NL192593C - Inrichting voor het vormen van meervoudige elektronische beelden op een fotogevoelig oppervlak, omvattende een kathodestraalbuis. - Google Patents

Description

1 192593 inrichting voor het vormen van meervoudige elektronische beelden op een fotogevoelig oppervlak, omvattende een kathodestraalbuis

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het op een lichtgevoelig oppervlak vormen van een 5 samengesteld beeld uit een reeks van elementaire beelden, omvattende een kathodestraalbuis voor het op een afbeeldingsvlak afbeelden van de elementaire beelden, alsmede middelen voor het zodanig verkleinen van de elementaire beelden dat deze in respectieve zones van het afbeeldingsvlak worden afgebeeld, waarbij de posities en afmetingen van de zones afhankelijk zijn van het aantal elementaire beelden waaruit het samengestelde beeld wordt opgebouwd, welke middelen zijn ingericht voor het op de respectieve zone 10 concentreren en in amplitude reduceren van de horizontale en verticale afbuiging van de kathodestraalbuis, dat de kathodestraalbuis een hoge resolutie bezit, en dat een vaste inrichting is verschaft voor het overdragen van het verkleinde elementaire beeld van de respectieve zone van het afbeeldingsvlak op een homologe zone van het buiten de kathodestraalbuis gelegen lichtgevoelige oppervlak. Deze inrichting kan bijvoorbeeld gebruikt worden om een aantal van opvolgend op een videomonitor verkregen elektronische 15 beelden op een enkelvoudige film te rekopiëren.

Een dergelijke inrichting is in het bijzonder in het medische gebied bruikbaar om op een enkelvoudige film verschillende afzonderlijke aanzichten of waarnemingen, die betrekking hebben op een enkelvoudig onderzoek, te regroeperen. Dit is het geval bijvoorbeeld bij beelden elektronisch verkregen door aftasters, nucleaire medische apparatuur of ultrageluid apparatuur. De moeilijkheid is gelegen in het behouden van de 20 hoge beeldkwaliteit, wanneer het bijvoorbeeld gewenst is om tumoren van kleine afmetingen te lokaliseren, zonder enige reductie in kwaliteit als gevolg van overzetting.

Een inrichting van de aan het begin genoemde soort is bekend uit het Britse octrooischrift 1.163.919. De bekende inrichting heeft het nadeel dat aan de rand van het scherm niet-lineariteiten optreden. Deze niet-lineariteiten zijn voor de beoogde toepassing zeer hinderlijk en bovendien is het zeer moeilijk om een 25 stabiele toestand te vinden voor een inrichting die dergelijke storingsfluctuaties ondergaat, welke over het algemeen kleiner zijn dan 2% van de basisstroomvariatie.

Verder wordt opgemerkt dat bij de bekende inrichting de afbeeldingen rechtstreeks op een fotogevoelig oppervlak worden geprojecteerd onder gebruikmaking van een bundel met verkleind oppervlak.

De uitvinding heeft tot doel om een inrichting van de aan het begin genoemde soort te verschaffen die de 30 bovengenoemde nadelen opheft.

De inrichting volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk, dat de bij de kathodestraalbuis behorende afbuiging wordt uitgevoerd met onderlinge tussenschuiving van de even en oneven lijnen, waarbij de terugkeer van de bij de afbuiging behorende stip optreedt in het tijdsinterval tussen de afbuigingen van twee opeenvolgende lijnen met dezelfde pariteit.

35 Bij de inrichting volgens de uitvinding kan een buis van kleine afmetingen gebruikt worden, waarvan de zwaai op volmaakte wijze bestuurd kan worden en de niet-lineariteiten gecorrigeerd kunnen worden. Een buis van dit type kan uit bestaande buizen verkregen worden, in het bijzonder, uit buizen van hoge definitie (in de orde van 5-10 micrometer) die in toepassingen van de ruimtevaart of grafische kunsten gebruikt worden. In het bijzonder kan een buis gebruikt worden die luminoforen heeft met een smal spectrum en 40 laag-restmagnetisch effect, en waarvan de golflengte van emissie op optimale wijze is aangepast aan de gevoeligheid van de film, om de verliezen of niet-lineariteiten te elimineren in de resultaten van de dichtheden die ondervonden worden bij de tegenwoordig beschikbare buizen van groot formaat, zelfs die met hoge definitie. De film moet in feite in staat zijn om onderworpen te worden aan een zeer fijne dichtheidsanalyse, en onder deze omstandigheden komt elke niet-lineariteit overeen met verlies aan 45 informatie.

