DE1549716A1

DE1549716A1 - Verfahren zur Wiedergabe eines Bildes,das in willkuerlicher zeitlicher und oertlicher Folge von Bildpunkten aufgebaut ist

Info

Publication number: DE1549716A1
Application number: DE19671549716
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl-Ing Dueringer
Original assignee: EIDOPHOR AG
Current assignee: EIDOPHOR AG
Priority date: 1966-11-16
Filing date: 1967-11-14
Publication date: 1971-04-08
Also published as: BE706611A; US3504117A; NL6715591A; CH466359A; GB1202562A; SE349451B

Description

DR. BERG DIPL.-IMO. STArr

PATENTANWÄLTE ' 1 3 A 3 7 1 fi

θ MÜNCHEN 2, HILBLESTRASSE 2O ^NH*^Mg

EIDOPHOR A.G. , G-LARUS (SCHWEIZ)

Anwaltsakte 16 8l8 14. November 1967

Case G 277

DEUTSCHLAND

Verfahren-zur Wiedergabe eines Bildes, das in-willkürlicher zeitlicher und "örtlicher Folge von Bildpunkten aufgebaut ist,

Es ist bekannt, für die Wiedergabe von Fernsehbildern, insbesondere zu deren Grossprojizierung ein schlieretioptisches System zur Licht steuerung zu verwenden. Dabei wird beispielsweise von einer Projektionslampe ausgestrahltes Licht mittels Spiegelbarren auf einen Hohlspiegel reflektiert und von diesem auf die Spiegelbarren zurückgeworfen. Der Hohlspiegel trägt dabei einen durch elektrostatische Ladung

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deforuiierbaren Oelfilm und das zu projezierende Fernsehbild wird mittels eines bildaiodulierten Kathodenstrahls auf das Bildfeld des OeIfilais geschrieben, wobei sich die Oelfläche des Oelfilms infolge der durch den Kathodenstrahls aufgebrachten elektrostatischen Ladung deformiert und das von den Spiegelbarren anfallende Licht zu einem projizierbaren Bild streut.

Die Bildmodulation auf einem Oelfilm mittels eines Elektronenstrahls ist möglich, weil bei einem Fernsehbild der modulierte Kathodenstrahl in Zeilenablenkung und Zeilenfortschaltung das ganze Bildfeld rastermässig bestreicht und das Bild mit einer visuell nicht wahrnehmbaren Frequenz, z.B. fünfzigmal pro Sekunde repetiert wird. Dadurch wird das ganze Bildfeld ausserhalb des momentanen Modulationsbereiches mit einer gleichmässigen stationären elektrostatischen Ladung belegt, die verhindert, dass beim Bestreichen der einzelnen Bildpunkte in einer Zeile der Oelfilm unter dem momentanen Druck seitlich ausweichen kann. Das Bild erscheint daher als lokale Tiefenmodulation auf dem Oelfilm und kann mittels einer Dunkelfeldoptik sichtbar gemacht werden.

Ausser in Zeilenablenkung mittels eines Elektronenstrahls geschriebenen Bildern (Fernsehbilder), gibt es auch Bilder die mit willkürlicher Führung eines Elektronenstrahls, sog. Random-Scan, geschrieben sind und aus einzelnen Bildpunkten in willkürlicher örtlicher und zeitlicher Folge auf-

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gebaut sind. Solche Bilder werden beispielsweise erhalten bei der Aufzeichnung von Radar- und ComputerSignalen. Sie sind aufgebaut aus einzelnen Linien, die visuell stillstehend sein können, z.B. rechtwinklige oder polare Koordinatennetze, topographische Linien, Zahlen, Buchstaben oder irgendwelche graphische Zeichen, Zahlentabellen, Texte etc., oder die visuell laufend sein können, z.B. Bewegungsbahnen, Abbildungen mathematischer oder physikalischer Punktionen mit laufenden Parametern, etc. Solche Linienbilder konnten bisher nicht direkt mittels eines schlierenoptischen System, z.B. für (Jrossprojektion dargestellt werden, weil eine elektrostatische Flächenladung auf dem OeIfilm fehlt und dieser unter dem elektrostatischen Druck des willkürlich abgelenkten Elektronenstrahls in den einzelnen Bildpunkten zerfliessen würde.

