DE2725012A1

DE2725012A1 - Elektrische schaltung zur schattierten oder helligkeitsgestuften bildwiedergabe auf anzeigetafeln, bei denen einzel-lichtquellen in matrixform angeordnet sind

Info

Publication number: DE2725012A1
Application number: DE19772725012
Authority: DE
Inventors: Gabor Dipl Ing Magos; Jozsef Dipl Ing Szalai
Original assignee: VILLAMOS BERENDEZES ES KESZULE
Current assignee: VILLAMOS BERENDEZES ES KESZULE
Priority date: 1976-06-29
Filing date: 1977-06-02
Publication date: 1978-01-12
Also published as: FR2357020B1; SU710531A3; FR2357020A1; ATA456877A; GB1555946A; IT1079262B; AU2552977A; CH615792A5; AT358638B; US4134132A; JPS533021A; AU508392B2; CA1085046A; HU177273B

Description

PATENTANWÄLTE DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) . D I PL.-I N G. W. E ITLE · D R. RE R. NAT. K. H O F FMAN N . D I PL.-1 N G. W. LE H N

DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABEILASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MO N C H E N 81 · TELEFON (08?) »11087 · TE LEX 05-29619 (PATH E)

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VILLAMOS BERENDEZES ES KESZULEK MOVER, Budapest / Ungarn

Elektrische Schaltung zur schattierten oder helligkeitsgestuften Bildwiedergabe auf Anzeigetafeln, bei denen Einzel-Lichtquellen in Matrixform angeordnet sind

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Schaltung zur schattierten oder helligkeitsgestuften Bildwiedergabe auf Anzeigetafeln, bei denen Einzel-Lichtquellen in Matrixform angeordnet sind und die Schaltstromkreise für die Einzel-Lichtquellen mit je einer Zeilenschiene und je einer Spaltenschiene verbunden sind, auf welche Schienen unmittelbar oder über einen Speicher Ansteuerstromkreise geschaltet sind, wobei an die elektrische Schaltung ein Videosignalgeber angeschlossen ist.

Bei bekannten Anzeigetafeln mit Einzel-Lichtquellen in Matrixanordnung sind die Lichtquellen übliche Glühlampen, in deren Speisestromkreis je ein Schaltstromkreis vorgesehen ist. An die Eingänge der einzelnen Schaltstromkreise ist je eine Zeilenschiene und je eine Spaltenschiene angeschlossen und auf die Schienen sind die Ausgänge von AnsteuerStromkreisen entweder unmittelbar oder über bistabile Speicherelemente geschaltet. Das als Ventil wirkende Leistungsschaltelement der einzelnen Schaltstromkreise ist üblicherweise je nach Leistung und Art der Speisung ein Transistor, ein Thyristor oder ein Triac und ist entweder mit einem bistabilen Speicherelement verbunden oder

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erfüllt die bistabile Speicherfunktion selbst.

Bei den derzeit verbreiteten Anzeigetafeln mit in Matrixform angeordneten Einzel-Lichtquellen werden die Lichtquellen meist mit gleichmäßiger Lichtintensität aktiviert. Ihre Steuerung beschränkt sich also, abgesehen vom Vorheizen und der Anpassung an die ümgebungs-beleuchtung, auf das Adressieren derjenigen Lichtquellen, die die anzuzeigenden Zeichen bilden. Derartige Anzeigetafeln sind nicht geeignet, schattierte oder helligkeitsmodulierte Bilder wiederzugeben.

Es sind Anzeigetafeln bekannt, die Zeilen oder Zeichenfelder durch Leuchtwirkung hervorheben können, z.B. Anzeigetafeln für Wettkämpfe, bei denen das neueste Ergebnis gegenüber den früheren Ergebnissen mit stärker leuchtenden Leuchtpunkten abgebildet wird. Bei diesen Anzeigetafeln werden die Unterschiede in Lichtstärke dadurch bewirkt, daß die Speisespannung der entsprechenden Zeile oder des entsprechenden Feldes verändert wird.

Es sind auch Anzeigetafeln in Matrixanordnung bekannt, die für eine schattierte Bildwiedergabe geeignet sind. Bei einer solchen bekannten Anzeigetafel werden die von einer Fernsehkamera gelieferten Videosignale zeilenweise in Bildpunkte zergliedert und analog gespeichert; dann werden die angesteuerten Glühlampen der betreffenden Zeile mittels Hochleistungs-Koordinatenverstärkerelementen für die Dauer einer Zeilenansteuerung mit einen elektrischen Energieimpuls gespeist, der bei der Glühlampe eine dem Videosignal entsprechende Durchschnittshelligkeit bewirkt. Wegen der geringen Einschaltrate (etwa 0,01) beträgt die Amplitude des Spannungsimpulses das 10-15-fache der Nennspannung der Glühlampe. Bei dieser Anzeigetafel werden keine Einzelschalter oder -speicher für die einzelnen Lichtquellen verwendet.

