DE1194443B - Optical arrangement for eliminating the line structure in television receivers - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. α.:Int. α .:

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H04nH04n

Deutsche Kl.: 21 al -34/02 German class: 21 al -34/02

S 67860 VIII a/21 al
31. März 1960
10.Juni 1965S 67860 VIII a / 21 al
March 31, 1960
June 10, 1965

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Anordnung zur Beseitigung der Zeilenstruktur bei Bildröhren von Fernsehempfängern, die nach dem Zeilensprungverfahren arbeiten. Das vom Bildschirm ausgesandte Licht wird mittels einer optischen Blende, deren in Zeilenrichtung und in konstantem Abstand verlaufende Rillen einen kleineren Abstand als die benachbarten Bildzeilen eines Vollbildes aufweisen, insbesondere quer zur Zeilenrichtung gestreut.The invention relates to an optical arrangement for eliminating the line structure in picture tubes of television receivers that work on the interlaced principle. The one sent from the screen Light is by means of an optical diaphragm, whose in line direction and at a constant distance running grooves have a smaller distance than the neighboring picture lines of a full image, especially scattered across the line direction.

Da bei einer derartigen Anordnung die Zwischenräume benachbarter Zeilen überdeckt werden, ist es möglich, das Fernsehbild aus erheblich geringerem Abstand als bisher zu betrachten, da die sonst störende Zeilenstruktur nicht mehr erkennbar ist. Außerdem sind die mit der Zeilenstruktur eng zusammenhängenden unangenehmen Erscheinungen, wie das Zwischenzeilenfümmern, das Zeilenwandern und der Treppeneffekt, nicht mehr sichtbar, so daß ein ruhigeres und in der Horizontalen merklich schärferes Fernsehbild als bisher entsteht.Since the spaces between adjacent lines are covered in such an arrangement, it is possible to view the television picture from a much smaller distance than before, since the otherwise annoying Line structure is no longer recognizable. In addition, those are closely related to the line structure unpleasant phenomena, such as the breaking between lines, the wandering of lines and the Staircase effect, no longer visible, so that a calmer television picture that is noticeably sharper horizontally than before.

Zu den eben erwähnten Störerscheinungen sei noch folgendes ausgeführt:The following should be added to the disturbance phenomena just mentioned:

Das Zwischenzeilenfümmern ist eine häufig beobachtete Unruhe im Fernsehbild, die als Folge des Zeilensprungverfahrens mit einer Frequenz von nur 25 Hz auftritt (vertikales Flackern des Bildes). Auch das Zeilenwandern ist eine Folge des Zeilensprungverfahrens. Es beruht auf der Akkommodation des Auges an eine bestimmte Zeile, täuscht dem Beobachter ein langsam nach oben oder nach unten wanderndes Zeilenraster von der halben Zeilenzahl vor und tritt bei senkrechten Bewegungen im Bild besonders störend in Erscheinung. Unter Treppeneffekt versteht man die Eigenschaft eines jeden mit Zeilenraster arbeitenden Übertragungssystems, alle mit den Zeilen einen kleinen Winkel einschließenden Linien als Treppen abzubilden. Infolge der Aufhebung der Zeilenstruktur sind alle diese Erscheinungen für den Fernsehzuschauer nicht mehr sichtbar. Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die optische Blende so zu dimensionieren, daß die bestmögliche Uberdeckung der Zeilenzwischenräume ohne erkennbaren Lichtverlust für den Fernsehzuschauer und ohne Beeinträchtigung der Bildpunktscharfe in Zeilenrichtung erzielt werden kann. Dies wird erfindungsgemäß mit einer gerillten optischen Blende der beschriebenen Art dadurch erreicht, daß die Rillentiefe T nach der FormelThe interlace is a frequently observed disturbance in the television picture, which occurs as a result of the interlacing process with a frequency of only 25 Hz (vertical flickering of the picture). Line wandering is also a consequence of the interlacing process. It is based on the accommodation of the eye to a certain line, simulates to the observer a line raster of half the number of lines moving slowly up or down and is particularly disturbing in the case of vertical movements in the image. The staircase effect is understood to mean the property of any transmission system that works with a line grid to depict all lines enclosing a small angle with the lines as stairs. As a result of the abolition of the line structure, all these phenomena are no longer visible to the television viewer. The aim of the present invention is to dimension the optical diaphragm in such a way that the best possible coverage of the interline spaces can be achieved without any noticeable loss of light for the television viewer and without impairing the pixel sharpness in the line direction. This is achieved according to the invention with a grooved optical diaphragm of the type described in that the groove depth T according to the formula

