DE1549690C3 - Verfahren zur Darstellung von Zeichen auf dem Anzeigeschirm einer Kathodenstrahlröhre mi t HiUe von einzelnen Leuchtpunkten und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung von Zeichen auf dem Anzeigeschirm einer Kathodenstrahlröhre mit Hilfe von einzelnen Leuchtpunkten, die durch Hellsteuerung des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre erzeugt werden, wobei die Koordinatenpunkte für jeden auf dem Anzeigeschirm der Kathodenstrahlröhre zu erzeugenden Leuchtpunkt dadurch festgelegt werden, daß einer mit der Kathodenstrahlröhre verbundenen X-Achsen-Ablenksteuerschaltung und einer mit der Kathodenstrahlröhre verbundenen V-Achsen-Ablenksteuerschaltung jeweils ein Ablenk- ' steuersignal zugeführt wird, und wobei zur Hellsteuerung des Elektronenstrahls einer mit der Kathodenstrahlröhre verbundenen Z-Achsen-Helligkeitssteuerschaltung Helligkeitssteuersignale zugeführt werden.

Ferner betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Aus den Procedings of the Ire, 1961, Jan., S. 185-195 ist ein Verfahren dieser Art bekannt, bei dem eine Speichereinrichtung zur Speicherung von Daten vorgesehen ist, die über eine X-Achsen-Ablenksteuerschaltung und eine F-Achsen-Ablenksteuerschaltung einer Kathodenstrahlröhre eine Folge von differentiell bewerteten Ablenkbefehlen zuführen, wobei der Elektronenstrahl zu jedem neu anzuzeigenden Koordinatenpunkt von dem vorher angezeigten Koordinatenpunkt aus geführt wird. Nicht bekannt ist jedoch, den Elektronenstrahl während einer vom gegenseitigen Abstand der beiden Koordinatenpunkte abhängigen Zeitspanne hellzusteuern.

Aus den Bell Laboratories Record, 1961, April, S. 130—133 ist bekannt, zur Darstellung von Zeichen auf (( dem Anzeigeschirm einer Kathodenstrahlröhre eine gestufte Helligkeitssteuerung zu verwenden. Dabei wird jedem anzeigbaren Zeichen eine Helligkeitsstufe zugeordnet, mit der es dann auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre zur Anzeige gebracht wird. Dieses Anzeigesystem ist daher auf eine begrenzte Anzahl von Zeichen beschränkt. Obwohl auf diese Weise eine bestimmte Anzahl von Zeichen gleichmäßig hell dargestellt werden kann, ist diese Anordnung nicht geeignet, bei der Darstellung eines ununterbrochenen Zeichenelements nach der Ablenkung von einem Koordinatenpunkt zu einem benachbarten Koordinatenpunkt den Elektronenstrahl lediglich während einer vom gegenseitigen Abstand der beiden Koordinatenpunkte abhängigen Zeitspanne hellzusteuern.

Aus der britischen Patentschrift 8 95 830 ist ein Konverter zur Umsetzung von elektrischen Signalen in sichtbare Symbole bekannt. Durch Abfrage eines Magnetkernspeichers werden Steuerimpulse gewonnen, die einer Kathodenstrahlröhre zugeführt werden. Dabei erfolgt eine Ablenksteuerung eines Abtastlichtstrahls in X-Richtung und V-Richtung durch Steuerimpulse. Außerdem erfolgt eine Helligkeitssteuerung des Abtastlichtstrahls. Zu dieser werden lediglich Signale

zweier verschiedener Zustände gebraucht.

Obwohl dadurch eine Helligkeitssteuerung erfolgt, ist es nicht vorgesehen, bei der Darstellung eines ununterbrochenen Zeichenelements mittels des Elektronenstrahls einer Kathodenstrahlröhre nach der Ablenkung von einem Koordinatenpunkt zu einem benachbarten Koordinatenpunkt lediglich während einer vom gegenseitigen Abstand der beiden Koordinatenpunkte abhängigen Zeitspanne den Elektronenstrahl hellzusteuern.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, die Darstellung von beliebigen Zeichen und/oder Kurvenzügen bei gleicher Helligkeit aller dargestellten Zeichenelemente auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre zu ermöglichen.

Der zur Lösung der Aufgabe eingeschlagene Weg ist aus dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 ersichtlich.

Hierdurch wird die Aufgabe gelöst, denn wenn der Elektronenstrahl von einem Koordinatenpunkt zu einem anderen Koordinatenpunkt zur Darstellung eines Zeichenelements bewegt wird, dann wird die Zeitdauer der Hellsteuerung des Elektronenstrahls vom gegenseitigen Abstand der beiden Koordinatenpunkte bestimmt. Bei verhältnismäßig geringem Abstand der beiden Koordinatenpunkte voneinander wird der Elektronenstrahl nur für eine kurze Zeitspanne hellgesteuert, während bei größer werdendem Abstand die Zeitspanne länger wird. Dies hat den Vorteil, daß dadurch, daß die Bestimmung der Helligkeit für jedes einzelne Zeichenelement getrennt erfolgt, beliebige Kurven und/oder Zeichen mit gleichbleibender Helligkeit auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre dargestellt werden können.

