PL172796B1

PL172796B1 - Sposób i uklad do wytwarzania kolorowych punktów obrazu telewizyjnego PL PL

Info

Publication number: PL172796B1
Application number: PL94302443A
Authority: PL
Inventors: Christhard Deter; Dirk Loeffler
Original assignee: Ldt Gmbh & Co
Priority date: 1993-03-04
Filing date: 1994-03-02
Publication date: 1997-11-28
Also published as: CA2115728A1; CZ285006B6; TR27696A; AU5500394A; FI941018A0; BR9400550A; SK280667B6; US5440352A; JPH0775117A; FI941018A; JP3004524B2; HU9400457D0; CN1101197A; CA2115728C; AU669247B2; IL108656A; CN1043113C; PL302443A1; HUT69369A; RU2115264C1

Abstract

1 S p o s o b w y t w a r z a n ia k o lo r o w y c h p u n k tó w o b r a z u t e le w iz y j n e g o , k t ó r y c h k o l o r y u s ta la s ie z a p o m o c a s y g n a ló w k o l o r ó w p o d s ta w o w y c h w p ie r w s z y m u k l a d z ie b a z o w y m p r z e d s ta w io n y m n a w y k r e s ie C I E w p o s t a c i o b s z a r u o d c i e n i k o l o r ó w w y z n a c z o n e g o p r z e z n a r o z n e p u n k ty o k r e s l o n e p r z e z w a g o w e d l u g o s c i f a l lu m in o f o r ó w , p r z y c z y m w p ie r w s z y m e t a p i e w y tw a r z a s ie t r z y s y g n a l y , k tó r e s a s y g n a la m i k o l o r ó w p o d s ta w o w y c h l u b s ta n o w ia i c h m i e s z a n i n e , a w d r u g im e ta p ie z a p o m o c a s y g n a ló w u z y s k a n y c h w p i e r w s z y m e t a p i e w y tw a r z a s ie c o n a j m n i e j t r z y s y g n a ly s w ie tln e o r ó z n y c h w a g o w y c h d l u g o s c i a c h f a l , p r z y c z y m w a g o w e d l u g o s c i f a l i s y g n a ló w s w i e tl - n y c h w y z n a c z a ja r ó z n ia c y s ie o d p ie r w s z e g o d r u g i u k la d b a z o w y , k t ó r y m a w s p ó l n y u b s z a r o d c i e n i b a r w z p ie r w s z y m u k la d e m b a z o w y m , a n a s t e p n i e p u n k ty o b r a z u t e le w iz y j n e g o o s w ie tla s ie s y g n a la m i s w i e tl n y m i o r ó z n y c h w a g o w y c h d l u g o s c i a c h f a l i , z n a m ie n n y ty m , z e ja k o n a jk r ó ts z a w a g o w a d lu g o s c f a li s y g n a l ó w s w ie tln y c h ( R 'L , G 'L , B 'L ) , w y tw o r z o n y c h z s y g n a l ó w z p i e r w s z e g o e t a p u , d o b ie r a s ie f a le o d l u g o s c i 4 7 0 n m , a p o z o s ta le w a g o w e d l u g o s c i f a l s y g n a l ó w s w i e tl n y c h ( R 'L , G 'L , B 'L ) d o b ie r a s ie t a k , z e w s p ó l n y o b s z a r o d c i e n i b a r w y z a w ie r a c o n a j m n i e j te p u n k ty o b s z a r u k o l o r ó w ( 4 4 0 ) p i e r w s z e g o u k l a d u b a z o w e g o , k tó r y c h d lu g o s c f a l i je s t w ie k s z a n iz n a j k r ó t s z a w a g o w a d lu g o s c f a l i w y z n a c z o n a p r z e z lu m i n o f o r y , p r z y c z y m s y g n a l y w e js c io w e ( K , L , M ) w y tw o r z o n e w p ie r w s z y m e ta p ie p o d d a je s ie t r a n s f o r - m a c j i m a c i e r z o w e j p o m ie d z y e ta p a m i p ie r w s z y m i d r u g im i w y t w a r z a s ie s y g n a l y e l e k t r y c z n e d l a c o n a j m n i e j t r z e c h s y g n a l ó w s w i e t l n y c h ( R 'L , G'L , B 'L ) e ta p u d r u g i e g o , p r z y c z y m k a z d y k o lo r w y tw o r z o n y p r z e z t r a n s f o r m a c j e m a c ie r z o w a i z n a j d u j a c y s ie w o b s z a r z e k o l o r ó w d r u g ie g o u k l a d u b a z o w e g o je s t t a k i s a m ja k k o l o r u s ta lo n y w p ie r w s z y m u k la d z ie b a z o w y m z a p o m o c a p o d s ta w o w y c h s y g n a l ó w k o l o r u Fig.2 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania kolorowych punktów obrazu telewizyjnego, które oświetlane są za pomocą sygnałów świetlnych o różnej długości fali oraz których kolory ustalane są przez sygnały koloru w pierwszym układzie bazowym, przedstawionym na wykresie CIE w postaci obszaru kolorów wyznaczonego przez narożne punkty określone długościami fali luminoforów, przy czym przez długość fal sygnałów świetlnych wyznaczony jest drugi układ bazowy, różniący się od pierwszego, ale posiadający wspólny obszar kolorów z pierwszym układem bazowym. Sygnały świetlne są tworzone z co najmniej trzech sygnałów, które są sygnałami koloru lub go zawierają, za pomocą transformacji przez macierz, z jednego układu bazowego do drugiego układu.

Ponadto przedmiotem wynalazku jest również układ do wytwarzania kolorowych punktów obrazu telewizyjnego, posiadający co najmniej trzy źródła światła o sterowanym natężeniu tworzące sygnały świetlne o różnej długości fali, przy czym kolor każdego punktu obrazu ustalany jest przez sygnał koloru w pierwszym układzie bazowym, który przedstawiony jest na wykresie ClE w postaci obszaru kolorów wyznaczonego przez narożne punkty określone długościami fali luminoforów. Długości fal sygnałów świetlnych wyznaczają drugi układ bazowy, różny od pierwszego, posiadający wspólny obszar kolorów z pierwszym układem bazowym. Układ ma ponadto układ wejściowy do wytwarzania co najmniej trzech sygnałów elektrycznych, które są proporcjonalne do sygnałów koloru lub zawierają je w mieszaninie oraz urządzenie sterujące służące do sterowania źródłami światła, które sterowane jest przez sygnały z układu wejściowego, przy czym urządzenie sterujące ma układ za pomocą którego każdy kolor transformowany jest poprzez macierz, z pierwszego układu bazowego do drugiego układu.

Układ do projekcji telewizyjnej został opisany w Proceedings of 6th International Quantum Electronics Conference, 1970 r. przez Yahiko YAMADA, Manabu YAMAMOTO i Sadao NOMURA, pod tytułem Large Screen Laser Color TV Projector. Jako źródła światła zastosowano trzy lasery o różnych barwach, które były modulowane za pomocą kryształów DKDP i łączone we wspólny promień świetlny za pomocą układu dichroicznych zwierciadeł. Promień ten kierowany był na ekran za pomocą urządzenia odchylającego. Urządzenie odchylające odtwarzało przy tym promień świetlny zgodnie z częstotliwością obrazu i częstotliwością linii tak, że na ekranie odtwarzany był kolorowy obraz telewizyjny.

