NL195074C - Schakeling voor het opheffen van Moiré-interferentie op een beeldscherm van een kleurenkathodestraalbuis. - Google Patents

Description

1 195074

Schakeling voor het opheffen van Moiré-interferentie op een beeldscherm van een kleuren-kathodestraalbuia

De uitvinding heeft betrekking op een fasevertragingsschakeling om afwisselend een video-sync-signaal 5 naar een besturingsschakeling van de elektronenkanonafbuiging van een kleurenkathodestraalbuis te vertragen.

Een dergelijke schakeling is bekend uit JP-A-62-183680.

Hierin wordt een eerste signaal gegenereert zonder fasevertraging en een tweede signaal met een fasevertraging van één klokcyclus. Afwisselend wordt middels een analoge schakelaar het eerste en tweede 10 signaal geselecteerd.

Hierdoor wordt Moiré interferentie niet in alle gevallen onderdrukt.

De fasevertragingsschakeling volgens de uitvinding brengt hierin verbetering. De fasevertragingsschakeling wordt daardoor gekenmerkt, dat deze voorzien is van: een teller gekoppeld om het video-sync-signaal te ontvangen en met een eerste en een tweede uitvoer, 15 waarbij de teller afwisselend eerste en tweede geselecteerde uitvoersignalen produceert; een eerste sync-vertragingsweg gekoppeld om het eerste geselecteerde signaal van de teller te ontvangen, waarbij de eerste sync-vertragingsweg verder gekoppeld is om het videosync-beeldelementsignaal te ontvangen en een eerste uitvoervertragingscomponent producerend; een tweede sync-vertragingsweg gekoppeld om het tweede geselecteerde signaal van de teller te ontvan-20 gen, waarbij de tweede sync-vertragingsweg verder gekoppeld is om het videosync-beeldelementsignaal te ontvangen en een tweede vertragingscomponent producerend, waarbij de tweede vertragingscomponent in fase vertraagd is ten opzichte van de eerste vertragingscomponent; en een opteller gekoppeld om de eerste en tweede vertragingscomponenten van de eerste en tweede sync-vertragingswegen te ontvangen, waarbij de opteller de eerste en tweede vertragingscomponenten 25 optelt en een afwisselend fase-vertraagd video-sync-beeldelementsignaal gekoppeld asm de besturingsschakeling van de elektronenkanonafbuiging produceert, waarbij het afwisselend fase-vertraagd video-syncbeeldelementsignaal veroorzaakt dat de besturing van de elektronenkanonafbuiging het elektronenkanon afwisselend in fase vertraagd over de kathodestraal buis afbuigt.

30 Door de genoemde maatregelen wordt een schakeling verkregen die het mogelijk maakt dat de faseverschuiving van elk videobeeld afhankelijk is van het voorgaande videobeeld.

Hierdoor wordt het optreden van Moiré interferentie visueel ten minste voor een groot deel opgeheven. Overigens is uit JP-A-63.009275 een schakeling bekend waarin het optreden van Moiré interferentie onderdrukt door de pulsbreedte van een binair signaal te moduleren met een driehoeksgroef gevormd uit 35 signalen geregeld door een toevalsgetal. Dit toevalsgetal wordt voor elke videoaftastlijn onafhankelijk opgewekt. Hierdoor is de modulatie van elke aftastlijn dus onafhankelijk, waardoor de faseverschuiving in elke aftastlijn onafhankelijk van de onmiddellijk voorgaande aftastlijn is. Hierdoor wordt het optreden van Moiré interferentie echter niet volledig onderdrukt.

Bij voorkeur is de teller ingericht om afwisselend fase-vertraagde video-sync-beeldelementsignalen te 40 produceren om afwisselend fase-vertraagde videolijnen te produceren.

Bij voorkeur omvat de teller een flip-flop van het D-type bevat. Hierdoor is de schakeling eenvoudig en zeker te realiseren.

Bij voorkeur omvat de eerste en/of tweede syncvertragingsweg en/of opteller een NIET-OF-poort.

Bij voorkeur omvat daarbij de tweede syncvertragingsweg verder een weerstandcondensatorvertra-45 gingsschakeling.

Kleurenkathodestraalbuizen (cathode ray tubes, ’’CRT”) worden algemeen gebruikt als visuele weergeef-inrichtingen, die gebruikmaken van tot drie elektroden, typisch één voor elke primaire kleur: rood, groen en blauw. De meeste kleuren CRTs gebruiken een schaduwmasker om selectief een matrix van bij iedere elektrode behorende gekleurde fosforen (dat is rood, groen en blauw) te belichten. Over het algemeen wordt 50 een schaduwmasker achter een met fosfor bedekt scherm geplaatst. Het schaduwmasker is gebruikelijker-wijs een metalen blad met talrijke openingen die toestaan dat de elektronenbundel afkomstig van een bepaalde elektrode selectief op zijn betreffende fosforpunt valt. De elektronenbundel wordt door magneet-lenzen in de hals van de CRT gefocusseerd tot een kleine vlek voordat de elektronenbundel het schaduwmasker bereikt. De elektronenbundel van de groene kathode wordt gedeeltelijk afgedekt door het schaduw-55 masker zodat de elektronenbundel slechts het betreffende groene fosfor bereikt na door het schaduwmasker heengegaan te zijn. De bundel is typisch groter dan de grootte van de schaduwmaskeropeningen, zodat het schaduwmasker een gedeelte van de bundel blokkeert en een kleine schaduw van de oorspronkelijke 195074 2 bundel op het gewenste fosfor werpt.

