NO130876B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til gjengivelse av fjernsynsbilder og anordning for utførelse av fremgangsmåten.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til gjengivelse av fjernsynsbilder ved anvendelse av et såkalt schlierenoptisk system for lysstyring.

En fremgangsmåte for projeksjon av

fjernsynsbilder ved anvendelse av et optisk system for lysstyring er f. eks. beskr-vet i britisk patent nr. 678 307. Et for lysstyring tjenende sjikt befinner seg i bilde-planet i et optisk system som består av flere parallelle striper eller barrer med speilbelagt overflate, såkalt barresystem,

og et hulspeil som bærer styresjiktet. Barresystemet og hulspeilet er således anordnet at hulspeilet avbilder barrene på seg selv. En sterk lyskilde belyser bildefeltet på

styresjiktet ved hjelp av de speilbélagte flater i barresystemet. Ovérflaten av styresjiktet blir i bildefeltet omformet i forskjellig sterk grad tilsvarende lysstyrkefordelingen i det bilde som skal gjengis, idet en elektronstråle som er modulert i avhengighet av bildesignalet på kjent måte av-søker bildefeltet i ved siden av hverandre liggende linjer. Derved blir det på overflaten tilveiebragt en ladningsfordeling som tilsvarer bildeinnholdet, og som på sin side bevirker en omforming av overflaten av sjiktet på sådan måte at omformingen danner et raster med konstant deling, men med forskjellig stor amplitude (deformering) i bildefeltets enkelte punkter. Ved udeformert overflate av styremediet faller lyset som følge av avbildningen av barrene på seg selv igjen tilbake til lyskilden. Blii imidlertid overflaten deformert på enkelte

bildesteder, vil lys fra disse bildestedei

trenge forbi barrene og over et projek-sjonsobjektiv til projeksjonsskjermen. Projeksjonsobjektivet er da således anordnet at det avbilder bildefeltet på projeksjonsskjermen.

Ved de kjente anordninger av denne art bevirker bildesignalet en modulasjon av avbøyningshastigheten av elektronstrålen langs linjene. Denne modulasjonsmeto-de er beskrevet i britisk patent nr. 546 462. Ved hjelp av et særskilt platepar blir av-bøyningen i retning av linjene overlagret med en høyfrekvent avbøyningsbevegelse, hvis frekvens er konstant, og hvis amplitude er avhengig av bildesignalets størrelse. Således blir ved hjelp av elektronstrålen ladninger anbragt på styresjiktet, og lad-ningene tilveiebringer en tilsvarende deformering av sjiktet omtrent i form av et bøyningsgitter, hvis deling langs linjene er konstant som følge av den konstante frekvens av avbøyningsbevegelsen, mens høy-den, dvs. amplituden av gitterdeformerin-gen er forskjellig stor og avhengig av bildesignalet. De med dette deformasjonsgitter samarbeidende barrer i det schlierenop-tiske system ligger i rommet vinkelrett på linjeretningen. Denne fremgangsmåte be-tinger et forholdsvis stort oppbud for å

modulere høyfrekvenssvingningen med den

nødvendige frekvens og amplitude. For å oppnå det nødvendige styreområde for lys-styringen er det dessuten nødvendig med en forholdsvis høy strålestrøm, hvilket igjen fører til en temmelig komplisert oppbygning av systemet for frembringelse av elektronstrålen.

Det er også allerede kjent ved hjelp av bildesignalet, istedenfor modulasjon av elektronstrålens avbøyningshastighet langs en linje å modulere elektronstrålens flekkbredde, f. eks. ved endring av fokuserings-spenningen. En slik fremgangsmåte er beskrevet i britisk patentskrift nr. 543 485. Foreliggende oppfinnelse angår en videre-utvikling av denne fremgangsmåte til gjengivelse av fjernsynsbilder, hvor overflaten av et styresjikt i et optisk system som i det minste inneholder et blendersystem bestående av langstrakte barrer, omformes ved hjelp av en elektronstråle som avsøker styresjiktet i ved siden av hverandre liggende linjer og anvendes til lysstyring, idet der langs linjer på styresjiktet stripeformet avsettes elektriske ledninger, og stripebredden på tvers av linjen i hvert bildepunkt tilsvarer størrelsen av bildesignalet, og er karakterisert ved at det nevnte optiske systems barrer i rommet er anordnet parallelt med linjeretningen, og at stripebredden øker <y>ed avtagende lysstyrke av bildet. Ifølge en foretrukket utførelsesform øker utstrekningen av elektronstrålens flekk på styregitteret i hvert bildepunkt i det minste på tvers av linjen, i avhengighet av bildesignalet med avtagende lysstyrke av bildepunktet. Oppfinnelsen angår videre en anordning for utførelse av denne fremgangsmåte.