Von den Mängeln dieser Lösung ist die Tatsache von größter Be-

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deutung, daß die impulsartige überlastung der Glühlampe den Lampenausfall sehr erhöht. Auch der auf diese Weise erreichte Kontrast ist nicht ausreichend. Ein weiterer Nachteil besteht im Flackern bei der Bildwiedergabe, was sich sehr störend bemerkbar macht.

Es ist auch eine Lösung bekannt, bei der das Videosignal entsprechend vier vorgewählten Helligkeitsstufen in digitale Signale umgesetzt wird und diese Signale eine Speisung der entsprechenden Glühlampe mit gleichmäßiger Spannungshöhe für eine einfache, zweifache oder dreifache Zeitspanne innerhalb einer ABsteuerperiode bewirken. Bei dieser Lösung ist aber die Anzahl der wählbaren Helligkeitsstufen sehr begrenzt, weil die Flackerfrequenz schon bei den genannten insgesamt vier Stufen (drei Helligkeitsstufen und unbeleuchtet) auf den deutlich wahrnehm-

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baren Wert von 16 -^ Hz absinkt.

Untersuchungen auf dem Gebiet der Fernsehtechnik haben gezeigt, daß die praktische Annäherung an eine stufenlose, stetige Schattierung eine Auflösung des Helligkeitsbereichs in ungefähr 100 Stufen erfordern würde. Eine weitere Forderung als Vorbedingung einer schattierten Bildwiedergabe guter Qualität besteht darin, die Flackerfrequenz auf mindestens 50 Hz zu erhöhen, wobei der Kontrast mindestens den Wert von 100 erreichen soll.

Die Erfindung beruht auf der Zielsetzung, für Anzeigetafeln mit in Matrixform angeordneten Einzel-Lichtquellen eine elektrische Schaltung zu entwickeln, die eine schattierte Bildwiedergabe ermöglicht, bei der die Helligkeitssteuerung praktisch stufenlos erfolgt und bei ausreichendem Kontrastverhältnis und ausreichender Betriebssicherheit eine Flackerfrequenz von mindestens 50 Hz erreicht werden kann.

Grundlage der Erindung ist die Erkenntnis, daß zur Speisung jeder einzelnen Lichtquelle nahezu die gesamte Bildperiode (20 msec)

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ausgenutzt werden kann, wenn die im analogen Videosignal enthaltenen, den einzelnen Lichtquellen der Anzeigetafel zuzuordnenden Intensitätswerte in den Schaltstromkreisen der einzelnen Lichtquellen gespeichert werden.

Die Erfindung fußt ferner auf der Erkenntnis, daß auf einfache und zuverlässige Weise Impulse erzeugt werden können, deren Länge der Funktion der Videosignalamplitude entspricht und die daher geeignet sind, den Leistungsschalter der einzelnen Lichtquellen zu steuern, wenn an mit den Speicherelementen der einzelnen Schaltstromkreise verbundene Schienen ein Signal gegeben wird, das einer periodischen Funktion mit sich monoton veränderndem Verlauf entspricht, dieses Signal zum im Analogspeicher gespeicherten Signal addiert wird und das Summensignal in einen Komparator eingegeben wird.

Die Aufgabe der Erfindung wird mit einer Schaltung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die einzelnen, an die entsprechende Zeilenschiene und die entsprechende Spaltenschiene angeschlossenen Schaltstromkreise aus je einem Analogspeicher, einem mit diesem Analogspeicher verbundenen Komparator mit konstantem Schwellwert und einem über seinen Steuereingang an den Komparator angeschlossenen Leistungsschalter bestehen, daß der Analogspeicher ein Kondensator ist und eine Anschlußleitung des Kondensators an eine der Schienen, entweder die entsprechende Zeilenschiene oder die entsprechende Spaltenschiene, angeschlossen ist, die andere Anschlußleitung des Kondensators hingegen an den Eingang des Komparators und über ein Schaltorgan an die andere Schiene, entweder die entsprechende Spaltenschiene oder die entsprechende Zeilenschiene, angeschlossen ist, und daß an alle Schienen der einen Richtung an die die Kondensatoren unmittelbar angeschlossen sind, ein periodischer Funktionsgenerator mit monoton veränderlichem Ausgangssignal angekoppelt ist, während der Videosignalgeber unmittelbar oder über einen Videosignal-Serien-Parallel-Umsetzer an alle Schienen der

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anderen Richtung, die mit den Schaltorganen verbunden sind, angeschlossen ist.