Für die Wiedergabe solcher liniengeschriebener oder aus einer willkürlichen Punktfolge aufgebauter Bilder mittels eines schlierenoptischen Systems für optische Wiedergabe, z.B. für Grossprojektion, ist die Benützung eines Signaluinsetzers erforderlich, welcher die Radar- und/oder Computer— Signale für willkürliche Strahlablenkung in übliche Fernsehsignale für Zeilenablenkung umsetzt. Es sind sog. Ablenkurasetzer—Speicherröhren bekannt, in welchen das Bild mit einem willkürlich geführten Elektronenstrahl auf einen Speicher geschrieben wird, welcher von einem Ablesestrahl mit Zeileöpb-

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lenkung abgetastet wird, der die Fernsehsignale veranlasst.

Die optische Wiedergabe von Bildern mittels eines schlierenoptischen Systems unter Benutzung einer Umsetzer-Speicherröhre für die Umsetzung eines in willkürlicher Folge von Bildpunkten geschriebenen Bildes in Fernsehbildsignale erfordert viel Aufwand, ist kompliziert im Aufbau, schwierig in der Bedienung und störungsanfällig. Die Erfindung will diese Nachteile vermeiden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wiedergabe eines Bildes, das in willkürlicher, zeitlicher und örtlicher Folge von Bildpunkten aufgebaut "ist, indem die Oberfläche einer Steuerschicht innerhalb eines schlierenoptischen Systems durch mittels eines willkürlich abgelenkten Elektronenstrahls an bestimmten Stellen aufgebrachte elektrostatische Ladungen verformt und zur Lichtsteuerung verwendet wird, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass zur Erzeugung eines singular en Bildpunktes eine auf den Ort des Bildpunittes beschränkte Schreibladung und eine mindestens in der Umgebung dieses Bildpunktes verteilte Löschladung auf der Oberfläche der Steuerschicht erzeugt werden, der ganze Schreibzyklus für das Bild mit einer konstanten Wiederholfrequenz neu geschrieben und innerhalb des Wiederholintervalls die Oberflächenverformung jedes ßildpunktes gelöscht oder mindestens abgebaut wird.

Bei Bewegung des Bildpunktes läuft die Löschladung

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mindestens annähernd ortsgleich mit der Schreibladung mit. Zweckmässigerweise kann die Schreibladung intermittierend oder mindestens pulsierend auf den Ort des Bildpunktes gegeben werden. Die Löschladung kann dabei durch Defokusierung des die Schreibladung aufbringenden Elektronenstrahls erzeugt werden. Vorteilhafterweise kann die Löschladung durch alternierende lieber- und Unterf okusierung des Schreibelektronenstrahls erzeugt werden. Diese alternierende Ueber- und Unterfokusierung kann mit besonderem Vorteil mittels einer an ein Fokusrnodulationssystem eines Kathodenstrahlrohres angelegte Trapezspannung bewirkt werden, wobei dann der Fokus des Kathodenstrahls mit durch die Flankensteilheit der Trapezspannung vorgegebenen Schnelligkeit die Bildebene durchläuft. Die Frequenz dieser Trapezspannung wird teilerfremd zur Bildwiederholfrequenz gewählt.

Ein Ausübungsbeispiel wird anhand der Zeichnung näher erläutert, In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 schematisch dargestellt eine Einrichtung mit einem schlierenoptischen System zur Wiedergabe von Bildern, die mittels elektrostatischer Ladung auf eine Steuerschicht geschrieben sind,

Fig. 2 das Bildfeld auf der Steuerschicht mit einem singulären Bildpunkt,

Fig. 3 schematisch dargestellt eine Einrichtung zur 1098 15/1h99

Steuerung eines Kathodenstrahls.

