DE3320545A1

DE3320545A1 - Verfahren und vorrichtung zur bildung einer mehrzahl elektronischer bilder auf einer lichtempfindlichen flaeche

Info

Publication number: DE3320545A1
Application number: DE19833320545
Authority: DE
Inventors: Martin 75005 Paris Birnbaum; Richard 94370 Sucy-en-Brie Uriet
Original assignee: Elscint Inc
Current assignee: Elscint Inc
Priority date: 1982-06-11
Filing date: 1983-06-07
Publication date: 1983-12-29
Anticipated expiration: 2003-06-08
Also published as: NL192593C; IL68958A0; US4575766A; NL192593B; JPS5946636A; DE3320545C3; FR2528588B1; NL8302005A; DE3320545C2; FR2528588A1; IL68958A; JPH0542651B2

Description

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bildung eines zusammengesetzten Bildes auf einer lichtempfindlichen Fläche auf der Basis von einer Reihe von Elementarbildern, die nacheinander auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre gebildet werden. Eine derartige Technik kann z. B. zum erneuten Kopieren einer Vielzahl elektronischer Bilder, die nacheinander auf einem Video- bzw. Bildmonitor gebildet werden, auf einen einzigen Film dienen.

Eine Technik zur Bildung eines zusammengesetzten Bildes auf einer lichtempfindlichen Fläche auf der Basis einer Reihe von Elementarbildern, die nacheinander auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre gebildet werden, ist im medizinischen Bereich besonders nützlich, um mehrere klare Ansichten, die sich auf eine einzige Untersuchung beziehen, auf einen einzigen Film umzugruppieren. Dies ist z. B. bei Bildern der Fall, die elektronisch durch Abtaster, Nuclearmedizin-Vorrichtungen oder Ultraschall-Vorrichtungen erzielt wurden. Die Schwierigkeit liegt bei der Aufrechterhaltung einer hohen Bildqualitat (wenn z. B. Tumoren mit kleinen Abmessungen lokalisiert werden sollen) ohne jegliche Verschlechterung der Qualität aufgrund der Umsetzung.

Bisher wurde diese Umsetzung oder Übertragung des elektronischen Bildes auf eine reduzierte Zone einer lichtempfindlichen Fläche, wie z. B. einen Film, mittels Vorrichtungen erzielt, die man als Mehrfachbilderzeuger bezeichnet (diese sind im englischen Sprachbereich unter der Bezeichnung "multi—imagers" bekannt), bei denen das Bild der Kathodenstrahlröhre mittels eines optischen Sy-

steins auf einen Film projiziert wird. Die Zusammenstellung unterschiedlicher Ansichten auf dem Film wird erzielt durch relative Translationsbewegungen zwischen der Röhre, dem Film und dem optischen System, und zwar derart, daß das auf den Film projizierte Bildschirm-Bild auf derjenigen Zone des Films plaziert wird, auf der die Aufnahme vorzunehmen ist.

Wenn es erwünscht ist, Zusammenstellungen mit verschiedenen Formaten zu erzielen (insbesondere zum Variieren der Gesamtanzahl der auf dem Film registrierten Ansichten) läßt sich dies bei derartigen Systemen dadurch erzielen, daß man entweder die Abstände zwischen Bildschirm und optischem Film verändert, um das Verkleinerungs- oder das Vergrößerungs-Verhältnis zu modifizieren, oder dadurch, daß man mehrere verschiedene optische Brennpunkte bzw. Objektive mit verschiedenen Brennweiten verwendet, die in Abhängigkeit von dem gewünschten Format selektiv in dem optischen Weg positioniert werden.

Eine erste Reihe von Nachteilen bei derartigen Vorrichtungen ergibt sich aus dem Vorhandensein von beweglichen Teilen. Die Bearbeitungspräzision muß sehr hoch sein, und dies ist ein Faktor, der zu einer beträchtlichen Erhöhung der Herstellungskosten führt. Tatsächlich muß die Positionierung mit einer Präzision durchgeführt werden, die so gering ist wie einige Zehntel pm; außerdem kann mit der Zeit sehr rasch Spiel auftreten, wodurch diese Präzision verschlechtert wird.

Außerdem verursachen die wiederholten Bewegungen der verschiedenen Teile, insbesondere bei mehrformatigen Vorrichtungen, eine schlechte Reproduktion der Ergebnisse.

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Somit besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Schaffung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zur Bildung einer Mehrzahl elektronischer Bilder auf einer lichtempfindlichen Fläche, wobei die vorstehend beschriebenen Nachteile des Standes der Technik im wesentlichen überwunden sind, und wobei keine sich bewegenden Teile vorgesehen sind und eine Vervielfachung der Formate ermöglicht ist, während trotzdem ein neuartiges optisches System erhalten wird, das die bei der Verwendung von 'Mehrfachlinsen auftretenden Schwierigkeiten verhindert. Tatsächlich bleibt bei den bisher verwendeten Vorrichtungen der Mehrfachbilderzeuger das schwache Glied in der Kette, das unabhängig von der Qualität des Elementarsignals den Endergebnissen Grenzen setzt.