D-bD-b

Optische Anordnung zur Beseitigung der Zeilenstruktur bei FernsehempfängernOptical arrangement for eliminating the line structure in television receivers

Anmelder:Applicant:

SABA Schwarzwälder Apparate-Bau-Anstalt
August Schwer Söhne G. m. b. H.,
Villingen (Schwarzw.)SABA Black Forest apparatus construction institute
August Schwer Sons G. mb H.,
Villingen (Black Forest)

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Phys. Dr. Hansrichard Schulz,Dipl.-Phys. Dr. Hansrichard Schulz,

Villingen (Schwarzw.)Villingen (Black Forest)

4<ζ·(η-1) bemessen ist, wobei mit D der Zeilenabstand, mit b der Rillenabstand, mit α der Abstand Leuchtschicht— Profil und mit η der Brechungsindex des verwendeten Blendenmaterials bezeichnet ist. Bei Beachtung der erfindungsgemäßen Lehre wird die Zeilenstruktur auf der Leuchtschicht des Bildschirmes für den Zuschauer praktisch unsichtbar.4 <ζ · (η-1), where D denotes the line spacing, b denotes the groove spacing, α denotes the distance between the luminous layer and the profile and η denotes the refractive index of the screen material used. If the teaching according to the invention is observed, the line structure on the luminous layer of the screen becomes practically invisible to the viewer.

Ein optimales Ergebnis zur Beseitigung der Zeilenstruktur wird erzielt, wenn bei periodischem Oberflächenprofil mit konstantem Rillenabstand b der Wert von b = D/20 bis D/5 ist.An optimal result for eliminating the line structure is achieved when the value of b = D / 20 to D / 5 for a periodic surface profile with constant groove spacing b.

Weiterhin hat sich eine Anordnung als besonders vorteilhaft erwiesen, bei welcher die Rillentiefer des aus einer Kette von Bögen eines Polynoms, vorzugsweise aus Parabolbögen bestehenden Rillenprofils etwa b/10 ist.Furthermore, an arrangement has proven to be particularly advantageous in which the groove depth of the groove profile consisting of a chain of arcs of a polynomial, preferably of parabolic arcs, is approximately b / 10 .

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist das Material der Blende nahezu den gleichen Brechungsindex η wie das Schirmglas auf.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigtAccording to a further feature of the invention, the material of the screen has almost the same refractive index η as the screen glass.
The invention is explained in more detail below with reference to the drawings. Here shows

F i g. 1 die schematische Zuordnung von Bildschirm, Blende und menschlichem Auge,F i g. 1 the schematic allocation of screen, bezel and human eye,

F i g. 2 die Rillenstruktur der Blende in stark vergrößertem Maßstab undF i g. 2 the groove structure of the diaphragm on a greatly enlarged scale and

F i g. 3 eine graphische Darstellung der Umordnung der Leuchtdichtenverteilung.F i g. 3 is a graphic representation of the rearrangement of the luminance distribution.

Die optischen Vorgänge sind in F i g. 1 in einThe optical processes are shown in FIG. 1 in a

Koordinatenkreuz eingetragen, wobei die Leuchtschicht 1 der Bildröhre auf der z-Achse und das Profil 2 der optischen Blende 3 auf der im Abstand χ — α (parallel zur z-Achse) gezeichneten (/-Achse liegen. Das Rillenprofil 2 der optischen Blende 3 bewirkt eine Umordnung der ursprünglichen Leuchtdichteverteilung S (z) der auf der z-Achse befindlichen Leuchtschicht 1 in eine für den Beobachter 4 sichtbare Verteilung S* (q), die durch das Rillenprofil 2 aufCoordinate cross entered, with the luminescent layer 1 of the picture tube on the z-axis and the profile 2 of the optical diaphragm 3 on the (/ -axis) drawn at a distance χ - α (parallel to the z-axis) causes a rearrangement of the original luminance distribution S (z) of the luminous layer 1 located on the z-axis into a distribution S * (q) which is visible to the observer 4 and which occurs through the groove profile 2

509 579/148509 579/148

der ί-Achse hervorgerufen wird. Beim praktischen Fernsehempfangsfall, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, liegen dann folgende Verhältnisse vor:the ί-axis is caused. In the practical TV reception, as shown in Fig. 1, then the following conditions exist:

I. Der Beobachter 4 sitzt so. weit von der Scheibe 3 Diese Beziehung für die Wirkung der Blende 3 gilt für beliebige Profile. Von besonderem Interesse sind periodische Profile 2 der Blende 3, wie sie in den F i g. 2 und 3 dargestellt sind. Hierbei ist der konstante Rillenabstand dieser periodischen Profile mit b I. The observer 4 sits like this. far from the pane 3 This relationship for the effect of the diaphragm 3 applies to any profile. Of particular interest are periodic profiles 2 of the diaphragm 3, as shown in FIGS. 2 and 3 are shown. Here is the constant groove spacing of these periodic profiles with b