Et utførelseseksempel på oppfinnelsen skal forklares nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser skjematisk oppbygningen av lysstyringssystemet for et fjernsyns-gjengivelsesrør ifølge oppfinnelsen. Fig. 2, 3 og 4 viser skjematisk detal-jer ved modulasjonsmetoden ifølge oppfinnelsen. Fig. 5 og 6 viser skjematisk utførelsen av det anvendte katodestrålerør. Fig. 1 viser skjematisk den prinsipielle oppbygning av et slikt lysstyresystem, f. eks. for projeksjon av fjernsyns-bilder. Som lyskilde tjener en gassutladningslam-pe 10 med et speil 12 bak lampen, og en kondensator 14 foran lampen. Lyset faller på den speilende overflate 16 av barrene i speilbarresystemet 18 og projiseres på styremediet 19, som er utbredt som et tynt sjikt på overflaten av et hulspeil 20. En linse 22 avbilder derved kondensatorens 14 plan på bildefeltets 24 plan. Hulspeilet befinner seg sammen med katodestrålerø-ret 28 i en vakuumtett beholder 26. Elektronstrålen 32 avsøker, styrt ved hjelp av et avbøyningsspolesystem 30 i ved siden av hverandre liggende linjer, bildefeltet 24 og

moduleres med bildesignalet slik at der på overflaten av styresjiktet på bildefeltets 24 forskjellige steder avsettes ladninger,

som har til følge en deformering av overflaten, og størrelsen av deformeringen er på de forskjellige bildesteder avhengig av lysstyrkefordelingen av det bildet som skal projiseres. Barresystemet 18 og hulspeilet 20 danner tilsammen det egentlige optiske

system. Barresystemet 18 er anordnet således i hulspeilets 20 sentrum at systemets barrer avbildes i seg selv. Det har til følge at i hviletilstand, altså ved udeformert overflate av styresjiktet, vil de fra lyskilden kommende og gjennom og gjennom de speilbelagte barrer på hulspeilet rettede stråler igjen kastes tilbake over de speilbelagte overflater av barrene til lyskilden. Hvis derimot styresjiktet i bildefeltet på forskjellige punkter har deformert overflate, så vil lyset i disse bildepunkter tilsvarende størrelsen av deformasjonen (de-formasjonsamplituden) avbøyes i forhold til hvilestillingen. Lyset når med voksende deformasjonsamplitude i tiltagende grad forbi barrene i barresystemet 18 til projeksjonsobjektivet 32 og faller efter avbøy-ning ved hjelp av et speil 34 på projeksjonsskjermen 36 (antydet forminsket). Her er projeksjonsobjektivet 32 således anordnet at det avbilder bildefeltet 24 på skjermen 36. En planparallell glassplate 38 tjener som vakuumtett lukning av huset 26 mot objektivet 32. De i apparatet nødven-dige ytterligere innretninger for dreining og avkjøling av speilet for utskiftning av styresjiktets materiale osv., er utelatt for oversiktens skyld. Disse innretninger er inngående beskrevet i det første av de ovennevnte patentskrifter.

Ifølge foreliggende oppfinnelse blir nå ved en slik anordning som arbeider efter prinsippet ifølge oppfinnelsen oppnådd en deformering av styremediets overflate, slik at ved katodestrålens avsøkning langs linjene avsettes der på styresjiktet stripef or-met elektriske ladninger, idet stripebredden på tvers av linjen i ethvert bildepunkt tilsvarer størrelsen av bildesignalet, på den måte at bredden øker med avtagende lysstyrke av bildepunktet. Disse stripeformede ladninger, som avsettes med en bredde avhengig av bildesignalet, tilveiebringer likeledes i linjeretningen forløpende stripef ormede overflatedeformasjoner hvis høyde er desto større jo mindre bredden av den med ladning belagte stripe er og disse overflatedeformasjoner samvirker ifølge oppfinnelsen med speilbarrer i et schlierenoptisk system hvis barrer i rommet strekker seg parallelt med linjeretningen på samme måte som ved den ovenfor nevnte lysstyrevirkning. Ved en foretrukket utfø-relsesform blir deformeringen av overflaten av styresjiktet i avhengighet av bilde signalet foretatt på den måte at i det minste elektronstrålens flekkbredde, dvs. utstrekningen av flekken på tvers av linjen øker i avhengighet av bildesignalet med økende bildelysstyrke. Fortrinnsvis blir denne økning av flekkbredden oppnådd ved defokusering av elektronstrålen. Skriveflekken på styresjiktet har sin minste utstrekning, dvs. defokuseringen er minst ved et bildesignal som tilsvarer største bildelysstyrke (hvitt). Jo mørkere bildepunktet er, desto større blir skriveflekken på styresjiktet, dvs. desto større blir også defokuseringen. For å oppnå en optimal styre virkning, blir defokuseringen således valgt at ved det signal som tilsvarer den minste bildelysstyrke (svart) er utstrekningen av flekken akkurat lik avstanden mellom to ved siden av hverandre skrevne linjer i et bilde.

