijk zichtbare Moiré-patronen.
Bovenstaande tabel 1 geeft een aspect van de uitvinding weer welk aspect betrekking heeft op het aantal openingen in een rij.
Hieronder wordt een tweede aspect van de uitvinding beschreven dat betrekking heeft op de verhouding tussen het aantal openingen en het aantal effectief gescande lijnen (de s/a, verhouding).
Onderstaande tabel 2 geeft voor de verschillende aangegeven gebieden voor het aantal openingen per rij en de verschillende systemen de verhoudingen tussen het aantal scanlijnen en het aantal openingen per rij. Deze verhouding is tevens tot op 0, 1 % gelijk aan de verhouding tussen de afstand tussen de scanlijnen (ook wel scanpitch s genoemd) en de afstand tussen de openingen in een rij (ook wel maskerpitch av genoemd). De verhouding s/a kan uit het aantal openingen per rij en het aantal scanlijnen worden berekend.
Als No het aantal openingen is en N, het aantal effectieve scanlijnen dan is s/av gegeven door (No-1)/ (Ns-l). Daar zowel No als N, zeer groot zijn is s/a., vrijwel gelijk aan NIN,. Enige uitvoeringsvormen welke uitzonderlijk weinig Moiré-effecten vertonen zijn in vette cijfers aangegeven.
De s/a, verhouding is voor het optreden van Moiré-effecten een belangrijke parameter.
<Desc/Clms Page number 7>
Tabel2
EMI7.1
<tb>
<tb> aantal <SEP> openingen <SEP> PAL <SEP> PAL-HDTV <SEP> NTSC <SEP> NTSC-HDTV
<tb> per <SEP> rij <SEP> SECAM <SEP> SECAMHDTV
<tb> 690-770 <SEP> 1, <SEP> 285 <SEP> 0, <SEP> 643- <SEP> 1, <SEP> 524- <SEP> 0, <SEP> 762- <SEP>
<tb> -1,434 <SEP> 0,717 <SEP> 1,708 <SEP> 0,854
<tb> 705-730 <SEP> 1,313- <SEP> 0,657- <SEP> 1,557- <SEP> 0,779-
<tb> 1,359 <SEP> 0,68 <SEP> 1,612 <SEP> 0,806
<tb> 730-750 <SEP> 1,359- <SEP> 0,68- <SEP> 1,612- <SEP> 0,806-
<tb> 1, <SEP> 397 <SEP> 0, <SEP> 699 <SEP> 1, <SEP> 657 <SEP> 0, <SEP> 829 <SEP>
<tb> 750-780 <SEP> 1, <SEP> 397- <SEP> 0, <SEP> 699- <SEP> 1, <SEP> 657- <SEP> 0, <SEP> 829- <SEP>
<tb> 1, <SEP> 434 <SEP> 0, <SEP> 717 <SEP> 1, <SEP> 708 <SEP> 0,
<SEP> 854 <SEP>
<tb>
Een uitvoeringsvorm van de uitvinding volgens het tweede aspect van de uitvinding is hierdoor gekenmerkt dat voor geinterlinieerde systemen de verhouding s/a, (hetgeen overeenkomt met het aantal gaten gedeeld door het aantal lijnen in een halfbeeld) ongeveer gelijk is aan 4/6 of 5/6. Bij geinterlinieerde systemen worden twee beelden gescand, een eerste beeld met de helft van het totale aantal lijnen op een onderlinge afstand van tweemaal de scanpitch, gevolgd door een tweede beeld, eveneens bevattende de helft van het totale aantal lijnen op een onderlinge afstand van tweemaal de scanpitch, waarbij de lijnen van het tweede beeld inliggen tussen de lijnen van het eerste beeld. Voor dergelijke systemen is zowel theoretisch als in de praktijk gebleken dat het Moiré-effect sterk verminderd is en voor de aangegeven waarde minimaal is.
Bij voorkeur is voor het PAL (SECAM) systeem de verhouding ongeveer 4/6 en voor het NTSC systeem de verhouding ongeveer 5/6 (zie tabel 2, derde kolom, derde rij (PALSECAM-HDTV) en tabel 2, vijfde kolom, vijfde rij (NTSC-HDTV)). Deze gebieden zijn in bovenstaande tabel (voor een overscan van 7%) vet aangegeven. "Ongeveer" betekent in dit verband dat het verschil tussen de s/a verhouding en de ideale verhouding minder dan ongeveer 2% van de ideale verhouding (4/6 of 5/6) is.
Een beeld kan ook gescand worden op de zogeheten progressieve scan
<Desc/Clms Page number 8>
methode, dat wil zeggen dat alle lijnen van het totale beeld achtereenvolgens gescand worden. Voor dergelijke systemen is bij voorkeur de verhouding s/a, ongeveer gelijk is aan 4/3 of 5/3. Bij progressieve scan wordt in ieder beeld het gehele aantal lijnen gescand.
Bovenstaande tabel 2 toont vet gedrukte s/ay-gebieden voor PAL en NTSC systemen die geen overlap vertonen, dat wil zeggen dat voor de gegeven condities het aantal gaten voor een "ideaal" PAL systeem niet overeenkomt met het aantal gaten voor een"ideaal"NTSC systeem.
Onderstaande tabel 3 geeft weer dat een dergelijke overlap wel mogelijk
EMI8.1
is. Tabel 3
EMI8.2
<tb>
<tb> aantal <SEP> openingen <SEP> PAL <SEP> PAL-HDTV <SEP> NTSC <SEP> NTSCper <SEP> rij <SEP> SECAM <SEP> SECAM- <SEP> HDTV <SEP>
<tb> 4% <SEP> overscan. <SEP> HDTV <SEP> 10% <SEP> overscan
<tb> 4% <SEP> overscan.