Beobachter 4 betrachtet zu werden brauchen.
II. Die maximale Ablenkung der Strahlen von der Leuchtschicht 1 infolge Brechung an dem Rillenprofil 2 erfolgt nur im Bereich kleiner Winkel (< 20°), so daß für die Sinus- und Tangensfunktionen ihr Argument gesetzt werden kann:Observer 4 need to be viewed.
II. The maximum deflection of the rays from the luminous layer 1 as a result of refraction at the groove profile 2 occurs only in the area of small angles (<20 °), so that their argument can be set for the sine and tangent functions:

sin ω «a w tgq>f&q>. (1)sin ω «a w tgq> f &q>. (1)

III. Dienachdeml^m^rtschenCosmusgesezauftretende Wmkelabhangigkeit der Leuchtdichte kann vernachlässigt werden, so daß der Übergang _ao von S(z) nach S*(q) allein durch eine Koordinatentransformation ζ — f(q) gewonnen werdenIII. The angular dependence of the luminance, which occurs after the cosmic law, can be neglected, so that the transition _ao from S (z) to S * (q) can be obtained solely by a coordinate transformation ζ - f (q)

Unter diesen Voraussetzungen läßt sich entsprechend F i g. 1 und 2 die Koordinatentransformation ermitteln, wobei folgende Größen verwendet werden:Under these conditions, according to FIG. 1 and 2 determine the coordinate transformation, where the following sizes are used:

φ = Ablenkwinkel,
α = Einfallwinkel
A₂ = Ausfallwinkel, φ = deflection angle,
α = angle of incidence
A ₂ = angle of projection,

β = Neigungswinkel des Profils 2 im Punkt (α, q), β = angle of inclination of profile 2 at point (α, q),

ρ = Funktion des Oberflächenprofils,
K₁ = Brechungsindex für Luft (= 1),
n* = Brechungsindex für die Blende (1). ρ = function of the surface profile,
K ₁ = refractive index for air (= 1),
n * = refractive index for the diaphragm (1).

Der Beobachter 4 sieht auf der Leuchtschicht 1 am Punkt 5 mit den Koordinaten O, q ein mit der Leuchtdichte S*(q) leuchtendes Flächenelement, das sich in Wirklichkeit an dem Punkt 5' mit den Koordinaten O, ζ = q—a · tg befindet. Die Ablenkung des vom Punkt5' kommenden Lichtstrahles erfolgt in der Blende 3 am Punkt 6 mit den Koordinaten a, q durch Brechung am Rillenprofil.The observer 4 sees on the luminous layer 1 at the point 5 with the coordinates O, q a surface element luminous with the luminance S * (q) , which in reality is located at the point 5 'with the coordinates O, ζ = q-a · tg is located. The deflection of the light beam coming from point 5 'takes place in the diaphragm 3 at point 6 with the coordinates a, q by refraction on the groove profile.

Sie läßt sich gemäß den nachfolgenden Beziehungen nach dem Brechnungsgesetz ermitteln, wenn die Steigung im Punkt 6 durchIt can be determined according to the following relationships according to the law of refraction if the Incline in point 6 through

ausgedrückt wird.is expressed.

/7-f SlU &i ^ /7« " Sm OCu./ 7-f SlU & i ^ / 7 «" Sm OCu .

9595

{n — l)-tgß = (n — 1) {n - l) -tgß = (n - 1)

άράρ

(⁶)( ⁶ )

bezeichnet sind·are designated

_^F _r ■ \2π· ν ·
^p ~ £{ ^y ' \ _ ^ F _r ■ \ 2π · ν ·
^p ~ £ { ^y '\

_{Zuf Unterdrück der} Zeilenstruktur im Fernseh_{bM eignet sJch besoi}f_ders ^ _{ein aus dner Kette von} Parabolbögen bestehendes Profil. Das sei an Hand einer in F i g. 3 gezeigten beispielsweisen graphischen Lösung der Gleichung (8) für die Leuchtdichteverteilung nachgewiesen. Für das parabolische Profil ^ * Zugrundelegung einer Rillentiefe Γ die Qleichu 2 _{Zuf suppressing the} line structure in the television _{bM is sJch BESOI} f ^ _{DERS a} consisting _{of DNER chain of} Parabolbögen profile. That is on the basis of one in FIG. 3 for the luminance distribution shown as an example graphical solution of equation (8). For the parabolic profile ^ * based on a groove depth Γ the Qleichu 2

no)no)

Daraus ergibt sich die Profilsteigung im Punkt 6 mit den Koordinaten (a, p) This results in the profile slope at point 6 with the coordinates (a, p)

ά Τά Τ

-—^-= 8 — (q — <7m) ·-— ^ - = 8 - (q - <7m) ·

maximale Profilsteigung betragt dannmaximum profile slope is then

(11)(11)

dp dqdp dq

T b . T .... T b. T ....