De puntspoed, of afstand, tussen naburige schaduwmaskeropeningen, en hun betreffende fosforpunten, dient zo klein als mogelijk te zijn voor de grootste oplossing. Vanwege mechanische en economische redenen, wordt de puntspoed in het algemeen beperkt tot ongeveer 0,2 mm tot 0,3 mm voor een typische 5 CRT-weergeefinrichting met hoge resolutie. Wanneer de elektronenbundel over het scherm gaat, induceert het schaduwmasker een periodiek belichtingspatroon afhankelijk daarvan of de bundel op één opening valt, en dientengevolge op het fosfor, of op het metalen blad van het schaduwmasker valt dat de openingen scheidt. Daar de afbuigsnelheid van de elektronenbundel bekend is, kan een equivalente frequentie voor de resulterende sinusoide berekend worden, en wordt de ruimtelijke frequentie vmimte van het schaduwmasker 10 genoemd. De ruimtelijke frequentie van het schaduwmasker is grafisch weergegeven in golfvorm 31 van figuur 3, en zal in meer detail in de bespreking onder verwijzing naar figuur 3 uitgelegd worden.

Om de resolutie van de weergeefinrichting te vergroten, dient de vlekgrootte van de invallende elektronenbundel zo klein als mogelijk gemaakt te worden. Wanneer de vlekgrootte van de elektronenbundel verkleind wordt en de afmetingen van de fosforpuntspoed begint te benaderen, dan is de hoeveelheid van 15 een bepaald fosfor dat werkelijk door de bundel getroffen wordt een functie van hoe goed de elektronen· bundelvlek-uitgelijnd-is-ten opzichte van de opening van het schaduwmasker dat overeenkomt met het bedoelde fosfor. Bovendien moet opgemerkt worden dat de vorm van de elektronenbundelvlek niet constant is wanneer de bundel over het CRT-scherm heen gaat. Met name, varieert de bundeMek van een cirkelvormige vorm bij kleine afbuighoeken, bijvoorbeeld nabij het centrum van het CRT-scherm en wordt 20 meer excentrisch of ovaalvormig bij grotere afbuighoeken, bijvoorbeeld, nabij de schermomtrek.

Wanneer een videopatroon van afwisselend aan-uit fosforen (beeldelementen, ’’pixels”) weergegeven wordt, wordt waargenomen dat enkele pixels nauwkeurig uitgericht zijn ten opzichte van het schaduwmasker en daarom een uniforme fosforhelderheid over het punt hebben, terwijl andere fosforen een niet uniforme helderheid zullen vertonen, een gevolg van onjuiste uitrichting tussen elektronenbundel en schaduwmasker-25 opening. Het herhalende patroon van variërend heldere pixels wordt eveneens waargenomen als zijnde van sinusoTdale vorm, met een frequentie vvlek equivalent aan de halve pixel-klokfrequentie, waar één pixel-klokcyctus de vlek aanschakelt, en de volgende pixel-klokcyclus het pixel· uitschakelt. De vlekfrequentie van de pixel-video- en elektronenbundel wordt grafisch weergegeven in golfvorm 32 van figuur 3, en zal in meer detail in de bespreking onder verwijzing naar figuur 3 uitgelegd worden.

30 Terwijl de vlekgrootte van de elektronenbundel gereduceerd wordt onder het waarnemen van het aan/uitpatroon, wordt een periodiek visueel interferentiepatroon bekend als Moiré in elke videolijn afgebogen over de CRT geproduceerd. De frequentie vMoiré van het Moiré-interferentiepatroon is het verschil tussen de ruimtelijke frequentie van het schaduwmasker vmlmtei, en de frequentie van de elektronenbundelvlek v^, of VMolrê = ^ruimte ^vtok· 35 De Moiré-frequentie wordt grafisch weergegeven in golfvorm 33 van figuur 3, en zal ook in meer detail in de bespreking onder verwijzing naar figuur 3 uitgelegd worden.

Wanneer de twee frequenties vmasker en identiek en in fase zouden zijn, zou de Moiré-frequentie VMoiré nul zijn. Een Moiré-frequentie van nul is het ideale geval, waar elk fosfor een overeenkomstige schaduwmaskeropening heeft waardoor de overeenkomstige elektronenbundel heen gaat. Vanuit een 40 praktisch standpunt echter, varieert de vlekgrootte als functie van de afbuighoek van de elektronenbundel en de focusseerspanning. Er kan daarom een belangrijke variatie in de elektronenbundel vlekgrootte zijn die afhankelijk is van de leeftijd van de CRT en positie van de elektronenbundel op het scherm. Derhalve kan het ideale geval typisch niet in de praktijk gerealiseerd worden. In feite, hoe dichter de ruimtelijke frequentie en de vlekfrequenties bij elkaar zijn, hoe lager de Moiré-herhalingsfrequentie v^^, en hoe zichtbaarder en 45 storender het Moiré-interferentiepatroon wordt. Bovendien, daar de elektronenbundel vlekgrootte over de voorkant van de CRT varieert, zullen de individuele afgetaste videolijnen élk een licht verschillend Moiré-interferentie produceren, en daarom varieert het Moiré-patroon zelf als een functie van de elektronenbundel-positie.

Vanuit een bedrijfsstand; stelt het Moiré-interferentiefenomeen een serieus esthetisch probleem, daar de 50 beste elektronenbundelfocussering en hoogste beeldresolutie resulteert in onacceptabel zichtbare Moiré-patronen wanneer het videosignaal dat weergegeven wordt afwisselende pixel-patronen bevat, wat gebruikelijk voorkomt. In de leer van de stand van de techniek, wordt het Moiré-interferentieprobleem op drie manieren aangepakt. Ten eerste, kan de spoed van het schaduwmasker en fosforpunt verminderd I

worden, wat de effectieve ruimtelijke frequentie van de CRT vergroot, zodat de Moiré-herhalingsfrequentie 55 vergroot wordt zodat deze minder zichtbaar is. Het resultaat is dat teneinde het Moiré-effect te reduceren, beelden met veel lagere resolutie op een CRT weergegeven dienen te worden die inherent in staat is tot belangrijk hogere resolutie. Ten tweede, kan de elektronenbundel gedefocusseerd worden zodat de 3 195074 vlekgrootte van de elektronenbundel vergroot wordt, waardoor de amplitude van de fosforbelichting vermindert, als gevolg waarvan de amplitude van de fosforvlekfrequentie vermindert De sinusoTde van de lagere amplitudevlek resulteert in een afname van de amplitude, en dientengevolge de zichtbaarheid, van de resulterende Moiré-interferentie. Opnieuw worden een aanzienlijke vermindering in resolutie en 5 beeldkwaliteit ingeruild voor een slechts middelmatige vermindering in Moiré-interferentie. Een derde mogelijkheid is om de weergave van videosignalen met afwisselende pixel- of fosforbelichtingspatronen te voorkomen, en om eenvoudig de resulterende Moiré-interferentiepatronen te tolereren wanneer die optreden.