For utførelse av modulasjonsmetoden kunne man begrense seg til bare å endre flekkbredden på tvers av linjeretningen, hvilket ville ha tilfølge at oppløsningen langs en linje ville økes mot hvitt. Dette krever imidlertid en komplisert strålesty-ring. Fig. 2 viser hulspeilet 20 i anordningen i fig. 1 sett ovenfra. Bildefeltet 24 avsøkes av elektronstrålen 32 i ved siden av hverandre liggende linjer som strekker seg parallelt med speilbarrene. Fortrinnsvis er den effektive flekkbredde ved svart lik avstanden mellom to direkte ved siden av hverandre avsøkte linjer. Hvis man anven-der den kjente metode med linjesprang, så gjelder denne betingelse naturligvis for hvert delbilde. Utviskingen av deformasjonen på styremediet er således dimensjo-nert at deformasjonen omtrent er falt til null i løpet av det tidsrom som er nødven-dig for avsøkning av et bilde, slik at de på hverandre følgende bilder praktisk talt ikke påvirker hverandre. Fig. 3 viser et forstørret utsnitt av det bildefelt som avsøkes av elektronstrålen som er modulert for endring av flekkens utstrekning. Bildets linjer er antydet med linjene 50. Videre er de på overflaten av styresjiktet med elektrisk ladning dekkede stripeformede flater 54 vist skra-vert, og deres bredde på tvers av linjene er endret i avhengighet av bildelysstyrken. Langs linjene 51 er stripebredden så stor at de med ladning dekkede soner 54 akkurat grenser til hverandre. Stripebredden er altså praktisk talt lik linjeavstanden. Dette tilfelle tilsvarer et bildested med minimal lysstyrke, dvs. svart. Selvsagt er den sideveis begrensning av stri-pen ikke så skarp som tegningen viser, da intensiteten av elektronstrålenes flekk ikke går i sprang mot kanten, men avtar til null med en overgangssone. Fortrinnsvis velges ved svart sågar en flekkutstrek-ning noe større enn linjeavstanden, slik som vist ved 57, slik at der dannes en over-lapning av de ved siden av hverandre liggende striper, med mest mulig jevn ladningsfordeling. Prinsipielt endres ikke derved modulasjonsmetoden. Linjene 52 og 53 viser andre modulasjonstilfeller. Således avtar f. eks. bildelysstyrken langs linjen 53 ovenfra og nedover. I den øvre del av linjen er flekkbredden meget liten og den med ladning belagte sone er altså bare en smal strek. Flekkbredden øker nedover, dvs. den med ladning belagte flate 54 blir bredere. Det skjer altså en økning av flekkutstrekningen, resp. defokuseringen i retning av mørkere bildelysstyrke. Den midtre linje 52 viser det tilfelle at bildelysstyrken og dermed graden av fokuseringen veksler flere ganger i løpet av et linjeav-snitt. Et snitt på stedet for pilene 56 gjennom fig. 3 er vist i fig. 4, og her ser man virkningen av denne foranderlige ladningsfordeling, idet høyden her av deformeringen er sterkt overdrevet i forhold til sjikttykkelsen (1/100 mm til 1/10 mm).