In Fig. 1 ist nur der grundsätzliche Aufbau eines Lichtsteuerungssystem gezeigt. Die Lichtquelle wird gebildet durch eine Gasentladungslampe 11 mit eine.n hinter der Lampe befindlichen Spiegel 12 und einem Kondensor 13. Das Licht fällt auf die Spiegelbarren 14, 15, 16 und wird von diesen auf das Steuermedium 17 geworfen, welches in dünner Schicht auf der Oberfläche eines Hohlspiegels 18 ausgebreitet ist. Eine Linse 21 bildet dabei etwa die Ebene des Kondensors 13 auf die Steuerschicht im Bildfeld 22 ab, das durch die Randstrahlen 23, 24 begrenzt ist. Die zu einem starren System zusammen gebauten Spiegelbarren 14 - 16 sind im Kugelmittelpunkt des Hohlspiegels 18 derart angeordnet, dass die Barren in sich selbst abgebildet werden. Dadurch wird bei nicht deformierter Oberfläche der Steuerschicht 17 das von der Lichtquelle kommende und durch die Spiegelbarren auf den Hohlspiegel gerichtete Licht wieder über die Spiegelbarren auf die Lichtquelle zurück geworfen. Weist dagegen die Steuerschicht im Bildfeld eine deformierte Oberfläche auf, so wird das Licht in diesem Bildpunkt entsprechend der CJrösse der Deformation abgelenkt. Es fällt an den Spiegelbarren vorbei auf ein Projektionsobjektiv 25, das das Bildfeld 22 auf einen Schirm 26 abbildet.

Cm das Bildfeld 22 mit elektrostatischen Ladungen modulieren zu können, befindet sich der Hohlspiegel in einem

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Vakuumbehälter 27 mit einem Kathodenstrahlrohr 28, mit einem Ablenkspulensystera 29 und einem Fokusierspulensystem 30, dessen Achse auf die Mitte des Bildfeldes gerichtet ist. Einrichtungen dieser Art werden in bekannter Weise für die Wiedergabe von Fernsehbildern benützt, indem das Kathodenstrahlroiir 28 mit den üblichen Fernseh-Signalen gesteuert wird, wodurch der Kathodenstrahl in nebeneinander liegenden Zeilen das ganze Bildfeld überstreicht. Der Kathodenstrahl wird dabei durch das Bildsignal so moduliert, dass auf der Oberfläche" der Steuerschicht eine Ladungsverteilung entsteht, -welche ein regelmässsiges Raster bildet, wobei die Amplitude des Rasters an verschiedenen Bildstellen in Abhängigkeit von der Helligkeitsverteilung des zu projezierenden Bildes verschiedene Grosse annimmt.

Unter Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens kann eine Einrichtung gemass Fig. 1 auch für 'die Wiedergabe . von Bildern benützt werden, die in willkürlicher, zeitlicher und örtlicher Folge von Bildpunkten aufgebaut sind, indem der schreibende Elektronenstrahl willkürlich geführt wird.

In Fig. 2 ist das Bildfeld 22 aus Fig. 1 dargestellt. Der Inhalt des Bildes sei eine Kurve 31. Diese Kurve kann mit χ- y - Koordinaten mit laufenden Parametern geschrieben werden und wird als eine Folge von einzelnen Bildpunkten verstanden, aus welcher ein singulärer Bildpunkt 32 dargestellt ist. Um diesen Bildpunkt zu erzeugen wird mittels eines

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Elektronenstrahls eine auf den Ort des Bildpunktes 32 beschränkte Schreibladung und mittels eines zweiten Elektronenstrahls, oder wie noch gezeigt wird, mittels desselben Elektronenstrahls eine Löschladung aufgebracht, welche in der Umgebung des Bildpunktes 32 ein Löschfeld 33 bildet. Diese Löschladung bewirkt eine Stabilisierung der Oberfläche der Steuerschicht gegen Deformierung durch Ausbreitung der Bildpunktdeformation. Diese Löschladung unterstützt aber auch die durch die Oberflächenspannung der Steuerschicht erfolgende Grlättung der Bildpunktdeformation. Bei der Bewegung des Bildpunktes 32 längs der Kurve 31 wird die Löschladung mindestens angenähert ortsgleich mit der Schreibladung mitgeführt. Bei dieser Bewegung des Bildpunktes kann die Schreibladung permanent auf den Bildpunkt gegeben werden. Es ist aber vorteilhaft, die Schreibladung intermittierend oder mindestens pulsierend aufzubringen. Da die Oberflächendeformation in jedem einzelnen Bildpunkt rasch abklingt, muss der ganze Schreibzyklus für das Bild mit einer konstanten Wiederholfrequenz neu geschrieben werden, wobei die Löschladung und die Viederholfrequenz so zueinander abgestimmt sind, dass innerhalb des Viederholintervalls die Oberflächendeformation jedes einzelnen Bildpunktes gelöscht oder mindestens stark abgebaut wird und die Viederholfrequenz gross genug ist um eine visuell ruhiges Bild zu erzeugen.