In conventionele signaalversterkers bekend in de stand van de techniek, worden AC signalen toegevoerd 10 aan twee invoeren en worden overeenkomstige uitvoeren afgeleid bestaande uit signalen waarvan de frequenties bestaan uit de som en het verschil van de twee invoersignalen. Bijvoorbeeld, wanneer één invoer een 51 megahertz (MHz) sinusgolf is en de tweede invoer een 50 MHz sinusgolf is, dan bestaat de f resulterende uitvoer uit twee sinusgolven, één met frequentie 101 MHz, en de andere met een frequentie 1 MHz. De fase van de uitvoergolfvormen zijn rechtstreeks gerelateerd aan de fasen van de twee invoer-15 signalen. Bijvoorbeeld, wanneer de tweede invoer 45° in fase verschoven is, dan zijn de uitvoersignalen ook 45°ïnfaseverschoven, zelfs al zijn de perioden van de invoer en uitvoersignalen zeer verschillend. De faseverschuiving van de invoersignalen staat de introductie van een tijdsverschuiving, of vertraging, in de uitvoersignalen toe. In het geval van de bovengegeven voorbeelden van invoerfrequenties, komt een 45° faseverschuiving in het 50 MHz signaal overeen met een tijdsverschuiving van 2,5 nanoseconden. Het 20 resulterende 1 MHz uitvoersignaal, eveneens 45° in fase verschoven, komt overeen met een tijdsverschuiving van 12,5 microseconden, een toename in tijdsvertraging met een vierde macht van tien. Het fase-verschuivende ’’versterkerseffect” van AC-versterkers kan met groot voordeel gebruikt worden in het produceren van grote uitvoerfaseverschuivingen voor kleine verschillen in invoerfase.

Zoals beschreven zal worden, ondervangt de onderhavige uitvinding het probleem van Moiré-interferentie 25 in kleuren CRTs zonder in te boeten in resolutie of helderheid van het weergegeven beeld.

De onderhavige uitvinding verschaft een fasevertragingsschakeling voor het visueel elimineren van Moiréinterferentiepatronen op kleurenkathodestraalbuisweergeefinrichtingen door afwisselend de fase van het horizontale video-sync-signaal te verschuiven. Een op een CRT verschijnend videobeeld wordt gevormd uit een rij van videoaftastlijnen, met één lijn tegelijkertijd door een elektronenbundel afgetast over de CRT. 30 Een video-sync-fasevertragingsmodule vertraagt het Sync-signaal naar afwisselende aftastlijnen met tot een halve klokperiode van het video-pixel. De video-sync-fasevertragingsmodule omvat een digitale teller en een twee-faseverschuiver. De teller is een flip-flop van het D-type die geklokt wordt door een sync-in-slgnaal, verkregen van de besturingsejektronica voor de elektronenbundelafbuiging, welk sync-in-signaal eerst geïnverteerd wordt. De Q uitvoer van van flip-flop wordt gekoppeld aan de gegevens-invoer zodat 35 tegengestelde logische toestanden opgeslagen worden in de invoer van de flip-flop op opeenvolgende klok - dat is, sync-cycli. De uitvoeren Q en Q bevatten in hoofdzaak sync-signalen met halve frequentie, dat is signalen met gelijke grootte, maar met de helft van de frequentie, het sync-signaal. De Q- en de Q -uitvoeren zijn ieder gekoppeld aan één van twee faseverschuivende vertragingswegen. Elke fase-verschuivende vertragingsweg omvat een NIET-OF-poort met twee invoeren, waarvan de invoeren het 40 sync-signaal en, respectievelijk O en O zijn. Een faseverschuivende vertragingsweg bevat tevens een weerstand-condensatorpaar dat het invoersignaal in fase vertraagt ten opzichte van de andere faseverschuivende vertragingsweg. De uitvoeren van de faseverschuivende vertragingswegen worden vervolgens in een NIET-OF-poort gecombineerd die dient als een digitale opteller om een samengesteld vertraagd sync-uit-signaal te vormen. Wanneer opgeteld, vormen de faseverschuivende vertragingswegen samen 45 logische impulsen die overeenkomen met ofwel het sync-signaal, ofwel het sync-signaal vertraagd met tot een halve periode van de video-pixel-klok, dat is in zoveel als 180° in fase verschoven. Een vertragingsweg kan aangepast worden om toe te staan dat de mate van verschuiving gevarieerd wordt tussen een minimum van 0° en een maximum van 180°.

Door het verschuiven van de timing, of fase, wanneer een bepaalde video-aftastlijn afgetast wordt over 50 het CRT scherm ten opzichte van de voorafgaande aftastlijn, wordt veroorzaakt dat de fosforen die de opeenvolgende afgetaste lijnen vormen met een periodieke helderheid luminesceren die tegengesteld in fase is ten opzichte van de onmiddellijk voorafgaande aftastlijn. De Moiré-interferentie geassocieerd met een willekeurig gegeven lijn wordt aldus in fase verschoven ten opzichte van een onverschoven aftastlijn. Dientengvolge, wanneer op de CRT een videobeeld gevormd wordt met afwisselend vertraagde en niet 55 vertraagde aftastlijnen, is het resulterende Moiré-patroon geassocieerd met het beeld een rij van Moiré-interferentielijnen, waarbij elke Moiré-lijn tegengesteld in fase is ten opzichte van de voorafgaande en volgende Moiré-interferentielijnen. Het vasthouden van het beeld door het menselijk oog telt functioneel de 195074 4 individuele tegengestelde fase-interferenties op tot een netto nulinferentie-toestand.