Przy tak tworzonym obrazie istnieje jednak istotna różnica w stosunku do kolorowych obrazów jakie znane są z kineskopu zwykłego odbiornika telewizyjnego. W kolorowym kineskopie telewizyjnym kolory wytwarzają luminofory, które wysyłają stosunkowo szerokie widmo barwy, natomiast źródła laserowe stanowią światło monochromatyczne. Kamery telewizyjne dla

172 796 nii prawidłowego odtwarzania kolorów w zwykłej telewizji dostosowane są pod względem barwoczułości do luminoforów, co jednak przy projekcjach za pomocą układu laserów prowadzi do wyraźnych zniekształceń koloru. Znaczne zniekształcenia koloru wynikają również z tego, że dysponuje się źródłami światła laserowego dla wszystkich potrzebny /ch długości fali tak, że nawet przy starannym doborze laserów nie można wytworzyć wszystkich żądanych kolorów.

We wspomnianym artykule YAMAD'Y i innych opisany jest układ do projekcji telewizyjnej, w którym obraz telewizyjny tworzony jest za pomocą trzech laserów o długości fali 488 nm, 514 nm i 647 nm. Kolory laserów nie zgadzają się więc z kolorami sygnałów wizyjnych w standarcie NTSC i dlatego autorzy proponują, aby kolory uzyskiwane za pomocą laserów korygować za pomocą obwodu macierzystego w celu uzyskania kolorów nadawanych w standarcie NTSC. Wspomniano jednak, że korekcja kolorów możliwajest tylko w ograniczonym zakresie.

W książce Farbmetrik und Farbfernsehen H. LANG'A, R. Oldenbourg Verlag, Monachium/Wiedeń 1978 r., wskazano, że za pomocą operacji macierzowych można transformować kolory z jednego układu bazowego do drugiego układu bazowego. Podstawą, przy której taka transformacja ma być możliwa, jest istnienie układów bazowych i składowych kolorów oraz ich przedstawienie w postaci wektorów w układzie współrzędnych x, y, z. Wskazuje się jednak, że mogą wystąpić trudności dla barw widmowych, dla których niektóre składowe w przestrzeni wektorowej są ujemne. Ujemne składowe koloru są fizycznie nie do zrealizowania. Dlatego przy wystąpieniu ujemnych składowych wektory koloru nie są transformowane same, lecz uzupełnione o dodatkowy wektor dodatni. W dalszym rozwoju układów do projekcji telewizyjnej nie stosowano już więcej transformacji kolorów. Teiichi Taneda i inn. w High Quality Laser Color Television Display, NHK Laboratories Note (1972) numer serii 152 opisują układ do projekcji telewizyjnej, w którym stosuje się długości fali 477 nm, 515 nm i 633 nm, które aż do koloru zielonego położone są blisko kolorów standardu NTSC. Zrezygnowano jednak z transformacji kolorów, mimo odchyleń wytwarzanych kolorów od kolorów NTSC. W 1973 ci sami autorzy opisali taki układ jeszcze raz w Journal of the SMPTE, Vol. 82, S. 470, bez wskazywania jednak na postęp w dziedzinie dopasowania kolorów.

Również w późniejszym rozwoju urządzeń do projekcji wieloobrazowej omówionych na przykład w WOA-88/01823, w Development of Large Screen High Definition Laser Video Projection System”, Tony CLINIC, SPUE Vol. 1456, Large-Screen-Projection, Avionie and Helmet Mounted Displays, 1991 r., s. 51 do 57, oraz w Laser Based Display Technology Development at the Navel Ocean Systems Center (NOSC) Thomas PHILLIPS i współpracownicy, sPiE Vol. 1454, Beam Deflection and Scanning Technologies, 1991 r., s. 290 do 298, nie występuje transformacja kolorów. Rozwój zmierzał raczej do tego, aby kolory źródeł światła tak dobrać, aby odtwarzały możliwie dobrze kolory luminoforów.

W celu możliwie dobrego zrównania kolorów wytwarzanych w laserach z kolorami luminoforów, można stosować lasery barwnikowe, za pomocą których długości fal wytwarzanego światła laserowego można przesuwać, i których kolor równy jest kolorom luminoforów. Lasery barwnikowe mają jednak tylko niewielką sprawność tak, że przy tej technice moc lasera ulega silnej redukcji. Zastosowanie laserów o większej mocy czyniłoby układ bardzo pracochłonnym, przy czym znacznie większych mocy nie dałoby się uzyskać przy rozsądnych nakładach (porównaj Fernseh- und Kinotechnik, 1974 r., nr 6, s. 169). Inna wada laserów barwnikowych polega na tym, że substancje aktywne lasera są toksyczne, co stwarza znaczne problemy przy ich usuwaniu jako odpadów, zwłaszcza że żywotność laserów barwnikowych znajdujących się w handlu jest bardzo ograniczona. Mimo to lasery barwnikowe zostały zastosowane do przenoszenia kolorów w układach do projekcji laserowej.

Dobór długości fal lasera we wspomnianym artykule Tony CLINIC'A, dokonuje się również za pomocą laserów barwnikowych, przy czym dla koloru czerwonego stosuje się długość fali zawartą pomiędzy 600 i 620 nm, dla koloru zielonego 514,5 nm, i dla koloru niebieskiego pomiędzy 457 i 488 nm. Dla zrównania kolorów z luminoforami stosuje się obwód elektryczny, w którym transformuje się sygnały sterujące dla koloru czerwonego, zielonego i niebieskiego za pomocą korekcji kontrastu, w celu uzyskania zadowalającego zakresu kolorów dla TV. Nie wynika z tego jednak jasno jak korekcja kontrastu, która jest nieliniowa, ma

172 796 umożliwić lepsze odtwarzanie kolorów. Należy więc przyjąć, że kolory, które uzyskane zostały w tym układzie nie odtwarzają wiernie kolorów naturalnych.

W książce Die Einfuhrung des hochauflosenden Fernsehens A. FELSENBERG'A. Verlag Gerhard Spiehs, Kottgeisering, październik 1990 r., s. 26, żąda się, aby odtwarzanie kolorów w TV ulegało znacznej poprawie. Badane były różne propozycje, między innymi propozycja, aby zastosować urojone składowe chromatyczne, które w odbiorniku przeliczane są na rzeczywiste kolory. Propozycja ta, aby uzyskiwać lepsze kolory przez transformację macierzową zastała jednak ponownie zarzucona, gdyż należało się spodziewać pogorszeniajakości na skutek zakłóceń.

Celem wynalazku jest taki rozwój omawianego sposobu, że dla obserwatora obrazu telewizyjnego stwarza on lepsze odtwarzanie kolorów ustalonych w pierwszym układzie bazowym. Poza tym, celem wynalazku jest stworzenie układu do realizacji tego sposobu.

Według wynalazku sposób wytwarzania punktów obrazu telewizyjnego, których kolory ustala się za pomocą sygnałów kolorów podstawowych w pierwszym układzie bazowym przedstawionym na wykresie CIE w postaci obszaru odcieni kolorów wyznaczonego przez narożne punkty określone przez wagowe długości fal luminoforów, przy czym w pierwszym etapie wytwarza się trzy sygnały, które są sygnałami kolorów podstawowych lub stanowią ich mieszaninę, a w drugim etapie za pomocą sygnałów uzyskanych w pierwszym etapie wytwarza się co najmniej trzy sygnały świetlne o różnych wagowych długościach fal, przy czym wagowe długości fali sygnałów świetlnych wyznaczają różniący się od pierwszego drugi układ bazowy, który ma wspólny obszar odcieni barw z pierwszym układem bazowym, a następnie punkty obrazu telewizyjnego oświetla się sygnałami świetlnymi o różnych wagowych długościach fali, charakteryzuje się tym, że jako najkrótszą wagową długość fali sygnałów świetlnych, wytworzonych z sygnałów z pierwszego etapu, dobiera się fale o długości 470 nm, a pozostałe długości fal sygnałów świetlnych dobiera się tak, że wspólny obszar kolorów zawiera co najmniej te punkty obszaru kolorów pierwszego układu bazowego, których długość fali jest większa niż najkrótsza wagowa długość fali wyznaczona przez luminofory, przy czym sygnały wejściowe wytworzone w pierwszym etapie poddaje się transformacji macierzowej pomiędzy etapami pierwszym i drugim i wytwarza się sygnały elektryczne dla co najmniej trzech sygnałów świetlnych etapu drugiego, przy czym każdy kolor wytworzony przez transformację macierzową i znajdujący się w obszarze kolorów drugiego układu bazowego jest taki sam jak kolor ustalony w pierwszym układzie bazowym za pomocą podstawowych sygnałów koloru. Pojawiające się, przy transformacji macierzowej sygnały świetlne o ujemnym natężeniu korzystnie transformuje się według funkcji asymptotycznej logarytmicznie do natężenia dodatniego.

