DE2849749C2 - Verfahren zum spalten- und/oder zeilenweisen Abtasten bzw. Adressieren von flächenhaft ausgebildeten elektrooptischen Wandlern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Elektrooptische Wandler werden in mannigfacher Ausführung für die Bildverarbeitung eingesetzt. So dienen Signalplatten, enthaltend eine mit einer Halbleiterschicht überzogene Oberfläche, zur Verwendung in Fernsehaufnahmeröhren und Lichtventiimatrixanordnungen für Projektionsabbildungen, indem über eine geeignete Koordinatenansteuerung durch elektrische Adressensignale Flächenbereiche mehr oder weniger abgedunkelt bzw. aufgehellt werden, so daß z. B. hierüber geleitete Lichtstrahlen eine entsprechende Abbildung auf einem Projektionsschirm hervorrufen. Aber auch Flachbildschirme dienen als elektrooptische Wandler, die zur Anzeige von z. B. graphischen Darstellungen sowie Symbolen und Zeichen betrieben werden können. Bei allen diesen Ausführungsformen von elektrooptischen Wandlern ist es von besonderer Wichtigkeit, daß die beaufschlagten Oberflächen homogen ausgebildet sind und keine Defekte aufweisen. Bei Signalplatten bedeutet das, daß z. B. die einzelnen Empfängerelemente, insbesondere zur Darstellung von Grauwerten, über dem gesamten Oberflächenbereich ein gleichförmiges Verhalten bzw. die gleiche Charakteristik zeigen, um überhaupt eine zuverlässige Verwendung gewährleisten zu können. Das bedeutet dann aber, daß bei der Herstellung ein besonderer Aufwand getrieben werden muß, um völlig fehlerfreie Signalplatten zu erhalten.

Auch bei Flachbildschirmen als elektrooptische Wandler, die z. B. in Form von Gasentladungsvorrichtungen vorliegen können, sind mannigfache Fehlerquellen möglich.

Bei dieser Sachlage ist es nun äußerst hinderlich, wenn schon wenige defekte Oberflächenbereiche eines elektrooptischen Wandlers der eingangs genannten Art genügen, den betreffenden elektrooptischen Wandler als Ausschuß klassifizieren zu müssen, was zu en .sprechender Verringerung der Hersiellungsausbeute führt. Eine Erhöhung der Herstellungsausbeute läßt sich nur durch Anwenden von Prozessen entsprechend höheren Aufwandes herbeiführen, wodurch dann hinwiederum das Fertigprodukt entsprechend verteuert wird.

Um hier Abhilfe zu schaffen, werden gemäß einer dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zugrundeliegenden Veröffentlichung in »IBM Technical Disclosure Bulletin«, Band 16, Heft 12 vom Mai 1974 auf den Seiten 3999 und 4000 bei Anwenden eines linearen Bildaufnahmeverfahrens mittels Diodenzeilen als elektrooptische Wandler statt — wie bisher üblich — nur einer einzigen Diodenzeile bis zu drei parallel zueinander liegende Diodenzeilen vorgesehen. Das bedeutet daß dann pro Bildpunktstelle infolge des hierbei ausgenutzten räumlichen Redundanzprinzips mehrere Diodenstellen erregt werden. Fehlerhafte Diodenstellen können sich dabei entsprechend gering« auswirken als sonst da die Wahrscheinlichkeit für den gleichzeitigen Ausfall aller einer Bildpunktstelle zugeordneter Diodenstellen als stark herabgesetzt angesehen werden kann.

Die Ausnützung dieses räumlichen Redundanzprinzips bringt natürlich auch Nachteile mit sich. Gravierend ist nämlich der erhöhte Platzbedarf für jede Bildpunktstelle des elektrooptischen Wandlers, so daß dessen Abmessungen entsprechend vergrößert werden müssen unter gleichzeitiger Verringerung der maximal hiermit zu erreichenden Bildauflösung. Ganz abgesehen davon können sich Fehler ohne weiteres auch über mehr als eine Diodenstelle erstreckea

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, unter Anwenden des Redundanzprinzips einen elektrooptischen Wandler so zu betreiben, daß dessen maximale Bildauflösung nicht beeinträchtigt wird und seine Abmessungen verringert werden.