Zum einen wird dieses Ziel erreicht durch die Schaffung eines Verfahrens zur Bildung eines zusammengesetzten Bildes aus einer Reihe von Elementarbildern, die nacheinander auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre gebildet werden, auf einer lichtempfindlichen Fläche. Das Verfahren umfaßt folgende Schritte für jedes Elementarbild:

(a) Bildung eines Elementarbildes in einer Zone des Bildschirms, wobei die Position und die Abmessungen der Zone des Bildschirms von der Anzahl der Elementarbilder abhängen, mittels der das zusammengesetzte Bild herstellbar ist, und wobei die Zone des Bildschirms homolog zu der Zone einer lichtempfindlichen Fläche ist, auf der das Elementarbild in dem zusammengesetzten Bild zu positionieren ist, und

(b) Übertragung des Elementarbildes von dem Bildschirm auf die lichtempfindliche Fläche mittels einer feststehenden Vorrichtung, die auf der die lichtempfindliche Fläche aufweisenden Anordnung eine Abbiicung des Bildschirm-Bildes erzeugt.

Zum anderen wird dieses Ziel erreicht durch die Schaffung einer Vorrichtung zur Bildung eines zusammengesetzten Bildes aus einer Reihe von Elementarbildern, die nacheinander auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre gebil det werden, auf einer lichtempfindlichen Fläche, wobei die Vorrichtung aufweist:

(a) Einen Kathodenstrahlröhren-Bildschirm mit hoher Auflösung,
(b) eine lichtempfindliche Fläche,

(c) eine Einrichtung zur Bildung eines Elementarbildes in einer vorbestimmten Zone des Bildschirms, und

(d) eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen des Bildes auf dem Bildschirm auf die Gesamtheit der lichtempfindlichen Fläche, wodurch der Bildschirm, die Übertragungseinrichtung und die lichtempfindliche Fläche während der Bildung der verschiedenen aufeinanderfolgenden Elementarbilder in bezug aufeinander feststehend bleiben.
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Zur Überwindung der bisher bei Mehrfachbilderzeugern auftretenden Probleme besteht das erfindungsgemäße Verfahren also aus folgenden Schritten für jedes Elementarbild:

Bildung des Elementarbildes in einer Zone des Bildschirms, deren Position und Abmessungen von der Anzahl der Elementarbilder abhängen, mittels derer das zusammengesetzte Bild herstellbar ist, wobei diese Zone homolog zu der Zone der lichtempfindlichen Fläche ist, auf der das Elementarbild in dem zusammengesetzten Bild erscheinen muß; und

Übertragung des Elementarbildes des Bildschirms in Richtung auf die lichtempfindliche Fläche mittels einer feststehenden Vorrichtung, die auf deren Gesamtheit eine Abbildung des gesamten Bildschirm-Bildes erzeugt.

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Zu diesem Zweck wird jedes Elementarbild gebildet durch Begrenzung der Amplitude der horizontalen und vertikalen Überstreichungen ozw. Abtastungen der Röhre auf Werte, die die Größe des auf dem Bildschirm erzeugten Bildes auf die Abmessungen der ausgewählten Bildschirm-Zone reduzieren, und durch Zentrieren der Abtastungen _an der Stelle, an der sich die ausgewählte Zone befindet.

Tatsächlich wird durch die Zusammenstellung des zusammengesetzten Bildes auf der Kathodenstrahlröhre mittels herkömmlicher "Aneinandersetz"-Techniken keine Erzielung des gewünschten Ergebnisses ermöglicht. Bei diesen Techniken gestattet eine adäquate Modulation des Video- bzw. Bildsignals das Erscheinen eines Bildes mit kleinen Abmessungen in einer ausgewählten Zone des Bildschirms, und zwar im allgemeinen unter Verkleinerung des Formats; mehrere dieser verkleinerten Bilder lassen sich nebeneinandersetzen, um verschiedene Ansichten zusammenzugruppieren. In dem Moment, in dem der Bereich des Bildschirms vergrößert wird, wird jedoch das Raster, das den Rahmen des Bildes in dieser Zone definiert, in gleicher Weise vergrößert, wodurch eine Verschlechterung des Störabstands (Signal-/ Rausch-Verhältnisses) verursacht wird; als Konsequenz davon kann man das Raster vom Standpunkt der übertragenen Information her als Rauschen betrachten.

Ein Verfahren zur Erhöhung der Dichte der Information in einem Bereich des Bildes besteht in der Erhöhung der Anzahl der Zeilen und der Auflösung jeder Zeile, Dies würde jedoch in nachteiliger Weise zu einer beträchtlichen Vergrößerung des Durchlaßbandes führen, wenn das Verkleinerungsverhältnis jedes Elementarbildes wesentlich erhöht wird.

Im Gegensatz dazu läßt sich die vorliegende Erfindung

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ohne Verlust der Bildauflösung auf einen Wert des Durchlaßbandes begrenzen, der in der Größenordnung von 10 bis 3 0 MHz begrenzen (was einer Zeilendauer von 64 με entspricht) , und dieser Bereich ist vereinbar mit derzeit erhältlichen Videoschaltungen.