^Nach Gleichung (7) folgt aus Gleichung (12) die Zerstreuungsweite ^{According to} equation (7), the dispersion range follows from equation (12)

T
/ = α (« — 1) · 4 -r-. (13) T
/ = α («- 1) * 4 -r-. (13)

Aus den Gleichungen (13) und (11) folgt
j—?~ j = It follows from equations (13) and (11)
j— ? ~ j =

(q — q_m). (14) (q - q _m ) . (14)

4545

Wird Gleichung (14) in Gleichung (7) eingesetzt, dann istSubstituting equation (14) into equation (7), then

z = q — 2'-j-(q — q_m) (15) z = q - 2'-j- (q - q _m ) (15)

oder, auf b als nominierte Koordinaten bezogen,or, referring to b as nominated coordinates,

Die Koordinatentransformation ergibt dann:The coordinate transformation then results in:

^{b b} b \b b
Die in F i g. 3 dargestellte Transformationskurve wurde fur ^bb b \ bb
The in F i g. 3 transformation curve was shown for

q_m = nfb und -=- = 5
^b q _m = nfb and - = - = 5
^b

berechnet.calculated.

Bei dem in Fig. 3 links dargestellten Schwarz-In the case of the black and white shown on the left in Fig.

weißsprung S j- zeigt die graphische Lösung diewhite jump S j- shows the graphical solution

physikalische Wirkungsweise der Zerstreuung S* —-. physical mode of action of dispersion S * ---.

° b° b

^ / dp\ _ physikalische Wirkungsweise der Zerstreuung S ^ / dp \ _ physical mode of action of dispersion S

z = q—α·\%φ p* q —a{n—V)\-~-\q. (7) 60 ° b z = q-α · \% φ p * q -a {n-V) \ - ~ - \ q. (7) 60 ° b

\^1> Der ursprünglich scharfe Schwarzweißsprung wird \ ^ 1> The originally sharp black and white jump becomes

Die Beziehung zwischen der für den Beschauer 4 durch die eine Zickzacklinie ergebende Zerstreuungs-The relationship between the dispersion for the viewer 4 by the zigzag line

schirm 1 vorhandenen Verteilung S(z) ist dann
S*(q) = S Iq — α (« — 1) · ( )screen 1 existing distribution S (z) is then
S * (q) = S Iq - α («- 1) · ()

(8)(8th)

und weißen Streifen sich ändernder Breite zerlegt, daß die schwarzen Streif en von Schwarz aus in Richtung Weiß und umgekehrt die weißen Streifen von Weiß aus in Richtung Schwarz kontinuierlich in ihrer Breiteand white stripes of varying widths that the black stripes break down from black in the direction of White and vice versa the white stripes from white in the direction of black continuously in their width

abnehmen. Der genügend weit von der Zerstreuungsscheibe 3 entfernte Beobachter 4 nimmt wegen der endlichen Aperatur des Auges die einzelnen Streifen nicht mehr getrennt wahr, sondern integriert über Strecken von b. Die dadurch von ihm erhaltenen Mittelwerte stellen sich ihm als kontinuierlicher, auf 2 · / verflachter Schwarzweißübergang dar.decrease. Because of the finite aperture of the eye, the observer 4, who is sufficiently far away from the divergent disk 3, no longer perceives the individual stripes separately, but rather integrates them over stretches of b. The mean values obtained by him are presented to him as a continuous black-and-white transition flattened to 2 /.

Dieser Schwarzweißübergang gilt für jede Zeile und ihren anschließenden Zwischenraum, wenn vor der Leuchtschicht der Fernsehbildröhre mit ihrer Zeilen- *° struktur eine Blende mit parabolischem Oberflächenprofil angebracht ist. Dabei ergibt sich der günstigste Wert für die Zerstreuung, wenn die Zerstreuungsweite / gleich dem Abstand benachbarter Bildzeilen ist. This black and white transition applies to each line and its subsequent space if before the Luminous layer of the television picture tube with its line * ° structure a panel with a parabolic surface profile is attached. This results in the cheapest Value for the dispersion if the dispersion width / equals the distance between adjacent image lines.