Zur Durchführung des Verfahrens ist einem weiteren Merkmal der Erfindung gemäß eine Schaltungsanordnung mit einer Kathodenstrahlröhre, der Xl Y-Ablenkeinrichtungen zugehörig sind, die an den Ausgängen von Digital-Umwertern angeschlossen sind, welche eingangsseitig jeweils für die Ablenkung des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre in der jeweiligen Koordinatenrichtung bestimmte Digital-Signale aufnehmen, und mit einer an der Kathodenstrahlröhre angeschlossenen Helligkeitssteuerschaltung vorgesehen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Digital-Analog-Umwerter und die Helligkeitssteuerschaltung eingangsseitig jeweils an einem Register angeschlossen sind, daß die Register eingangsseitig am Ausgang einer Betriebsarten-Steuerschaltung und zusammen mit dieser Betriebsarten-Steuerschaltung an einer Digital-Signale abgebenden Signalabgabeeinrichtung angeschlossen sind und daß die Betriebsarten-Steuerschaltung in Abhängigkeit von den von der Signalabgabeeinrichtung abgegebenen Digital-Signalen an die genannten Register solche Steuerbefehle abgibt, daß nach einer Ablenkung des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre von einem Koordinatenpunkt zu einem benachbarten Koordinatenpunkt im Zuge der Darstellung eines ununterbrochenen Zeichenelements eine Hellsteuerung dieses Elektronenstrahls während einer vom gegenseitigen Abstand zwischen den beiden Koordinatenpunkten abhängigen Zeitspanne erfolgt.

Von der Signalabgabeeinrichtung werden nicht nur an die X-, Y- und Z-Register Signale angegeben, sondern auch die Betriebsarten-Steuerschaltung erhält Signale. Diese ist so ausgelegt, daß sie die X-, Y- und Z-Register dahingehend anzusteuern vermag, daß bei der Darstellung eines ununterbrochenen Zeichenelements eine Hellsteuerung erfolgt, deren Dauer vom gegenseitigen Abstand der das Zeichenelement bestimmenden Koordinatenpunkte abhängt. Dies hat den Vorteil, daß auf besonders einfache Weise eine gleichmäßige Helligkeit aller Zeichenelemente zu erzielen ist.

Gemäß einem weiteren Merkmal der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist diese dadurch gekennzeichnet, daß die Register jeweils einen Zähler

ίο enthalten, der in eine von dem jeweils zugeführten Digital-Signal abhängige Zählerstellung gelangt.

Dies hat den Vorteil, daß von der Signalabgabeeinrichtung nicht bei jedem neuanzuzeigenden Koordinatenpunkt der diesem zugehörigen X-, Y- bzw. Z-Koordinatenwert abgegeben werden muß, sondern, da der Zähler den Koordinatenwert des vorher angezeigten Koordinatenpunktes neu gespeichert hat, es ausreicht, den Zählerstand um 1 zu erhöhen oder zu erniedrigen. Damit kann mit einem Minimum an von der Signalabgabeeinrichtung abgegebener Information beim Übergang von einem Koordinatenpunkt auf den nächsten ausgekommen werden, was eine entsprechend schnelle Verarbeitung ermöglicht und mit geringem schaltungstechnischen Aufwand auszukommen gestattet. Ein weiterer Vorteil wird dadurch erzielt, daß bei der Anzeige eines Koordinatenpunktes immer von dem zuvor angezeigten Punkt ausgegangen wird. Dies ermöglicht einen äußerst sicheren und zuverlässigen Betrieb der Schaltungsanordnung, da ein eventuell,

beispielsweise in der Übertragung eines Signals von der Signalabgabeeinrichtung an ein Register einmalig auftretender Fehler wegen des geringen gegenseitigen Abstands der Koordinatenpunkte untereinander für das Auge auf dem Schirm praktisch nicht wahrnehmbar ist.

Einem weiteren Merkmal der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist diese dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgängen der Zähler der für die Aufnahme der Ablenksteuersignale vorgesehenen Register jeweils ein einen Digital-Analog-Umwerter bildendes Widerstands-Kettenleiternetzwerk angeschlossen ist.

Die Ausbildung der Digital-Analog-Wandler in Form eines an die Zähler der X- und V-Register angeschlossenen Widerstands-Kettenleiternetzwerks bringt zwei Vorteile mit sich. Erstens werden, die in den Registern vorgesehenen Zähler gleichzeitig zum Speichern der Koordinatenwerte des letzten Punktes und zur Abgabe der für den Kettenleiter notwendigen Signale verwendet. Zweitens bringt die Ausbildung des Kettenleiters als speicherfreies Widerstandsnetzwerk den Vorteil, daß der Analogwert, ohne eine Einschwingzeit zu benötigen, dem Zählerstand folgt und die Schaltungsanordnung daher entsprechend schnell arbeiten kann.

Einem weiteren Merkmal der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist diese dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler des für die Aufnahme der Helligkeitssteuersignale vorgesehenen Registers ausgangsseitig über Widerstände und Kondensatoren an der Helligkeitssteuerschaltung der Kathodenstrahlröhre angeschlossen ist. .

Bei der Darstellung eines Koordinatenpunktes bestimmt die Dauer des den Elektronenstrahl hellsteuernden Impulses den sichtbaren Durchmesser des auf der Schirmbildfläche sichtbaren Impulses. Der Vorteil dieser Schaltungsanordnung liegt darin, daß mittels des Z-Registers, dessen Inhalt ein Maß für die Helligkeit des Koordinatenpunktes ist, und Widerständen und Kondensatoren eine Zeitkonstante gebildet wird, deren Dauer davon abhängt, welche Widerstände und

Kondensatoren auf Grund des Inhalts des Z-Registers gerade an die Stromversorgung bzw. an Masse geschaltet sind. Die den Elektronenstrahl hellsteuernden Impulse hängen von dieser Zeitkonstante ab. Damit ist der Inhalt des Z-Registers ein Maß für den sichtbaren Durchmesser des Koordinatenpunktes auf dem Schirm.

An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend näher erläutert.