Opgemerkt wordt dat de inrichting volgens de uitvinding zonder verlies van beelddefinitie, dat beperkt moet worden tot een waarde van de doorlaatband in de orde van 10-30 MHz (overeenkomend met een lijnduur van 64 microsec.), een bereik mogelijk maakt dat verenigbaar is met de tegenwoordig beschikbare videoschakelingen. Dit voordeel is een gevolg van het feit dat de zwaai niet langer het geheel bestrijkt maar 50 eerder een deel van het scherm, waarbij de amplitude van de zwaai in beide richtingen beperkt is tot de werkelijke afmetingen van het verkleinde beeld. Een continue component, die aan de zwaaisignalen toegevoegd is, maakt het mogelijk om opvolgend de elementbeelden in de gewenste locaties op het scherm te plaatsen.

55 De uitvinding zal nader worden toegelicht met verwijzing naar de tekeningen, waarin dezelfde verwijzingstekens dezelfde of overeenkomstige delen in de verschillende figuren aanduiden en waarin: figuur 1 een gedeeltelijk schema geeft van een inrichting volgens de uitvinding; 192593 2 de figuren 2a-2f verschillende samengestelde beelden tonen die verkregen kunnen worden met de werkwijze volgens de uitvinding; de figuren 3 en 4 resp. voor een vol scherm en een kwart schermbeeld de vorm tonen van de opgewekte, horizontale en verticale afbuigsignalen; 5 figuur 5 een methode aangeeft waarmede een in elkaar geschoven aftasting van de lijnen wordt verkregen; figuur 6 een elektronisch schema geeft van een zwaaisignaaigeneratorschakeling; figuur 7 een elektronisch schema geeft van een zwaaiversterker; en figuur 8 een elektronisch schema geeft van een videosignaalversterker.

10

Figuur 1 toont een installatie voorzien van een videomonitor 100 om een schermbeeld te verschaffen dat door middel van een optisch middel 200 op een fotogevoelig oppervlak 300 wordt teruggezonden. Een stuur- en voedingsschakeling 400 coördineert de werking van de verschillende onderdelen van het geheel; een tussenschakeling 410 met bijbehorende bediener ontvangt instructiesignalen en informatie van de 15 bediener door middel van indicatoren.

De videomonitor 100 omvat een kathodestraalbuis 110 waarvan het scherm 120 een vlak scherm is met kleine afmetingen, bijvoorbeeld, een vijf inch scherm (125 mm voor de uitwendige diameter met een bruikbare diameter van 108 mm) die een resolutie in de orde van 25 micrometer oplevert. Dergelijke afmetingen maken het mogelijk om een definitie van 3400 punten op een CCIR standaardbeeld te 20 verkrijgen. Een dergelijke resolutie, die overeenkomt met 20 lijnparen per mm, kan vergeleken worden met de beste resolutie die tegenwoordig op meervoudige afbeelders met beweegbare delen verkregen worden, een resolutie in de orde van 20 lijnparen per cm. De bij een dergelijke resolutie verkregen capaciteit maakt het mogelijk om de kwaliteiten van de fotogevoelige film maximaal te benutten waarbij de resolutie gelijk is aan de orde van grootte van de resolutie van de beeldprojector.

25 Een horizontale of verticale resolutie van 3400 punten maakt bijvoorbeeld de samenstelling mogelijk van zestien beelden van punten van verticale of horizontale resolutie elk. Deze definitie blijft beter dan de definitie van een videobeeld met een 625 lijnstandaard.

De buis 110 is verbonden met een videoversterker 130 die aan de ingang SV een signaal ontvangt. De buis is eveneens verbonden met horizontale en verticale zwaaischakelingen 140 en met een schakeling 30 150, die de zwaaibaan vergroot, van welke schakeling de structuur en functie hierna toegelicht zal worden.

Een op het scherm 120 geplaatste meetcel 160 is verbonden met de videoversterker 130 om een automatische instelling van de luminescentie van het scherm mogelijk te maken.