De hardware implementatie kan gebruikt worden met ofwel de horizontale ofwel de verticale sync-signalen van een CRT, de visuele opheffing van het Moiré-interferentiepatroon toestaand op ofwel een lijn-bij-lijn of op een veld-bij-veld-basis. Wanneer het Moiré-interferentiepatroon wordt opgeheven door de 5 veld-bij-veld-werkwijze, treedt de faseverschuiving op nadat een volledig veld afgetast is. Dientengevolge, treedt de tegengesteld gefaseerde fosforbelichting die resulteert in de opheffing van het Moiré-patroon op dezelfde videolijn, een scherm, of veld, op nadat de eerste fasevideolijn afgetast is.

De doelen, eigenschappen en voordelen van de onderhavige uitvinding zullen duidelijk worden aan de hand 10 van de volgende gedetailleerde beschrijving, waarin:

Figuur 1 een kathodestraalbuisweergeefinrichting weergeeft met een schaduwmasker.

Figuur 2 een blokschema is van de sync-faseverschuivende vertragingsmodule, gebruikt bij lijn-bij-lijnopheffing.

Figuur 3 geeft schaduwmasker- en videogolfvormen weer, en resulterende Moiré-interferentiepatronen 15 met en zonder vertraagde sync-signalen.

Figuur 4 is een schematisch diagram van de apparatuur gebruikt om de fasevertragingsfunctie te implementeren.

Figuur 4a is een timing-schema van de componenten bevattende de fase-vertraglngsmodule.

Figuur 5 is een schematisch diagram tonende de fasen van fosforhelderheid in videobeelden onder 20 gebruikmaking van verscheidene uitvoeringsvormen van de onderhavige uitvinding.

Een video-sync-fasevertragingsmodule en werkingswerkwijzen worden beschreven. In de volgende beschrijving, worden voor een goed begrip van de onderhavige uitvinding en voor een duidelijke uitleg, speficieke getallen, tijden, signalen, signaal-timing, architecturen, enzovoort gebruikt. Het zal echter duidelijk 25 zijn voor een vakman dat de onderhavige uitvinding uitgevoerd kan worden zonder deze specifieke details.

In andere gevallen, worden bekende schakelingen en inrichtingen in blokschema getoond, om de onderhavige uitvinding niet onnodig onduidelijk te maken.

In het kort verwijzend naar figuur 1, wordt een CRT getoond waarbij een schaduwmasker 1 achter een met fosfor bedekt scherm 2 geplaatst is. Het schaduwmasker 1 is gebruikelijkerwijs een metalen blad met 30 talrijke openingen die toestaan dat de elektronenbundel afkomstig van een bepaalde elektrode selectief op zijn betreffende fosforpunt valt. De elektronenbundel wordt door magneetlenzen in de hals van de CRT gefocuseerd tot een kleine vlek voordat de elektronenbundel het schaduwmasker 1 bereikt De elektronenbundel van de groene kathode wordt gedeeltelijk afgedekt door het schaduwmasker 1 zodat de elektronenbundel slechts het betreffende groene fosfor bereikt na door het schaduwmasker 1 heengegaan te zijn. De 35 bundel is typisch groter dan de grootte van de schaduwmaskeropeningen, zodat het schaduwmasker 1 een gedeelte van de bundel blokkeert en een kleine schaduw van de oorspronkelijke bundel op het gewenste fosfor werpt

De puntspoed, of afstand, tussen naburige schaduwmaskeropeningen, en hun betreffende fosforpunten, dient zo klein als mogelijk te zijn voor de grootste oplossing. Vanwege mechanische en economische 40 redenen, wordt de puntspoed in het algemeen beperkt tot ongeveer 0,2 mm tot 0,3 mm voor een typische CRT weergeefinrichting met hoge resolutie. Wanneer de elektronenbundel over het scherm 2 gaat induceert het schaduwmasker 1 een periodiek belichtingspatroon afhankelijk daarvan of de bundel op één openingen valt, en dientengevolge op het fosfor, of op het metalen blad van het schaduwmasker 1 valt dat de openingen scheidt. Daar de afbuigsnelheid van de elektronenbundel bekend is, kan een equivalente 45 frequentie voor de resulterende sinusoïde berekend worden, en wordt de ruimtelijke frequentie vmimte van het schaduwmasker genoemd. De ruimtelijke frequentie van het schaduwmasker is grafisch weergegeven in golfvorm 31 van figuur 3, en zal in meer detail in de bespreking onder verwijzing naar figuur 3 uitgelegd worden.

Verwijzend naar figuur 2, wordt een blokschema dat een overzicht geeft van een fasevertragingsmodule I

50 bevattende de onderhavige uitvinding getoond. Een sync-insignaal 5 wordt door een afbuigingsbesturings- | schakeling (niet weergegeven) die de elektronenbundel van de kathodestraalbuis (cathode ray tube, ’’CRT”) ι afgegeven aan de fasevertragingsmodule bestuurt. In de voorkeurs uitvoeringsvorm, kan ofwel het samengestelde sync- of een horizontaal-sync-signaal als sync-in-signaaf 5 gebruikt worden. Sync-in 5 wordt { gekoppeld aan een horizontale en verticale teller 10, een eerste vertragingsweg 11, en een tweede j 55 vertragingsweg 12. Horizontale en verticale teller 10 heeft twee uitvoeren, select 10a en select 10b, j respectievelijk gekoppeld aan vertragingsweg 11 en vertragingsweg 12. Select 10a en select 10b bepalen welke vertragingsweg op een willekeurig gegeven tijdstip functioneert.

i 5 195074

In de voorkeursuitvoeringsvorm, worden select 10a en select 10b afwisselend gekozen zodat slechts select 10a of select 10b op een willekeurig tijdstip benoemd zijn. Als gevolg, zal ofwel vertragingsweg 11 of vertragingsweg 12 de vertragingsfunctie besturen, en dus de fase van het uitvoersignaal. Vertragingsweg 11 en vertragingsweg 12 hebben elk een uitvoer, die elk gekoppeld zijn aan opteller 13. In opteller 13, worden 5 de ten opzichte van elkaar vertraagde signalen gecombineerd om een enkel vertraagde sync-uit-signaal 15 te vormen, waarin afwisselende impulsen vertraagd worden. De hoeveelheid van vertraging wordt bepaald door de fasevertraging geïnduceerd door vertragingsweg 12 ten opzichte van vertragingsweg 11.