På overflaten av et hulspeil 60 befinner det seg et styremedium 62 i et tynt sjikt. Ladningsfordelingen over linjen 51 er jevn. Da de mellom den anbragte ladning 64 og speiloverflaten 60 virkende krefter ikke tilveiebringer noen deformering av overflaten av styremediet, skjer der på dette sted i lysstyrken ingen avbøyning av det lys som kommer fra lyskilden. Det tilsvarende bildepunkt på projeksjonsskjermen forblir mørkt. Ved linjen 53, som har maksimal bildelysstyrke (hvitt), er flekken innsnevret til sin minste utstrekning. Ladningen 66 er meget konsentrert. De derved på dette sjiktsted konsentrerte elektroniske krefter bevirker en sterk bøl-geformet deformering av overflaten, som på sin side i lysstyresystemet bevirker en sterk avbøyning av lysstrålen, slik at det tilsvarende punkt på projeksjonsskjermen opptrer meget lyst. Ved linjen 52 får man som følge av en midlere flekkbredde en noe bredere,, med ladning dekket flate, slik at som følge derav den bølgeformede deformasjon av overflaten har en mindre amplitude, dvs. bølgedalen er ikke så dyp og bølgetoppene er ikke så høye som for linjen 53. På den måte får man på projeksjonsskjermen et punkt med tilsvarende midlere lysstyrke.

Fig. 5 viser skjematisk det for gjen-nomføringen av modulasjonsmåten nød-vendige elektrodesystem for et katode-strålerør. Som katode tjener en hårnål-formet glødetråd 70, som befiner seg i en liten åpning i gitterskiven 72. Overfor

denne ligger en, likeledes med sentralt hull forsynt anode 74. Spenningen på de forskjellige elektroder er angitt på venstre side av fig. 5. For fokusering av katode-strålen 75 tjener den magnetiske fokuse-ringsspole 76, og for vertikal og horisontal linjeavbøyning tjener en avbøyningsspole 78. Disse deler av katodestrålerøret er

kjent. For gjennomføring av modulasjonsmetoden befinner det seg mellom anoden 74 og fokuseringsspolen 76 en portlignende elektronoptikk, vist i form av en elektrostatisk linse av to med elektronstrålen parallelt løpende stavpar 80 og 84 (fig. 6), hvis staver befiner seg i de fire hjørner av et kvadrat, gjennom hvis sentrum elektronstrålen løper.

Fig. 6 viser anordningen sett i snitt. Fire staver som strekker seg parallelt med strålen danner to stavpar 80 og 84. Stavparet 84 har normalt anodespenning og blir under bildetilbakeløpet forspent med ca. 100 volt. Den derved bevirkede defokusering påvirker strålen slik at tilbake-løpet i bildet er usynlig. Stavparet 80, som anvendes for bildemodulasjonen ifølge oppfinnelsen, har en negativ forspenning. Samtidig blir det påtrykt et bildesignal, hvis spenning kan være inntil pluss 20 volt.

Stavparene 60 resp. 84 danner en elek-tronisk ringlinse som i sin virkning kan sammenlignes med en fra optikken kjent ringlinse, dvs. en linse hvis brytende flater i vinkelrett på hverandre stående ret-ninger har forskjellig krumningsradius altså danner et toroids flater. En slik linse kalles også ofte en quadrupol linse. Denne elektroniske ringlinse bevirker en aksia: astigmatisme av elektronstrålen slik at del frembringes to i en viss avstand fra hverandre liggende og 90° forskjøvne, strek-formede bilder. Brytningskraften i de vinkelrett på hverandre liggende hovedsnitl av denne linse er absolutt sett like, mer har motsatt fortegn, slik at de to strek-formede avbildninger ligger i samme av-stander foran og bak den fokuserte flekt av elektronstrålen. Midt mellom disse t< strekbilder, dvs. stedet for den opprinne-lige flekk av den fokuserte katodestråle, har et tilnærmet sirkelformet tverrsnitt, hvis diameter er tilnærmet proporsjonal med den bildestyrespenning som legges på den sylindriske linse. Denne portlignende elektronlinse med tilnærmet og lik motsatt brytningskraft i de to hovedsnitt, ut-merker seg fremfor alt ved den meget lave spenning som trenges for defokusering.

Fordelene ved foreliggende modula-sjonsmetode ligger først og fremst i den meget enklere modulasjonsanordning og kobling enn det som er nødvendig ved den kjente fremgangsmåte ifølge det siste av de ovennevnte patentskrifter. Det er ikke lenger nødvendig med en høyfrekvens-spenning av forholdsvis stor amplitude for moduleringen, hvilket krever betydelig styreydelse, men det er for påvirkning av flekkstørrelsen bare nødvendig med en bildeavbøyningsspenning av en størrelse som i dag er vanlig i fjernsynsmottagere. Den ladning som er nødvendig på styresjiktet for utstyring av styremediet, er meget liten, da der på den ene side kan oppnås en sterkere konsentrasjon av ladningen for lyse bildepunkter, og på den annen side da linjeavstanden som tilsvarer rasterdelingen er større enn den raster-deling langs linjen som hittil tilsvarte frekvensen, av høyfrekvensspenningen. Til tross for dette får man prinsipielt ingen dårligere oppløsning, dvs. bildeskarphet, men man oppnår sågar heller en forbed-ring som vil fremgå av følgende overleg-ning. På tvers av linjene er oppløsningen ved den gamle og nye fremgangsmåte gitt ved linjeavstanden. Langs linjen får man