Dieser Vorteil ergibt sich aus der Tatsache, daß die Abtastung nicht mehr die Gesamtheit des Bildschirms, sondern vielmehr einen Bereich des Bildschirms abdeckt, wobei die Amplitude der Abtastung in beiden Richtungen auf die tatsächlichen Abmessungen des verkleinerten Bildes begrenzt ist. Eine den Abtastungssignalen hinzuaddierte, kontinuierliche Komponente ermöglicht es, die Elementarbilder nacheinander an den gewünschten Stellen auf dem Bildschirm zu positionieren.

Da der Störabstand mit dem Vergrößerungsverhältnxs reduziert wird, ist es möglich, dieses Verhältnis durch Verwendung größerer Bildschirme zu verkleinern. Doch größere Bildschirme, insbesondere wenn sie flach sind, bringen unter anderem Abtastungs-Linearitätsprobleme und Fokussierprobleme mit sich, die auf dem Gebiet der Dreifarben-Fernsehbildröhren allgemein bekannt sind. Somit sind Bildschirme mit großen Abmessungen nicht zur Erfüllung der sehr starren Bedingungen geeignet, die in professionellen Anwendungen, insbesondere medizinischen Anwendungen, erforderlich sind, was sich aufgrund der inhärenten elektronischen und optisch-physikalischen Begrenzung ergibt.

Im Gegensatz dazu kann bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Röhre mit kleinen Abmessungen verwendet werden, deren Abtastung sich perfekt steuern läßt und bei der sich die Nichtlinearitäten korrigieren lassen. Eine Röhre dieser Art läßt sich unter bereits vorhandenen

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Röhren finden, insbesondere bei Röhren mit hoher Auflösung (in der Größenordnung von 5 bis 10 μπι) , wie sie in der Raumfahrt oder in den graphischen Künsten Anwendung finden.
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Insbesondere läßt sich eine Röhre verwenden, die Leuchtstoffe enthält, die ein schmales Spektrum und eine niedrige Restmagnetwirkung besitzen und deren Emissions-Wellenlänge in optimaler Weise an die Empfindlichkeit des Films angepaßt ist, um die Verluste oder Nichtlinearitäten bei den Ergebnissen der Schwärzungs- bzw. Färbungsdichten aus-•zuschalten, wie sie bei derzeit erhältlichen großformatigen Röhren aufti ten, und zwar selbst bei denen, die eine hohe Auflösung besitzen; der Film muß sich in der Tat für eine sehr feine Dichte-Analyse eignen, und unter diesen Bedingungen entspricht eine jegliche Nichtlinearität einem Verlust an Information.

Die Erfindung bezieht sich gleichermaßen auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, wobei die Vorrichtung aufweist:

Einen Kathodenstrahlröhren-Bildschirm mit hoher Auflösung; eine lichtempfindliche Fläche;

eine Einrichtung zur Bildung eines Elementarbildes in einer der vorbestimmten Zonen des Bildschirms; und eine Einrichtung zum Übertragen des Bildes auf der Gesamtfläche des Bildschirms auf die Gesamtfläche der lichtempfindlichen Fläche, wobei der Bildschirm, die Übertragungseinrichtung und die lichtempfindliche Fläche während der Bildung der verschiedenen aufeinanderfolgenden Elementarbilder in bezug aufeinander feststehend bleiben.

Die Einrichtungen zur Bildung der Elementarbilder auf dem

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Bildschirm umfassen eine horizontale und vertikale Abtastungs-Einrichtung, die durch die Positions- und Amplitudensignale gesteuert sind, die von der Anzahl der Elementarbilder, mittels der das zusammengesetzte Bild herstellbar ist, abhängen, um das Format der vorbestimmten Zone des Bildschirms in Abhängigkeit von dieser Anzahl zu modifizieren.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den ünteranspruchen.

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Die Erfindung und Weiterbildungen der Erfindung werden im folgenden anhand der teilweise scheinatischen Darstellungen mehrerer Ausführungsbeispiele noch näher erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 ein teilweise schematisches Diagramm eines erfindungsgemäßen Systems;

Fig. 2a bis 2f verschiedene zusammengesetzte Bilder, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens er

zielbar sind;

Fig. 3 und 4 die Form der erzeugten horizontalen und vertikalen Ablenkungssignale jeweils für ein Bild, das den gesamten Bildschirm einnimmt,

und für ein Bild, das ein Viertel des Bildschirms einnimmt;

Fig. 5 die Weise, in der eine Zwischenzeilenabtastung erzielt wird;

Fig. 6 ein schematisches, elektronisches . Schaltbild einer Abtastungssignalgneratorschaltung;

Fig. 7 ein schematisches elektronisches Schaltbild eines Abtastungsverstärkers; und

Fig. 8 ein schematisches elektronisches Schaltbild eines Videosignalverstärkers.

Soweit im folgenden keine speziellen Angaben über die Zuordnung und Verschaltung von Schaltungselementen gemacht sind, wird hiermit ausdrücklich auf die Schaltbilddarstellungen verwiesen, die erfindungswesentliche Schaltungsaufbauten zeigen.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung mit einem Video- bzw. Bildmonitor 100, der ein Schirmbild schafft, das mittels einer optischen Einrichtung 200 auf eine lichtempfindliche Fläche 300 zurückgeschickt wird. Eine Steuer- und

Speiseschaltung 400 koordiniert den Betrieb der verschiedenen Teile der Anordnung; eine Schnittstelle 410 mit einem Bediener erhält mittels Anzeige- bzw. Eingabeeinrichtungen Befehlssignale und Informationen von dem Bediener.