Wenn für eine intermittierende Bildpunktfolge die

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Schreibladung bei kontinuierlicher Ablenkung des Elektronenstrahls intermittiert, kann die Lösehladung durch Defokusierung des Elektronenstrahls im Zwischenintervall erfolgen. Die Löschladung kann auch dadurch gewonnen werden, dass der Elektronenstrahl alternierend über- und unterfokusiert'wird und dabei der Fokus die Bildebene durchläuft, in welchem Moment die Ladung des Elektronenstrahls auf den Bildpunkt beschränkt ist und dadurch die Oberflächendeformation der Steuerschicht bewirkt. Dieser Vorgang ist in Fig. 3 dargestellt, welche das Kathodenstrahlrohr 28 aus Fig. 1 in vergrösserter Darstellung enthält. Der Kathodenstrahl wird mittels des Fokusierspulensystems 30 auf die Oberfläche der Steuerschicht 17 fokusiert, wodurch der Bildpunkt 32 erzeugt wird. Mittels Steuerspannungen am Ablenkspulensystem 29 kann der Bildpunkt 32 in der Bildebene, d.h. auf derSteuerschicht verschoben werden. Zur Erzeugung der Löschladung wird der Kathodenstrahl mittels einer an eine elektrostatische Fokusmodulationslinse 40 angelegte Trapeζspannung 41 alternierend über- und unterfokusiert, wobei entsprechend der Amplitude der Trapezspannung der Fokus zwischen einem Punkt 42 innerhalb des Bildabstandes und einem Punkt 43 ausserhalb des Bildabstandes hin und her läuft. Der Fokus ist in den Punkten 42 und 43 mindestens annähernd stationär und dabei wird die Ladung des Kathodenstrahls als Löschladung auf das Löschfeld 33 gegeben. Der Fokus durchläuft zum Aufbringen der Schreibladung den Bildpunkt 32 mit

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durch die Plankensteilheit der Trapezspannung 41 vorgegebenen Schnelligkeit. Die Grosse des Löschfeldes, bzw. die Ladungsdichte im Löschfeld kann durch Aenderung der Amplitude der Trapezspannung variiert werden.'

Die Ladungsdichte der Löschladung ist so hoch bemessen, dass sie zur Glättung ausreicht, d.h., dass sie niederfrequente Oberflächendeformationen beim Aufbringen punktförmiger Schreibladungen unterdrückt. Der Ladungsdichte ist jedoch eine obere Grenze gesetzt, indem sie selber keine Oberflächendeformation am Rand des Löschfeldes erzeugen darf. Dies kann dadurch erreicht werden, dass die Ladungsdichte im Löschfeld gegen dessen Rand hin abnimmt. Bei variabler Schreibgeschwindigkeit kann zum Zweck der Einhaltung der obigen Bedingung entweder die Stromstärke des Löschstrahls proportional, oder dessen Pleckgrösse umgekehrt proportional zur Schreibgeschwindigkeit gesteuert werden. Die Pleckgrösse des fokusierten Schreibstrahls bzw. die Forderung nach einer punktförmigen Dichteverteilung der Ladung längs der Schreibrichtung begrenzt die höchstzulässige Bildpunkt-Zahl pro Einheitslänge auf einer zu schreibenden Linie. Die minimale Bildpunkt-Zahl pro Einheitslänge darf die subjektive Erkennbarkeit der Bildinformation nicht beeinträchtigen. Um dies zu vermeiden wird das Bild mit einer zur Bildpunktfrequenz teilerfremden ¥iederholfrequenz repetiert, um den physiologisch beding ten Eindruck einer kontinuierlichen Schreibweise zu erwecken.

