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Vorrichtung zum elektrooptischen Abtasten von Zeichen Die Erfindung
betrifft eine Vorrichtung zum elektrooptischen Abtasten von Zeichen zwecks Umwandlung
derselben in die Zeichen kennzeichnende Bildimpulse, wobei für das Zentrieren der
von einem Kathodenstrahl erzeugten Aibtastspirale in bezug auf das abzutastende
Zeichen mindestens ein Integrator vorgesehen ist, der der Ablenkspannung für den
Kathodenstrahl eine Korrekturspannung überlagert, die von den Videoimpulsen des
Abtasters beeinflußt wird.
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Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art werden die Videoimpulse
nach. Umformung direkt den die Integratoren darstellenden Kondensatoren angeboten.
Die Ausrichtung der Abtastspirale auf das abzutastende Zeichen ist daher relativ
ungenau, denn die Korrekturgrößen nehmen während eines Spiraldurchlaufs nicht sukzessive
ab. -
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Korrektur so vorzunehmen,
daß die Ausrichtung möglichst genau ist.
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Erfindungsgemäß gelingt das dadurch, daß ein elektronischer Schalter,
der von den Videoimpulsen aufgetastet wird, und -ein Stromzweig vorgesehen sind,
der einen der Ablenkspannung für den Kathodenstrahl folgenden Strom führt, wobei
letzterer bei geöffnetem elektronischem Schalter den Integrator beaufschlagt.
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Im Gegensatz zu der bekannten Vorrichtung wirken die Videoimpulse
nicht direkt auf den Integrator, sondern auf einen elektronischen Schalter, der
seinerseits einen Strom schaltet, welcher einerseits in Größe und Richtung von der
Ablenkspannung für den Kathodenstrahl abhängt und andererseits den als Integrator
dienenden Kondensator beeinflußt, also auflädt bzw. entlädt.
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Der Vorteil dieser Schaltungbesteht darin, daß der der Ablenkspannung
folgende Strom mit der Ablenksparmung abnimmt, daß insofern während eines Spiraldurchlaufs
die Korrekturgrößen immer kleiner werden und am Ende des Spiraldurchlaufs die Abtastspirale
praktisch fehlerlos eingestellt ist.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus ddn Unteransprüchen.
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In der einzigen Figur der Zeichnung ist eine Schaltung gemäß der Erfindung
dargestellt.
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Darin ist mit 1 eine Kathodenstrahlröhre mit Platten Ph für
die horizontale Ablenkung des Kathodenstrahles und Platten P, für die vertikale
Ablenkung des Kathodenstrahles bezeichnet. Die Spannungen an den Platten Ph und
P, sind so geartet, daß der durch den Kathodenstrahl auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre
erzeugte Lichtpunkt periodisch zunächst von außen nach innen _eine Spirale beschreibt
und anschließend wieder nach außen springt. Die Fläche, in der sich der Lichtpunkt
bewegt, wird mittels einer Linse auf das abzutastende Zeichen bzw. auf die Fläche,
auf der sich das Zeichen befindet, abgebildet. Von der Fläche wird das auffallende,
von dem Lichtpunkt stammende Licht reflektiert, wobei die Intensität des rellektierten
Lichtes davon abhängt, ob das Bild des Lichtpunktes auf seinem ebenfalls spiralfönnigen
Weg das Zeichen oder eine Stelle'der Ebene trifft, an der sich kein Teil des
-Zeichens befin-,det. Das reflektierte Licht wird mittels einer Photozelle
oder mehreren aufgefangen und in elektrische Impulse umgeformt. Letztere werden
einerseits zur Identifizierung des Zeichens benutzt und stehen andererseits, nachdem
sie umgeformt, insbesondere verstärkt worden sind, bei T 7 (s. die Figur)
an, um eventuell erforderliche Korrekturen hinsichtlich der Ausrichtung der Spirale
zu ermöglichen.
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Die an den Platten Ph und P, liegenden Ablenkspannungen werden
folgendermaßen erzeugt: An den Eingängen Tl und T2 liegt eine Wechselspannung an,
deren Amplitude sägezahnförmig moduliert ist, also von einem maximalen Wert zunächst
allmählich auf etwa Null abnimmt, um dann auf ihren maximalen Wert wieder anzusteigen.
Diese Wechselspannung wird in dem aus den Gliedern R 1, C 1, R
2, C 2 bestehenden Element in zwei Teilspannungen umgeformt, die zueinander
um 90' phasenverschoben sind. Aus diesen beiden Spannungen werden mittels
der Röhren V2 und weiterer elektrischer Glieder die Spannungen für die horizontale
und vertikale Ablenkung des Kathodenstrahls der Röhre 1 abgeleitet.