Der Videomonitor 100 umfaßt eine Kathodenstrahlröhre 110, bei deren Bildschirm 120 es sich um einen flachen Bildschirm mit kleinen Abmessungen handelt, z. B. um einen S-Zoll-Bildschirm (125 mm Außendurchmesser mit einem nutzbaren Durchmesser von 108 mm), der eine Bildauflösung in der Größenordnung von 25 μπι bietet; derartige Abmessungen ermöglichen die Erzielung einer Auflösung von 3400 Punkten auf einem CCIR-Normbild. Eine derartige Bildauflösung, die 20 Zeilenpaaren pro mm entspricht, ist zu vergleichen mit der besten Bildauflösung, die man derzeit auf Mehrfachbilderzeugern mit beweglichen Teilen erzielt, nämlich einer Bildauflösung in der Größenordnung von 20 Zeilenpaaren pro cm. Die mit einer derartigen Bildauflösung erzielte Leistung ermöglicht die Ausnutzung der Qualitäten des lichtempfindlichen Films in optimalster Weise, wobei die Bildauflösung der Größenordnung der Bildauflösung des Bildprojektors gleich ist.

Eine horizontale oder vertikale Bildauflösung von 3400 Punkten ermöglicht z. B. die Zusammenstellung von 16 BiI-dern mit jeweils 850 Punkten vertikaler oder horizontaler Auflösung. Diese Auflösung bleibt besser als die Auflösung eines Videobildes mit einem 625-Zeilen-Standard.

Die Röhre 110 ist mit einem Videoverstärker 130 verbunden, · der ^an ^^em Eingang SV ein Signal

erhält. Sie ist ebenfalls mit horizontalen und vertikalen Abtastungsschaltungen 140 und mit einer Schaltung 150 verbunden, die die Abtastbahn vergrößert, deren Struktur und Funktion nachstehend beschrieben werden.

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Eine Meßzelle 160, die auf dem Bildschirm 120 angeordnet ist, ist mit dem Videoverstärker 130 verbunden, um eine automatische Einstellung der Lumineszenz des Bildschirms zu ermöglichen.
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Eine optische Einrichtung 200 umfaßt eine Gruppe von Spiegeln 210, 220, 230, eine Linse 240 und einen Abdunkler zur Steuerung der Belichtung des Films. Die Spiegel sind nicht unbedingt notwendig; sie ermöglichen jedoch die Erzielung einer kompakteren Anordnung. Zur Erzielung der vorstehend genannten Leistung kann es sich bei der Linse um eine Linse mit einer Brennweite von 105 mm handeln, die eine Blendenöffnung von f/H, eine Linearität von 0,03 %, eine Vignettierung von 20 % sowie eine lybdulationsübertragungsfunktion von 63 % für 20 Zeilenpaare pro mm (25 μΐη Bildauflösung auf der Röhre) schafft.

Die lichtempfindliche Fläche 300 umfaßt eine. Kassette 310, die den Film selbst enthält, der im allgemeinen ein Format von 8 χ 10 Zoll (20 χ 25 cm) oder 18 χ 2 4 nun aufweist. Ein Detektor 320, der mit der Steuerschaltung 400 verbunden ist, stellt das Vorhandensein dieser Kassette fest. Ein Abdunklungs-Verschluß 330, dessen Zurückziehen mittels eines Detektors 340 gesteuert wird, sorgt für die Handhabungssicherheit.

Fig. 2 zeigt verschiedene mögliche Elementarbild-Zusammenstellungen. Fig. 2a entspricht einem Bild, das den gesamten Bildschirm einnimmt, und die Fig. 2b bis 2f entsprechen jeweils zusammengesetzten Bildern, die zwei, vier, sechs, neun und sechzehn Elementarbilder aufweisen. In diesen Figuren ist nur die Positionierung der verschiedenen Elementarbilder gezeigt, ohne daß dabei die Umfangs- und Trennränder berücksichtigt sind, die in Abhängigkeit von der Anzahl von Bildern und dem Hö-

hen/Breiten-Verhältnis jedes Elementarbildes eingestellt werden. Dieses Verhältnis kann sich in der Tat je nach den verwendeten Standards andern, die .bei der Bildzusammensetzung (Scannen) einerseits und in der Nuclearmedizin und Echographik andererseits nicht gleich sind. Der gewählte Standard wird vor der Registrierung der Bilder von der Bedienungsperson angezeigt.

In Abhängigkeit von dieser letzten Information und von der Anzahl der gewählten Bilder bestimmt die Vorrichtung die Amplitude der Abtastungen sowie die Positionierung jedes Bildes. Diese Parameter lassen sich vorab aufzeichnen, z. B. 'in programmierbaren Halbleiterspeichern, und die Gesamtheit derselben wird in herkömmlicher Weise von einem Mikroprozessor gesteuert. Numerisch/Ana log-Wand ler wandeln die entsprechenden Parameter in Abtastungssignale um, die sofort verwendbar sind.