Według wynalazku układ do wytwarzania kolorowych punktów obrazu telewizyjnego posiadający co najmniej trzy źródła światła kolorów podstawowych w pierwszym układzie bazowym wyznaczonym przez narożne punkty obszaru odcieni koloru na wykresie CIE przez wagowe długości fali luminoforów, a także układ wejściowy z co najmniej trzema wyjściami dla trzech sygnałów elektrycznych proporcjonalnych do sygnałów koloru lub ich mieszaniny, a ponadto zawierający układ sterujący z wejściami i wyjściami, którego wejścia dołączone są do układu wejściowego, przy czym źródła światła o różnych wagowych długościach fali przyłączone są do wyjść urządzenia sterującego, a wagowe długości fali sygnałów świetlnych wyznaczają drugi układ bazowy różniący się od pierwszego układu bazowego i mający wspólny obszar odcieni barwy z pierwszym układem bazowym, który charakteryzuje się tym, że jedno ze źródeł światła ma najkrótszą długość fali wynoszącą maksymalnie 470 nm, a pozostałe źródła światła mają długość emitowanej fali większą niz najkrótsza długość fali wyznaczona przez luminofory i wyznaczają wspólny obszar kolorów zawierający co najmniej punkty narożne trójkąta kolorów pierwszego układu bazowego, a ponadto układ posiada układ transformacji macierzowej każdego koloru z pierwszego do drugiego układu bazowego, którego wejścia są dołączone do wejść układu sterującego i którego wyjścia są połączone bezpośrednio, korzystnie poprzez wzmacniacze wyjściowe* do wyjść urządzenia sterującego, przy czym kolor punktu obrazu wewnątrz wspólnego obrazu kolorów jest taki sam jak kolor ustalony przez sygnały koloru.

Układ wejściowy korzystnie ma sygnały elektryczne, z których jeden jest sygnałem luminacji proporcjonalnym do trzech sygnałów kolorów podstawowych, a pozostałe dwa są

172 796 różniącymi się sygnałami różnicowymi koloru. Wyjścia układu transformacji macierzowej korzystnie sąpołączone z wyjściem odpowiadającego mu wzmacniacza operacyjnego do którego odwracającego wejścia jest dołączone przyłącze rezystora ujemnego sprzężenia zwrotnego, a z odwracającym wejściem każdego wzmacniacza operacyjnego jest połączony jednym ze swych przyłączy rezystor wejściowy wyznaczający wartość elementu macierzy w układzie transformacji macierzowej, przy czym wartość rezystora jest ustalona przez wartość rezystora ujemnego sprzężenia zwrotnego podzieloną przez wartość bezwzględną elementu macierzy, a drugie przyłącze rezystora przy jednym znaku liczby określającej element macierzy jest połączone z wejściem układu transformacji macierzowej, a przy przeciwnym znaku jest połączone z wyjściem odwracającego wzmacniacza, przy czym wejście tego odwracającego wzmacniacza jest dołączone do wejścia układu transformacji macierzowej.

Źródłami światła są korzystnie lasery z modulatorami światła, które są dołączone do wyjść układu steruj ącego.

Źródła światła są korzystnie laserami półprzewodnikowymi lub diodami świecącymi.

Długości fal sygnałów świetlnych są tak ustalone, że najkrótsza wynosi 470 nm lub jest mniejsza, a wspólny obszar kolorów zawiera co najmniej te punkty narożne obszaru kolorów pierwszego układu bazowego, których długość fali jest większa niż najkrótsza długość fali określona przez luminofory, przy czym każdy kolor utworzony przez transformację macierzową wewnątrz wspólnego obszaru kolorów w drugim układzie bazowym jest taki sam jak kolor ustalony przez sygnały koloru w pierwszym układzie bazowym.

Długości fal sygnałów świetlnych zostały tak dobrane, że zespół trzech podstawowych składowych chromatycznych obejmuje cały zakres kolorów czerwonego, zielonego i jasnoniebieskiego do niebieskiego oraz ich mieszaniny. Odchylenia dopuszczalne są tylko w obszarze ciemnoniebieskim wykresu CIE, dla długości fal poniżej 470 nm.

Zakres ciemnoniebieski, w którym najłatwiej można zrezygnować z dokładnej transformacji kolorów, można określić ze spektralnych krzywych jaskrawość - czułość, ustalonych przez Międzynarodową Komisję Oświetleniową (CJE 1924 r., CJE 1951 r.). Krzywe te przebiegają w przybliżeniu zgodnie z krzywą Gaussa, z połową szerokości Gaussa wynoszącą 40 nm. Dla widzenia w ciemności maksimum krzywej znajduje się przy 510 nm, a dla widzenia w dzień, przy 560 nm. Obserwator widzi więc dobrze kolory obrazów nocnych tylko w zakresie 510 ± 40 nm. Ponieważjednak stosowane według wynalazku do przedstawiania obrazów TV wszystkie długości fal są większe od470 nm, więc przy tym sposobie zmiana kolorów występująca wskutek opuszczenia mniej szych długości fali, niejest zauważalna przez oko nawet przy bardzo ciemnych obrazach. Przy widzeniu scen dziejących się w dzień, co najczęściej przedstawiane jest w obrazach TV, fale o długości mniejszej niż 470 nm odbierane są przez oko z czułością mniejszą niż 10% tak, że nawet przy całkowitym obcięciu zakresu kolorów dla długości fal mniejszych niż 470 nm, błędne odtwarzanie kolorów w praktyce nie jest zauważalne dla oka obserwatora.

W przeciwieństwie do wspomnianego stanu techniki, w którym zakres zielony nie był obejmowany przez użyte długości fal lasera, mimo że oko jest szczególnie czułe na kolor zielony, według wynalazku właśnie tu zapewnione jest całkowite dopasowanie kolorów. W sobie według wynalazku dokonano szczególnie korzystnego doboru długości fal sygnałów świetlnych, prowadzące do optymalnego dopasowania kolorów dla oka obserwatora.

W sposobie według wynalazku stosuje się transformację kolorów, przy której kolory poprzez macierz transformowane są dokładnie we wspólnym 'obszarze kolorów.

Odpowiednia postać matematyczna znana jest z-publikacji Lang'a, mimo że nie wynika z niej jak należy dobrać składowe chromatyczne, gdyż w rozważaniach matematycznych nie musi się brać pod uwagę czy ujemne natężenia światła odgrywają jakąś rolę przy transformacji.

Według wynalazku sygnały koloru R (czerwony), G(zielony), B (niebieski) przetwarzane są za pomocą transformacji macierzowej, a sygnały świetlne są tak -.sterowane, że odtwarzają prawidłowy kolor aż do zakresu ciemnoniebieskiego określonego przez najkrótsze długości fal składowych chromatycznych. Dzięki temu, że zastosowano prostą transformację macierzową, można zrezygnować w sposobie według wynalazku z kosztownych laserów barwnikowych wytwarzających te same kolory co luminofory. Źródła światła zastosowane do wytwarzania promieni świetlnych mogą więc być zastosowane bezpośrednio tak, że można nie uwzględniać

172 796 żadnych strat mocy. Obwody elektryczne dla takiej transformacji macierzowej są również znacznie bardziej niezawodne i prostsze w obsłudze niż lasery barwnikowe, a usuwanie jako odpadów, uszkodzonych elementów konstrukcyjnych, stanowi tylko niewielki problem.