Fig. la zeigt eine typische Darstellung von kontinuierlichen und diskontinuierlichen Daten · auf der Schirmbildfläche einer Kathodenstrahlröhre in erfindungsgemäßer Weise;

Fig. Ib verdeutlicht in einem vergrößerten Ausschnitt aus der Darstellung gemäß Fig. la die Art und Weise der schrittweisen Punktaufzeichnung;

F i g. 2 läßt in einem Blockschaltbild die Einzelschaltungen und funktionellen Zusammenhänge einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung erkennen;

Fig.3 zeigt in einem Blockschaltbild einen Widerstands-Kettenleiter, der zur Erzeugung von X- und V-Ablenkspannungen dient, die zur Ablenkung des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre verwendet werden;

Fig.4 zeigt in einem Blockschaltbild eine Steuerschaltung, die zur Helligkeitssteuerung des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre dient;

F i g. 5 veranschaulicht in tabellarischer Form die Impulsdauer von zur Hellsteuerung des Elektronenstrahls dienenden Impulsen;

F i g. 6 veranschaulicht die Art und Weise, in der die Helligkeit auf der Schirmbildfläche der Kathodenstrahlröhre geändert wird;

F i g. 7 zeigt einen Schaltplan der Helligkeitssteuerschaltung gemäß F i g. 4;

F i g. 8 zeigt den Verlauf von typischen, in dem System gemäß F i g. 2 auftretenden Impulsfolgen.

Die Erfindung geht davon aus, daß ein Anzeigesystem mit einer Kathodenstrahlröhre kontinuierliche und nicht kontinuierliche grafische Aufzeichnungen liefert. Das System enthält eine Kathodenstrahlröhre mit X- und K-Ablenkeinrichtungen, die einen Elektronenstrahl auf der Schirmbildfläche entlang einer X- und einer V-Orthogonalachse ablenken. Dabei erfolgt eine schrittweise Ablenkung des Elektronenstrahls in Richtung der beiden Orthogonalachsen. Jede solche schrittweise Ablenkung wird von der Endstelle aus, in die der Elektronenstrahl nach der jeweils letzten Ablenkung bewegt worden ist, eingeleitet. Mit Hilfe der von einem Signalerzeuger abgegebenen Signale wird der Elektronenstrahl in differentiellen Vektorschriften zu ausgewählten Punkten hin abgelenkt. Jede schrittweise Weiterbewegung des Elektronenstrahls erfolgt von der zuletzt erreichten Endstelle aus in Richtung der X- bzw. r-Achse.

Der Signalerzeuger, dessen abgegebene Signale eine schrittweise Weiterbewegung des Elektronenstrahls zu ausgewählten Punkten auf der Schirmbildfläche hin bewirken, enthält vorzugsweise zwei Widerstands-Kettenleiter, deren Widerstände auf eine digitale Kodierung hin mit'der Ablenkeinrichtung der Kathodenstrahlröhre verbunden werden.

Allgemeine Beschreibung des eine Kathodenstrahlröhre verwendenden Anzeigesystems

Im folgenden soll unter Bezugnahme auf die Zeichnungen das erfindungsgemäße Anzeigesystem näher beschrieben werden. F i g. 1 a zeigt die Schirmbildfläche 11 einer normalen Kathodenstrahlröhre. Auf die Zuführung von Eingangssignalen von einer digitalen Datenverarbeitungsanlage, wie von einem Allzweck-Digitalrechner, erfolgt auf der Schirmbildfläche It der Kathodenstrahlröhre eine grafische Anzeige, die in typischer Weise z. B. die Linie 12, die (mit 13 bezeichnete) Ziffer 3 und die Linie 14 umfaßt. Die Anzeige erfolgt durch eine Reihe von differentiellen digitalen Vektorschrittsignalen, die die Bewegungslauffolge des Elektronenstrahls in zwei voneinander unabhängige, normalerweise orthohogor.ale I ichtungen steuern. Ein drittes digitales Signal bewirkt eine Hellsteuerung und Dunkelsteuerung des Elektronenstrahls, wodurch auf der Schirmbildfläche eine Reihe von Punkten gebildet wird. Der Elektronenstrahl wird damit durch Ausführung sehr kleiner Schrittbewegungen mit hoher Geschwindigkeit von Punkt zu Punkt weitergeführt. Dadurch kann eine nahezu kontinuierliche Darstellung der Linie 12 oder der unterbrochenen Linien, wie der Linie 12, des Schriftzeichens 13, oder einer Kombination dieser Elemente, erzielt werden. Die Größe der auf der Schirmbildfläche 11 gebildeten Punkte und die zeitlichen Abstände zwischen diesen führen dazu, daß die Linie 12 und die mit 13 bezeichnete Ziffer von einem Betrachter als aus ununterbrochenen Liniensegmenten bestehend angesehen werden. Bei einer Kathodenstrahlröhre, deren Schirmbildfläche z. B. die Abmessungen 127 mm zu 196 mm sind in Richtung der 196 mm langen Strecke 1700 Punkte darstellbar, während in Richtung der 127 mm langen Strecke 1100 Punkte darstellbar sind.

Nachstehend wird auf Fig. Ib näher eingegangen, in der in vergrößertem Maßstab ein Teil der in Fig. la dargestellten Schirmbildfläche 11 wiedergegeben ist.

Fig. Ib verdeutlicht dabei, wie die Anzeige auf der Schirmbildfläche der Kathodenstrahlröhre 11 durch eine Reihe von Punkten gebildet ist. Von irgendeinem willkürlichen Mittelpunkt aus, wie dem Punkt 16, wird der Elektronenstrahl nach Auftreten eines Befehls zur Hellsteuerung und Bildung des ersten Punktes 16a somit zu der nächsten, durch den Punkt 17 bezeichneten Stelle hin abgelenkt. Auf ein Hellsteuerungssignal hin wird an dieser Stelle auf der Schirmbildfläche 11 der Punkt 17a gebildet. In dieser Weise fortlaufend entsteht eine Reihe von Punkten, die zusammen die Linie 12 gemäß F i g. la bilden. Wie der vergrößerte Teil gemäß Fig. Ib erkennen läßt, wird auf der Schirmbildfläche 11 eine Reihe von sich überlappenden Punkten oder Kreisen dargestellt, die für einen Betrachter als Anzeige gemäß F i g. 1 a in Erscheinung treten.