Das Schaltorgan ist zweckmäßig ein FET-Transistor, dessen Gatter-Elektrode an die entsprechende, mit dem Kondensator unmittelbar verbundene Schiene angeschlossen ist, oder einfach eine Diode. Im letzeren Falle ist an die mit dem Schaltorgan verbundene Anschlußleitung des Kondensators eine weitere Diode mit zur Schaltdiode entgegengesetzter Polarität angeschlossen, die den Entladungskreis des Kondensators bildet und deren andere Elektrode entweder an den Ansteuerstromkreis der mit dem Kondensator verbundenen Schiene oder an eine Festpegelschaltung angeschlossen ist. Der Entladungskreis kann auch als Widerstand ausgeführt werden, der zwischen den Kondensator und eine Speisespannungsquelle geschaltet ist.

Bei einer einfachen und darum vorteilhaften Ausführungsform ist der Komparator ein Transistorverstärker in Emitterschaltung, an dessen Kollektor außer dem Lastwiderstand die Steuerelektrode des Halbleiterelements des Leistungsschalters angeschlossen ist und an dessen Basis einerseits ein den Transistor der Verstärkerstufe in Durchlaßrichtung vorspannender Widerstand und andererseits über eine Diode, die mit gleicher Polarität wie die Basis-Emitterdiode des Transistors geschaltet ist, der gemeinsame Anschlußpunkt von Schaltorgan und Kondensator des Analogspeichers angeschlossen ist.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung besteht darin, daß es möglich ist, in einem weiten Kontrastbereich eine stetige Helligkeitsregelung vorzunehmen, ohne dabei die Lichtquellen zu überlasten, und das mit einer Flackerfrequenz, die außerhalb des Störbereichs liegt. Die hell leuchtenden Lichtquellen (Bildpunkte) stehen nahezu stetig unter Speisespannung, und das ist sowohl bezüglich der Lebensdauer der Lichtquellen als auch

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der mangelnden Wahrnehmbarkeit des Flackerns vorteilhaft. Die erfindungsgemäße Schaltung kann mit verhältnismäßig wenig Bauteilen und geringem wirtschaftlichen Aufwand gebaut werden. Die Helligkeitssteuerung erfolgt auch über die Schienen für die Adressenansteuerung.

Es ist ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung, daß die Periodizität des Flackerns infolge der Systemeigenschaften 100 Hz beträgt, während bei bekannten Schaltungen die Flakkerf requenz nur 50 Hz oder noch weniger beträgt. Flackern mit einer Frequenz unter 50 Hz kann vom Auge wahrgenommen werden. Die erfindungsgemäße Lösung hingegen merzt die praktische Wirkung und die Wahrnehmbarkeit der im Prinzip unvermeidlichen und schädlichen Flackererscheinungen aus.

Ein weiterer Vorteil besteht darin,·daß infolge der schon erwähnten Systemeigenschaften das Einschaltverhältnis der Energieeinspeisung der Lichtquellen nahezu 1,0 beträgt, so daß die einzelnen Intensitätsstufen mit kleineren Spitzenspannungen erreicht werden können als bei den bekannten Lösungen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer beispielsweisen Schaltung zur schattierten Bildwiedergabe, und

Fig. 2 das Schaltbild eines Schaltstromkreises für die Lichtquelle.

Die elektrische Schaltung zur schattierten Bildwiedergabe ist eine Steuerschaltung für eine Anzeigetafel, die aus in Rasterpunkten angeordneten Einzel-Lichtquellen L, z.B. Glühlampen, be-

