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VORRICHTUNG ZUR ÜBERLAGERUNG ZWEIER ZUGEORDNETER
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TEILBILDER Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überlagerung
zweier zugeordneter Teilbilder, von denen das eine optisch und das andere mittels
Elektronenstrahl auf dem Schirm einer Bildwiedergaberöhre erzeugt wird.
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Die Einsatzmöglichkeiten einer solchen Vorrichtung sind sehr vielseitig.
Sie kann insbesondere dazu verwendet werden, auf einer vorhandenen Vorlage bestimmte
zusätzliche Eintragungen vorzunehmen, beispielsweise bestimmte Darstellungen auf
Lageplänen bei Polizeieinsätzen und Manövern zu ermöglichen.
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Nach dem Stand der Technik erfolgen die Eintragungen beispielsweise
durch einen X-Y-Plotter direkt auf die Vorlage. Die Vorlage kann aber auch von einer
Fernsehkamera aufgenommen und auf einem Monitor wiedergegeben werden, wobei die
zusätzlichen Eintragungen dann durch Zumischung eines entsprechenden elektrischen
Signals zum Videosignal der Kamera erfolgen. Darüber hinaus ist es bekannt, die
Eintragungen durch eine Elektronenstrahlröhre zu erzeugen und durch eine
Projektionseinrichtung
auf die Vorlage zu projizieren. Schließlich ist auch eine Vorrichtung mit einer
speziellen Elektronenstrahlröhre bekannt, bei der die Vorlage von rückwjrts durch
den Bildröhrenhals auf den Leuchtschirm projiziert wird.
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Bei der zuletzt genannten Vorrichtung, die eine optische Projektion
auf den Bildschirm erlaubt, wird die optische Projektion senkrecht und die elektronische
Bilderzeugung schräg zum Bildschirm durchgeführt. Die dabei auftretende Trapezverzerrung
des Elektronenstrahlrasters kann durch geeignete elektronische Mittel korrigiert
werden. Das so erzeugte optische Bild ist jedoch nur mäßig hell und durch Stretzeffekte
von nur geringer Bildschärfe.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
erwähnten Art zu schaffen, mit der die Vorlage hinreichend scharf wiedergegeben
werden kann und die darüber hinaus auch bei Farbfernsehröhren Verwendung finden
kann.
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Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die
das eine Teilbild erzeugende Optik aus einer an sich bekannten Projektionsvorrichtung
besteht, mittels der das optisch erzeugte Bild im wesentlichen senkrecht von vorn
auf den Schirm der Bildwiedergabevorrichtung projiziert wird.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des Gegenstandes der Erfindung sind in
den Unteranspriichen gekennzeichnet.
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Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungsfiguren
beispielsweise erläutert. Es zeigen: Fig. l die prinzipielle Anordnung von Projektionseinrichtung
und Fernsehbildwiedergaberöhre in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 ein
erstes praktisches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 3
ein zweites praktisches Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer Bildwiedergaberöhre für die erfindungsgemäße
Vorrichtung.
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In Fig. 1 ist mit 10 eine Fernseh-Bildwiedergaberöhre bezeichnet,
auf deren Schirm 11 einerseits das mittels Elektronenstrahl erzeugte erste Teilbild
sowie andererseits das mittels Projektionseinrichtung 12 erzeugte optische zweite
Teilbild derart abgebildet werden, daß sie einem Betrachter 13 als Gesamtbild erscheinen.
Um
etwaige Verzerrungen zu vermeiden, crfolgt die Projektion des
optischen Teilbildes vorzugsweise senkrecht auf den Bildschirm 11. Die Blickrichtung
des Betrachters 13 auf den Bildschirm 11 ist dabei um einen Winkel 14 gegenüber
der Bildschirmebene geneigt. Die Projektion kann grundsätzlich geradlinig erfolgen.
Aus Platzersparnisgründen ist jedoch eine Strahlenumlenkung, beispielsweise entsprechend
Fig. 1, im allgemeinen von Vorteil. Zur Umlenkung der Strahlen der Projektionseinrichtung
können alle an sich bekannten Mittel, beispielsweise Spiegel 15, Prismen od. dgl.
verwendet werden.
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Etwaige Spiegelungen der Projektionsoptik auf dem Schirm 11 der Fernseh-Bildwiedergaberöhre
10 können durch eine entsprechende Wahl des Blickwinkels 14 vermieden werden. Der
insoweit maximal zulässige Grenzwert ist bei Elektronenstrahlröhren mit ebener Frontscheibe
wesentlich größer als bei gewölbten Frontscheiben (Konvex-Spiegelwirkung). Fig.