Diese Aufgabe wird durch die gekennzeichneten Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Wenn also bei einem elektrooptischen Wandler einzelne Flächenbereiche eine vom Rest stark abweichende Empfindlichkeit bzw. unterschiedliche und fehlerhafte Eigenschaften aufweisen, wird der elektrooptische Wandler, damit sich diese Fehler nicht durch störende he'le oder dunkle Flecken bemerkbar machen, unter Zugrundelegen eines zeitlichen Redundanzprinzips z. B. fünfundzwanzigmal pro Sekunde relativ zur Objektebene bzw. bezüglich des Projektionsschirms unter entsprechender Adressenänderung verschoben, und zwar um z. B. eine Zeile und/oder eine Spalte, so daß dabei die Fehlerstelle gewissermaßen auf eine größere Fläche verschmiert wird. Hierzu wird jeweils synchron die Adresse jedes abgetasteten bzw. adressierten Bildelements herauf- oder herabgesetzt, so daß ein stehendes Bild aufgebaut wird, bei dem der Einfluß einer fehlerhaften Bildpunktstelle derart stark reduziert ist — im genannten Beispiel also auf '/35 —■ so daß praktisch keine Wirkung mehr zu verzeichnen ist. Gleiches gilt in entsprechender Abwandlung natürlich auch für koordinatenadressierte Flachbildschirme.

Bei Anwendung der Erfindung lassen sich bisher als unbrauchbar verworfene elektrooptische Bildwandler noch für zuverlässige Betriebsweise einsetzen, so daß

sich dank der Erfindung eine bessere Ausnutzung entsprechender Herstellungskapazitäten ergibt.

Bei Signalplatten erfolgt eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung mit Hilfe von piezoelektrischen, clckirostriktivcn und magnetostriktiven Bauelementen, da die erforderlichen Wegämierungen sehr klein sind (etwa 5 μηι) und außerdem die Verschiebungszeiten (etwa 10 ms) technisch leicht zu verwirklichen sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in vorteilhafter Weise mit Hilfe eines elektrooptischen Wandlers durchführen, dessen tafelförmige Ausführungsform in einem rirohlrahmen verschiebbar gelagert ist Hierbei ist gemäß der Erfindung zusätzlich der Hohlrahmen so ausgestaltet, daß er die Aufnahme sowohl der Bauelemente bzw. -einheiten zum Verschieben des elektrooptischen Wandlers als auch seiner Rückführelemente, vorzugsweise Blattfedern, gestattet Mit einer derartigen kompakten Baueinheit lassen sich dann leicht die verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten realisieren.

Im übrigen kann bei Anwendung des elektrooptischen Wandlers gemäß der Erfindung als Signalplatte oder Lichtventilmatrix auch der Lichtstrahl bewegt werden, wobei dann der elektrooptische Wandler in seiner Lage festmontiert ist Die Lichtstrahlen lassen sich dabei entweder durch Verschieben oder Verkippen des Objektivs oder mittels Schwenkspiegel über die Signalplatte führen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind im einzelnen den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird anschließend an Hand einer Ausführungsbeispielsbeschreibung mit Hilfe der unten aufgeführten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schema für die Strahlführung beim Verfahren gemäß der Erfindung,

Fig.2a—2e verschiedene Lageansichten eines ausleuchtenden Strahls bezüglich einer Defektstelle auf dem elektrooptischen Wandler,

F i g. 3 eine Draufsicht auf einen elektrooptischen Wandler mit angedeuteten Steuerungs- und Betätigungseinheiten,

F i g. 4 eine perspektivische Ansicht einer kompakten elektrooptischen Baueinheit.

Die in F i g. 1 gezeigte Strahlführung gilt für ein Verfahren, bei dem eine Objektebene 2 mittels einer durch die gezeigten Hauptebenen angedeuteten Linsenanordnung (Objektiv) 7 auf einer Signalplatte 1 abgebildet wird. Auf die Objektebene 2 einfallende Lichtstrahlen 9 werden dort reflektiert, so daß Strahlen 8 über das Objektiv 7 auf die verschiedenen Stellen der Signaiplatte 1 gelenkt werden, wenn entweder die Signalplatte 1 relativ zur Objektebene 2 verschoben wird, das Objektiv 7 verschoben bzw. verschwenkt wird oder die Strahlen 8 mittels Schwenkspiegel auf die Signalplatte 1 gelenkt werden. Während bf i Anwenden der Erfindung auf eine Lichtventilmatrix grundsätzlich das gleiche Schema gilt, ist bei Anwendung auf einen Flachbildschirm davon auszugehen, daß mittels der Koordinatenadressierung die verschiedensten Bildelemente auf der Büdschirmoberfläche zum Aufleuchten gebracht werden.

Für alle diese Anwendungszwecke läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren an Hand der Lageübersichten in F i g. 2 als dynamisches Fehlerkorrekturverfahren am besten erläutern.