De optische middelen 200 omvatten een groep van spiegels 210, 220, 230, een lens 240 en een blokkeerorgaan 250 om de belichting van de film te sturen. De spiegels zijn niet onontbeerlijk; zij maken het 35 echter mogelijk om een meer compact samenstel te verkrijgen. Om de eerder vermelde prestatie te realiseren kan de lens een lens zijn met een focale lengte van 105 mm die een opening verschaft van f/11, een lineariteit van 0,03%, een vignettage van 20% en een modulatie-overdrachtsfunctie van 63% voor twintig lijnparen per mm (25 micrometer resolutie op de buis).

Het fotogevoelige oppervlak 300 omvat een cassette 310 die de film zelf bevat, in het algemeen van een 40 8 x 10 inch formaat (20 x 25 cm) of 18 x 24 mm. Een met de stuurschakeling 400 verbonden detector 320 detecteert of deze cassette aanwezig is. Een blokkeersluiter 330 waarvan de terugtrekking door een detector 340 gestuurd wordt, verschaft veiligheid bij de behandeling.

Figuur 2 toont verschillend mogelijke elementbeeldsamenstellingen. Figuur 2a komt overeen met een vol-schermbeeld, en de figuren 2b-2f komen respectievelijk overeen met samengestelde beelden die 2, 4, 45 6, 9 en 16 elementbeelden omvatten. In deze figuren is alleen de plaatsing van de verschillende element-beelden aangegeven zonder de omtrek en scheidingspelingen in aanmerking te nemen, welke spelingen als functie van het aantal beelden en van de hoogte/breedteverhouding van elk elementbeeld worden ingesteld. In feite kan deze verhouding gevarieerd worden overeenkomstig de gebruikte standaarden, die niet dezelfde zijn bij het aftasten aan de ene zijde en bij nucleaire medische en echografische toepassing aan de andere 50 zijde. De gekozen standaard wordt door de bediener voorafgaande aan de registratie van de beelden aangegeven.

Als functie van deze laatste informatie en van het aantal gekozen beelden bepaalt de inrichting de amplitude van de zwaaien evenals de plaatsing van elk beeld. Deze parameters kunnen geregistreerd worden bijvoorbeeld hoofdzakelijk in programmeerbare halfgeleidergeheugens, waarbij het geheel op 55 gebruikelijke wijze door een microprocessor gestuurd wordt. Digitaal/analoog-omzetters zetten de overeenkomstige parameters om in zwaaisignalen die direct gebruikt kunnen worden.

Opgemerkt wordt dat in het geval van de figuren 2b en 2d (respectievelijk vier en zes beelden) het nodig 3 192593 kan zijn om de horizontale en verticale zwaaien te permuteren teneinde het maximaal bruikbare oppervlak van de film te gebruiken. Om redenen van duidelijkheid zal begrepen worden dat een abstractie van deze permutatie gemaakt wordt, waarbij het vanzelf spreekt dat de termen ’’horizontaal" en ’Verticaal” slechts een relatieve betekenis hebben.

5 Eveneens kan de opvolging waarin de verschillende successievelijke elementbeelden gevormd zullen worden, opgeslagen worden bijvoorbeeld kolom-voor-kolom of lijn-voor-lijn. Deze volgorde van opvolging kan ook door de bediener opgelegd worden. In het laatste geval zijn middelen aangebracht om de vorming op het scherm van een elementbeeld in een gebied te verhinderen, waarin een ander elementbeeld bestemd voor hetzelfde samengesteld beeld reeds gevormd is; dit teneinde elke dubbele belichting van de 10 film te verhinderen.

De figuren 3 en 4 tonen het optreden van de zwaaisignalen, bijvoorbeeld van de stromen lh en lv wanneer de buis een elektromagnetische afbuiging heeft.

Voor een voile-schermzwaai A (figuur 3) onder de aanname dat de horizontale en verticale afbuig-stromen tussen -2A en + 2A variëren, bedraagt de duur van een lijn th en bedraagt de duur van een raster 15 t,.