<SEP> 10%
<tb> overscan
<tb> 690-770 <SEP> 1, <SEP> 285 <SEP> 0, <SEP> 643- <SEP> 1, <SEP> 524- <SEP> 0, <SEP> 762- <SEP>
<tb> - <SEP> 1, <SEP> 434 <SEP> 0, <SEP> 717 <SEP> 1, <SEP> 708 <SEP> 0, <SEP> 854 <SEP>
<tb> 705-730 <SEP> 1, <SEP> 313- <SEP> 0, <SEP> 657- <SEP> 1, <SEP> 557- <SEP> 0, <SEP> 779- <SEP>
<tb> 1, <SEP> 359 <SEP> 0, <SEP> 68 <SEP> 1, <SEP> 612 <SEP> 0, <SEP> 806 <SEP>
<tb> 730-750 <SEP> 1, <SEP> 359- <SEP> 0, <SEP> 68- <SEP> 1, <SEP> 612- <SEP> 0, <SEP> 806- <SEP>
<tb> 1, <SEP> 397 <SEP> 0, <SEP> 699 <SEP> 1, <SEP> 657 <SEP> 0, <SEP> 829 <SEP>
<tb> 750-770 <SEP> 1, <SEP> 397- <SEP> 0, <SEP> 699- <SEP> 1, <SEP> 657- <SEP> 0, <SEP> 829- <SEP>
<tb> 1, <SEP> 434 <SEP> 0, <SEP> 717 <SEP> 1, <SEP> 708 <SEP> 0, <SEP> 854 <SEP>
<tb>
In tabel 3 zijn de geprefereerde gebieden vet aangegeven.
Het verschil tussen tabel 2 en tabel 3 is hierin gelegen dat voor tabel 2 de overscan 7% is voor ieder systeem, terwijl voor tabel 3 een onderscheid is gemaakt voor een PAL (SECAM) systeem en een NTSC systeem. Voor een PAL systeem is de overscan 4%, terwijl voor
<Desc/Clms Page number 9>
een NTSC systeem de overscan 10% is. Een verandering van de overscan veroorzaakt een verandering van de scanpitch s en daarmee van de verhouding s/a,. Door de overscan afhankelijk te maken van het te ontvangen signaal is het mogelijk een systeem te ontwerpen dat zowel voor een PAL- (SECAM)-signaal als een NTSC-signaal een sterk verbeterd Moiré effect vertoont. Het zal duidelijk zijn dat dit optimale gebied enigszins variabel is.
Voor 2% (of 6%) overscan voor een PAL systeem in combinatie met 8% (of 12%) overscan voor een NTSC systeem verschuift het "ideale" aantal openingen van ongeveer 737 naar 751, respectievelijk 723. Het "ideale" aantal openingen is nog enigszins verder te variëren indien ook het verschil in overscan veranderd wordt. Als bijvoorbeeld een verschil in overscan van 5% wordt gebruikt dan is het mogelijk een combinatie van 7% (PAL) en 12% (NTSC) kunnen worden gebruikt. Het "ideale" aantal openingen is dan 717.
Bovenstaande tabel 3 heeft betrekking op een derde aspect van de uitvinding. Dit aspect van de uitvinding heeft betrekking op de verhouding s/a, gecombineerd met een manipulatie van deze verhouding die afhankelijk is van het binnenkomende signaal.
Een uitvoeringsvorm van de uitvinding volgens het derde aspect van de uitvinding betreft een beeldweergave-inrichting voorzien van een kleurenkathodestraalbuis met een elektronenkanon voor het opwekken van tenminste een elektronenbundel, een kleurselectie-elektrode voorzien van rijen openingen, een beeldscherm en middelen om de elektronenbundel over de kleurselectie-elektrode af te buigen in een lijnafbuigrichting dwars op de rijen openingen, en voorzien van middelen voor ontvangst van een beeldsignaal, en middelen om de overscan te regelen in afhankelijk van het binnenkomende signaal.
Dit maakt het mogelijk, zoals hierboven aangetoond om voor twee systemen met een verschillend aantal gescande lijnen een verminderd Moiré-effect te verkrijgen. De twee op dit moment in gebruik zijnde systemen zijn PAL en NTSC. Bij voorkeur is het aantal openingen in een rij gelegen tussen 710 en 760. Binnen dit gebied is het voor de twee huidige in gebruik zijnde systemen mogelijk een zo veel mogelijk verminderd Moiré-effect te verkrijgen. Bij voorkeur is het verschil in overscan 5-7%.
Het ontvangstmiddel 15 (Figuur 1) bevat hiertoe een middel om, afhankelijk van het binnenkomende signaal, de overscan te beinvloeden. Hierdoor wordt de scanpitch s, en daarmee de verhouding s/a. " aangepast.
<Desc/Clms Page number 10>
Het zal duidelijk zijn dat binnen het raam van de hierboven aangegeven uitvinding voor de vakman vele variaties mogelijk zijn.
In dit voorbeeld worden door het elektronenkanon gelijktijdig drie elektronenbundeis opgewekt, waarbij ieder van de elektronenbundel een beeld in rood, groen of blauw opwekt. Dit is niet als een beperking op te vatten, het is ook mogelijk dat het elektronenkanon een enkele elektronenbundel opwekt die sequentieel de drie verschillende kleurenbeelden opwekt. In dit voorbeeld heeft ieder van de rijen een gelijk aantal openingen. Kleine variaties binnen het aangegeven gebied in het aantal openingen kunnen echter optreden, bijvoorbeeld om de randen van het weergegeven beeld te verbeteren. Aan de zijkanten van de kleurselectie-elektrode kunnen zieh bovendien, een klein aantal (minder dan vijf) rijen bevinden met een geringer aantal openingen dan in de conclusies gegeven.