T7m nAliPC 7 ι AUWA ΐαι τίρνζοπιζηο ιιηιιτζα»·ΓΊ>ίη/->ΐΛ 1VJ lltiTttwj ilU Ulll YWIO j LW1V w Konstancji w 1990 r., s. 30, prognozowano, że końcowe urządzenia wielkoobrazowe o dobrym odtwarzaniu kolorów i obrazu mogą być opracowane dopiero po 2000 roku. Nieoczekiwanie stwierdzono, że za pomocą sposobu i układu według wynalazku tego rodzaju urządzenia o dużej wierności kolorów mogą być budowane już dzisiaj. W korzystnym sposobie wykonaniu wynalazku, dla ujemnych natężeń sygnałów koloru, dla kolorów leżących poza wspólnym obszarem kolorów, powstających przy transformacji macierzowej, wytwarza się sygnały świetlne o natężeniu, które uzyskiwane jest z danego natężenia ujemnego poprzez funkcję zmierzającą logarytmicznie, asymptotycznie do zera.

Najkrótsza długość fali źródeł światła wynosi 470 nm lub mniej, a inne długości fal są takie, że wspólny obszar kolorów zawiera co najmniej te punkty narożne obszaru kolorów pierwszego układu bazowego, których długość fali jest większa niż najkrótsza długość fali j —~~~ i,—n— ---luj j - * ___ : in i j i_k _ - · _ _T_ . i i i

UMLdiuiiapzLzuuimiiuiUi).! uuaiuuuMau uuudUMUiiiiauji κ azAicgu kuiuiu UKldUU bazowego do drugiego jest tak wykonany, że kolor punktu obrazu znajdującego się wewnątrz wspólnego obszaru kolorów jest taki sam jak kolor ustalony przez sygnały koloru. Układ według wynalazku umożliwia w korzystny sposób wykonanie sposobu według wynalazku, przy czym zawiera on urządzenie sterujące, w którym sygnały podawane są do stopnia wejściowego i przetwarzane są w układzie macierzowym tak, że kolory odtwarzane są zgodnie z kolorami naturalnymi, aż do zakresu ciemnych kolorów.

Sygnały wejściowe dla układu do transformacji kolorów, mogą być sygnałami koloru R, G, B, które przez układ macierzowy transformowane są na żądane sygnały R', G', B' wysterowujące źródła światła. Ma to tę zaletę, że obwód wejściowy może być wykonany z elementów dostępnych w handlu, a dopasowanie kolorów przeprowadza się za pomocą dodatkowego, prosto zbudowanego układu transformującego sygnały liniowo.

W technice telewizji kolorowej, w stosowanych obecnie standartach PAL, NTSC, SECAM, nie transmituje się bezpośrednio sygnałów koloru uzyskanych po stronie nadawczej, lecz ich liniową kombinację, która w odbiorniku przetwarzana jest w sygnały za pomocą innego układu, którego sygnały wyjs'ciowe stanowią wynik powielenia macierzystego sygnałów wejściowych. Tak więc w układzie do projekcji telewizji kolorowej, do transformacji liniowych kombinacji sygnałów R, G, B, w sygnały R', G', B' muszą być stosowane dwa układy do transformacji odpowiadającej powieleniu macierzowemu. Ten układ środków może być zmniejszony, jeżeli powielanie macierzowe układu następuje odpowiednio do współczynników macierzy do tworzenia sygnałów R, G, B i ich przemiany w sygnały R', G', B' tak, że zgodnie z dalszym sposobem wykonania wynalazku sygnał elektryczne układu wejściowego obejmują sygnał luminacji proporcjonalny do sumy trzech sygnałów koloru, oraz dwa różne sygnały proporcjonalne do sygnałów różnicowych koloru. Do wejścia urządzenia sterującego doprowadzony jest bezpośrednio sygnał luminacji Y i przesłane sygnały różnicowe koloru U, V względnie I, Q , z których uzyskuje się sygnały do wysterowania źródeł światła.

Zgodnie z dalszym korzystnym rozwiązaniem według wynalazku, można szczególnie prosto wykonać tego rodzaju układ, gdy zawiera on obwód elektryczny złożony z rezystorów i określający transformację macierzową. Obwód elektryczny z rezystorów ma tę zaletę, że jest tani, szczególnie gdy mają być realizowane dodatnie elementy macierzy. Nie trzeba wtedy stosować żadnych dodatkowych napięć wstępnych oraz można nie zwracać specjalnej uwagi na błędy zależne od częstotliwości.

W szczególnie korzystnym rozwiązaniu według wynalazku, w układzie znajdującym się w urządzeniu sterującym, dla każdego z jego sygnałów wyjściowych przewidziany jest jeden wzmacniacz operacyjny, za pomocą którego sumowane są prądy wytwarzane z elektrycznych sygnałów i płynące przez rezystory wejściowe wyznaczone przez współczynniki macierzy. Przy sumowaniu przez wzmacniacze operacyjne nakład na elementy układu jest wprawdzie większy niż przy obwodzie elektrycznym złożonym tylko z rezystorów,, jednak unika się przez to niepożądanych sprzężeń pomiędzy sygnałami wejściowymi. Obecnie wzmacniacze operacyjne

172 796 są na tyle tanie, że dodatkowy koszt nie może być brany pod uwagę w porównaniu do korzyści wynikających z uniknięcia sprzężeń pomiędzy sygnałami wejściowymi układu.

W zależności od tego, czy w urządzeniu sterującym stosuje się sygnały wejściowe w postaci sygnałów koloru, lub stosuje się sygnał luminacji razem z sygnałami różnicowymi koloru U, V, (standard PAL) lub I, Q (standard NTSC, SECAM) macierz, a tym samym i rezystory mogą ulegać zmianie. Inna macierz względnie inne rezystory byłyby konieczne, gdyby zastosowano inne źródła światła, zwłaszcza lasery o innych długościach fali. Dlatego też w korzystnym wykonaniu wynalazku, rezystory wejściowe wzmacniaczy operacyjnych albo wspomniany obwód elektryczny, utworzone są w postaci podzespołu, który jest wykonany jako wymienny, i na przykład za pomocą zestyków połączony jest z pozostałą częścią układu. Ponieważ chodzi tu na ogół o kilka rezystorów, na przykład w omawianym przykładzie o trzy sygnały wejściowe i trzy sygnały wyjściowe, a więc o dziewięć rezystorów, mogą one być wykonane w postaci układu scalonego wytworzonego w technologii grubowarstwowej, przez co można tanio wykonać dokładne wartości rezystancji nawet przy małych ilościach rezystorów.

Według wynalazku można użyć źródeł światła, które łatwo dają się ogniskować na ekranie i których natężenie w zakresie częstotliwości rzędu megaherców może być dostatecznie łatwo zmieniane. Najmniej kłopotliwym ze stosowanych źródeł światłajest zgodnie ze stanem techniki, laser. Pod względem mocy i nakładu środków najkorzystniejsze są lasery z gazami szlachetnymi, jak na przykład laser argonowy lub kryptonowy z odpowiednimi domieszkami. Są one eksploatowane w sposób ciągły, a modulację wysokiej częstotliwości natężenia światła dokonuje się za pomocą oddzielnych modulatorów światła. Można jednak uniknąć nakładu na dodatkowe modulatory światła jeżeli zgodnie z dalszym korzystnym wykonaniem wynalazku jako źródła światła zastosuje się lasery półprzewodnikowe lub diody świecące, gdyż są one dostatecznie szybkie przy bezpośrednim sterowaniu elektrycznym.