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steht. Schaltstromkreise P für die Einzel-Lichtquellen L sind an je eine Zeilenschiene S₁, S- oder S und je eine Spaltenschiene O₁, O- oder 0 angeschlossen. In Fig. 1 ist zu erkennen, daß an die Zeilenschienen S₁, S-...S über durch Dioden 1 und 3 und einen Widerstand 2 symbolisierte Gatterschaltungen einerseits eine Spalten-Ansteuerschaltung 4 und andererseits ein ein sich monoton veränderndes Signal erzeugender Funktionsgenerator 5 angekoppelt ist. An die Spaltenschienen O₁, 0-...O . ist der Ausgang eines Videosignal-Serien-Parallel-Umsetzers 6 angeschlossen, an dessen Eingang ein Videosignalgeber 7 geschaltet ist. Der Videosignal-Serien-Parallel-Umsetzer 6 enthält je Spaltenschiene ein analoges Speicherelement. Der Videosignalgeber 7 ist über je eine Gatterschaltung an die Eingänge der Speicherelemente angeschlossen. An einen anderen Eingang der Gatterschaltungen ist je ein paralleler Ausgang einer mit einem Synchrongenerator 8 verbundenen Zeilen-Ansteuerschaltung 9 angeschlossen. Die Ansteuerimpulse der Zeilen-Ansteuerschaltung 9 steuern das Einschreiben und Auslesen in die bzw. aus den analogen Speicherelementen. Die Ausgänge der analogen Speicherelemente des Videosignal-Serien-Parallel-Umsetzers 6 sind über Anpassungsverstärkerstufen an je eine Spaltenschiene angekoppelt. Die Schaltstromkreise der Einzel-Lichtquellen L sind an die entsprechende Zeilenschiene, über welche die Zeile angesteuert wird, in welcher die vom Schaltstromkreis geschaltete Lichtquelle angeordnet ist, und die entsprechende Spaltenschiene, über welche die Spalte angesteuert wird, in welcher diese Lichtquelle angeordnet ist, angeschlossen. Sie bestehen aus einem Analogspeicher 10, einem an den Analogspeicher 10 angeschlossenen Komparator 11 mit konstantem Schwellwert und einem über seinen Steuereingang an den Komparator 11 angeschlossenen Leistungsschalter 12. Der Analogspeicher 10 ist ein Kondensator C, der zwischen einer der Schienen, z.B. der Zeilenschiene, und dem Eingang des Kompararators 11 angeordnet ist. Zwischen die Anschlußleitung des Kondensators C, welche mit dem Eingang des Komparators 11 verbunden

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1st, und die andere Schiene, in diesem Beispiel die Spaltenschiene, ist ein Schaltorgan K..,...,K geschaltet.

Das Schaltorgan ist ein FET-Transistor, dessen Gatterelektrodenkreis über diejenige Schiene gesteuert wird, welche mit dem Kondensator C verbunden ist. Das Schaltorgan kann zweckmäßig auch eine Diode 13 wie in Fig. 2 gezeigt sein; in diesem Fall muß der Analogspeicher 10 des Schaltstromkreises mit einem Entladungskreis bestückt werden. Dieser Entladungskreis besteht aus einer Diode 14, die mit entgegengesetzter Polarität zur Diode 13 an die gemeinsame Anschlußleitung des Kondensators C und des Schaltorgangs angeschlossen ist und mit ihrem anderen Ende an die Ansteuerschaltung 4 der Schiene S₁, S-,...,S , die mit dem Kondensator C verbunden ist, oder an eine Festpegelschaltung angeschlossen ist, welch letztere in der Zeichnung nicht dargestellt ist. Der Entladungskreis kann auch aus einem Widerstand

15 bestehen, der an eine Spannungsquelle angeschlossen ist. Fig.

2 zeigt ein solches Beispiel; auch der mit einer Diode ausgeführte Entladungskreis ist gestrichelt eingezeichnet.

Bei der Ausführungsform, die in Fig. 2 dargestellt ist, ist der Komparator 11 eine Transistorverstärkerstufe in Emitterschaltung; an den Verbindungspunkt von Kollektorelektrode und Lastwiderstand

16 ist die Steuerelektrode des Halbleiterelements 17 des Leistungsschalters 12, im Beispiel ein Triac, angeschlossen. An die Basiselektrode ist einerseits der einen Transistor 18 der Verstärkerstufe in Durchlaßrichtung vorspannende Widerstand 15, der zugleich auch der Entladungswiderstand für den Kondensator C ist, und andererseits über eine Diode 19, welche mit der Basis-Emitter-Diode des Transistors in gleicher Polarität angeschlossen ist, die gemeinsame Anschlußleitung des Schaltorgangs ^κιι'*··ίΚ und des Kondensators C des Analogspeichers 10 angeschlossen.

Die Verstärkerstufe in Emitterschaltung kann sparsam ausgeführt werden, wenn man eine Darlington-Schaltungen enthaltende IC-

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Schaltung verwendet.

Im folgenden ist die Wirkungsweise dieser Schaltung beschrieben.