Im Fall der Fig. 2b und 2d (vier bzw . sechs Bilder) kann es notwendig sein, die

horizontalen und vertikalen Abtastungen zu permutieren bzw. vertauschen, um die maximale Nutzfläche des Films auszunutzen. Aus Gründen der Klarheit sei darauf hingewiesen, daß durch eine Abstraktion dieser Permutation das Nachfolgende so zu verstehen ist, daß die Begriffe "horizontal" und "vertikal" nur eine relative Bedeutung haben.

In gleicher Weise läßt sich die Folge, in der die verschiedenen aufeinanderfolgenden Elementarbilder gebildet werden, speichern, z. B. Spalte für Spalte oder Zeile für Zeile. Diese Art der Reihenfolge läßt sich gleichermaßen von der Bedienungsperson vorgeben; im letzteren Fall sind Einrichtungen vorgesehen, die die Bildung eines

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Elementarbildes auf dem Bildschirm in einer Zone verhindern, in der ein anderes Elementarbild bereits gebildet ist, das für dasselbe zusammengesetzte Bild geplant ist, so daß jegliche Doppelbelichtung des Films verhindert wird.

Die Fig. 3 und 4 zeigen das Auftreten der Abtastungssignale z. B. der Ströme I, und I , wenn die Röhre eine elektromagnetische Ablenkung aufweist.

Für eine Abtastung des gesamten Bildschirms A (Fig. 3) ist, unter der Annahme, daß die horizontalen und vertikalen Ablenkungsströfne zwischen -2 Ampere und +2 Ampere variieren, die Dauer einer Zeile t, und die Dauer eines Rasters t .

Für ein Abtasten eines Viertels des Bildschirms B (Fig. 4, die Linie A¹ veranschaulicht den gesamten Bildschirm) , und zwar zum Abtasten der oberen linken Ecke B, würde der horizontale Ablenkungsstroin zwischen -2 Ampere und 0,0 Ampere variieren und der vertikale Ablenkungsstrom würde zwischen -2 Ampere und 0,0 .Ampere variiert werden. Um z. B. die untere linke Ecke abzutasten, würde der horizontale Ablenkungsstrom zwischen -2 Ampere und 0,0 Ampere variiert werden, der vertikale Ablenkungsstrom würde jedoch zwischen 0,0 und +2 Ampere variiert werden. Dasselbe Verfahren wird für die beiden verbleibenden Zonen des Bildschirms verwendet, wobei das verändert wird, was verändert werden muß, um der speziellen Zone, in der eine Abtastung stattfindet, zu entsprechen.

Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, daß Zeilen- und Ra-

sterdauorn t, und t identisch zu dem Fall der voraush ν

gehenden Figur (voller Bildschirm) bleiben. Dies gestat-

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tet die Erhaltung der Informationsmenge, ohne daß das Durchlaßband vergrößert wird, während jedoch das Format verkleinert wird.

Es ist bevorzugt, daß die Bildschirm abtastungen durch ein Zeilenspringen der geraden und ungeraden Zeilen erfolgen, wobei der Rücklauf des Leuchtflecks während des Zeitintervalls zwischen der Abtastung von , zwei aufeinanderfolgenden Zeilen mit derselben Parität erfolgt. Bei einer herkömmlichen Abtastung, ,.. vie sie in Fig. 5b gezeigt ist (Fig. 5a entspricht den Synchronisationssignalen), zeigt die Sägezahnstruktur eine abfallende Flanke 10, die s'ehr steil ist. Diese Flanke, die dem Rücklaufleuchtfleck entspricht, ist an sich nicht beunruhigend, da der Leuchtfleck während der Dauer des Rücklaufs gelöscht wird, doch sie verursacht eine folgende Nichtlinearität 20 der Sägezahnstruktur, d. h. am Rand des Bildschirms. Diese Nichtlinearität wird sehr unangenehm für die hier betrachtete Anwendung, da eine jegliche Änderung der Abtastungsgeschwindigkeit eine Änderung der gleichen Größenordnung wie beim emittierten Licht verursacht. Wenn es sich bei der verwendeten Röhre um eine Röhre mit einer elektromagnetischen Ablenkung handelt, wo ein Durchlauf von -2 bis +2 Ampere in einer Spule mit einer Spannung in der Größenordnung von 100 V in einer Zeitdauer von weniger als 8 με erfolgen muß, ist es außerdem sehr schwierig, einen stabilen Zustand für ein System zu finden, das Störschwankungen von weniger als 2 % der Grundstromänderung ausgesetzt ist. Zur Lösung dieser Schwierigkeit schlägt die Erfindung eine Zwischenzeilenabtastung vor, d. h. man überspringt eine Zeile von zwei Zeilen, indem man zuerst die geraden Zeilen (Fig. 5c) und dann die ungeraden Zeilen (Fig. 5d) abtastet. Das Bild vervollständigt sich von einem .Raster zum nächsten Raster auf-

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grund der Tatsache, daß immer eine ungerade Anzahl von Zeilen vorhanden ist. Zwischen zwei Sägezähnen ist ein langsamer Rücklauf 11 des Leuchtflecks verwendbar, dem eine Warteperiode 30 der Impulssynchronisation folgt. Da der Leuchtfleck im Moment seines Beginns unbewegt ist, ist es möglich, einen perfekt linearen Beginn des Sägezahns 21 zu erzielen.