Die Erfindung betrifft, wie es aus den Fig. la und Ib hervorgeht, die Steuerung der Bewegungsfolgen des Elektronenstrahls in einer Weise, daß der Elektronenstrahl in jede der beiden normalen orthogonalen X- und V-Richtungen bewegt wird, während ein drittes digitales Signal die Hell- und Dunkelsteuerung des Elektronenstrahls von Punkt zu Punkt steuert, wie vom Punkt 16 zum Punkt 17 gemäß F i g. 1 b. Diese Hellsteuerung bewirkt eine nahezu kontinuierliche Darstellung der Linie 12, bzw. eine nicht kontinuierliche Darstellung der Linie 12, der Ziffer 13 und der Linie 14.

Dabei wird die Lage jedes Punktes aus der Lage des jeweils letzten Punktes abgeleitet. Somit ist der Punkt 17a praktisch von dem Punkt 16a abgeleitet. Dieses Merkmal fördert ganz besonders die Zuverlässigkeit und den Wirkungsgrad. Die Daten werden auf der Schirmbildfläche der Kathodenstrahlröhre schritt-

weise dargestellt. Dieser Schrittbetrieb paßt insbesondere zu der digitalen Datenstruktur von Digitalrechnern und zu der bei Magnetbändern angewandten Datenstruktur.

In F i g. 2 ist in einem Blockschaltbild eine bevorzugte Ausführungsform des die Kathodenstrahlröhre verwendenden grafischen Anzeigesystems gemäß der Erfindung dargestellt. Gemäß F i g. 2 ist eine Datenverarbeitungsanlage 21 vorgesehen, die ein Allzweck-Digitalrechner oder eine Magnetbandeinheit sein kann, ι ο welcher bzw. welche digitale Informationen für die auf der Schirmbildfläche einer Kathodenstrahlröhre 31 vorzunehmende grafische Anzeige abzugeben imstande ist. Die Kathodenstrahlröhre 31 ist eine normale Röhre mit durch Horizontal- und Vertikal-Ablenkströme, die von entsprechenden Ablenkverstärkern 32 und 33 her zugeführt werden, in X- und V-Richtung steuerbarem Elektronenstrahl. Die Verstärker 32 und 33 sind derart ausgelegt, daß sie eine lineare Beziehung zwischen der Eingangs-Ablenkspannung und dem Ausgangs-Ablenkstrom herbeiführen. Der Elektronenstrahl der Röhre 31 wird in seiner Helligkeit durch eine Helligkeits-Steuer- [) schaltung 48 gesteuert; mit der Kathodenstrahlröhre sind noch eine Konstantstromquelle und weitere bei Kathodenstrahlröhren üblicherweise vorgesehene Steuerschaltungen verbunden.

Von der Datenverarbeitungsanlage 21 abgegebene digitale Befehlssignale, die z. B. durch die Ausgangssignale Al, R2, R 3, R5 und R6 und ENBdargestellt sind, werden dem System gemäß Fig.2 zugeführt. Dieses System lenkt auf jedes zugeführte Befehlssignal hin den Elektronenstrahl auf der Schirmbildfläche 11 in der in Zusammenhang mit Fig. la und Ib erläuterten Weise ab. Bei einem Magnetbandsystem können für die Darstellung der Zeichen in typischer Weise fünf Bandspuren zur Verfügung stehen. Dabei tritt ein Befehlssignal auf eine besondere Kodierung der ! Ausgangssignale, Ri, R 2, R 3, R 5 und Ä6 hin auf, welche einen Schrittbefehl darstellen, der den Elektronenstrahl auf der Schirmbildfläche 11 in der richtigen X- V-Richtung entsprechend einer Schrittbewegung ablenkt.

Die von der Datenverarbeitungsanlage 21 abgegebe-"·, nen Ausgangssignale werden dem X-Achsen-Register ^y' 35, dem Y- Achsen-Register 36 und dem Z-Achsen-Register 37 sowie der Betriebsarten-Steuerschaltung 38 ! zugeführt. Die Zeitsteuerschaltung 40 bewirkt die j richtige Zeitsteuerung der Register 35, 36, 37 und der Betriebsarten-Steuerschaltung 38. Das Register 35 und das Register 36 zählen grundsätzlich auf jedes von der Datenverarbeitungsanlage 21 abgegebene Zeichen-Ausgangssignal vorwärts oder rückwärts; sie geben digitale Signale an den X-Widerstands-Kettenleiter 45 und an den y-Widerstandskettenleiter 46 ab. Diese Widerstands-Kettenleiter stellen im wesentlichen Digital-Analog-Umwerter dar, die Analog-Spannungen geeigneter Amplitude an die Ablenkverstärker 32, 33 abgeben, durch welche der Elektronenstrahl in X- und K-Richtung entsprechend den von der Datenverarbeitungsanlage 21 abgegebenen Befehlssignalen abgelenkt wird.

Wie in Verbindung mit F i g. la und Ib erläutert, wird der Elektronenstrahl zur Darstellung von Punkten durch von der Datenverarbeitungsanlage 21 an das Z-Achsen-Register 37 abgegebene Befehlssignale hell und dunkel getastet. Das Z-Achsen-Register 37 gibt an eine Helligkeits-Steuerschaltung 48 digitale Steuersignale ab. Diese Helligkeits-Steuerschaltung 48 dekodiert diese Signale und setzt sie in eine Hell- und Dunkelsteuerung bewirkende Signale um, die der Kathodenstrahlröhre 31 zugeführt werden. In Abhängigkeit von den von der Datenverarbeitungsanlage 21 abgegebenen Befehlssignalen und von den von der Betriebsarten-Steuerschaltung 38 dem Z-Achsen-Register 37 zugeführten Steuersignale ändert die Helligkeits-Steuerschaltung 48 zusätzlich die Helligkeit des Elektronenstrahls auf der Schirmbildfläche 11 in einer nachstehend noch näher zu beschreibenden Weise.