Verwijzend nu naar figuur 3, worden de representatieve golfvormen voor het schaduwmasker en video getoond, alsmede resulterende Moiré-jnterferentiepatronen met normale sync-signalen en met vertraagde 10 sync-signalen. Voor de volgende bespreking, worden elektronenbundel vlekintensiteiten als rechthoekige digitale golfvormen getoond, waarin de bundel ofwel "aan” of "uit” is. Analoog, worden de intensiteiten van de fosforen belicht door de elektronen als ofwel tussen "aan" of "uit" getoond, en de resulterende , Moiré-interferentiepatronen ofwel als "helder" of "zwak". In werkelijkheid, heeft de elektronendichtheid binnen de elektronenbundel en vallende op de individuele fosforen een Gaussische verdeling, zodat de 15 geassocieerde fosforbelichting en resulterende Moiréinterferentie tevens Gaussische reacties zou hebben, -de Gaussische verdeling worden echter gevormd door de gedeeltelijke blokkering van het schaduwmasker. Bijgevolg is de rechthoekgolvige benadering nauwkeurig voor het doel van grafische illustratie van het Moiré-interferentieprobleem. In golfvorm 31, worden de schaduwmaskeropeningen getoond als zich herhalend met periode PmImte over het CRT-scherm.

20 Het "hoge" gebied geeft de opening in het schaduwmasker weer, en het "lage” gebied geeft het metalen blad dat het schaduwmasker vormt weer.

Zoals eerder genoemd, is de ruimtelijke frequentie van het schaduwmasker de equivalente frequenties van openingen die belicht worden door de aftastende elektronenbundel. In golfvorm 32, wordt het aan/uit-pixel-videosignaal dat de elektronenbundel aan- en uitschakelt weergegeven. Het pixel-videosignaal getoond 25 in golfvorm 32 is identiek aan golfvorm 31, maar met een enigszins verschillende periode P^. De enigszins verschillende periode vertegenwoordigt een elektronenbundelvlekgrootte die groter is dan de schaduwmaskeropeningen maar erg dicht bij de ruimtelijke frequentie vmimte van het schaduwmasker is.

Een "hoog” gebied geeft aan dat de elektronenbundel "aan” is, en derhalve is een pixel "aan", terwijl een "laag" gebied aangeeft dat de elektronenbundel "uit” is, en derhalve het pixel "uit” is. Vanwege de 30 verschillende periodiciteiten, wordt waargenomen dat het pixel-videosignaal soms meer uitgelijnd, en soms minder uitgelijnd is, ten opzichte van de openingen van het schaduwmasker. De werkelijke belichting van de fosforpunten wordt geïnduceerd door elektronen die door de schaduwmaskeropening heen gaan gedurende de "aan” impuls van de pixel-video.

Als gevolg van de twee verschillende perioden, en dus frequenties, worden enkele fosforen belicht door 35 een elektronenbundel met hogere dichtheid dan andere fosforen. Een Moiré-interferentiepatroon wordt daardoor opgewekt op de lijn van fosforen afgetast door de elektronenbundel, zoals getoond In golfvorm 33. In golfvorm 33, is het Moiré-patroon eveneens periodiek, zoals ook de schaduwmaskeropeningen en het pixel-videosignaal, maar heeft een veel langere periode PMoir0· In werkelijkheid, is de Moiré-periode P^^ zeven keer langer dan de schaduwmaskerperiode Pmlmte in dit geval.

40 Het wezen van de onderhavige uitvinding berust op de waarneming dat wanneer het aan/uit-pixel-videosignaal voor een onderhavige video-aftastlijn ten opzichte van de voorafgaande videolijn in fase verschoven zou worden, het Moiré-patroon voor de onderhavige aftastlijn eveneens in fase verschoven zou zijn. In golfvorm 34, wordt een pixel-videosignaal verschoven over 180° ten opzichte van pixel-video in golfvorm 32 getoond. Wanneer golfvorm 34 op het schaduwmasker gedrukt wordt met een periodiciteit 45 Puntte zoals weergegeven in golfvorm 31, wordt een "faseverschoven” Moiré-patroon geproduceerd, en is getoond in golfvorm 35. De faseverschoven Moiré-interferentie van golfvorm 35 is van dezelfde periode PMoiré als golfvorm 33, maar is 180° in fase verschoven. In golfvorm 35, wordt opgemerkt dat de Moiréinterferentie "helder" is juist waar de Moiré-interferentie in golfvorm 33 "zwak” Is. Wanneer visueel samen "gemiddeld” resulteren golfvormen 33 en 35 in een uniforme golfvorm 36 met een periode gelijk aan de 50 schaduwmasker Pmimte. Vanwege zowel de vasthouding van beeld in het menselijk oog als de luminescentie van de fosforpunten, wordt een over de CRT afgetaste videolijn samen met de voorafgaande en volgende afgetaste lijnen gezien. Dus, middelt het oog visueel de tegengestelde fase Moiré-interferentiegolfvormen uit, en wordt de interferentie "visueel” opgeheven. Hoewel de periodieke Moiré-interferentie nog steeds aanwezig is in elke afgetaste lijn, beperkt de onderhavige uitvinding gelijk gefaseerde interferentiepatronen 55 tot elke andere aftastlijn op de CRT. Daar een typische CRT meer dan 240 honderd lijnen aftast om een schermvullend beeld te vormen, worden de Moiré-interferenties veroorzaakt om meer dan 120 keer van fase te veranderen. Dus zal het oog in een beeld met groot oppervlak het gelocaliseerde Moiré-interferentie van 195074 6 één aftastlijn ten opzichte van de tegengesteld gefaseerde Moiré-interferentie van de voorafgaande en volgende aftastlijnen niet onderscheiden.