Vorzugsweise wählt man für die Zerstreuungsblende is einen Rillenabstand von etwa einem Fünftel bis einem Zwanzigstel des Abstandes benachbarter Bildzeilen und eine Rillentiefe von etwa einem Zehntel des Rillenabstandes.Is is preferably selected for the diverging diaphragm a groove spacing of about one fifth to one twentieth of the spacing between adjacent image lines and a groove depth of about one tenth of the groove spacing.

Man kann für die Streuwirkung der optischen Blende ao auch ein nicht periodisches Rillenprofil mit statischer Verteilung des Brechungswinkels verwenden, wenn hierbei die mittlere Rillenbreite gegenüber dem Abstand benachbarter Bildzeilen klein ist. Diese Ausführung ist dadurch sehr einfach herzustellen, daß man beispielsweise das Rillenprofil durch Schleifmittel, z. B. mittels Sandpapier, erzeugt, deren Korngröße gegenüber dem Abstand benachbarter Bildzeilen klein ist. Ein solches Profil der zerstreuenden Blende löscht ebenfalls die Zeilenstruktur aus. Allerdings können hierbei infolge der statischen VerteilungdesBrechnungswinkelsteilweiseTotalreflexionen auftreten, so daß ein Teil des Lichtes für den Zuschauer verlorengeht und einen gewissen Helligkeitsverlust hervorruft. One can for the scattering effect of the optical diaphragm ao also use a non-periodic groove profile with static distribution of the angle of refraction, if here the mean groove width is small compared to the distance between adjacent image lines. This execution is very easy to manufacture by, for example, the groove profile using abrasives, z. B. by means of sandpaper, whose grain size compared to the distance between neighboring ones Image lines is small. Such a profile of the diffusing diaphragm also erases the line structure. However can partially total reflections due to the static distribution of the refraction angle occur, so that part of the light is lost for the viewer and causes a certain loss of brightness.

Periodische Oberflächenprofile vermeiden derartige Totalreflexionen, so daß Blenden mit solchen Profilen günstige Zeilenauslöschung ohne Helligkeitsverlust gegenüber dem Fernsehbild auf der Leuchtschicht aufweisen.Periodic surface profiles avoid such total reflections, so that diaphragms with such profiles favorable line erasure without loss of brightness compared to the television picture on the luminescent layer exhibit.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Optische Anordnung zur Beseitigung der Zeilenstruktur bei Fernsehempfängern, die nach dem Zeilensprungverfahren arbeiten, mittels einer das vom Bildschirm ausgesandte Licht insbesondere quer zur Zeilenrichtung streuenden optischen Blende, deren in Zeilenrichtung und in konstantem Abstand von dem Leuchtschirm der Bildröhre verlaufende Rillen einen kleineren Abstand als die benachbarten Bildzeilen eines Vollbildes aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillentiefe T nach der Formel1. Optical arrangement for eliminating the line structure in television receivers that work according to the interlacing method, by means of an optical diaphragm which scatters the light emitted by the screen, in particular transversely to the line direction, whose grooves running in the line direction and at a constant distance from the screen of the picture tube are less than the adjacent image lines of a full image, characterized in that the groove depth T according to the formula ' D · b ' D · b 4a (n - 1) 4a (n - 1) berechnet ist, wobei mit D der Zeilenabstand, mit b der Rillenabstand, mit α der Abstand Leuchtschicht—Profil und mit η der Berechnungsindex des verwendeten Blendenmaterials bezeichnet ist.is calculated, where D denotes the line spacing, b denotes the groove spacing, α denotes the distance between the luminescent layer and the profile and η denotes the refractive index of the screen material used. 2. Optische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei periodischem Oberflächenprofil mit konstantem Rillenabstand b der Wert von b = D/20 bis D/5 ist.2. Optical arrangement according to claim 1, characterized in that in the case of a periodic surface profile with a constant groove spacing b, the value of b = D / 20 to D / 5. 3. Optische Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillentiefe T des aus einer Kette von Bögen eines Polynoms, vorzugsweise aus Parabolbögen bestehenden Rillenprofils etwa b/lO ist.3. Optical arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that the groove depth T of the groove profile consisting of a chain of arcs of a polynomial, preferably of parabolic arcs, is approximately b / lO . 4. Optische Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Blende nahezu den gleichen Lichtbrechungsindex η aufweist wie das Schirmglas.4. Optical arrangement according to claim 1, characterized in that the material of the diaphragm has almost the same refractive index η as the screen glass. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 509 579/148 6.65 © Bundesdruckerei Berlin509 579/148 6.65 © Bundesdruckerei Berlin