Das auf der Schirmbildfläche 11 der Kathodenstrahlröhre 31 hervorgerufene Bild kann auf normale Weise fotografiert werden, wie z. B. mit Hilfe einer Kamera 51, die mit einem Spiegelsystem 52 zusammenwirkt und der eine Bildfortschalteeinrichtung 53 zugeordnet ist, die von der Betriebsarten-Steuerschaltung 38 her angesteuert wird. Damit werden also die von der Datenverarbeitungsanlage 21 abgegebenen und auf der Schirmbildfläche 11 der Kathodenstrahlröhre 31 aufgezeichneten oder dargestellten digitalen Schrittbefehlssignale mit Hilfe der Kamera 51 in üblicher Weise fotografiert.

An Hand von F i g. 3 soll nachstehend die Betriebsweise des X-Achsen-Registers mit dem X-Widerstandskettenleiter und des V-Achsen-Registers mit dem Y-Widerstandskettenleiter näher erläutert werden. Das X-Achsen-Register 35 besitzt z. B. elf Zählstufen X1 bis XW, demzufolge auf der Schirmbildfläche 11 der Kathodenstrahlröhre 31 bis zu 2048 Schritte ausführbar sind. Es dürfte einzusehen sein, daß die Anzahl an in der X- und in der V-Richtung auszuführenden Schritten und die Anzahl der Stufen in den Registern 35 oder 36 den jeweils vorliegenden Verhältnissen entsprechend geändert werden kann; dabei bringt eine größere Anzahl an Schritten eine gesteigerte Auflösung mit sich, während eine kleinere Anzahl an Schritten zu einer Steigerung der Anzeigegeschwindigkeit führt. Die beiden Register 35 und 36 mit ihren zugehörigen Widerstandskettenleitern sind identisch aufgebaut. Das X-Achsen-Register 35 stellt grundsätzlich einen elfstufigen Zähler dar, der auf ein von der Datenverarbeitungsanlage 21 abgegebenes positives X-Befehlssignal hin um eins weiterzählt und der auf ein von der Datenverarbeitungsanlage 21 her zugeführtes negatives X- Befehlssignal hin um eins zurückzählt. Der X-Widerstandskettenleiter 45, dessen Widerstände an die Ausgänge der Zählerstufen des Registerzählers 35 angeschlossen sind, gibt über die Ausgangsleitung an den Ablenkverstärker 32 eine Ausgangsspannung ab, die entsprechend dem sich ändernden Zählerstand des X-Registers 35 sich schrittweise ändert und die über den Verstärker 32 zur Abgabe eines Steuersignals führt, das den Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre 31 in der X-Richtung um einen Schritt entsprechend dem Zählerstand des X-Registers 35 ablenkt. In entsprechender Weise liefern das Y-Achsen- Register 36 und der den Y-Ablenkverstärker steuernde Widerstandskettenleiter 46 ein Steuersignal für die Ablenkung des Elektronenstrahls in der K-Richtung. Durch die jeweils einem Schritt entsprechende Ablenkung des Elektronenstrahls in Richtung der X- oder Y-Achsen oder durch gleichzeitige Ablenkung in Richtung beider Achsen wird sowohl eine kontinuierliche als auch eine nichtkontinuierliche Anzeige erzielt.

. Einstellbare Helligkeitssteuerschaltung

In Fig.4 ist schematisch das zur Hell- und Dunkelsteuerung des Elektronenstrahls der Kathoden-

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strahlröhre 31 dienende System gezeigt, das zusätzlich zu der Helligkeitssteuerschaltung vorgesehen ist, die eine Helligkeitssteuerung des Elektronenstrahls bewirkt. Gemäß F i g. 4 enthält das Z-Achsen-Register 37 einen Binärzähler mit z. B. fünf Stufen. Dieser Binärzähler ist von der Betriebsarten-Steuerschaltung 38 und von der Datenverarbeitungsanlage 21 des Systems gemäß F i g. 2 her ansteuerbar. Das Z-Achsen-Register 37 ist an die Helligkeitssteuerschaltung 48 zu deren Steuerung angeschlossen. Die Helligkeitssteuerschaltung 48 enthält im wesentlichen ein /?C-Netzwerk und eine Schwellwertschaltung 61, die zur Abgabe einer Dunkelsteuerspannung an die Kathodenstrahlröhre 31 dient. Die einstellbare Helligkeitssteuerschaltung 48 gemäß F i g. 4 gibt grundsätzlich auf jede Zählung in dem Register 37 hin einen Impuls über einen Verstärker 62 zur Dunkelsteuerung des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre 31 ab. Die Dauer des Impulses hängt von dem Zählerstand des Z-Registers 37 ab. Zur Veränderung der Dauer des dem Verstärker 62 zuzuführenden Impulses dienen Widerstandskreise 65 und Kondensatorkreise 66 in Verbindung mit der Schwellwertschaltung 61. Zur Anschaltung der Kondensatorkreise 66 zwischen dem Schaltungspunkt % und Erde vorgesehene Schalter 67 und zur Anschaltung der Widerstandskreise 65 zwischen dem Schaltungspunkt 96 und Erde dienende Schalter 68 steuern in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Registers 37 die Anzahl an Widerständen und Kondensatoren, die jeweils zwischen B+ und Erde geschaltet werden. Durch selektives Anschalten der Widerstandskreise 65 an B+ und der Kondensatorkreise 66 an Erde und durch zusätzliche Anschaltung der Schwellwertschaltung 61 an Erde wird für den Verstärker 62 ein eine veränderliche Impulsbreite besitzendes Eingangssignal erzielt. Wenn z. B. durch das Register 37 die Schalter geschlossen würden, die den Kondensator C4 an Erde und den Widerstand Λ 4 an B+ anschalten, und wenn ferner die Schwellwertschaltung 61 über den Schalter 69 geerdet wäre, dann würde die .Widerstands-Kondensator-Zeitsteuerschaltung, bestehend aus den Kondensator Ci und C4, den Widerständen R 1 und R 4 und der Schwellwertschaltung 61, an den Verstärker 62 einen Impuls gelangen lassen, dessen Dauer durch den Wert der Kondensatoren Ci und CA und der Widerstände R 1 und R 4 und durch den Vorspannungspegel der Schwellwertschaltung 61 bestimmt ist Die Dauer des den Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre 31 hellsteuernden Impulses bestimmt den sichtbaren Durchmesser des auf der Schirmbildfläche 11 dargestellten Punktes, der hernach auf einem fotografischen Film aufgezeichnet wird, da die Zeitspanne, während der der Elektronenstrahl auf die Schirmbildfläche gerichtet ist, die Filmbelichtungszeit und damit die Schwärzungsdichte ändert. Auf Grund von Überstrahlungseffekten auf der Schirmbildfläche und in der fotografischen Emulsion tritt somit eine sichtbare Änderung in dem Durchmesser des aufgezeichneten Punktes auf.