Dieses Verfahren führt zu einem verstärkten Flackern bei Betrachtung des Videomonitors, doch dieses Flackern ist auf einer Fotografie nicht sichtbar; man vermeidet dieses Problem einfach durch Verdoppeln der Belichtungszeit.

Abtastungsschaltungen ₁₄₀ (pig. i) umfassen für jede der horizontalen und vertikalen Abtastungen einen Ablenksignalgenerator, der in Fig. 6 gezeigt ist, der mit einem Ablenkverstärker verbunden ist, wie er in Fig. 7 gezeigt ist.

Der Ablenkungssignalgenerator (Fig. 6) erhält an seinem Eingang SA ein Amplitudensignal und an seinem Eingang SP ein Positionssignal; diese beiden Signale kommen von IMumerisch/Analog-Wandlern, die mittels programmierbarer Speicher betrieben werden, wie dies vorstehend erwähnt wurde. Der Ablenkungssignalgenerator erzeugt am Ausgang, am Anschluß SD,eine Sägezahn-Spannung, die unmittelbar von den beiden Parametern Position und Amplitude abhängt. Der Sägezahngenerator weist eine Integratorstufe mit einem Operationa^erstärker A₂ auf, dessen nicht invertierender Eingang mit dem Anschluß SP verbunden ist und der nach Schließen des Schalters I, den

Anfangspunkt des Sägezahns bestimmt. Ein zweiter Operationsverstärker A₁ ermöglicht die Rückführung der Spannung am Widerstand R,, die der Amplitude entspricht, auf einen Wert, der das Positionssignal SP

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berücksichtigt.

Das somit am Ausgang der in Fig. 6 gezeigten Schaltung entstehende Signal wird dem Eingang eines Abtastungs-Verstärkers zugeführt (Fig. 7). Das Grundelement ist ein Operationsverstärker A₃ mit einer hohen Eingangsimpedanz und einer sehr hohen Abtastungs-Geschwindigkeit, dem eine Pufferstufe folgt/ die komplementäre Transistoren T, und T~ _m hoher Leistung aufweist, die eine direkte Kopplung mit der Ablenkspule BD gestatten. Ein überbrückungswiderstand R^, der zu dieser Spule in Reihe angeordnet ist, ermöglicht eine Rückführung einer dem Ab lenkungss-trom proportionalen Spannung auf den invertierenden Eingang des Verstärkers A^. Somit folgt der Ablenkungsstrom . in genauer Weise der an den Eingang angelegten Befehlsinformation SD.

Diese dynamische Korrektur des Abtastungsstroms ermöglicht eine sehr hohe Dimensionsstabilität des Bildes und garantiert eine ausgezeichnete Wiederholung der Ergebnisse.

Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung des in Fig. gezeigten Videoverstärkers 130. Operationsverstärker

A. und Ac- arbeiten parallel, und Schalter I„ und I^ werden derart gesteuert, daß sie positive Synchronisationsimpulse aufweisen. Eine monostabile Kippschaltung M, ermöglicht durch Steuerung des Schalters I.dem Signal kurzzeitig eine vorbestimmte positive Spannung zn überlagern. Dieser Spannungsraum ermöglicht die Eichung des Verstärkers A, auf einen gegebenen Schwärζwert.

Schalter I₁. und I_fi ermöglichen die Auswahl eines normalen Bildes oder eines ümkehrbildes. Schalter I₇ bis !,„,

die automatisch gesteuert sind, ermöglichen eine Einstellung des Bildniveaus in Abhängigkeit von dem Format des Elementarbildes. Je stärker die Abtastungsoberfläche reduziert wird, desto heller bzw. leuchtender wird das Bild; es ist notwendig, diese Variationen auszugleichen, um eine gleichmäßige Belichtung des Films unabhängig von dem Format zu erzielen.

Die Leistungsverstärkurg des Verstärkers A, wird durch einen Fotowiderstand R„ gesteuert, dessen Wert von dem Licht der Röhre abhängig ist.

Bevorzugterweise erhäl-t das Gitter der Kathodenröhre das Videosignal und nicht die Kathode, und zwar in einer Weise, daß ein konstanter Wert der sehr hohen Spannung unabhängig von dem Signal aufrechterhalten wird; dies ermöglicht die Beibehaltung der Abtastungs-Amplitude unabhängig von der Polarisierung der Röhre und die Aufrechterhaltung der Fokussierung unabhängig von der Menge des emittierten Lichts. Die Löschsignale des Leuchtflecks bei dem Abtastungs-Rücklauf werden somit der Kathode zugeführt.