Der
erfindungsgemäße Schaltteil, der die Ablenkspannungen korrigiert, um die Spirale
einwandfrei .auf das abzutastende Zeichen zu zentrieren, besteht ausden Widerständen
R 14 (z. B. 220 Kiloohm), R 13
(z. B. 10 Kiloohm), R
8 (z. B. 100 Kiloohm), R 3
(z. B. 1 Megohm), dem als
- Integrator wirkenden Kondensator C 7 (z. B. 0, 1 MF), einem
Koppelkondensator C4, einer als elektronischer Schalter wirkenden Doppeltriode V3
mit Widerstand R 7 (z. B. 100 Kiloohm), einer Kathoden-Folge-Triode
Vl, einer SpannungsquelleE mit Widerstand R6, einer Spannungsquelle C (z.
B. - 250 V) und einer Spannungsquelle B (z. B. + 300 V). Diese Teile
sind, wie aus der Figur er-sichtlich, zusammengeschaltet. Wie der Figur ferner zu
entnehmen ist, sind für die horizontal-e Ablenkung. und für die vertikale Ablenkung
gleiche Schaltelemente vorgesehen.
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Ist die Röhre V3 stromleitend, so kann ein verhältnismäßig starker
Strom in den Kondensator C 7
fließen und ihn entweder positiv oder negativ
aufladen, je nachdem, ob die Spannung in diesem Augenblick auf der LeitungL2
positiv oder negativ ist.
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Die Klemme T 7 steht über den Kondensator C
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mit beiden Gittem der Röhre V3 in Verbindung. Kommt an der Klemnie
T7 ein positives Videosignal an, dann kommen die Gitter von V3 sehr rasch
auf Kathodenpotential oder in die Nähe dieses Potentials, und die LeitungL2 wird
über einen Weg sehr niedriger Impedanz mit der Leitung. L 1 gekoppelt.
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Ein sehr wesentliches Merkmal des erfin-dufigsgemäßen Stromkreises
ist die positive Rückkoppelung, die immer dann auftritt, wenn die Röhre V3 stronileitend
wird. Ist beispielsweise die Ablenkspannung während einer Periode negativ gegenüber
Erde, dann ist die resultierende negative Spannung auf der Leitung L2 so geartet,
daß sie die Leitung Ll in negative Spannungsbereiche zieht. Dadurch erhält das Gitter
in der Röhre Vl eine negative Vorspannung, wodurch deren Kathode in negative Bereiche
getrieben wird, jedoch um einen kleineren Betrag, so daß die Leitung L2 ihrerseits
negativer wird. Diese Rückkoppelung dient zur Kompensation von Restströmen, die
als Folge des Vorhandenseins des Kondensators C7 und einer Diode Di oder
einer DiodeD2 immer dann auftreten, wenn sich die LeitungL1 auf einem anderen Potential
als auf Erdpotential befindet. Aus diesem Grund kann die Spirale über mehrere Zyklen
in Stellungen gehalten werden, die nicht zentrisch zum Zentrum des Bildschinns der
Röhre liegen. Der Stromkreis ist nicht schwingungsfähig, weil der Verstärkungsgrad
der Röhre Vl kleiner als 1 ist, wie dies in jeder Kathodenfolgeschaltung
der Fall ist.
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Der größte Durchmesser der Spirale sollte nicht größer als 700,lo
des ausnutzbaren Durchmessers der Bildschinnfläche der Röhre sein, so #daß die Hilfsmittel
für die Zentrierung der Spirale deren Zentrum aus dem Zentrum der Röhrenfläche um
mehr als 20% des größten Durchmessers der Spirale herausbewegen können, ohne daß
sich irgendein Teil der Spirale außerhalb des Schirmes befindet. Um dies zu erreichen,
sind gemäß einer Weiterentwicklung der Erfindung Maßnahmen vorgesehen, um die maximalen
Änderungen der Spannung auf der Leitung L 1 nach oben oder nach unten zu
begrenzen. Der Spannungsteiler und das Diodennetzwerk aus den Widerständen
R 9, R 10, R 11 und R 12 bzw. D 1 und
D 2 bewirken den Begrenzungseffekt für - das horizontale Ablenksystem;
ein ähnliches Netzwerk mit den Widerständen R 10' und R 11' und ein
zweiter Satz von Dioden 1 und D2 bewirken den gleichen Effekt für
das vertikale Ablenksystem. Durch Einstellung des Potentiometers an dem Widerstand
R 10 kann die Spannung an der Kathode von D 1 auf beispielsweise
+5 V gegenüber Erdpotential eingestellt werden. Solange sich die Leitung
L 1 und die Anode der Diode D 1 auf einem niedrigeren positiven
oder negativen Potential befinden, erfolgt nur eine äußerst geringe Stromleitung
durch die Diode D 1. Steigt dagegen die Spannung auf der Leitung L
1 auf 5 V oder mehr an, dann stellt die Diode D 1 einen Strompfad
niedrigez Impedanz zu dem Widerstand R 10 dar und damit auch nach Erde, so
daß ein weiteres Ansteigen der Spannung auf der LeitungL1 verhindert wird. Die DiodeD2
ist im umgekehrten Sinne angeschlossen und begrenzt die negativen Anstiege der Spannung
auf der LeitungL1 auf diejenige Spannung, die an dem WiderstandR11 eingestellt ist.