In dem Beispiel sei der Videosignalgeber 7 eine Fernsehaufnahmekamera, deren aufgenommenes Bild an einer für schattierte Bildwiedergabe geeignet ausgeführten Anzeigetafel mit in Matrixform angeordneten Einzel-Lichtquellen wiedergegeben werden soll. Dann ist der Synchrongenerator 8 vom Synchrongenerator der Fernsehaufnahmekamera gesteuert und an den letzteren angeschlossen. Der Zeilen- und Bildwechsel an der Anzeigetafel erfolgt also im Gleichlauf mit den Wechseln der Fernsehaufnahmekamera. Wenn z.B. in einer Zeile der Anzeigetafel 190 Lichtquellen angeordnet sind und übereinander 140 solche Zeilen sind, dann wird die Videoinformation jeder zweiten Zeile eines Fernseh-Halbbildes in der entsprechenden Zeile der Anzeigetafel wiedergegeben. Eine Fernsehzeile wird in so viele Strecken aufgeteilt, wie Lichtquellen in einer Zeile der Anzeigetafel vorhanden sind, im beschriebenen Falle also 190 Lichtquellen. Die Videosignale für diese einzelnen Strecken werden, gesteuert von der Zeilen-Ansteuerschaltung 9, in die analogen Speicherelemente des Videosignal-Serien-Parallel-Umsetzers 6 eingeschrieben. In den einzelnen Speicherelementen werden die Mittelwerte des Streckenvideosignals gespeichert.

Das Einschreiben erfolgt, indem der Synchrongenerator 8 mit einer Wiederholungsfrequenz von 0,25 usec Periodendauer Impulse an die Zeilen-Ansteuerschaltung 9 abgibt. Diese Synchronimpulse verschieben die als bistabile Zählerkette ausgeführte Zeilen-Ansteuerschaltung 9 um je einen Schritt. Jedem Zustand der Zeilen-Ansteuerschaltung 9 entspricht ein Ausgangssignal an je einem anderen der parallelen Ausgänge, so daß jedes dieser Signale je einen anderen, der Reihe nach folgenden Speicherelementeingang

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des Videosignal-Serien-Parallel-Umsetzers 6 öffnet. Derart erfolgt innerhalb der 64 jusec langen Zeilenperiode je eine Einschreibung in jedes der Speicherelemente und am Ende der Zeilenperiode sind die Videoinformationen für eine Zeile eingespeichert. Der Videosignal-Serien-Parallel-Umsetzer6 enthält also die Informationen der 190 Strecken. Die nächste Zeile des Fernseh-Halbbildes wird nicht eingespeichert. Während dieser nächsten Zeilenperiode werden die im Videosignal-Serien-Parallel-Umsetzer 6 eingespeicherten Informationen in die Schaltstromkreise der entsprechenden Zeile der Anzeigetafel übertragen, und zwar über die Spaltenschienen O₁, O₂,...,O , die an die Ausgänge des Videosignal-Umsetzers angeschlossen sind. Diese Übertragung wird durch Spannungsimpulse bewirkt, die an den Ausgängen für die entsprechende Zeile der Spalten-Ansteuerschaltung 4 erscheinen, und zwar zur gleichen Zeit in sämtlichen Schaltstromkreisen der angesteuerten Zeile.

Die Spalten-Ansteuerschaltung 4 ist eine bistabile Zählerkette, in der die Zeilensynchronsignale, die an den Serieneingang gelangen, je einen Schritt Verschiebung bewirken. In jedem der verschiedenen Zustände dieser Zählerkette wird an je eine andere der Zeilenschienen, von oben nach unten der Reihe nach, ein höchstens 64 usec lang dauernder Ansteuerimpuls gegeben. In Fig. 1 ist die Schaltung in einer Wirkungsphase dargestellt, in der die Zeilenschiene S₂ angesteuert wurde. Das Einschreiben der Videosignale erfolgt also eben in die Schaltetromkreisa bzw. deren Analogspeicher 10, die der Zeilenschiene S₂ zugeordnet sind.

An die anderen, nicht angesteuerten Zeilenschienen S₁, S~...,S wird währenddessen das periodische, einer sich monoton verändernden Funktion entsprechende Signal gegeben. Wenn die Lichtquellen vom allgemeinen Versorgungsnetz, also mit Netzfrequenz, gespeist

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werden, ist die Signalperiode 10 msec und die Signalform entspricht annähernd einer Viertel-Sinuskurve. Die Bedeutung dieser Signalform wird im weiteren erläutert.

Fig. 2 zeigt eine mögliche Ausführungsform des Schaltstromkreises P. Diode 19, Widerstand 15, Transistor 18 und Lastwiderstand 16 bilden zusammen einen Komparator mit dem Schwellenwert 0 V. Im Ruhezustand ist der Transistor 18 stromleitend und sperrt das Halbleiterelement 17 des Leistungsschalters (Unterbrechung). So ist die Lichtquelle L nicht erleuchtet. Die Lichtquelle L ist eine Glühlampe, die mit Netz-Halbperioden gespeist wird. Der Leistungsschalter ist in den Speisestromkreis der Glühlampe eingeschaltet.