Hier ist ein als Signalplatte oder Lichtventilmatrix dienender elektroopti.icher Wandler 1 jeweils in einem Bereich 12 ausgeleuchtet. Der elektrooptische Wandler 1 cnlhiilt ein defektes Bildelement 11. Aus dem ausgeleuchteten Bereich 12 wird zur Erläuterung der Erfindung eine Bildpunktstelle 13 herausgegriffen. Bei Verwendung als Signalplatte soll der elektrooptische Wandler 1 pro Sekunde 25mal komplett ausgelesen werden, und zwar Bildpunktstelle für Bildpunktstelle. Das Auslesen erfolgt dabei je nach Bauart durch sequentielles Adressieren aller Bildpunktstellen auf elektronischem Weg, z. B. durch Elektronenstrahl. Bei Ausbildung als Flachbildschirm werden aufeinanderfolgend zur Lichtabgabe die jeweils vorbestimmten Koordinatenkreuzungsstellen erregt, wobei natürlich hierbei kein Ausleuchtungsbereich vorliegt, sondern lediglich durch entsprechende Adressierung das Bildelement 11 zur Abstrahlung erregt wird

In allen Fällen wird durch Verschieben des elektrooptischen Wandlers 1, um eine Spalte und/oder eine Zeile, erreicht daß anstelle von nur einem Bildelement pro Bildpunktstelle, welches unter Umständen fehlerhaft sein kann, pro Bildpunktstelle eine Mehrzahl von Bildelementen erregt wird. Das vorliegende Beispiel ist der

Übersichtlichkeit und der Einfachheit /v.lber nur auf die Verschiebung um eine Spalte und/oder e^:ne Zeile gerichtet

Da die Bildelemente äußerst klein sind, lassen sich zumindest bei Verwendung als Signalplatten und Lichtventilmaifixanordnungen auch Verschiebungen um mehrere Spalten und Zeilen anwenden, ohne daß eine unzulässige Vergrößerung der Abmessungen der Gesamtanordnung vorzusehen ist. Bei Anwendung auf größeren Gasentladungsbildschirmen jedocii läßt sich die Verschiebung nur auf zwei Spalten und zwei Zeilen begrenzen.

Im einzelnen geht die Betriebsweise aus den Darstellungen nach F i g. 2 wie folgt hervor: In F i g. 2a fällt eine Bildpunktstelle 13 mit einem fehlerhaften Bildelement 11 zusammen. Durch Relativverschiebung des elektrooptischen Wandlers 1 zur Bildpunktstelle 13 (Fig.2b) um eine Spalte wird der Strahlengang freigegeben In F i g. 2c liegt eine Relativverschiebung um eine Spalte und eine Zeile vor, so daß auch hier wiederum der Strahlengang freigegeben wird. In F i g. 2d ist die Relativverschiebung um eine Zeile angedeutet, um so ebenfalls eine Strahlfreigabe zu gestatten. In Fig.2e fällt aber wiederum die Bildpunktstelle 13 mit dem fehlerhaften Bildelement 11 zusammen, so daß infolgedessen keinerlei Wirkung zu verzeichnen ist.

Beim jeweiligen Auslesen der Bildelemente 11 müssen natürlich jeweils auch die abgelesenen Adressen elektronisch um eine Spalte und/oder Zeile entsprechend umgesetzt werden, so daß sich bei der späteren Bildsynthese die Teilbilder verschiedener Bilddurchläufe wieder decken und sich so ein stehendes Bild ergibt. Es läßt sich also sagen, da3 für jeden Bilddurchlauf der elektrc'piische Wandler 1 relativ zum Bild um ganze Vielfache von Spalten- oder Zeilenabstände verschoben wird, so daß bei jedem Bilddurchlauf ein anderes Bildelement für jede Bildpunktstelle wirksam ist. Entsprechendes gilt natürlich auch für die Anwendung bei einem Flachbildschirm.
Während im Ausführungsbeispiel nach Fig.2a—2e nur eine Bildelementmatrix von 2 · 2 gezeigt ist, läßt sich — wie gesagt — auch eine Bildelementma.trix von 5 · 5 realisieren, die bereits so wirksam ist, daß bei einer im Extremfall 100% der Helligkeitsskala betragenden Ausleuchtung der Eir'luß eines defekten Bildelements

6J auf 100 : 25 = 4% begrenzt wird. Die abweichende Helligkeit eines Bildelements wird also hiermit auf eine 25mal größere Fläche verschmiert, so daß der hierdurch bedingte Fehler praktisch zu vernachlässigen ist.