Ten behoeve van een zwaai over een kwart-scherm B (figuur 4, lijn A' toont het volle scherm) teneinde de linkerbovenhoek B te zwaaien, moet de horizontale afbuigstroom variëren tussen -2A en 0,0 A, en moet de verticale afbuigstroom gevarieerd worden tussen -2 A en 0,0 A. Teneinde bijvoorbeeld de linkeronder-hoek te zwaaien moet de horizontale afbuigstroom gevarieerd worden tussen -2 A en 0,0 A, maar moet de 20 verticale afbuigstroom gevarieerd worden tussen 0,0 en +2 A. Dezelfde methode zal gebruikt worden voor de twee resterende gebieden van het scherm, waarbij dat veranderd wordt dat veranderd moet worden om met het bepaalde gebied, dat gezwaaid wordt, overeen te komen.

Het is van belang op te merken dat de lijn en rasterperioden th en t* identiek blijven aan het geval van de voortgaande figuur (volle scherm). Dit maakt het mogelijk de kwantiteit van de informatie te behouden 25 zonder toename van de doorlaatband, terwijl niettemin het formaat verkleind wordt.

Het heeft de voorkeur dat de schermzwaaien door onderlinge tussenschuiving van de even en oneven lijnen uitgevoerd worden, waarbij de terugkeer van de stip optreedt tijdens het tijdinterval tussen de zwaaien van twee opvolgende lijnen met dezelfde pariteit. Met een gebruikelijke zwaai zoals die aangegeven in figuur 5b (figuur 5a komt overeen met de synchronisatiesignalen) toont de zaagtand in feite een afnemende 30 flank 10 die zeer steil verloopt. Deze flank, die overeenkomt met de terugkerende stip, is in zichzelf niet storend daar de stip tijdens de duur van de terugkeer uitgewist wordt, maar het zal een opvolgende niet-lineariteit 20 van de zaagtand veroorzaken, d.w.z. aan de rand van het scherm. Deze niet-lineariteit zal voor de beschouwde toepassing zeer hinderlijk zijn daar elke variatie in zwaaisnelheid een variatie opwekt in dezelfde orde als in het uitgezonden licht. Verder is het, wanneer de gebruikte buis een buis is met een 35 elektromagnetische afbuiging, waarbij men snel vanaf -2 A moet overgaan naar + 2 A met spanningen in de orde van 100 V in een periode minder dan 8 microseconden, zeer moeilijk om een stabiele toestand te vinden voor een stelsel dat storingsfluctuaties ondergaat kleiner dan 2% van de basisstroomvariatie. Om deze moeilijkheid op te lossen stelt de uitvinding voor om de lijnen tussen elkaar te schuiven, d.w.z. om een lijn over twee lijnen te laten springen door eerst de even lijnen (figuur 5a) te zwaaien en vervolgens de 40 oneven lijnen (figuur 5d). Het beeld voltooit zichzelf van het ene raster naar het andere als gevolg van het feit dat er altijd een oneven aantal lijnen is. Tussen twee zaagtanden kan een langzame terugkeer 11 van de stip gebruikt worden gevolgd door een wachtperiode 30 van de pulssynchronisatie. Daar de stip op het moment van zijn begin onbeweeglijk is, is het mogelijk om een perfecte lineaire start van de zaagtand 21 te verkrijgen.

45 Deze methode doet het flutteren toenemen bij waarneming van de videomonitor, maar het flutteren is op een foto niet zichtbaar; dit probleem wordt vermeden eenvoudig door de belichtingstijd te verdubbelen.

De zwaaischakelingen 140 (figuur 1) omvatten voor elk van de horizontale en verticale zwaaien een afbuigsignaalgenerator, zoals die aangegeven in figuur 6, die verbonden is met een afbuigversterker zoals die aangegeven in figuur 7.

50 De afbuigsignaalgenerator (figuur 6) ontvangt aan zijn ingang SA een amplitudesignaal en ontvangt aan zijn ingang SP een plaatssignaal; deze twee signalen zijn afkomstig van digitaal/analoog-omzetters die door programmeerbare geheugens gestuurd worden zoals boven vermeld. De afbuigsignaalgenerator geeft aan de uitgang op de klem SD een zaagtandspanning af die direct afhangt van de twee parameters van plaats en amplitude. De zaagtandgenerator heeft een integratietrap met een operationele versterker A2, waarvan 55 de niet-omkerende ingang verbonden is met de klem SP die het punt van vertrek van de zaagtand bepaalt na sluiting van de schakelaar I,. Een tweede operationele versterker A, maakt het mogelijk om de spanning aan de weerstand R.,, die overeenkomt met de amplitude, terug te brengen tot een waarde welke rekening 192593 4 houdt met het plaatssignaal SP.