Der Kondensator C bildet den Analogspeicher des Schaltstromkreises. Das Einschreiben erfolgt über die Diode 13. Wenn die Lichtquellen L der Zeile S₁ angesteuert werden, liegt an der Zeilenschiene S₁ ein Spannungsimpuls von 20 V Amplitude. An der Spaltenschiene O₁, die an die Diode 13 angeschlossen ist, liegt zur gleichen Zeit eine Spannung, die der Videoinformation entspricht, welche in dem an die Spaltenschiene 0- angeschlossenen Speicherelement des Videosignal-Serien-Parallel-Umsetzers gespeichert ist. Der Wert dieser Spannung liegt zwischen 0 und 10 V. Die Spannungsdifferenz zwischen den beiden Schienenspannungen wird im Kondensator C gespeichert. Mit dem Ende des Ansteuerimpulses ist auch das Einschreiben beendet und das Videosignal ist bis zur nächsten Einschreibeperiode im Kondensator C gespeichert. An der Zeilenschiene S₁ liegt - außer der Ansteuerzeitspanne dauernd, das sich monoton verändernde, periodische Spannungssignal, dessen Spitzenamplitude 10 V, Periode aber die Hälfte der Netzperiode beträgt. In jedem Zeitpunkt wird die Momentanamplitude dieser Spannung zur Spannung am Kondensator C addiert, der Komparator wird also von der Summe des Videosignals und des Momentansignals dieser periodischen Funktion

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gesteuert. Der Komparator ist nur für die Zeitspanne im Steuerzustand, während der die erwähnte Summenspannung das Potential am Komparatoreingang niedriger hält als O V. Entspricht das Videosignal dem dunklen Zustand, so wird die Summenspannung den Schwellwert O V nur für ganz kurze Zeit oder überhaupt nicht unterschreiten, die Glühlampe wird also nicht leuchten. Entspricht das in den Analogspeicher eingeschriebene Videosignal dem Pegel "Hell", dann bewirkt die Summenspannung annähernd über die ganze Bildperiode (10 msec) eine negative Spannung am Eingang des Komparators. Am Ausgang des Schaltstromkreises P werden also Steuerimpulse erscheinen, die ein Einschaltverhältnis von nahezu 1,0 bewirken. Bei voller Leuchtintensität werden die Glühlampen also nahezu andauernd gespeist.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 bilden der Kondensator C und der Widerstand 15 ein RC-Glied, dessen Zeitkonstante so gewählt wird, daß der Kondensator C im Laufe einer Bildperiode (10 msec) zum Teil entladen wird. Diese Lösung ist ausreichend, wenn der Inhalt der BiIfinformation sich nur verhältnismäßig langsam verändern soll. Bei schnellen Veränderungen des Bildinhalts muß man bei dieser Ausführung mit störenden Nachleuchteffekten (Schweifwirkung) rechnen. Um schnelle Bewegungen wiedergeben zu können, wird zweckmäßig die in Fig. 2 gestrichelt eingetragene Entladungsdiode 14 eingebaut, über welche der Kondensator C kurzgeschlossen werden kann oder eine Entladung auf ein vorbestimmtes Potential erfolgen kann. Die Entladungsdiode 14 wird an den Verbindungspunkt einer Kondensatorelektrode mit dem Eingang des Komparators so angeschlossen, daß ihre Polarität entgegengesetzt zur Polarität der beim Ladevorgang wirksamen Diode 13 ist. Die andere Elektrode der Diode 14 wird entweder an die Ansteuerungsschaltung der mit dem Kondensator C verbundenen Schiene oder an eine Festpegelschaltung angeschlossen.

Die Entladung des Kondensators C kann während der Abtastung derjenigen Zeile des Fernseh-Halbbildes geschehen (worunter auch

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das Einschreiben in den Videosignal-Serien-Parallel-Umsetzer 6 verstanden sei), welche der Zeile mit den zu entladenden Kondensatoren vorangeht bzw. über ihr angeordnet ist. Die Entladung kann aber auch dann vorgenommen werden, wenn die nächste Information für den zu entladenden Kondensator eben in den Videosignal-Serien- Parallel-Umsetzer 6 eingeschrieben wird.