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Venn ein Bild eine Mehrzahl von Schreibzyklen mit unterschiedlicher Positionierung aufweist, so wird der Schreib- und Lbschelektronenstrahl in der Zeit der Positionierungszyklen unterdrückt.

Nachstehend wird noch anhand von Fig. 3 rein beispielsweise eine Steuereinrichtung zur Wiedergabe von Bildern beschrieben, die aus einzelnen Zeichen bestehen, z.B. aus einzelnen Ziffern aufgebaute Zahlen, aus Buchstaben aufgebaute Texte etc. Ein z.B. von eine.n Computer angesteuerter Zeichengenerator 50 gibt Positionierungssignale 51 und Zeichensignale 52 an eine x-y-Ablenkschaltung 53, welche über eine Korrekturschaltung 54 die Ablenkspulen 2.9 des Kathoden Strahlrohres 28 steuert. Ein Trapezspannungsgenerator 55 gibt über einen Araplitudenaodulator 56 die Trapez spannung 41 auf die elektrostatische Pokusinodulationslinse 40, welche den Kathodenstrahl in der bereits beschriebenen Weise über- und unterfokusiert. Der Trapezspannungsgenerator 55 wird angeregt durch einen Impulsgenerator 57, dessen Impulsfrequenz teilerfremd ist zur Frequenz der vo.n Zeichengenerator 50 ausgegebenen Bildwiederholirapulse 53. Der Trapezspannungsgenerator 55 erhält Austastimpulse 59 vom Zeichengenerator 50, welche den Trapezspannungsgenerator während den Positionierungszyklen stillsetzen und nur während den Schreibzyklen laufen lassen. Der Ampütudeninodulator 56 wird vom Zeichengenerator 50 analog den Zeicliensignalen 52 gesteuert und moduliert die Amplitude

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der Trapeζspannung 41 in Abhängigkeit der Schreibgeschwindiglce it.

Mit der beschriebenen Einrichtung können Coiuputer-Infor Nationen geschrieben und mittels des schlierenoptischen Systems optisch, z.B. in Grossprojektion wiedergegeben werden. Analog lassen sich alle Arten von. Informationen, z.B. Radarinformationen mit laufenden Ortspara.netern optisch darstellen, wenn die charakteristischen Ablenksignale eingegeben werden.

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Claims

Patentansprüche . ■

1. Verfahren zur Wiedergabe eines Bildes, das in willkürlicher zeitlicher und örtlicher Folge von Bildpunkten aufgebaut ist, indem die Oberfläche einer Steuerschicht innerhalb eines schlierenoptischen Systems durch mittels eines willkürlich abgelenkten Elektronenstrahls an bestimmten Stellen aufgebrachte elektrostatische Ladungen verformt und zur Lichtsteuerung verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung eines singulären Bildpunktes eines auf den Ort des Bildpunktes beschränkte Schreibladung und eine mindestens in der Umgebung dieses Bildpunktes verteilte Löschladung auf der Oberfläche der Steuerschicht erzeugt werden, der ganze Schreibzyklus für das Bild mit einer konstanten Wiederhol— frequenz neu geschrieben und innerhalb des Wiederholintervalls die Oberflächenverformung jedes Bildpunktes gelöscht oder mindestens abgebaut wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Bewegung des Bildpunktes die Löschladung mindestens annähernd ortsgleich mit der Schreibladung mitläuft,

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schreibladung intermittierend oder mindestens pulsierend auf den Ort des Bildpunktes gegeben wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschladung durch Defokusierung des die Schreibladung auf-

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bringenden Elektronenstrahls erzeugt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Löschladung durch alternierende Ueber- und Unterfokusierung des Schreibelektronenstrahls erzeugt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die alternierende Ueber- und TJnterfokusierung mittels einer an ein Fokusmodulationssystem eines Kathodenstrahlrohres angelegte Trapezspannung erzeugt wird, wobei der Fokus des Kathodenstrahls mit durch die Plankensteilheit der Trapez— spannung vorgegebenen Schnelligkeit die Bildebene durchläuft.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Trapeζ spannung teilerfremd zur Bildwiederholfrequenz ist.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude der Trapez spannung in Abhängigkeit der Schreibgeschwindigkeit gesteuert ist.

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