Schließlich wird nun die Rolle einer Abtastungs-Vergrößerungsschaltung 150 unter Bezug auf Fig. 1 beschrieben. Es wurde festgestellt, daß ein Bildschirm mit einer sehr hohen Auflösung (bei der mehr als 3000 Abtastungszeilen erreichbar sind) ein Problem mit sich bringt, sobald er zur Reproduktion eines einzigen Bildes, das den gesamten Bildschirm einnimmt und ungefähr 600 Zeilen aufweist, verwendet wird. Wenn es sich bei dem System nicht um ein Zwischenzeilen-System handelt, dann umfaßt ein Raster ungefähr 300 Zeilen. In diesem letzteren Fall beträgt die durch die Leuchtabtastung abgedeckte Fläche weniger als ein Zehntel des

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Zeilenabstands, d. h. Abtastungen von 25 μΐη werden durch unklare Zonen von 250 μπι voneinander beabstandet sein. Dieses Phänomen vermindert die Klarheit des Bildes in einem wesentlichen Ausmaß.
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Zur Überwindung dieses Nachteils ohne Defokussierung des Leuchtflecks (eine Defokussierung des Leuchtflecks würde zu einem Auflösungsverlust führen), sind Einrichtungen vorgesehen, die die von dem Leuchtfleck abgedeckte Fläehe derart vergrößern, daß in einer vertikalen Richtung eine verbreiterte Abdeckung des Bildschirms über den gesamten Raum erzielt wird, der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeilen eingeschlossen ist.

Bei einem ersten Ausführungsbeispiel einer Schaltung zur Schaffung einer breiteren Abdeckung wird ein zusätzlicher vertikaler Hochfrequenz-Oszillator verwendet, der ein Signal erzeugt, dessen Amplitude die komplementäre Ablenkung in der zwischen zwei Zeilen eingeschlossenen Höhe erlaubt. Die Schwingungsamplitude beträgt Null in der horizontalen Richtung, was eine Beibehaltung der ursprünglichen Auflösung in dieser Richtung ermöglicht. Die Höhenablenkung wird so eingestellt, daß zwei aufeinanderfolgende Abtastungen auf dem Bildschirm und somit auf dem Film miteinander in Berührung kommen, ohne daß sie dabei ineinanderdringen. Die Amplitude der Schwingungen wird für jedes Format eingestellt, doch es ist notwendig, einen zweiten Oszillator für Formate vorzusehen, die eine Permutation von horizontalen und vertikalen Abtastungen notwendig machen, wie es bei den Fig. 2b und 2d der Fall ist.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel wird jedes Raster in einer zyklischen Weise um einen Bruchteil des dazwischenliegenden Raums vertikal verschoben,

indem man dem vertikalen Ablenkungssignal _ei_n komplementäres Signal hinzuaddiert, das für jedes Raster konstant ist. Auf diese Weise wird eine zusätzliche Ablenkung mit geringer Amplitude geschaffen, die es dem System z. B. ermöglicht, die Gesamtbreite der Zwischenzeile achtmal abzudecken, was sich aus der Tatsache ergibt, daß ein" Achtel der Zwischenzeile für jede Gruppe von vier Rastern vorgesehen ist. Die komplementären Ablenkungssignale sind für jedes Format in den programmierbaren Speichern gleichzeitig mit den verschiedenen Positions- und Amplitudenabtastungs-Parametern speicherbar.

Mit der Erfindung ist -somit ein System geschaffen, das zur Übertragung einer Reihe von Bildern, die nacheinander auf einem Bildschirm eines Videomonitors unter Verwendung optischer Einrichtung gezeigt werden, auf eine lichtempfindliche Fläche dient, indem aufeinanderfolgende Elementarbilder zur Bildung eines einzigen zusammengesetzten Bildes nebeneinander gesetzt werden. Das zusammengesetzte Bild wird direkt auf dem Bildschirm des Videomonitors erzeugt, und zwar ohne die Notwendigkeit einer seitlichen Verschiebung der verschiedenen Elemente relativ zueinander zur Erzielung der Bildfeldeinstellung oder zur Variierung des Vergrößerungsverhältnisses. Das zusammengesetzte Bild wird dadurch geschaffen, daß verschiedene Bereiche des Bildschirms einer·Röhre isit hoher Auflösung nacheinander Abtastungen unterzogen werden.Die Amplitude und die Konzentrierung der Abtastungs-Signale werden in Abhängigkeit von dem gewählten Format mittels Umsetzer festgesetzt, deren Betrieb durch programmierbare Speicher erfolgt.

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Claims

K MXHikLl NkKK-S(IHMnTAlLSnVMlIf^Ir.-.· .·... Il IfIiI1I W IM'! \! νΐ'Ι· i|:\t.s ELSCiNT, Inc. Boston, U.S.A. u.Z.: K 20 329K/6ho-eb 7. Juni 1983 Verfahren und Vorrichtung zur Bildung einer Mehrzahl elektronischer Bilder auf einer lichtempfindlichen Fläche .Priorität: Frankreich, 11. Juni 1982, Nr. 82 10213 Patentansprüche

1. Verfahren zur Bildung eines zusammengesetzten BiI-des aus einer Reihe von Eltmentarbildern, die nacheinander auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre gebildet werden, auf einer lichtempfindlichen Fläche, gekennzeichnet durch folgende Schritte für jedes Elementarbild:

a) Bildung eines Elementarbilds in einer Zone des Bildschirms, wobei die Position und die Abmessungen der Zone des Bildschirms von der Anzahl der Elementarbilder abhängen, mittels der ein zusammengesetztes Bild herstellbar ist und wobei die Zone des Bildschirms homolog zu der Zone einer lichtempfindlichen Fläche

ist, auf der das E]ementarbj1d in dem zusammengesetzten Bild zu positionieren ist,- und b) Übertragung des Elementarbildes von dem Bildschirm auf

die lichtempfindliche Fläche mittels einer feststehenden Vorrichtung, die auf der die lichtempfindliche Fläche enthaltenden Anordnung eine Abbildung des Bildschirm-Bildes erzeugt.