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer für die praktischen Bedürfnisse zugeschnittenen
erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Dem auf dem Bildschirm 11 einer Fernseh-Bildwiedergaberöhre 10 elektronisch
erzeugten ersten Teilbild wird mittels einer Projektionsvorrichtung 12
ein
optisch erzeugtes zweites Teilbild überlagert. Um etwaige Verzerrungen zu vermeiden,
wird das optisch erzeugte zweite Teilbild senkrecht auf den Bil3schirm 11 der Fernseh-Bildwiedergaberöhre
10 projiziert. Die Strahlen der Projektionsvorrichtung 12 werden, um die Baulänge
der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglichst gering zu halten, mit Hilfe einer Strahlenumlenkvorrichtung
15, vorzugsweise mit Hilfe eines verstellbaren bzw. klappbaren Spiegels 15c, umgelenkt.
Bei einer solchen Vorrichtung kann die Blickrichtung des Betrachters 13 genau waagerecht
verlaufen.
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Die Fig. 3, zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung, bei der mit polarisierenden Filtern 16 und 17, sowie mit einem teildurchlässigen
Spiegel 18 gearbeitet wird. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein mittels
Elektronenstrahl erzeugtes erstes Teilbild auf dem Bildschirm 11 der Fernseh-Bildwiedergaberöhre
10 abgebildet. Das mit Hilfe einer Projektionseinrichtung 12 erzeugte optische (zweite)
Teilbild wird über ein erstes polarisierendes Filter 16 und einen in der optischen
Achse 23 der Fernseh-Bildwiedergaberöhre 10 vor dieser angeordneten teildurchlässigen
Spiegel 18, der insoweit als Strahlenumlenkvorrichtung dient, senkrecht auf den
Bildschirm 11 der Fernseh-Bildwiedergaberöhre 10 projiziert. Der Betrachter 13
kann
das aus den beiden Teilbildern zusammengesetzte Gesamtbild durch ein zweites, gegenüber
dem ersten polarisierenden Filter 16 um 900 um die optische Achse 19 der Projektionseinrichtung
12 gedrehtes polarisierendes Filter 17 sowie durch den in der optischen Achse 23
der Fernseh-Bildwiedergaberöhre 10 angeordneten teildurchlässigen Spiegel 18 hindurch
auf dem Bildschirm 11 der Fernseh-Bildwiedergaberöhre 10 betrachten. Durch die beiden
polarisierenden Filter 16 und 17 ist sichergestellt, daß die Betrachtung des Gesamtbildes
nicht durch direktes Licht von der Projektionseinrichtung 12 gestört wird.
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Damit für den Betrachter keine Plrallixellfelller zwischen den beiden
Teilbildern entstehen, rnüssen beide Teilbilder in der gleichen Ebene abgebildet
werden. Fig. 4 zeigt den Aufbau einer Schwarz-Weiß-Bildwiedergaberöhre 10. Während
das elektronisch erzeugte Bild in der Phosphorschicht 2() erzeugt wird, entsteht
das optisch erzeugte Bild auf der Anode 21 der Fernseh-Bildwiedergaberöhre 10.
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Diese Anode 21 ist als hauchdünne - vorzugsweise aufgedampfte - Aluminiumschicht
ausgebildet, die einerseits für das Licht des Elektronenstrahls gut durchlässig
ist und andererseits für frontal einfallendes Licht einen idealen diffusen Reflektor
bildet. Aus den vorangegangenen Erläuterungen ergibt sich, daß auch Farbbildröhren
mit Schattenmasken für die erfindungsgemäße Frontprojektion geeignet sind. Die dabei
erreichbare Auflösung
ist so fein, daß auf einem Bildschirm mit
etwa 60 cm Diagonale bei Verwendung einer Karte mit dem Abbildungsmaßstab 1 : 50
000 ein Gelände von ca.
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25 km x 20 km ohne irgendeinen Informationsverlust gegenüber der Originalkarte
abgebildet werden kann. Bei Generierung der Karte mittels Videosignal könnte bei
gleicher Qualität lediglich ein Gelände von 9 km x 6,75 km dargestellt werden.
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Bei Verwendung ebener Frontscheiben für den Bildschirm 11 treten bei
der Projektion des optischen Teilbildes keinerlei nennenswerte Verzerrungen auf.
Verzerrungen bei gewölbten Bildschirmen können durch entsprechende Rasterverzerrungen
des Elektronenstrahlrasters verringert werden.