Nachstehend wird auf die in Fig.5 dargestellte Tabelle in Verbindung mit der Anordnung gemäß F i g. 4 eingegangen. In Fig.5 ist in tabellarischer Form die Impulsdauer des jeweiligen Signals angegeben, das entsprechend dem Zählerstand des Z-Registers 37 eine Hellsteuerung des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre 31 bewirkt. Die Schalter 67, 68 und 69, die entsprechend dem Zählerstand des Z-Registers 37 betätigbar sind (wie in Fig.4 dargestellt durch die Verknüpfungsausdrücke des Z-Registers), legen in Abhängigkeit von dem Zählerstand des Z-Registers 37 selektiv an den Verstärker 62 Spannungen an. Wenn z. B. das Z-Register den Zählerstand 01111 erreicht hat, wie er in Zeile 72 der Tabelle gemäß F i g. 5 angegeben ist, dann sind in der Schaltung gemäß Fig.4 die Kondensatoren Cl und C2 und der Widerstand R1 an die Schwellwertschaltung 61 angeschaltet. Dies führt zur Abgabe einer Spannung über den Verstärker 62, der daraufhin den Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre 31 für eine Dauer von 440 ns (Nanosekunden) hellsteuert. Ein unter dem in Zeile 71 angegebenen Zählerstand des Z-Registers aufgeführter Zählerstand bewirkt eine Änderung der Dauer, während der der Elektronenstrahl hellgesteuert wird, um einen vorbestimmten Wert.

Die sich aus einer Änderung des Zählerstandes des Z-Registers 37 ergebende schrittweise Änderung der Impulsdauer erfolgt entsprechend einem geometrischen Faktor. Dies bedeutet, daß mit jeder Zunahme des Zählerstandes des Z-Registers um eins die Impulsdauer sich um einen Wert ändert, der gleich der vierten Wurzel aus zwei (⁴|/2) mal dem vorhergehenden Wert der Impulsdauer ist. Von Zeile 72 mit einer Impulsdauer von 440 Nanosekunden ausgehend ändert sich die Impulsdauer bei Änderung des Zählerstandes um eins (neuer Zählerstand 10000) gemäß Zeile 73 auf 525 Nanosekunden, was gleich der vierten Wurzel aus zweimal 440 ist (440 ⁴|/2). Damit ergibt sich aus F i g. 5, daß beim Übergang von Zeile 71 auf Zeile 72 die Schwellwertschaltung 61 gemäß F i g. 2 durch Umschalten des Schalters 69 derart beeinflußt wird, daß eine Impulsdauer mit einem der vierten Wurzel aus zwei mal dem Wert der vorhergehenden Impulsdauer entsprechenden Wert erzielt ist. Beim Übergang von der Impulsdauer von 440 Nanosekunden gemäß Zeile 72 auf eine Impulsdauer von 525 Nanosekunden gemäß Zeile 73 wird der Kondensator C 2 durch den Kondensator C3 ersetzt, der hier eine Erhöhung von einen der vierten Wurzel aus zweimal dem Wert der vorhergehenden Impulsdauer entsprechenden Faktor mit sich bringt. Auf diese Weise nimmt die in Spalte 75 angegebene Impulsdauer mit jeder schrittweisen Zunahme des Zählerstandes des Z-Registers um eins und einen der vierten Wurzel aus zwei entsprechenden Faktor zu. Eine Vergrößerung des Zählerstandes des Z-Registers um zwei Zähleinheiten würde beispielsweise die Impulsdauer um den Faktor Wurzel aus zwei erhöhen. Wie auf dem Gebiet der Fotografie bekannt, ändert sich durch Verlängerung oder durch Verkürzung der Dauer des zur Hellsteuerung des Elektronenstrahls jeweils dienenden Impulses die Belichtungszeit der Filmemulsion geometrisch in Werten, welche eine lineare Änderung der Schwärzungsdichte und der Größe des auf der Schirmbildfläche der Kathodenstrahlröhre dargestellten Punktes bewirken, der dann schließlich auf dem Film aufgezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Stärke des eine Anzeige auf der Schirmbildfläche 11 bewirkenden Elektronenstrahls durch die von dem Z-Register 37 her erfolgende digitale Steuerung verändert werden.

An Hand von F i g. 6 wird die Wirkungsweise der die Helligkeit des Elektronenstrahls steuernden Helligkeitssteuerschaltung näher erläutert. Fig.6 zeigt stark vergrößert einen Linienabschnitt 81, wie er auf der Schirmbildfläche 11 der Kathodenstrahlröhre 31 gebildet wird, wenn der Elektronenstrahl an jedem der auf der gestrichelten Linie 82 bezeichneten Punkte, wie an den Punkten a und b, hellgesteuert wird. Die in F i g. 6

vergrößert dargestellten Punkte oder Kreise überlappen sich; sie besitzen jeweils einen Durchmesser, der direkt der Impulsdauer des Signals entspricht, auf das hin die Hellsteuerung des Elektronenstrahls vorgenommen wird. Damit besitzt der Kreis 83a einen Durchmesser, der der in Zeile 71 gemäß Fig.4b angegebenen Impulsdauer von 440 Nanosekunden entspricht; die Kreise 830 und 83c besitzen gleiche Helligkeit. Beim Übergang vom Punkt b auf der gestrichelten Linie 82 zum Punkt c wird der Elektronenstrahl um eine Strecke weitergeführt, die dem |/ 2fachen der vorhergehenden Strecke zwischen den Punkten a und b entspricht.