Wynalazek w przykładzie wykonania jest pokazany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schematycznie układ według wynalazku do projekcji obrazu telewizyjnego, fig. 2 - wykres CIE z różnymi trójkątami kolorów, a fig. 3 przedstawia układ jednego z urządzeń jakie może być stosowane przy sposobie projekcji według wynalazku.

W układzie przedstawionym na fig. 1, układ wejściowy 10 ma głowicę wielkiej częstotliwości do odbioru telewizyjnego oraz układy do dekodowania sygnałów barwy względnie sygnałów fali nośnej kolorów, przy czym na wyjściach 12, 14, 16 są wytwarzane trzy sygnały wejściowe K, L, M. Sygnały te, zgodnie z podanym stanem techniki, stanowią sygnały R, G, B, które zwykle doprowadzane są do kineskopu. Wyjścia 12,14,16 połączone są z wejściami urządzenia sterującego 20 stanowiącego mieszacz, który z sygnałów wejściowych K, L, M wytwarza sygnały wyjściowe R', G', B', występujące na jego wyjściach 26, 27 i 28.

Sposób otrzymywania sygnałów wyjściowych R', G', B' z sygnałów wejściowych K, L, M zostanie opisany w oparciu o fig. 3. Sygnały wyjściowe R', G', B' na wyjściach 26, 27, 28 urządzenia sterującego 20 sterują natężeniem promieni laserowych 36,46, 56 pochodzących ze źródeł światła 30,40,50. W przykładzie wykonania, źródła światła 30,40,50 zawierają pracuj ące nieprzerwanie lasery 32,42,52. Wytwarzane przez nie światło laserowe ma zmieniane natężenie przez modulatory światła 34, 44, 54, będące pod wpływem sygnałów wyjściowych R', G', B'. Do celów modulacji nadają się szczególnie kryształy DKDP, jak to znane jest ze stanu techniki. Promienie laserowe 36, 46, 56 doprowadzane są następnie do urządzenia optycznego 60, które spełnia wiele funkcji. Pierwszym jego zadaniem jest sprowadzenie trzech oddzielnych promieni laserowych 36,46, 56 w jeden wspólny promień laserowy. Dokonuje się to w znany sposób za pomocą dichroicznych zwierciadeł. Poza tym urządzenie optyczne 60 zawiera urządzenie odchylające do odtwarzania obrazu telewizyjnego. Urządzenie odchylające przemieszcza całkowity promień laserowy zgodnie z osnową obrazu telewizyjnego, tak jak ma to miejsce w lampie kineskopowej. Odchylany promień laserowy 66 przejmowany jest na ekranie 70, gdzie w miejscu trafienia odtworzony zostaje punkt obrazu 74. NaFig. 1 cieńszymi liniami pokazany jest przebieg tworzenia obrazu telewizyjnego na ekranie 70. Poza tym urządzenie optyczne 60 może zawierać urządzenia ogniskujące dla polepszenia jakości obrazu.

Urządzenie odchylające znajdujące się w urządzeniu optycznym 60 składa się na przykład z szybko obracających się zwierciadeł, do których poprzez przewód synchronizacji doprowadza

172 796 się sygnał synchronizacji przebiegający od wyjścia 18 układu wejściowego 10 do wejścia 62 układu optycznego 60 w celu synchronizacji odtwarzania z sygnałem wizyjnym.

Obraz powstaje na ekranie 70 w znany sposób, gdy odchylony promień laserowy 66 odpowiednio do wybierania w nadajniku odtwarzany jest na ekranie 70. Barwa punktu obrazu 74 zależy od kombinacji natężeń promieni laserowych 36, 46 i 56. Zastosowany w przykładzie wykonania laser jest na przykład laserem z mieszaniną gazów szlachetnych, do którego dołączone są lasery barwnikowe o długościach fali wynoszącej dla koloru niebieskiego 470 nm, dla zielonego 545 nm i dla czerwonego 620 nm, różniące się od długości fali dla luminoforów stosowanych zwykle w telewizji. Przy bezpośrednim więc dołączeniu sygnałów R, G, B wytworzonych w układzie wejściowym, do modulatorów laserów z kolorem czerwonym, zielonym i niebieskim powstawałyby zniekształcenia kolom. Tym zniekształceniom koloru przeciwdziała urządzenie sterujące 20, wytwarzające nowe sygnały wyjściowe R', G', B', w których przekłamania koloru są skorygowane.

Kolory mogą być przedstawione jako wektory w przestrzeni wektorowej CIE, której rzut na osie x i y pokazany jest jako wykres CIE, na fig. 2. Transformację sygnałów R, G, B z , t / · ΤΈ Z ^9 > Tl Zł· « pieiwszego systemu bazowego w sygnaiy wyjściowe r , g , b drugiego systemu oazowego można więc przedstawić jako obrót i wydłużenie w przestrzeni wektorowej i wyrazić matematycznie jako powielanie macierzowe. Jeżeli przez sygnały R, G, B oznaczy się wartości sygnału wejściowego, a przez R', G', B' wartości sygnału wyjściowego dla urządzenia sterującego 20, to dla powielania macierzystego, gdy współczynniki ay oznaczają elementy a macierzy transformującej, zachodzi zależność:

R’=an+ai2G+ai3B,

G’ =a^21 R+a22G+a23B,

B ’=a3iR+a32G+a33B, lub

V		Γ* H R
G’	= a	G
B’		B

Wartości macierzy dla transformacji sygnałów R, G, B dla długości fali lasera 620 nm, 545 nm i 470 nm, podane są w poniższej tabeli 1a.

Tabela la

aii = 1,24;	ai2 = -0,15;	ai3 = -0,09;
a2i = -0,09;	a22 = 1,05;	a23 = 0,03;
a3i = -0,02;	a32 = -0,14;	a33 = 1,16.

W innym przykładzie wykonania zastosowane zostały źródła światła laserowego o długościach fali wynoszącej 647,1 nm dla czerwieni, 514,5 nm dla zieleni i 458,0 nm dla koloru niebieskiego. Odpowiednie współczynniki macierzy będą wtedy następujące:

Tabela lb

an = 0,5677;	a12 =0,416;	a13 = 0,0144;
a21 = 0,0868;	a22 = 0,8597;	a23 = 0,0543;
a31 = 0,0091,	a32 = 0,016;	a33 = 0,9753.

Układowe urzeczywistnienie tych transformacji sygnałów R, G, B w sygnały wyjściowe R', G', B drugiego systemu, będzie szczegółowo przedstawione na fig. 3.

W niniejszym przykładzie' sygnały wejściowe K, L, M przedstawione są przez sygnały R, G, B będącymi sygnałami koloru. Możliwym jest jednak, aby zamiast sygnałów R, G, B na wejściach 21, 22,23 przetwarzać bezpośrednio w sygnały wyjściowe R', G', B' sygnał luminacji Y i sygnały różnicowe koloru U i V względnie I i Q. Wyjaśnione to zostanie na przykładzie standardu PAL. Podobne rozważania można przeprowadzić dla standardów NTSC i SECAM.

172 796

W PAL sygnały R, G, B tworzone są na podstawie następującego powielenia macierzowego.

’r		0	1'	Ύ'
d	1	-Lo/ί	—Τ ,ο/τ	τ T
	i	lg	--‘ZLG
-1 « _1	1	1	0	>

Lr, Lg i Lb stanowią tu współczynniki luminancji, przy pomocy których wyraża się sygnał luminancji Y poprzez sygnały koloru R, G, B w postaci Y =Lr R+Lg G +Lb+B przy Lr+Lg+Lb= 1

Spełnione jest więc:

'r G	II σ'	> £ L________
1 _1		-, > _1

gdzie b również stanowi macierz transformującą.