In een conventionele CRT, kan de positie van de video op het scherm op twee manieren verschoven worden. Ofwel kan het videosignaal vertraagd worden, of het digitale sync-signaal, dat gebruikt wordt als 5 een positionele referentie. In de voorkeurs uitvoeringsvorm, wordt het digitale sync-signaal afwisselend vertraagd.

Verwijzend nu naar figuur 4, wordt een schematisch diagram van de apparatuurcomponenten bevattende de fasevertragingsmodule weergegeven. In figuur 4, wordt een invoervideosync-in 19 signaal verkregen van schakelingen die de afbuigspoelen van de CRT (niet weergegeven) besturen. Sync-in 19, wordt door beide 10 invoeren van een NIET-OF-poort 20 heengevoerd, die dient om sync-in 19 te inverteren, vormende geïnverteerd sync-in 19a. Geïnverteerd sync-in 19a wordt verbonden aan de klokinvoer van een deel-door-2 teller 23. In de voorkeurs uitvoeringsvorm, is teller 23 opgebouwd uit een flip-flop van het D-type, met de O uitvoer gekoppeld aan de gegevensinvoer. Op elk aanloopstukovergang van de klokinvoer afgegeven door poort 20, zal de flip-flop bevattende teller 23 tussen logisch "hoog” en logisch "lage" toestanden springen. 15 Dus zal de uitvoergolfvorm van teller 23 de invoergolfvorm zijn met halve frequentie. Bovendien, daar de flip-flop bevattende teller 23 twee uitvoeren, Q en O, heeft dient teller 23 om twee alternatieve lijnen te verschaffen, waarvan slechts één logisch ’’hoog” is op elk willekeurig gegeven tijdstip. In wezen, verschaft teller 23 dan een paar van geselecteerde lijnen die overeenkomen met select 10a en select 10b besproken in verband met figuur 2.

20 Volgend op teller 23, ontvangen een paar van twee invoer NIET-OF-poorten 24 en 25 elk één van de twee uitvoeren van de teller 23. Met name, zijn poorten 24 en 25 twee van de vier poorten op een _ conventioneel type 7402 viervoudige NIET-OF-chip, met één invoer van poort 24 gekoppeld om de Q uitvoer van teller 23 te ontvangen, en één invoer van poort 25 gekoppeld om de Q-uitvoer te ontvangen. De overblijvende invoer van elke poort 24 en 25 wordt gekoppeld om een ’’vertraagd” sync-in-signaal 19b van 25 de afbuigelektronica te ontvangen. Het ’’vertraagde” syncin-signaal 19b wordt verkregen door sync-in door een RC-filter heen te laten dat opgebouwd is uit weerstand 21 en condensator 22, waarin de tijdsconstante van de RC combinatie sync-in vertraagd zodat dat de flip-flop bevattende teller 23 voldoende tijd heeft om te schakelen. In de onderhavige uitvoeringsvorm wordt een 120 ohm weerstand gebruikt voor weerstand 21, en een 220 picofarad condensator gebruikt voor condensator 22.

30 Zoals boven vermeld, wprden poorten 24 en 25 zodanig geconfigureerd dat ofwel de een of de ander door de teller 23 "geselecteerd” wordt op elk willekeurig gegeven tijdstip. Dit resultaat wordt verkregen door de logische werking van een NIET-OF-poort met twee invoeren, waarin een logisch ’’hoog" uitgevoerd wordt alleen wanneer beide invoeren logisch ’’laag” zijn en de uitvoer ’’laag” is in alle andere gevallen, met name wanneer de invoeren ofwel laag/hoog, hoog/laag, of hoog/hoog zijn. Beide poorten 24 en 25 werken daarbij 35 zodanig dat alleen om elk ander sync-signaal 19 een uitvoer verkregen wordt, dat is, om de andere klokcyclus van teller 23. Volgend op poort 25, wordt een variabele vertragings RC-schakeling 26 gevormd door variabele weerstand 26a en condensator 26b. Variabele weerstand 26a en 26b staan samen toe dat het uitvoersignaal van poort 25 ten opzichte van de uitvoer van poort 24 vertraagd wordt, in afhankelijkheid van de gekozen weerstand. In de voorkeurs uitvoeringsvorm, wordt een nominale weerstand van 1 kilohm 40 gekozen voor de variabele weerstand 26a en een capaciteit van 33 picofarad voor condensator 26b vormende RC-vertragingsschakeling 26.

Additioneel, kan een vaste vertragingscombinatie 27 gevormd door een weerstand 27a en een condensator 27b gebruikt worden om de uitvoer van poort 24 te vertragen in afhankelijkheid van de specifiek gebruikte apparatuur om de onderhavige uitvinding te implementeren. Laboratoriumervaring met de 45 fasevertragingsmodule van de onderhavige uitvinding suggereert dat waarden van 100 ohm voor weerstand 27a en 22 pf voor condendator 27b gebruikt kunnen worden om ideale resultaten te verkrijgen. Tenslotte, worden de vertraagde uitvoeren van poorten 24 en 25 aan de invoeren van een opteller gevormd door NIET-OF-poort 28 met twee invoeren. Poort 28 dient om de uitvoeren van alternatief geselecteerde poorten 24 en 25 te combineren, of ”op te tellen". De uitvoer van poort 28 vormt een enkelvoudig vertraagde 50 sync-uit-golfvorm 29. Vertraagde sync-uit 29 wordt vervolgens gebruikt om de afbuigbesturingselektronica voor de CRT-afbuigspoelen te sturen.