Des bedeutet, daß gemäß der Erfindung Schrittaufzeichnungen unter einem Winkel von 45° erfolgen und daß die dabei ausgeführten Schrittbewegungen gleich dem ^2fachen Abstand eines geradlinigen Schrittabstandes sind. Gemäß F i g. 6 ist die Länge des Schrittes bc gleich i/2mal der Länge des Schrittes ab. Um die gleiche Helligkeit für den Linienabschnitt bc wie für den Linienabschnitt ab zu erzielen, besitzt der Elektronenstrahl bei der Erzeugung des Kreises 84 eine Helligkeit, die gleich dem j/2fachen der Helligkeit des Elektronenstrahls bei der Erzeugung der Kreise 83a, 836 und 83c ist. Dies wird durch eine solche (von der Betriebsarten-Steuerschaltung 38 her erfolgende) Steuerung des Z-Registers erzielt, daß der Zählerstand des Z-Registers um zwei erhöht wird. Dadurch ergibt sich nämlich eine Impulsdauer von 625 Nanosekunden, während der der Elektronenstrahl hellgesteuert wird. Eine Impulsdauer von 625 Nanosekunden führt zum Entstehen eines Kreises mit einem Durchmesser, wie ihn der Kreis 84 besitzt. Auf diese Weise ist für sämtliche Linienabschnitte, unabhängig davon, ob sie gerade Linienabschnitte oder diagonale Abschnitte sind, eine gleichmäßige Helligkeitssteuerung erzielt.

Zur Erzielung einer sich ändernden Helligkeit kann die normale Helligkeit des Z-Registers neu eingestellt werden. So kann gemäß F i g. 5 z. B. jede in der dortigen Spalte 75 angegebene Impulsdauer zur Erzielung normaler Helligkeit verwendet werden. Es hat sich gezeigt, daß eine sich gleichmäßig ändernde Grauskala durch entsprechende Änderung des Zählerstandes des Z-Registers 37 erzielt wird. Ferner ist, wie in Verbindung mit Fig.6 erläutert, eine gleichmäßige Linienhelligkeit durch eine Verlängerung der Belichtungszeit für unter einem Winkel von 45° zu der X- oder Y-Achse verlaufende Linien erzielt.

F i g. 7 zeigt einen Schaltplan der Helligkeitssteuerschaltung gemäß Fig.4. Gemäß .Fig. 7 enthält die Schwellwertschaltung 61 zwei Transistoren 85, 86, die miteinander verbunden sind und die zur Aufnahme eines ZI-Signals (an der Klemme Zl) dienen. Wie dargestellt, sind Widerstände Ri, R2, A3, RA und Kondensatoren CX bis C4 zur Aufnahme von Ausgangssignalen des Z-Registers an dessen entsprechende Ausgangsklemmen angeschlossen. Eine Triggerschaltung, bestehend aus den Transistoren 91 und 93, ist durch einen an eine Klemme 94 angelegten Eingangsimpuls ansteuerbar. Der Transistor 93 wird durch Anlegen eines Impulses an die Klemme 94 leitend. Damit schließt dieser Transistor einen Stromkreis vom Schaltungspunkt 95 nach Erde. Auf diese Weise ist der Schaltungspunkt 96 dann geerdet. Die selektive Ausnutzung der an den in Fig.7 angedeuteten Z-Klemmen des Z-Registers (in Fig.4) auftretenden Signalpegel führt zu entsprechenden Stromkreisen von der + ß-Klemme 97 über die Widerstände R1, R 2, R 3, R 4 zum Schaltungspunkt 96. In entsprechender Weise liegen die an den Z-Klemmen des Z-Registers auftretenden Signalpegel an den Steuerbasen der Transistoren 98, 99 und 100, über welche Stromkreise von dem Schaltungspunkt 96 über die Kondensatoren Ci bis CA nach Erde hin geschaffen werden. An der Ausgangsklemme 102 tritt eine dem Zählerstand des Z-Registers 37 entsprechende Spannung auf, die an den Verstärker 62 gemäß F i g. 4 angelegt wird.

Betriebsarten-Steuerung

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf F i g. 2 das in F i g. 8 dargestellte Veitch-Diagramm näher erläutert, das die von der Betriebsarten-Steuerschaltung 38 gemäß F i g. 2 her erfolgende Steuerung des Systems wiedergibt. Das in F i g. 8 dargestellte Veitch-Diagramm ist in Verbindung mit Verknüpfungsgleichungen aufgestellt, die nachstehend näher angegeben werden; das betreffende Diagramm läßt die vollständige digitale Steuerung des Systems erkennen. Solche Veitch-Diagramme und Verknüpfungsgleichungen sind für sich bekannt. Die Betriebsarten-Steuerschaltung 38 steuert unter dem Einfluß der von der Zeitsteuerschaltung 40 abgegebenen Signale die Abgabe der von der Datenverarbeitungsanlage 21 her zugeführten Befehlssignale an die Register 35 bis 37, wodurch schließlich auf der Schirmbildfläche der Kathodenstrahlröhre 31 eine entsprechende Aufzeichnung vorgenommen wird.

Nachstehend wird auf F i g. 8 näher eingegangen. In Fig.8 ist der zeitliche Verlauf von Impulsfolgen dargestellt, wie sie von der Zeitsteuerschaltung 40 gemäß Fig.2 abgegeben werden. Die Zeit- oder Taktsteuerung erfolgt durch einen Taktimpuls, der von der Datenverarbeitungsanlage 21 geliefert wird und der in dem Impulsdiagramm gemäß F i g. 8 als Äu-Taktimpuls bezeichnet ist.