Z przesyłanego sygnału luminacji Y i z sygnałów różnicowych koloru U i Y uzyskuje się więc sygnały R, G, B za pomocą podobnego powielania macierzowego, jak przy wytwarzaniu sygnałów wyjściowych R', G', B' z sygnałów R, G, B.

Podobne równania dają taką zależność:

R’		V
G’	= (ab)	u
B’		V

Równanie to wskazuje, że zamiast dwóch układów jak na przykład, w przykładzie według fig. 1, możliwe jest tylko jedno powielenie macierzowe do uzyskania transformacji sygnału za pomocą powielania macierzowego, przy czym w tym przypadku współczynniki macierzy stanowić muszą iloczyn a · b. Gdy współczynniki macierzy w urządzeniu sterującym 20 ustalone zostaną odpowiednio dla macierzy a · b, możliwe jest wtedy bezpośrednie „przyłączenie urządzenia do sygnału luminacji Y i sygnałów różnicowych koloru U, -V pochodzących z obwodu wejściowego, względnie dla standardów NTSC lub SECAM, dołączenie urządzenia do sygnałów Y, I oraz Q. W ten sposób można zmniejszyć nakład środków związanych z budową układu do wytwarzania kolorowych punktów obrazu telewizyjnego.

Na fig. 2 przedstawiony jest płaski trójkąt kolorów w postaci wykresu CIE. Przedstawiona jest na nim rzędna 410 i odcięta 420, na których naniesione są zredukowane składowe trójchromatyczne x i y. Krzywa 400 obejmuje wszystkie uchwytne wizualnie wartości bodźców barwnych, to jest wykres CIE. Grubo zaznaczone okręgi służą jako orientacyjne i przynależą do fal o długości 700 nm, 550 nm i 380 nm.

Na wykresie CIE, pokazanym na fig. 2, jest zaznaczony kreskowany trójkąt kolorów 440 z narożami sygnałów R, G, B, przedstawiający obszar kolorów jakie mogą być tworzone na ekranie normalnego kineskopu, według norm EBU. Kolory, to jest długości fal równe lub dominujące dla danego koloru istnieją w ciągu barw widmowych, na prostej łączącej przechodzącej od bieli światła normalnego D65 do punktów narożnych sygnałów R, G, B, krzywej 400. Prosta przecina tę krzywą przy odpowiednich długościach fali.

Ponadto na fig. 2 przedstawiony jest trójkąt kolorów 450 z punktami narożnymi sygnałów wyjściowych R', G', B' dla trzech monochromatycznych długości fali 620, 545 i 470 nm, które wykorzystywane są w przykładzie wykonania według fig. 1.

Trójkąt kolorów 450 z punktami narożnymi sygnałów wyjściowych R’, G’, B’ wskazuje obszar kolorów, jakie mogą być odtwarzane za pomocą takiego układu laserowego. Przy porównaniu obu trójkątów kolorów 440 i 450 z punktami narożnymi sygnałów R, G, B względnie sygnałów wyjściowych R’, G’, B’ widać, że nie pokrywają się one całkowicie. Wspólny obszar kolorów jest w tym przykładzie mniejzy niż obszar trójkąta kolorów 440

172 796 odtwarzanych przez zespół trzech sygnałów R, G, B będących sygnałami chromatycznymi. W pobliżu sygnału B pozostaje mały cząstkowy obszar trójkąta kolorów 440, które nie mogą być tworzone przez trójkąt kolorów 450. Ten cząstkowy obszar obejmuje ciemnoniebieskie odcienie barw, a ich odcięcie nie stanowi dla oka istotnej przeszkody w odbiorze kolorów, co było już omówione.

Tę przeszkodę w odbiorze kolorów można usunąć, jeżeli zastosuje się źródło światła laserowego, którego długość fali jest tak niewielka, że cały trójkąt utworzony przez sygnały R, G, B objęty jest przez utworzony trójkąt wyznaczony sygnałami wyjściowymi R', G', B'. Wtedy wszystkie kolory sygnałów R, G, B trójkąta kolorów 440 są odtwarzane przez trójkąt kolorów sygnałów wyjściowych R', G', B' tak, że możliwe jest dokładne odtwarzanie kolorów bez potrzeby uwzględniania ewentualnych przesunięć w zakresie koloru niebieskiego.

Taka poprawa w zakresie koloru niebieskiego możliwa jest przez zastosowanie laserów z serii Skylight 400 firmy COHERENT, w których długości fali laserowej filtrowane są przez filtry BP 558 i BP 514,5 firmy Schott w Moguncji. Dla koloru czerwonego wykorzystywany był laser kryptonowy, a dla kolorów niebieskiego i zielonego, laser argonowy. Uzyskano długości fali wynoszące 647, i nm dla koloru czerwonego, 514,5 nm dla zielonego i 458 nm dla niebieskiego. Odpowiadający temu trójkąt kolorów jest również przedstawiony linią przerywaną na fig. 2. Widać, że trójkąt ten obejmuje całkowicie zakres kolorów dla luminoforów sygnałów R, G, B zgodnych z EBU.

Na fig. 3 przedstawiony jest układ urządzenia sterującego 20 z wyjściami 26, 27, 28 oraz wejściami 21, 22, 23. Na wejściach 21, 22, 23 znajdują się sygnały wejściowe K, L, M, które mogą być sygnałami R, G, B koloru lub może to być, sygnał luminancji Y i sygnały różnicowe koloru U i V względnie I oraz Q, odpowiednio do stosowanego standardu telewizyjnego. Powielanie macierzowe jest w układzie transformacji macierzowej 80 kolorów, którego wejścia 81, 82, 83 w przedstawionym przykładzie wykonania są połączone bezpośrednio z wejściami 21, 22,23 urządzenia sterującego 20. Przez powielanie macierzowe powstają sygnały wyjściowe odbierane na wyjściach 86,87,88 układu transformacji macierzowej 80, które poprzez rezystory dostrojcze 150, 250, 350 doprowadzane są do wzmacniaczy wyjściowych 160, 260, 360 zanim doprowadzone zostaną do wyjść 26,27,28 urządzenia sterującego 20, jako sygnały wyjściowe R', G', B' Rezystory dostiojcze 150, 250, 350 służą do kompensacji ewentualnych różnic charakterystyk modulacji, jakie, mogą być potrzebne przy seryjnej produkcji układu do projekcji obrazu telewizyjnego.

Właściwe powielanie macierzowe sygnałów przeprowadzane, jest we wzmacniaczach operacyjnych 140, 240, 340. Są one objęte ujemnym sprzężeniem zwrotnym przez rezystory ujemnego sprzężenia zwrotnego 100,200,300 włączone między wyjście i odwracające wejście wzmacniaczy operacyjnych 140, 240, 340. Do każdego odwracającego wejścia wzmacniaczy operacyjnych 140,240,340 są dołączone trzy rezystory wejściowe 110,120,130; 210,220,230 względnie 310, 320, 330. W oparciu o taki układ każdy wzmacniacz operacyjny 140, 240, 340 pracuje jako sumator, przy czym sygnały wejściowe z rezystorów wejściowych 110, 120, 130; 210; 220; 230 względnie 310,320,330, mnoży się przez współczynniki utworzone przez stosunki rezystancji rezystorów. Liczbowe stosunki rezystancji równe są bezwzględnym wartościom współczynników dla macierzy powielającej, podanych w tabeli 2.