Das Schaltorgan des Kondensators C kann z.B. ein FET-Transistor sein, dessen Gatter-Elektrodenkreis an die mit dem Kondensator verbundene Schiene angeschlossen ist. Dieses Schaltorgan ermöglicht sowohl die Aufladung als auch die Entaldung des Kondensators. Es muß also nur ein Ladestrom über das Schaltorgan geleitet werden, welches der Differenz zwischen zwei aufeinanderfolgenden Videosignalen entspricht.

Bei dem oben beschriebenen Beispiel werden die vom Serienausgang der Kamera gelieferten Signale in parallele Signale umgesetzt und die Videosignale für eine ganze Zeile gleichzeitig in die Schaltstromkreise übertragen. Dies ist insofern vorteilhaft, als die Zuleitungsstromkreise für die Anzeigetafel auch bei einer Video-Bandbreite von 5,5 MHz nur für eine viel kleinere Bandbreite (etwa 100 kHz) ausgelegt werden müssen.

Die Schaltung kann aber auch ohne einen Videosignal-Serien-Parallel-Umsetzer ausgeführt werden. In diesem Falle erfolgt die Ansteuerung z.B. von der Spalten-Ansteuerschaltung 4 unmittelbar, das Videosignal wird also unmittelbar an die einzelnen Zeilenschienen S₁, S₂,...,S gegeben, wobei dann das Einschreiben dieser Signale in die einzelnen Schaltstromkreise der Zeile durch Ansteuersignale gesteuert werden, die an die Spaltenschienen O₁, O₂,...,0 gegeben werden. Bei dieser Ausführungsform sind die Rollen der Zeilenschienen und Spaltenschienen vertauscht; die Kondensatoren C sind unmittelbar an die Spaltenschienen angeschlossen und der Funktionsgenerator 5, der das sich monoton ver-

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Al

ändernde periodische Signal liefert, ist auch an die Spaltenschienen angeschlossen.

Die Lösung gemäß dieser Ausführungsform gewährleistet eine
schattierte Bildwiedergabe mit einer Flackerfrequenz von 100
Hz, vorausgesetzt, daß die Speisespannung von 50 Hz Netzfrequenz gleichgerichtet wurde. Das Flackern kann also nicht
wahrgenommen werden. Das Signal des Funktionsgenerators 5
ist mit der Netzhalbperiode synchronisiert, es besteht also
ein eindeutiger Zusammenhang zwischen dem an den Eingang des
Komparators 11 gelangenden Summensignal und dem Zündwinkel des Halbleiterelements 17 (Triac). Die an die einzelnen Lichtquellen gelieferte Leistung ist diesem Zündwinkel nicht proportional, erhöht sich aber, wenn der Zündwinkel erhöht wird. Es ist zweckmäßig, einen linearen Zusammenhang zwischen der Leuchtintensität der einzelnen Lichtquellen und der Amplitude des die
Lichtquelle steuernden Videosignals sicherzustellen. Dies kann im ganzen Zündbereich erreicht werden, wenn man die Form des
sich monoton verändernden Signals des Funktionsgenerators 5
entsprechend wählt. Wenn die Glühlampen mit Gleichstrom gespeist werden und vorgeheizt sind, glättet sich die Funktionskurve zum Extremwert der Geraden. Das Signal kann also ein einfaches Sägezahnsignal sein. Bei Wechselstromspeisung wird sich die Signalform des Funktionsgenerators 5 der Viertel-Sinuskurve annähern.

Kurz umrissen umfaßt die Erfindung eine elektrische Schaltung
zur schattierten oder helligkeitsgestuften Bildwiedergabe auf
Anzeigetafeln, bei denen Einzel-Lichtquellen in Matrixform angeordnet sind und die Schaltstromkreise für die Einzel-Lichtquellen mit je einer Zeilenschiene und je einer Spaltenschiene verbunden sind, an welche Schienen unmittelbar oder über einen Speicher Ansteuerschaltungen angeschlossen sind. Die einzelnen Schaltstromkreise bestehen aus an die entsprechende Zeilenschie-

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ne und die entsprechende Spaltenschiene angeschlosenen Analogspeichern, an die Analogspeicher angeschlossenen Komparatoren
mit konstantem Schwellwert und an die Komparatoren angeschlossenen Leistungsschaltern. Der Analogspeicher ist ein Kondensator, der über ein Schaltelement zwischen die Zeilenschiene und die Spaltenschiene geschaltet ist. An die unmittelbar mit den
Kondensatoren verbundenen Schienen ist ein Funktionsgenerator
mit sich monoton veränderndem, periodischem Ausgangssignal angeschlossen, während der Videosignalgeber an die mit dem Schaltelement verbundenen Schienen angeschlossen ist.