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Es ist sehr vorteilhaft, die Verzerrungen bei gewölbten Bildschirmen
durch ein Projektionsobjektiv mit tonnenförmiger Verzeichnung zu kompensieren. Bei
geeigneter Auswahl der tonnenförmigen Verzeichnung durch das Objektiv neutralisiert
sich diese mit der kissenförmigen Verzeichnung durch die gewölbte Projektionsfläche.
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Erteilt man dem Ablenkraster der Bildröhre ebenfalls eine kissenförmige
Verzerrung, so daß die senkrechten und hoizzontalen Linien des Ablenkrasters wieder
mit denen der Karte zur Deckung gebracht werden können, bleibt die Verzerrung auf
dem Bildschirm zwar erhalten, wirkt sich
aber nicht mehr störend
aus, da die Zuordnung zwischen erstem Teilbild und zweitem Teilbild erhalten bleibt.
Eine solche Verzerrung des Ablenkrasters der Bildröhre ist technisch sehr einfach
durchzuführen.
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Aufgrund der gewölbten Bildschirmfl.iche treten uuLh leichte Ran<Iunschärfen
der Abbildung des projizierten Bildes auf, die sich jedoch durch Abbinden des Projektors
(erhöhte Tiefenschärfe) vermindern lassen.
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Erforderlichenfalls können auch Teilausschnitte aus der vorhandenen
Vorlage mit Hilfe eines verschiebbaren "Projektionsfensters" auf dem Bildschirm
dargestellt werden. Bei Verwendung einer Karte mit dem Abbildungsmaßstab 1 : 50
000 genügen zur Abdeckung von 1 m Originalkarte zwischen zwei und drei Teilbilder,
je nach Art des verwendeten Fernsehsystems (Schwarz-Weiß, Farbe) und der Achsrichtung
(Bildschirmverhältnis 4 : 3).
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Das dargestellte Teilbild kann dabei kontinuierlich innerhalb der
gesamten darstellbaren Kartenfläche verschoben werden. Das geschieht vorzugsweise
dadurch, daß die auf ein relativ großflächiges Diapositiv (ca. 15 cm x 15 cm) aufgenommene
Kartenfläche von 1 m x 1 m an einem Kreuzschlitten befestigt ist, der in beiden
Achsrichtungen leichtgängig von Hand zu verschieben ist. Am Schlitten angebrachte
Weggeber sorgen
für die laufende Erfassung der Schlittenposition.
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Vom Gesamtdiapositiv wird dabei lediglich ein ca.
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6 cm x 4,5 cm großer Ausschnitt des Kartendias auf den Bildschirm
11 projiziert und mit dem zugehörigen ersten Teilbild zur Deckung gebracht.
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Verschiebt man die Karte vor dem Projektionsausschnitt, so verschiebt
sich gleichzeitig das auf den Bildschirm projizierte Kartenbild. Eine spezielle
Elektronik sorgt dafür, daß das erste Teilbild mit dem zweiten Teilbild starr gekoppelt
bleibt. Eine solche, an sich bekannte Elektronik arbeitet vorzugsweise mit einem
Flächenspeicher, d.h. einen Speicher, in dem für jeden darzustellenden Bildpunkt
ein Speicherplatz vorhanden ist.
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Der Betrachter kann damit durch Verschieben der Karte jeden beliebigen
Ausschnitt des Lageplans auswählen und bearbeiten, und zwar ohne Verlust der gewählten
Zuordnung der beiden Teilbilder.
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Die Verbindung der beiden Techniken, Plächenspeicher und verschiebbarer
projizierter Kartenausschnitt, ermöglichen darüber hinaus die Funktion eines Lupeneffektes
mit der Vergrößerung 2 : 1.
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Der Lupeneffekt kann dadurch erzeugt werden, daß ein zweites Projektionsobjektiv
mit geringerer Brennweite anstelle des Normalobjektivs vor den Projektionsausschnitt
geschwenkt wird. Bei geeigneter Wahl der Brennweite läßt sich so eine zweifache
Vergrößerung des zweiten Teilbildes (Kartenbildes
) erreichen.
Das mittels Elektronenstrahl erzeugte erste Teilbild (Symbolbild) kann durch Umschalten
der Taktfrequenzen für die Zeilen (Vergröberung der Rasterung von einer Zeile pro
Raster auf zwei Zeilen pro Raster) vergrößert werden. Die Zuordnung der so erhaltenen
Teilbilder bleibt dabei erhalten.