2. Verfahren nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß jedes Elementarbild gebildet wird durch Begrenzen der horizontalen und vertikalen Abtastungs-Amplituden der Röhre auf Werte, die die Größe des auf dem Bildschirm gebildeten Bildes auf die Abmessungen einer ausgewählten Bildschirmzone reduzieren,

und durch Zentrieren der Abtastungen auf den Bereich, in dem die ausgewählte Zone liegt.

3. Vorrichtung zur Bildung eines zusammengesetzten Bildes aus einer Reihe von Elementarbildern, die nacheinander auf dem Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre gebildet werden, auf einer lichtempfindlichen Fläche, gekennzeichnet durch

a) einen Kathodenstrahlröhren-Bildschirm (120) mit hoher Auflösung;

b) eine lichtempfindliche Fläche (300);

c) eine Einrichtung zur Bildung eines Elementarbildes in einer vorbestimmten Zone des Bildschirms (120)·; und

d) eine Übertragungseinrichtung zum Übertragen des Bildes auf dem Bildschirm (120) auf die Gesamtheit der lichtempfindlichen Fläche (300), wobei der Bildschirm (120), die Übertragungseinrichtung und die lichtempfindliche Fläche (300) während der Bildung der verschiedenen aufeinanderfolgenden Elementarbilder in bezug aufeinander feststehend bleiben.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Bildung eines Elementarbildes eine hori-

zontale und vertikale Abtastungs-Einrichtung aufweist, die durch Positionssignale und Amplitudensignale gesteuert ist, wobei sowohl die Positionssignale als auch die Amplitudensignale .in Abhängigkeit von der Anzahl der Elementarbilder, mittels der das zusammengesetzte Bild herstellbar ist, variieren, um das Format der vorherbestimmten Bildschirmzone in Abhängigkeit von dieser Anzahl zu modifizieren.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionssignale und die Amplitudensignale durch Numerisch/ Analog-Wandler geliefert werden, die durch Speichereinrichtungen gesteuert sind, welche Positions- und Amplituden-Parameter entsprechend jedem Elementarbild enthalten, wobei sowohl die Positions- als auch die Amplituden-Parameter in Abhängigkeit von der Anzahl der Elementarbilder, ihrer Reihenfolge und in Abhängigkeit von ihrem Format variieren.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis' 5, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Verhinderung der Bildung eines Elementarbildes in einer Zone auf dem Bildschirm, in der bereits ein anderes Elementarbild, das zu demselben zusammengesetzten Bild gehört, aufgezeichnet ist.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß die dem Bildschirrr (120) zugeordneten Abtastungen unter

Zeilenspringen der geraden und ungeraden Zeilen erfolgen, wobei der Rücklauf des den Abtastungen zugeordneten

Leuchtflecks in dem Zeitintervall liegt, der zwischen ^^er Abtastung von zwei aufeinanderfolgenden Zeilen

mit derselben Parität liegt.

J o Z U D 4 Ό

-A-

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 7, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Vergrößerung der Fläche, die von dem der Kathodenstrahlröhre zugeordneten Leuchtfleck eingenommen wird, zur Erzielung einer Abdeckung des Bildschirms (120) in vertikaler Richtung über den gesamten Raum, der zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeilen liegt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Vergrößerung der von dem Leuchtfleck eingenommenen Fläche einen Vertikal-Hochfrequenz-Oszillator aufweist, der ein Signal mit einer Amplitude erzeugt, die die komplementäre Ablenkung des Leuchtflecks in der zwisehen zwei aufeinanderfolgenden Zeilen liegenden Höhe ermöglicht.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Vergrößerung der von dem Leuchtfleck abgedeckten Fläche eine Einrichtung aufweist, die jedes der Kathodenstrahlröhre (110) zugeordnete Raster in einer zyklischen Weise um einen Bruchteil des Raums, der zwei aufeinanderfolgende Zeilen voneinander trennt, vertikal verschiebt, durch Hinzufügen eines komplementären Signals, das für jedes Raster konstant ist, zu dem dem Raster zugeordneten, vertikalen Ablenkungssignal.

11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Videosignal dem Gitter der Kathodenstrahlröhre (110) zugeführt wird, und daß ein Zeilen-Löschsignal und ein Rastersignal deren Kathode zugeführt werden.

12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche

3 bis 11,

J O L UO -H

dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Röhre um eine Röhre mit elektromagnetischer Ablenkung handelt, und daß ein Aotastungs-Verstärker vorgesehen ist, der einen Stromverstärker mit einer Gegenkopplung aufweist.

13. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine automatische Steuereinrichtung mit einem Videosignal vorgesehen ist, dessen Intensität in Abhängigkeit von dem Format der Elementarbilder variiert.

14. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Röhre um eine Bildröhre mit elektromagnetischer Fokussierung handelt.