Besonderer Vorteil dieser Schaltung ist, daß eine stufenlose
Helligkeitssteuerung in einem großen Kontrastbereich ermöglicht wird, ohne daß die Lichtquellen überlastet würden, und das mit einer Flackerfrequenz von 100 Hz. Die Beanspruchung der Lichtquellen ist günstig hinsichtlich ihrer Lebensdauer. Störende
Flackerwirkung tritt nicht auf.

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Claims

PAT E N TAN WALTE

DR. ING. E. HOFFMANN (1930-1976) · D I PL-I N G. W. EITLE ■ D R. RER. NAT. K. HO FFMAN N · D I PL.-I NG. W. LEH N

DIPL.-ING. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MO N CH EN 81 · TElEFO N (089) 911087 ■ TELEX 05-29619 (PATH E)

VILLAMOS BERENDEZES ES KESZÜLEK MÜVEK, Budapest / Ungarn

Elektrische Schaltung zur schattierten oder helligkeitsgestuften Bildwiedergabe auf Anzeigetafeln, bei denen Einzel-Lichtquellen in Matrixform angeordnet sind

Patentansprüche :

Elektrische Schaltung zur schattierten oder heligkeitsgestuften Bildwiedergabe auf Anzeigetafeln, bei denen Einzel-Lichtquellen in Matrixform angeordnet sind und die Schaltstromkreise für die Einzel-Lichtquellen mit je einer Zeilenschiene und je einer Spaltenschiene verbunden sind, auf welche Schienen unmittelbar oder über einen Speicher Ansteuerstromkreise geschaltet sind, wobei an die elektrische Schaltung ein Videosignalgeber angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet , daß die einzelnen, an die entsprechende Zeilenschiene und die entsprechende Spaltenschiene angeschlossenen Schaltstromkreise aus je einem Analogspeicher, einem mit diesem Analogspeicher verbundenen Komparator mit konstantem Schwellwert und einem über seinen Steuereingang an den Komparator angeschlossenen Leistungsschalter bestehen, daß der Analogspeicher ein Kondensator (C) ist und eine Anschlußleitung des Kondensators (C) an eine der Schienen, entweder die entsprechende Zeilenschiene oder die entsprechende Spaltenschiene, angeschlossen ist, die andere Anschlußleitung des Kondensators (C) hingegen an den Eingang des Komparators und über ein Schaltorgan an die andere Schiene, entweder die entsprechende Spaltenschiene oder die entsprechende Zeilenschiene, angeschlossen ist, und daß an alle Schienen der einen Richtung, an die die Kondensatoren unmittelbar angeschlossen sind, ein pe-

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ORIGINAL INSPECTED

riodischer Funktionsgenerator (5) mit monoton veränderlichem Ausgangssignal angekoppelt ist, während der Videosignalgeber (VF) unmittelbar oder über einen Videosignal-Serien-Parallel-Umsetzer an alle Schienen der anderen Richtung, die mit den Schaltorganen verbunden sind, angeschlossen ist.
2. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltorgane (K......K ) FET-Transistoren sind, deren Gatterelektroden an die entsprechenden, mit den Kondensatoren (C) unmittelbar verbundenen Schienen angeschlossen sind.
3. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Schaltorgane (K.. .... .K ) Dioden sind und daß an die mit dem Schaltorgan verbundene Anschlußleitung der Kondensatoren (C) je eine weitere Diode mit zur Schaltdiode entgegengesetzter Polarität angeschlossen ist, die den Entladungskreis der Kondensatoren (C) bilden und deren andere Elektrode entweder an den Ansteuerstromkreis der mit dem Kondensator (C) verbundenen Schiene oder an eine Festpegelschaltung angeschlossen ist.
4. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Schaltorgan eine Diode und der Entladungskreis des Analogspeichers ein Widerstand (15) ist, der an eine Speisespannungsquelle angeschlossen ist.
5. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Komparator ein Transistorverstärker in Emitterschaltung ist, an dessen Kollektor außer dem Lastwiderstand (16) die Steuerelektrode des Halbleiterelements (17) des Leistungsschalters angeschlossen ist und an dessen Basis einerseits ein den Transistor der Verstärkerstufe in Durchlaßrichtung vorspannender Widerstand (16) und

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andererseits über eine Diode, die mit gleicher Polarität wie die Basis-Emitterdiode des Transistors geschaltet ist, der gemeinsame Anschlußpunkt von Schaltorgan und Kondensator (C) des Analogspeichers angeschlossen ist.

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