Tabela 2

Wartość rezystencji 100/wartość rezystencji 110 = an ,

Wartość rezystencji 100/wartość rezystencji 120 = ai2,

Wartość rezystencji 100/wartość rezystencji 130 = an,

Wartość rezystencji 200/wartość rezystencji 210 = a2i,

Wartość rezystencji 200/wartość rezystencji 220 = a22,

Wartość rezystencji 200/wartość rezystencji 230 = a23,

Wartość rezystencji 300/wartość rezystencji 310 = a3i,

Wartość rezystencji 300/wartość rezystencji 320 = a^>,

Wartość rezystencji 300/wartość rezystencji 330 = avj.

172 796

W elementach macierzy podanych w przykładzie wykonania według fig. 1, niektóre współczynniki są ujemne. Dlatego nie wszystkie rezystory wejściowe 110, 120, 130; 210, 220, 230; 310, 320, 330 mogą być przyłączone bezpośrednio do wejść 81, 82, 83. Do odtworzenia nalzii c Jn^o tr”7ir ilvu\w L?1VWVJ Ck£-ij motpmah/pznpi ζηναην ..

UlWlVJ.liU.vj Zjlll-ŁWllj iti

L IJV\, r £.lliUVinUV£jV

Q/t tt J-r^j, przemieniają sygnały na wejściach 81, 82, 83 układu transformacji macierzowej 80, zanim zostaną one podane do układu sumatora utworzonego przez rezystory wejściowe 110, 120, 130; 210, 220,230; 310, 320, 330. Jak widać z fig. 3, wejścia rezystorów wejściowych 110,120,130; 210, 220, 230; 310, 320, 330, odpowiednio do znaków wspomnianych elementów macierzy, są połączone z sygnałami R, G, B na wejściach 21,22,23 urządzenia sterującego 20. W przykładzie wykonania, dla rezystorów ujemnego sprzężenia zwrotnego 100, 200, 300 stosowane są jednakowe rezystory o rezystancji 1k Ω.

Do wykonania wspomnianej macierzy według tabeli 1a, w przykładzie wykonania zastosowano odpowiednio następujące rezystory:

Tabela 3

rezystor	wartość
110	1 kn
120	8,16kn
130	13,74 kn
210	14,62 kn
220	1,18 kn
230	43,76 kn
310	55,25 kn
320	9,05 kn
330	1,07 kn

Sygnały wyjściowe wzmacniaczy operacyjnych 140, 240, 340 rezystorów wyjściowych 142, 242, 342 podawane są na wyjściach 86, 87, 88 układu transformacji macierzowej 80. Rezystory wyjściowe 142, 242, 342 w przedstawionym przykładzie wykonania mają wielkość 51 Ω pasującą do 50 Ω systemu wizyjnego. Poza tym, na każdym wyjściu włączona jest dioda 144,244, 344 przeciwnie do potencjału 0,7 V. Diody 144, 244, 344 tłumią ewentualne napięcia wyjściowe wzmacniaczy operacyjnych o niepożądanej biegunowości tutaj dodatniej. Aby można było tłumić również małe potencjały, leżące poniżej napięcia progowego diod 144, 244, 344, diody 144, 244, 344 włączone są przeciwnie do potencjału -0,7 V. Diody 144, 244, 344 są na przykład diodami krzemowymi, których napięcie progowe odpowiada właśnie napięciu polaryzującemu 0,7 V. Dla innych diod należy dobrać odpowiedni potencjał, na przykład dla diod germanowych potencjał ten wynosi około 0,2 V zamiast 0,7 V.

Diody mają na ogół wykładniczą charakterystykę I/U tak, że przy małych sygnałach, na diodzie powstaje spadek napięcia, który wraz z napięciem wyjściowym danego wzmacniacza operacyjnego przebiega logarytmicznie. Przy odpowiednim doborze diod 150, 250, 350, rezystorów wyjściowych 142, 242, 342 i potencjału, można uzyskać to, że spadek napięcia przy napięciach wyjściowych niepożądanej biegunowości zmierza logarytmicznie, asymptotycznie do zera. Takie niepożądane biegunowości występują wtedy, gdy transformowany kolor nie znajduje się w ogólnym obszarze kolorów. Takie logarytmiczne obcinanie ma tę zaletę w stosunku do sposobu proponowanego przez LANG'A, przy którym odcięcie następuje dokładnie przy zerze, że widoczne są również zmiany koloru poza wspólnym obszarem kolorów, czyli są widoczne kontrasty.

Dla uzyskania asymptotycznego przebiegu, potencjał musi być dobrany jako równy napięciu progowemu diod 150, 250, 350. Wielkość rezystorów wyjściowych 142, 242, 342 określa logarytmiczny przebieg w zależności * od napięcia wejściowegOt Gdy stosowane są niskoomowe rezystory wyjściowe 142,242, 342, jak wtym przykładzie 51 Ω, to logarytmiczny przebieg spadku napięcia w zależności od napięcia wyjściowego dla danego wzmacniacza operacyjnego 140, 240, 340, następuje dopiero dla bardzo małych napięć tak, ze transformacja kolorów odbywa się praktycznie aż do granicy wspólnego obszaru kolorów i tworzy kolory

172 796 odpowiadające przedstawianym przez luminofory. Urządzenie sterujące 20 może pracować zamiast ze wspomnianymi przykładowo sygnałami R, G, B, również z innymi sygnałami, na przykład z sygnałem luminancii Y i sygnałami różnicowymi koloru U, V wzelednie I. O. Wtedy as s as s s ·—> s t * i w. s macierz musiałaby ulec zmianie i to nic tylko wielkość jej współczynników, lecz również ich poszczególne znaki. Oznacza to, że rezystory wejściowe 110,120,130; 210,220,230; 310, 320, 330 należy dobrać inaczej i w inny sposób niż pokazano na fig. 3, dołączyć do wejść względnie wyjść odwracającego wzmacniacza 145, 245, 345.

W przykładzie wykonania dla uproszczenia zmiany układu transformacji macierzowej 80, określające współczynniki rezystory wejściowe 110, 120, 130; 210, 220, 230; 310, 320, 330 znajdują się w oddzielnym obwodzie elektrycznym 90, który włączany jest do układu transformacji macierzowej 80 za pomocą wtyków i gniazd wtykowych 91, 92, 93, i wejść 94, 95, 96 oraz gniazd wtykowych 97, 98, 99. Gniazda wtykowe 97, 98, 99 tworzą wyjścia obwodu elektrycznego 90, które dołączone są bezpośrednio do wejść wzmacniaczy operacyjnych 140, 240, 340. Gniazda wtykowe 91, 92, 93 służą do wprowadzania sygnałów z wejść 81, 82, 83 układu transformacji macierzowej 80, natomiast z wejść 94,95,96 wprowadzane są do obwodu elektrycznego 90 odpowiednie odwrócone sygnały. Obwód elektryczny 90 może więc być wyposażony w różne rezystory dla różnych współczynników i może być różnie podłączany do gniazd wtykowych 91,92,93 oraz wejść 94,95,96, zależnie od znaków przed współczynnikami dla macierzowego powielania. Obwód elektryczny 90 może być więc wymieniany, zależnie od zastosowania. W ten sposób można łatwo korygować sygnały koloru dla trzech kanałów optycznych. T akie przesunięcia powstają pod wpływem specyficznych właściwości optycznych elementów dołączonych do laserów, lub powodowane są przez inne lasery.

W ramach standaryzacji obwód elektryczny 90 można wykonać jako układ scalony. Korzystne jest wykonanie go technologią grubowarstwową, gdyż można wtedy uzyskać dostatecznie wysoką dokładność dla rezystancji poszczególnych rezystorów.