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Nimmt man beispielsweise an, daß eine negative Spannung für die vertikale
Ablenkung bewirkt, daß' der Lichtfleck sich auf dem unteren Teil der Schirmfläche
zu bewegt und daß eine positive Spanhung für die horizontale Ablenkung bewirkt,
daß sich der Lichtfleck nach links bewegt, und zwar beim Durchwandern des unteren
linken Teils seines Rasters, dann trifft der Lichtfleck auf einen bestimmten Teil
eines Datensymbols. Der obere Kondensator e 7 er- ' '
hält eine kleine
negative Ladung, die'zur Folge hat, daß sich der Lichtfleck ein wenig weiter nach
unten bewegt; der untere Kondensator C7 erhält gleichzeitig eine kleine positive
Ladung, die zur Folg;-- hat, daß sich der Lichtfleck etwas weiter nach links
bewegt. Die Beträge dieser entsprechenden Ladungen sind proportional den vertikalen
und horizontalen. Entfernungen des Lichtflecks vom Mittelpunkt des Rasters, da diese
Entfernungen durch die momentan vorhandenen Amplituden der gleichen Ablenkungseingangsispannung
bestimmt sind, die in dem gleichen Augenblick bewirken, daß entsprechende
- Ladungen in die Kondensatoren C7 fließen.
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Als nächstes Beispiel sei angenommen, idäß der wandernde Lichtfleck
beim Abtasten auf einen Symbolbereich trifft, der dem ersten Bereich diametral gegenüberliegt;
die Folge davon ist, daß positive und negative Ladungen auf die Kondensatoren
C7 gelangen und die anfänglichen Ladungen löschen, so daß der Lichtfleck
nach oben und nach rechts bewegt' wird und damit auf seine ursprüngliche Bahn gerät.
Nimmt man dagegen an, daß der Lichtfleck keine weiteren Symbolbereiche mehr trifft,
dann bleiben die anfänglichen Ladungen in den Kondensatoren C7. Infolgedessen
hat sich die Spirale tatsächlich auf den unteren linken Teildes Feldes zu bewegt.
Kreuzt .der Lichtfleck nunmehrerneutden gleichen Symbojbereich in dem nächstfolgenden
Zyklus, dann wird die Spirale noch weiter nach unten und nach links bewegt, bis
nach Durchlaufen einer kleinen Anzahl von Zyklen die Spirale sich selbst auf das
Symbol zentriert hat.
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Die Korrekturbewegung der Spirale findet ihr Ende, wenn die von den
Kondensatoren C7 aufgenommenen positiven und negativen Ladungen sich während
eines Zyklus exakt gegenseitig aufheben.
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Es ist zu beachten, daß jedes integrierende Netzwerk aus den Stromkreiselementen
R 8 und C 7 und
einem Teil von R13 eine Zeitkonstante
hat, die wesentlich größer als die Dauer eines Spiralzyklus ist. Es können daher
während der Zeit einer oder mehrerer Umläufe innerhalb einer Spirale nur extrem
kleine und graduell geringfügige Änderungen der Ladung in einem Kondensator
C7 auftreten.
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Beidem gewählten Ausführungsbeispiel erfolgt die Zentrierung der Spirale
mit Hilfe der » dunklen« Teile .der Kennzeichnung. Die Zentrierung kann aber
im Bedarfsfalle ebensogut mittels der »hellen« Teile des Bildfeldes (z. B. weißem
Zeichen auf dunklem Grund) bewirkt werden. Natürlich kann die Abtastspirale auch
z. B. elliptische oder rechteckige Form haben.