derimot en oppløsning som ikke lenger er begrenset av rasterdelingen, slik som ved den gamle fremgangsmåte, men bare av frekvensbåndbredden av billedsignalet og flekkstørrelsen i linjeretningen. Ved denne fremgangsmåte er modulasjonsgraden av ladningsstoppene (dvs. forholdet mellom den største og minste ladningstetthet) på

> styremediet betydelig større enn ved den l gamle fremgangsmåte. Med hensyn til t denne større modulasjonsgrad ved forelig-- gende fremgangsmåte er strålestrømstyr-- ken for oppnåelse av tilnærmet samme de-- formasjon mindre. Katodestrålerørets b system kan altså forenkles og katodens i ydelsesevne minskes.

Selvsagt er ikke foreliggende oppfin-neise begrenset til det beskrevne utførel-z seseksempel. Således er det også mulig d for defokusering å anvende en vanlig ad-skilt, elektrostatisk samle- eller spred-ningslinse. Denne anordning krever imidlertid en høyere styreydelse, slik at der

fortrinnsvis for modulasjonen anvendes

en elektrostatisk, portlignende linse av

særskilt gunstig form for endring av flekkbredden ved defokusering av elektronstrålen.

Videre er det også mulig å belegge

linjene med elektriske ladninger i stripe-form hvor bredden er avhengig av bildesignalet, på en annen måte enn ved endring av utstrekningen av stråleflekken på

styresjiktet. Det er f. eks. tenkelig at

dette kan oppneås ved «wobling» av en

svært liten flekk på tvers av linjen med

en i forhold til linjeavbøyningshastigheten

svært høy frekvens. Wobleamplituden gjø-res avhengig av bildesignalet. På denne

måte kan likeledes oppnås en ladningsfordeling som er stripeformet ifølge oppfinnelsen.

Oppfinnelsen er videre ikke begrenset

til et schlierenoptisk system med barrer

men der kan anvendes et hvilket som helst

schlierenoptisk system, selv om et slikt

system bestående av barrer gir en særlig

gunstig løsning.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte til gjengivelse av

fjernsynsbilder, hvor overflaten av et styresjikt i et optisk system som i det minste inneholder et blendersystem bestående av langstrakte barrer, omformes ved hjelp av en elektronstråle som avsøker styresjiktet i ved siden av hverandre liggende linjer og anvendes til lysstyring, idet der langs linjer på styresjiktet stripeformet avsettes elektriske ledninger, og stripebredden på tvers av linjen i hvert bildepunkt tilsvarer stør-relsen av bildesignalet, karakterisert v e d at det nevnte optiske systems barrer i rommet er anordnet parallelt med linje retningen, og at stripebredden øker ved avtagende lysstyrke av bildet.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at utstrekningen av elektronstrålens flekk på styresjiktet i hvert bildepunkt øker i det minste på tvers av linjen i avhengighet av bildesignalet med avtagende lysstyrke av bildepunktet og således endrer stripebredden av den avsatte ladning.

3. Fremgangsmåte ifølge påstand 2, karakterisert ved at utstrekningen av flekken for svart er tilnærmet lik avstanden mellom to direkte etter hverandre avsøkte linjer.

4. Anordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge påstand 2, karakterisert ved en mellom anoden og fokuseringsspolen anordnet elektronlinse som tjenes til å påvirke utstrekningen av flekken ved defokusering av elektronstrålen.

5. Anordning ifølge påstand 4, karakterisert ved at absoluttverdiene av elektronlinsens brytningskrefter er tilnærmet like i de to vinkelrett på hverandre stående hovedsnitt gjennom denne linse, men har motsatt fortegn.

6. Anordning ifølge påstand 4, karakterisert ved to parallelt med elektronstrålen på positivt eller negativt potensial i forhold til anoden liggende staver som mates med bildesignalet.

7. Anordning ifølge påstand 4, karakterisert ved fire parallelt med elektronstrålens akse liggende staver som parvis er forbundet med hverandre, og av hvilke et par har en forspenning i forhold til anoden og mates med bildesignalspen-ning, mens det annet par normalt har anodepotensial og i løpet av strålens til-bakeløp gis en forspenning for defokusering, slik at tilbakeløpet blir usynlig.