Damit basiert die schrittweise Weiterbewegung des Elektronenstrahls in dem System gemäß F i g. 2 auf die Abgabe eines Taktimpulses C von der Datenverarbeitungsanlage 21. Die Zeitsteuerschaltung 40 besitzt eine monostabile Einotell-Verzögerungskippstufe, die auf die Rückflanke des Taktimpulses anspricht und daraufhin einen Taktimpuls von z. B. 2,5 Nanosekunden Dauer gemäß Fig.8 für die Einstellung der Digital-Analog-Schaltung abgibt. Mit Auftreten der Rückflanke des von der monostabilen Verzögerungskippstufe abgegebenen Impulses gibt die veränderliche Helligkeits-Steuerschaltung 48 einen Impuls zur Hellsteuerung des Elektronenstrahls ab. Die minimale Impulsdauer beträgt 33 Nanosekunden, und die maximale Impulsdauer beträgt 7100 Nanosekunden. Die Register-Flip-Flop X, Y, Z werden mit Auftreten der Rückflanke des Taktimpulses gesetzt. Nachdem die X- und y-Ablenkspannungen den Elektronenstrahl um einen der gewünschten Schrittgröße entsprechenden Wert abgelenkt haben, wird der Elektronenstrahl hellgesteuert.
Die dargestellten Ausführungsformen der Erfindung zeigen eine digitale Datenverarbeitungsanlage, die ein besonderes Schrittbefehlssignal liefert, das einer Kathodenstrahlröhre zur Ablenkung ihres Elektronenstrahls zugeführt wird, der daraufhin von der jeweils zuletzt erreichten Stellung aus um einen differentiellen Vektorschritt weitergeleitet wird. Es dürfte einzusehen sein, daß die Datenverarbeitungsanlage 21 auch eine andere Befehlsstruktur besitzen kann als die im vorstehenden angenommene und entweder ein All-

zweck-Digitalrechner oder ein abschnittsweise arbeitendes System, wie ein Magnetband, sein kann.

Ferner dürfte einzusehen sein, daß die genauen Zählerstände der Register einen einem gewünschten Maßstabsfaktor entsprechenden gewünschten Wert

besitzen können.

Durch Verwendung der Helligkeitssteuerschaltung ist eine Vielseitigkeit, Flexibilität und gleichmäßige Helligkeit erzielt.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Darstellung von Zeichen auf dem Anzeigeschirm einer Kathodenstrahlröhre mit Hilfe von einzelnen Leuchtpunkten, die durch Hellsteuerung des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre erzeugt werden, wobei die Koordinatenpunkte für jeden auf dem Anzeigeschirm der Kathodenstrahlröhre zu erzeugenden Leuchtpunkt dadurch festgelegt werden, daß einer mit der Kathodenstrahlröhre verbundenen Af-Achsen-Ablenksteuerschaltung und einer mit der Kathodenstrahlröhre verbundenen K-Achsen-Ablenksteuerschaltung jeweils ein Ablenksteuersignal zugeführt wird, und wobei zur Hellsteuerung des Elektronenstrahls einer mit der Kathodenstrahlröhre verbundenen Z-Achsen-Helligkeitssteuerschaltung Helligkeitssteuersignale zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre (31) bei der Darstellung eines ununterbrochenen Zeichenelements (z.B. 81 in Fig.6) nach der Ablenkung von einem Koordinatenpunkt zu einem benachbarten Koordinatenpunkt lediglich während einer vom gegenseitigen Abstand der beiden Koordinatenpunkte abhängigen Zeitspanne hell gesteuert wird.

2. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer Kathodenstrahlröhre, der Xl Y-Ablenkeinrichtungen zugehörig sind, die an den Ausgängen von Digital-Analog-Umwertern angeschlossen sind, welche eingangsseitig jeweils für die Ablenkung des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre in der jeweiligen Koordinatenrichtung bestimmte Digital-Signale aufnehmen, und mit einer an der Kathodenstrahlröhre angeschlossenen Helligkeitssteuerschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Digital-Analog-Umwerter (45, 46) und die Helligkeitssteuerschaltung (48) eingangsseitig jeweils an einem Register (35,36, 37) angeschlossen sind, daß die Register (35, 36, 37) eingangsseitig am Ausgang einer Betriebsarten-Steuerschaltung (38) und zusammen mit dieser Betriebsarten-Steuerschaltung (38) an einer Digital-Signale abgebenden Signalabgabeeinrichtung (21) angeschlossen sind und daß die Betriebsarten-Steuerschaltung (38) in Abhängigkeit von den von der Signalabgabeeinrichtung (21) abgegebenen Digital-Signalen an die genannten Register (35, 36, 37) solche Steuerbefehle abgibt, daß nach einer Ablenkung des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre (31) von einem Koordinatenpunkt zu einem benachbarten Koordinatenpunkt im Zuge der Darstellung eines ununterbrochenen Zeichenelements (z. B. 81 in F i g. 6) eine Hellsteuerung dieses Elektronenstrahls während einer vom gegenseitigen Abstand zwischen den beiden Koordinatenpunkten abhängigen Zeitspanne erfolgt

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Register (35,36,37) jeweils einen Zähler enthalten, der in eine von dem jeweils zugeführten Digital-Signal abhängige Zählerstellung gelangt

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgängen der Zähler der für die Aufnahme der Ablenksteuersignale vorgesehenen Register (35, 36) jeweils ein einen Digital-Analog-Umwerter (45,46) bildendes Widerstands-Kettenleiternetzwerk (45; 46) angeschlossen ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4; dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler des für die Aufnahme der Helligkeitssteuersignale vorgesehenen Registers (37) ausgangsseitig über Widerstände (65) und Kondensatoren (66) an der Helligkeitssteuerschaltung (62) .der ,Kathodenstrahlröhre (31) angeschlossen ist.