W opisanym przykładzie wykonania wykorzystywane są dwa lasery argonowe i jeden kryptonowy z odpowiednimi filtrami lub lasery barwnikowe, przy czym służą one do ustalania odpowiednich długości fali tworzących trzy sygnały świetlne Rl', Gl', Bl'. Natężenie laserów argonowych lub kryptonowych nie daje się dostatecznie szybko bezpośrednio sterować w celu uzyskania obrazu telewizyjnego, dlatego też lasery 32, 42, 52 pracują zwykle w sposób ciągły, a natężenie sterowane jest oddzielnie za pomocą modulatorów światła 34,44,54. Należy jednak oczekiwać, że niedługo będą do dyspozycji lasery półprzewodnikowe posiadające odpowiednie długości fali tak, że układ do projekcji laserowej można będzie wykonać przy ich zastosowaniu. Takie lasery półprzewodnikowe mogłyby być sterowane bezpośrednio.

Stosowane źródła światła nie ograniczają się tylko do laserów, lecz w zasadzie stosowane mogą być wszystkie źródła światła, które mogą być odpowiednio dobrze skupiane i odtwarzane dla uzyskania obrazu telewizyjnego.

Mogą być stosowane dowolne źródła światła, których długości fal obejmują odpowiednio duży trójkąt kolorów, a których sygnały sterujące tak są dobierane, że zapewnione jest wierne pod względem koloru odtwarzanie.

Możliwym jest również, aby dla poprawienia jakości kolorów stosować cztery lasery lub nawet więcej. Konieczne wtedy dodatkowe sygnały mogą być wytwarzane za pomocą urządzenia sterującego 20, zgodnie z powielaniem macierzowym. Układ transformacji macierzowej 80 może być zmodyfikowany przez dodanie wzmacniaczy operacyjnych i rezystorów wejściowych dla dodatkowych sygnałów, podobnie jak w przykładzie według fig. 3.

172 796

172 796 ^/60

Figi

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz Cena 4,00 zł

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania kolorowych punktów obrazu telewizyjnego, których kolory ustala się za pomocą sygnałów kolorów podstawowych w pierwszym układzie bazowym przedstawionym na wykresie CIE w postaci obszaru odcieni kolorów wyznaczonego przez narożne punkty określone przez wagowe długości fal luminoforów, przy czym w pierwszym etapie wytwarza się trzy sygnały, które są sygnałami kolorów podstawowych lub stanowią ich mieszaninę, a w drugim etapie za pomocą sygnałów uzyskanych w pierwszym etapie wytwarza się co najmniej trzy sygnały świetlne o różnych wagowych długościach fal, przy czym wagowe długości fali sygnałów świetlnych wyznaczają różniący się od pierwszego drugi układ bazowy, który ma wspólny obszar odcieni barw z pierwszym układem bazowym, a następnie punkty obrazu telewizyjnego oświetla się sygnałami świetlnymi o różnych wagowych długościach fali, znamienny tym, że jako najkrótszą wagową długość fali sygnałów świetlnych (R'l, G'l, B'l), wytworzonych z sygnałów z pierwszego etapu, dobiera się falę o długości 470 nm, a pozostałe wagowe długości fal sygnałów świetlnych (R'l, G'l, B'l) dobiera się tak, że wspólny obszar odcieni barwy zawiera co najmniej te punkty obszaru kolorów (440) pierwszego układu bazowego, których długość fali jest większa niż najkrótsza wagowa długość fali wyznaczona przez luminofory, przy czym sygnały wejściowe (K, L, M) wytworzone w pierwszym etapie poddaje się transformacji macierzowej pomiędzy etapami pierwszym i drugim i wytwarza się sygnały elektryczne dla co najmniej trzech sygnałów świetlnych (R'l, G'l, B'l) etapu drugiego, przy czym każdy kolor wytworzony przez transformację macierzową i znajdujący się w obszarze kolorów drugiego układu bazowego jest taki sam jak kolor ustalony w pierwszym układzie bazowym za pomocą podstawowych sygnałów koloru.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że pojawiające się przy transformacji macierzowej sygnały świetlne o ujemnym natężeniu transformuje się według funkcji asymptotycznej logarytmicznie do natężenia dodatniego.
3. Układ do wytwarzania kolorowych punktów obrazu telewizyjnego posiadający co najmniej trzy źródła światła kolorów podstawowych w pierwszym układzie bazowym wyznaczonym przez narożne punkty obszaru odcieni koloru na wykresie CIE przez wagowe długości fali luminoforów, a także układ wejściowy z co najmniej trzema wyjściami dla trzech sygnałów elektrycznych proporcjonalnych do sygnałów koloru lub ich mieszaniny, a ponadto zawierający układ sterujący z wejściami i wyjściami, którego wejścia dołączone są do układu wejściowego, przy czym źródła światła o różnych wagowych długościach fali przyłączone są do wyjść urządzenia sterującego, a wagowe długości fali sygnałów świetlnych wyznaczają drugi układ bazowy różniący się od pierwszego układu bazowego i mający wspólny obszar odcieni barwy z pierwszym układem bazowym, znamienny tym, że jedno ze źródeł światła (30, 40, 50) ma najkrótszą długość fali wynoszącą maksymalnie 470 nm, apozostałe źródła światła mają długość emitowanej fali większą niż najkrótsza długość fali wyznaczona przez luminofory i wyznaczają wspólny obszar kolorów zawierający co najmniej punkty narożne trójkąta kolorów (440) pierwszego układu bazowego, a ponadto układ posiada układ transformacji macierzowej (80) każdego koloru z pierwszego do drugiego układu bazowego, którego wejścia (81, 82, 83) są dołączone do wejść (21,22,23) układu sterującego i którego wyjścia (86, 87, 88) są połączone bezpośrednio, korzystnie przez wzmacniacze wyjściowe (160, 260,360) do wyjść (26,27, 28) urządzenia sterującego (20), przy czym kolor punktu obrazu (74) wewnątrz wspólnego obrazu kolorów jest taki sam jak kolor ustalony przez sygnały koloru.
4. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że układ wejściowy (10) ma sygnały elektryczne, z których jeden jest sygnałem luminacji (Y) proporcjonalnym do trzech sygnałów kolorów podstawowych, a pozostałe dwa są różniącymi się sygnałami różnicowymi koloru (U, V, I, Q).

172 796
5. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że wyjścia układu transformacji macierzowej (80) są połączone z wyjściem odpowiadającego mu wzmacniacza operacyjnego (14<0,240, 340), do którezo odwracającego wejścia dołączone orzvłacze rezystora ujemnego sprzężenia zwrotneno · Tj - w .J V X ·* * J O X *· C?

Ζ1ΛΛ aAA ~ ™ — L________ ___. . si iz a λα a λλ\ *vv> .jvv/, o cj νηοΜίΐφ^ιυ W opd<tt0jilC3U jednym ze swych przyłączy jest dołączony rezystor wejściowy (110,120, 130; 210, 220, 230; 310,320,330) wyznaczający wartość elementu macierzy w układzie transformacji macierzowej, przy czym wartość rezystora jest ustalona przez wartość rezystora ujemnego sprzężenia zwrotnego (100, 200, 300) podzieloną przez wartość bezwzględną elementu macierzy, a drugie przyłącze rezystora przy jednym znaku liczby określającej element macierzy jest połączone z wejściem (81, 82, 83) układu transformacji macierzowej (80), a przy przeciwnym znaku jest połączone z wyjściem odwracającego wzmacniacza (145, 245, 345), przy czym wejście tego odwracającego wzmacniacza (145, 245, 345) jest dołączone do wejścia (81, 82, 83) układu transformacji macierzowej (80).
6. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że źródłami światła (30,40, 50) są lasery (32, 42,52) z modulatorami światła (34,44,54), które są dołączone do wyjść układu sterującego (20).
7. Układ według zastrz. 3, znamienny tym, że źródła światła (30, 40, 50) są laserami półprzewodnikowymi lub diodami świecącymi.