In het kort wordt de aandacht gericht op figuur 4a, waarin een timing-diagram voor de verschillende onderdelen van de fasevertragingsmodule getoond. In fig. 4a wordt de sync-in-invoergolfvorm 19 getoond als een rechthoekige golf. Volgend op poort 20, wordt sync-in geïnverteerd, vormende het klok-invoersignaal 55 19a van teller 23. Daar teller 23 alleen springt op de aanloopeindovergangen, zijn de uitvoeren O en O van teller 23 de helft van de frequentie van het klokinvoersignaal. Bovendien, daar poorten 24 en 25 alleen een uitvoer produceren wanneer beide invoeren logisch "laag” zijn, wordt waargenomen dat de uitvoeren van 7 195074 poorten 24 en 25 alleen actief zijn om de andere positief wordende overgang van de klokinvber. De opteller geïmplementeerd door poort 28 sommeert de uitvoeren van poorten 24 en 25 tot een enkelvoudig vertraagd sync-uit-signaal 29. Even het effect van RC-vertragingsschakeling 26 buiten beschouwing latend, wordt waargenomen dat het gecombineerde vertraagde sync-uit-signaal 29a hetzelfde is als het sync-in-signaal 5 dat de invoer vormt van de fasevertragingsmodule. Wanneer RC-vertragingsschakeling 26 opgenomen wordt, wordt de uitvoer van poort 25 ten opzichte van de uitvoer van poort 24 vertraagd door een hoeveelheid van de RC-tijdsconstante. Het resultaat is dat de uitvoergolfvorm van de poort 25 later aan de invoer van opteller 28 arriveert dan zijn onvertraagde tegenhanger van poort 24. Verder, daar poorten 24 en 25 alleen uitvoeren produceren op een afwisselende basis, bevat de gesommeerde uitvoer van optellerpoort 28 10 een afwisselend tussengevoegde convolutie van de individuele golfvormen. Wanneer de uitvoer van poort 25 ten opzichte van de uitvoer van de poort 24 vertraagd is door de werking van RC-vertragingscombinatie 26, vormt de gesommeerde vertraagde sync-uit uitvoer 29b van poort 28 een golfvorm van niet uniform uit elkaar geplaatste impulsen. Dus, zal vertraagd sync-uit veroorzaken dat de elektronenbundel niet met uniforme intervallen, maar met afwisselend faseverschoven intervallen over de CRT-voorkant afbuigt 15 In het kort verwijzend naar figuur 5a, worden opeenvolgend afgebogen videolijnen getoond. In figuur 5a wordt lijn-bij-lijn Moiré-opheffing zoals geïmplementeerd door de eerste uitvoeringsvorm getoond, waarin de fase (Pp) van afwisselend afgebogen lijnen met 180° vertraagd is.

Lijn N (Ln) is een willekeurige horizontale video-aftastlijn die getoond wordt belicht te zijn door een pixelvideosignaal van rechthoekige vorm (PB is beeldelementhelderheid). Lijn N+1 (LN+1) is de onmiddellijk 20 volgende afgetaste videolijn. Opeenvolgende velden F, of "schermvollen” worden in perspectief aanzicht in het papier langs de "velden” als F getoond. Merk op dat lijn N+1 tegengesteld in fase, of 180° verschoven ten opzichte van videolijn N is.

Het gevolg is, zoals boven besproken dat elk willekeurig gelocaliseerd Moiré-interferentiepatroon dat gevormd kan zijn in een afgetaste videolijn slechts beperkt is tot één aftastlijn, daar de fase-vertraagde 25 vertraagde sync-uit veroorzaakt dat de volgende aftastlijn een Moiré van verschoven, of tegengestelde, fase produceert. Visueel verdwijnt het Moiré-interferentie-effect vanwege de natuur van het vasthouden van het beeld dat de afwisselende fasen van de afgetaste lijnen "integreert" of "midden” tot een beeld met uniforme, niet variërende intensiteit. Hoewel Moiré-opheffing het best is wanneer de alternerende video-patronen over precies een halve pixel verschoven zijn, of 180°, is er een belangrijke hoeveelheid van 30 Moiré-opheffing zelfs wanneer de faseverschuiving minder is. Door het verschuiven van de fase van de pixelvideo op een lijn-bij-lijn-basis, is de fase van de Moiréinterferentie op horizontale lijn, zeg, N, 0°, en de fase op horizontale lijn N+1 180°. Daar de twee video-aftastlijnen in fysiek nabije omgeving zijn, middelt het menselijke oog de twee interferentiepatronen samen. Het middelingsproces kan mathematisch weergegeven worden als de som van twee golfvormen 35 W, = 01sln(o>11), en W2 = 02sin((Ofct), waar = 0 ,βΐηίω,ί) + 2sin((Ü2t).

Wanneer W2 van gelijke frequentie en amplitude is maar tegengesteld in fase ten opzichte van W, dan, 40 0½ = ω, en 02 = -0„ zodat

We** = sin^t) + (-sin(<o,t)), of Weom = 0.

De bovengegeven bespreking veronderstelt dat de invoer sync-in aan de fasevertragingsmodule bevattende de onderhavige uitvinding het horizontale sync-signaal is. CRT-inrichtingen geven echter typisch 45 zowel een horizontaal als een verticaal sync-signaal af. Indien, als een alternatieve tweede uitvoeringsvorm, het verticale syncsignaal in de fasevertragingsmodule ingevoerd wordt, zou het CRT-scherm van boven tot beneden in één fase afgetast worden, waarna de elektronenbundel terug naar de bovenkant van het CRT-scherm bewogen wordt en het afgetaste beeld een halve pixel-periode in fase. vertraagd is. In een dergelijke veld-bij-veld-implementatie, is de fase van alle horizontale lijnen in verticaal veld M (FM) 0°, en is 50 de fase van alle horizontale lijnen in verticaal veld M+1 (FM+1) 180°.

In het kort verwijzend naar figuur 5b, wordt de veld-bij-veld-opheffing geïmplementeerd door de tweede uitvoeringsvorm getoond. In figuur 5b, wordt waargenomen dat opeenvolgende videolijnen hetzelfde fase-videoslgnaal hebben, maar opeenvolgende velden van tegengestelde fase zijn. Opeenvolgende velden worden in de perspectieve as in het papier getoond. Opnieuw, wordt vertrouwd op het vasthouden van het 55 beeld om de afwisselend gefaseerde Moirépatronen van dezelfde horizontale lijn reeksvormende verticale velden tot een nul-interferentiesom uit te middelen. Faseverschuivingen van minder dan 180° zullen in een kleinere reductie van Moiré-interferentie resulteren.