Het aldus aan de uitgang van de schakeling van figuur 6 afgegeven signaal wordt toegevoerd (figuur 7) aan de ingang van een zwaaiversterker. Het basiselement is een operationele versterker A3 met een hoge ingangsimpedantie en een zeer grote zwaaisnelheid, welke versterker gevolgd wordt door een buffertrap 5 met complementaire transistoren T1 en T2 van hoog vermogen, die een directe koppeling met de afbuig-spoel BD mogelijk maken. Een in de serie met deze spoel opgenomen shuntweerstand R3 maakt het mogelijk om een spanning evenredig aan de afbuigstroom opnieuw te injecteren in de omkeeringang van de versterker Ag. Op deze wijze volgt de afbuigstroom op nauwkeurige wijze de aan de ingang toegevoerde instructie-informatie SD.

10 Deze dynamische correctie van de zwaaistroom maakt een zeer hoge dimensiestabiliteit van het beeld mogelijk en waarborgt dat de resultaten uitstekend herhaald worden.

Figuur 8 geeft een schema van de videorecorder 130 (aangegeven in figuur 1). De operationele versterkers A4 en A5 parallel en de schakelaars I2 en I3 worden gestuurd met positieve synchronisatie-pulsen. Een monostabiele schakeling M1 maakt het mogelijk om gedurende een korte tijdsduur op het 15 signaal een vooraf bepaalde positieve spanning te superponeren door besturing van de schakelaar I4. Deze spanningsexcursie maakt het mogelijk om de versterker A6 voor een gegeven zwart niveau te kalibreren.

De schakelaars I5 en I6 maken het mogelijk om een normaal of een omgekeerd beeld te kiezen. De schakelaars I7 tot 110, die automatisch gestuurd worden, maken het mogelijk om het videoniveau als functie van het formaat van het elementbeeld in te stellen. Hoe meer het zwaaioppervlak verkleind wordt, hoe meer 20 het beeld helder wordt. Het is noodzakelijk om deze variaties te compenseren teneinde een uniforme belichting van de film te verkrijgen onafhankelijk van het formaat.

De vermogensverhouding van de versterker A6 wordt eveneens gestuurd door de fotoweerstand R2 waarvan de waarde onderworpen is aan het licht van de buis.

Bij voorkeur ontvangt het rooster van de kathodebuis 110 het videosignaal, en niet de kathode, op een 25 wijze teneinde een constante waarde van de zeer hoge spanning onafhankelijk van het signaal te behouden. Dit maakt het mogelijk om de zwaaiamplitude te behouden onafhankelijk van de polarisatie van de buis en om de focalisatie te behouden onafhankelijk van de kwantiteit van uitgezonden licht. De wissignalen van de stip, wanneer de zwaai terugkeert, zullen derhalve aan de kathode toegevoerd worden.

Ten laatste zal de rol van de zwaaivergrotingsschakeling 150 toegelicht worden met verwijzing naar 30 figuur 1. Men heeft waargenomen dat een scherm met zeer hoge definitie (dat in staat is om meer dan 3000 zwaailijnen te geven) een probleem met zich brengt zodra het gebruikt wordt om een uniek vol-schermbeeld te reproduceren met bij benadering 600 lijnen. Wanneer dit stelsel geen intergelinieerd stelsel is, zal een raster bij benadering 600 lijnen bestrijken. In dit laatste geval wordt het door de luminescerende zwaai bestreken oppervlak kleiner dan een tiende van de interlijnafstand, d.w.z. dat zwaaien van 25 micrometer 35 door onduidelijke gebieden van 250 micrometer worden gescheiden. Dit verschijnsel vermindert in aanzienlijke mate de zichtbaarheid van het beeld.

Teneinde dit nadeel te overwinnen (zonder de stip de defocaliseren hetgeen verlies aan definitie tot gevolg zal hebben) zijn middelen aangebracht om het door de luminescerende stip bestreken oppervlak te vergroten op zodanige wijze dat in verticale richting een verbrede bedekking van het scherm over het 40 gehele tussen twee opvolgende lijnen gelegen ruimte verkregen wordt.