Ein Ausführungsbeispiel für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens geht aus Fig.6 hervor. Hier ist der elektrooplische Wandler 1 in einem Hohlrahmen 5 in beiden Koordinatenrichtungen verschiebbar angeordnet. Fest mit dem Hohlrahmen 5 verbunden und hierin angeordnet sind piezoelektrische, magnetostriktive oder elektrostriktive, hier nur schematisch angedeutete Bauelemente 4, die auf benachbarte Seiten des elektrooptischen Wandlers 1 so einwirken, daß eine Verschiebung in beiden Koordinatenrichtungen möglieh ist. An den diesen Bauelementen 4 gegenüberliegenden Seiten des elektrooptischen Wandlers 1 sind Blattfedern 6 angeordnet, die einerseits eine feste Lagerung des elektrooptischen Wandlers 1 im Hohlrahmen 5 gewährleisten und andererseits eine solche Federkraft be- is sitzen, daß einerseits sich der elektrooptische Wandler 1 _..f__..„ J J»_ M/:,!,..„„ A=r D«ii*lam..i. Λ »lino iuaiuroc

verschieben läßt, andererseits jedoch bei Nichtaktivierung der Bauelemente 4 eine Rückstellung des elektrooptischen Wandlers 1 stattfinden kann. Statt der gezeigten Blattfedern 6 lassen sich auch andere bekannte Federungsmaßnahmen anwenden.

Weiterhin ist eine Steuerungseinheit 14 vorgesehen, die einerseits die Betätigung piezoelektrischer, magnetostriktiver oder elektrostriktiver Bauelemente 4 auszulösen vermag, andererseits jedoch auf einen in der Steuerungseinheit 14 enthaltenen Adreßdecoder einwirkt, so daß das Auslesen der als elektrooptischer Wandler 1 dienenden Signalplatte synchron mit deren Verschiebung erfolgt. Mit anderen Worten: Es kann also beim Auslesen im Bereich einer Fehlerstelle auf der Signalplatte 1 durch deren synchrones Verschieben mit der Ausleseadresse eine einwandfreie Bildwiedergabe gewährleistet werden.

Eine Kompaktausführung des zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung als Lichtventilmatrix oder als Signalplatte verwendbaren elektrooptischen Wandlers 1 ist in F i g. 4 gezeigt. Die Darstellung nach F i g. 3 läßt sich dabei als entsprechende Draufsicht. Der Holzrahmen 5 umfaßt den hierin gleitbar geführten elektrooptischen Wandler 1. Der Hohlrahmen 5 nimmt außerdem die Blattfedern 6 und Bauelemente 4 auf. Zusätzlich sind Anschlußleitungen 16 an die piezoelektrischen bzw. elektrostriktiven Bauelemente 4 vorgesehen, um deren Erregung von der Steuerungseinheit 14 aus vornehmen zu können.

Eine zweckgemäß abgewandelte Hohlrahmenausführung läßt sich bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Oasentladungsbildschirme benutzen, wobei dann allerdings zur Verschiebung des Bildschirms so 1 gegenüber dem Hohlrahmen 5 elektromechanische, hydraulische oder pneumatische Bauelemente hierin angeordnet sind

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Lichtventilmatrixanordnungen 1 oder Signalplatten 1 für Femsehaufnahmeröhren sind die erforderlichen Wege mit etwa 5 μιτι pro Bildelement sehr klein, so daß hierdurch die Rahmenabmessungen im wesentlichen nicht beeinflußt werden. Bei Anwendung auf Gasentladungsbildschirme ergeben sich Verschiebewege in der Größenordnung von 0.1 mm und weniger, so daß auch hier die erforderlichen Rahmenabmessungen keine zu großen Ausmaße annehmen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum spalten- und/oder zeilenweisen Abtasten bzw. Adressieren von flächenhaft ausgebildeten elektrooptischen Wandlern, wie Signalplatte, Lichtventilmatrix einerseits und Bildschirm andererseits, mit matrixförmig angeordneten und jeweils mindestens zwei Bildelemente aufweisenden Bildpunktstellen des zu empfangenden bzw. wiederzugebenden Bildes, indem mehr als eines von zueinander benachbarten Bildelementen des elektrooptischen Wandlers erregt wird, dadurch gekennzeichnet, daß synchron mit der spalten- und/ oder zeilenweisen Abtastung oder Adressierung der einzelnen Bildelemente des elektrooptischen Wandlers (1) eine entsprechende spalten- und/oder zeilenweise Verschiebung um im wesentlichen ein Bildelerneni entweder relativ zwischen elektrooptischen! Wandler (1) und Objektebene (2) bzw. Objektiv (7) oder der Adressierung der jeweiligen Bildelemente vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschiebung eines elektrooptischen Wandlers (1) entsprechend erregbare piezoelektrische, magnetostriktive oder elektrostriktive Bauelemente (4) dienen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß -ur Adressenverschiebung bei einem als Bildschirm ausgebildeten elektrooptischen Wandler (1) hydraulische, pneumatische oder elektromechanische Bauelemente dienen.