Claims (5)

195074 8 Nochtans in een derde implementatie, kan de fase van de pixel-video afwisselend omgekeerd worden op zowel een lijn-bij-lijn en op een veld-bij-veld-basis. In deze derde uitvoeringsvorm, is de fase van de Moiré-interferentie op horizontale lijn N 0* in verticaal veld M, en 180° in verticaal veld M+1. Daarentegen, is de fase van pixelvideosignaal voor horizontale lijn N+1 180° in verticaal veld M, en 0° in verticaal veld M+1. 5 In deze uitvoeringsvorm wordt visuele eliminatie van de Moiré-interferentie opnieuw verkregen door de onmiddellijke nabijheid van afwisselende Moiré-interferenties, en het vasthouden van het beeld tussen reeksvormende velden die veroorzaken dat het menselijke oog geen zichtbare interferentie ziet. Verder heeft deze uitvoeringsvorm het voorbeeld dat het minder zichtbare verschuiving in de weergegeven video is, daar afwisselende fases van de pixel-video tussen verticale velden verschoven worden. Zoals 10 getoond in figuur 5c, produceert de combinatie lijn-bij-lijn en veld-bij-veldopheffing tegengesteld gefaseerde video-aftastingen om de andere lijn of veld, of scherm, en waarin elke aftastlijn alternatief in fase verschoven is ten opzichte van de fase van dezelfde lijn die één veld eerder afgetast is. In een vierde uitvoeringsvorm, kan de fase van de pixel-video, en derhalve de resulterende Moiré-interferentie op een meer geleidelijke manier verschoven worden, in plaats van een volle 180° in een enkele 15 lijn. In plaats daarvan, kan de fase in kleinere stappen verschoven worden in elke afgetaste lijn, waardoor de-visuele opheffing over een aantal lijnen geëffectueerd wordt Dit is effectief daar het op te heffen Moiré-patroon een relatief laagfrequent fenomeen is, verdeeld over een groot gebied. De vierde uitvoeringsvorm heeft het additionele voordeel dat de videoverschuiving per lijn zelfs minder is dan andere uitvoeringsvormen daar de faseverschuiving voor elke lijn een fractie van een pixel-periode is. 20 Het zal voor de vakman duidelijk zijn dat een oppervlakkig voordeel van een CRT met schaduwmasker is dat kleine verschuivingen in videopositie niet zichtbaar zijn daar de elektronenbundel bewogen dient te worden tot in hoofdzaak een naburige opening van een voorafgaande opening voor het optreden van een willekeurige intensiteitsverandering in het voorafgaande fosforpunt overeenkomend met de voorafgaande opening. Derhalve zullen kleine verschuivingen in bundelpositie niet gedetecteerd worden. Als gevolg, wordt 25 elke fout in pixel-videopositie geassocieerd met de onderhavige uitvinding grotendeels geminimaliseerd, een voordeel dat bereikt wordt door dezelfde bron die het Moiré-interferentiepatroon veroorzaakt. Het voorgaande heeft vier uitvoeringsvormen van een Moiré-interferentie-opheffingsschakeling beschreven, en geassocieerde werkwijzen voor de opheffing. Het wordt verwacht dat veranderingen en wijzigingen door een normale vakman gemaakt kunnen worden, met betrekking tot de materialen en rangschikking van 30 elementen van de onderhavige uitvinding zonder af te wijken van de gedachte en omvang van de onderhavige uitvinding. 35

1. Fasevertragingsschakeling om afwisselend een video-sync-signaal naar een besturingsschakeling van de elektronenkanonafbuiging van een kleurenkathodestraalbuis te vertragen, met het kenmerk, dat de fasevertragingsschakeling voorzien is van: een teller gekoppeld om het video-sync-signaal te ontvangen en met een eerste en een tweede uitvoer, 40 waarbij de teller afwisselend eerste en tweede geselecteerde uitvoersignalen produceert; een eerste sync-vertragingsweg gekoppeld om het eerste geselecteerde signaal van de teller te ontvangen, waarbij de eerste sync-vertragingsweg verder gekoppeld is om het video-sync-beeldelementsignaal te ontvangen en een eerste uitvoervertragingscomponent producerend; een tweede sync -vertragingsweg gekoppeld om het tweede geselecteerde signaal van de teller te 45 ontvangen, waarbij de tweede sync-vertragingsweg verder gekoppeld is om het video-sync- beeldelementsignaal te ontvangen en een tweede vertragingscomponent producerend, waarbij de tweede vertragingscomponent in fase vertraagd is ten opzichte van de eerste vertragingscomponent; en een opteller gekoppeld om de eerste en tweede vertragingscomponenten van de eerste en tweede sync-vertragingswegen te ontvangen, waarbij de opteller de eerste en tweede vertragingscomponenten 50 optelt en een afwisselend fase-vertraagd video-sync-beeldelementsignaal gekoppeld aan de besturingsschakeling van de elektronenkanonafbuiging produceert, waarbij het afwisselend fase-vertraagd video-syncbeeldelementsignaal veroorzaakt dat de besturing van de elektronenkanonafbuiging het elektronenkanon afwisselend in fase vertraagd over de kathodestraal buis afbuigt

2. Schakeling volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de teller ingericht is om afwisselend fase- vertraagde video-sync-beeldelementsignalen te genereren om afwisselend fase-vertraagde videolijnen te produceren. 9 195074

3. Schakeling volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat de teller een flip-flop van het D-type bevat.

4. Schakeling volgens één of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de eerste en/of tweede sync-vertragingsweg en/of opteller een NIET-OF-poort omvat.

5. Schakeling volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de tweede sync-vertragingsweg verder een 5 weerstand-condensatorvertragingsschakeling bevat. Hierbij 5 bladen tekening