Bij een eerste uitvoering van een schakeling om een bredere bestrijking te verkrijgen, wordt een extra verticale hoogfrequente oscillator gebruikt die een signaal opwekt waarvan de amplitude de complementaire afbuiging over de hoogte tussen twee lijnen mogelijk maakt. De amplitude van de oscillatie is in de horizontale richting nul hetgeen het mogelijk maakt om de initiële definitie in deze richting te behouden. De 45 hoogteafbuiging wordt zodanig ingesteld dat twee opvolgende zwaaien op het scherm en derhalve op de film in aanraking met elkaar komen zonder in elkaar over te gaan. De amplitude van de oscillaties wordt voor elk formaat ingesteld, maar het is nodig om een tweede oscillator aan te brengen voor formaten die een permutatie van de horizontale en verticale zwaaien (het geval van de figuren 2b en 2d) noodzakelijke maken.

50 Bij een andere voorkeursuitvoeringsvorm wordt elk raster verticaal verschoven over een deel van de tussengelegen ruimt op cyclische wijze door een complementair signaal, dat voor elk raster constant is, toe te voegen aan het verticale afbuigssignaal. Op deze manier wordt een extra afbuiging van lage amplitude verkregen die bijvoorbeeld voor het stelsel mogelijk maakt om acht maal de gehele breedte van de interlijn te bestrijken als gevolg van een achtste van de interlijn voor elk groep van vier raster. De complementaire 55 afbuigsignalen kunnen voor elk formaat opgeslagen worden in de programmeerbare geheugens tegelijkertijd met de verschillende plaats en amplitudezwaaiparameters.

Claims (4)

5 192593

1. Inrichting voor het op een lichtgevoelig oppervlak vormen van een samengesteld beeld uit een reeks van elementaire beelden, omvattende een kathodestraalbuis voor het op een afbeeldingsvlak afbeelden van de 5 elementaire beelden, alsmede middelen voor het zodanig verkleinen van de elementaire beelden dat deze in respectieve zones van het afbeeldingsvlak worden afgebeeld, waarbij de posities en afmetingen van de zones afhankelijk zijn van het aantal elementaire beelden waaruit het samengestelde beeld wordt opgebouwd, welke middelen zijn ingericht voor het op de respectieve zone concentreren en in amplitude reduceren van de horizontale en verticale afbuiging van de kathodestraalbuis, dat de kathodestraalbuis een 10 hoge resolutie bezit, en dat een vaste inrichting is verschaft voor het overdragen van het verkleinde elementaire beeld van de respectieve zone van het afbeeldingsvlak op een homologe zone van het buiten de kathodestraalbuis gelegen lichtgevoelige oppervlak, met het kenmerk, dat de bij de kathodestraalbuis (110) behorende afbuiging wordt uitgevoerd met onderlinge tussenschuiving van de even en oneven lijnen, waarbij de terugkeer van de bij de afbuiging behorende stip optreedt in het tijdsinterval tussen de afbuigin-15 gen van twee opeenvolgende lijnen met dezelfde pariteit.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat deze verder is voorzien van middelen (150) voor het vergroten van het oppervlak dat door de bij de kathodestraalbuis (110) behorende luminescerende stip wordt bestreken, teneinde in verticale richting het scherm over de totale ruimte tussen twee opeenvolgende lijnen te bestrijken.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de middelen (150) voor het vergroten van het door de luminescerende stip bestreken oppervlak een verticale hoogfrequente oscillator omvatten die een signaal opwekt met een amplitude die de complementaire afbuiging van de stip over de hoogte tussen twee opeenvolgende lijnen mogelijk maakt.

4. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de middelen (150) voor het vergroten van het door 25 de luminescerende stip bestreken oppervlak middelen omvatten om elk bij de kathodestraalbuis behorend raster verticaal en op cyclische wijze te verschuiven over een deel van de ruimte tussen twee opeenvolgende lijnen door een complementair signaal, dat voor elk raster constant is, toe te voegen aan het bij het raster behorende verticale afbuigsignaal. Hierbij 4 bladen tekening