CN1058843A - 阴极射线管电子束直径测定法和测定仪 - Google Patents

Abstract

本发明的阴极射线管电子束直径测定法和测定 仪能更精确更可靠地测定阴极射线管电子枪发射出 来的电子束直径及其偏心度，具体方法是拍摄CRT 的电子束光点，然后计算图象数据的坐标值(X，Y)和 亮度电平，以便将亮度电平作为彩色色调显示出来， 并确定电子束光点垂直和水平亮度电平直方图中的 极值点，从而再现原电子束的亮度，进而精确可靠地 计算出电子束光点的大小和偏心度。

Description

本发明涉及测定阴极射线管（CRT）电子束直径的一种方法和仪器，更具体地说，涉及经改进的这种方法和仪器，这种方法和仪器可以测出CRT电子枪发射出来的电子束直径的大小及其偏心度，并将其以三维方式显示出来。

通常，测定电子束的目的是通过分析电子枪发射出来的电子的偏心度和亮度分布来分析电子枪的精密度，从而改进电子枪的性能，最终制造出质量优异的CRT。

迄今为止测定电子枪在CRT荧光屏上形成的电子束光点的方法有各式各样，其中最常用的特别是二维测定法的光读法。在这种二维测定法中所要求的数据是从电子束光点在荧光屏上形成的变焦照片求出的。

但这种方法有这样一些缺点，例如，测量的精确度因测量过程的手动操作而变差，照相后冲洗软片、印片等费的时间很多等等。此外数据量不足，因为只有二维数据可以从所拍出的照片求出，这导致工作效率降低，测定值的可靠性变差。

另一方面，作为对于阴极射线管而采用的另一种传统的电子束直径测定仪采用这样一种手动操作法，其中对从电子枪出来的电子束的位置和信号幅度分别加以调整以便测出电子束的直径和亮度。但按照这种方法，测定荧光面上的每一个光点时就得用肉眼检测每个光点的位置，因此进行反复测定时，就产生很大缺点。

为克服上述缺点，有人提出了如图1所示的阴极射线管电子束测定仪的信号发生电路。

参看图1。用以产生准备显示在阴极射线管20上的视频信号的视频信号发生部分2配备有显示装置，使测量人员调节视频信号的脉冲周期和脉冲宽度时能观测所显示的内容。这样，视频信号在加到受测试的阴极射线管20的阴极KR、KG、KB上之前要借助视频信号放大器1放大到所调整的电平，即将其幅度加以放大。

此外，电源部分3给偏转系统DY的偏转线圈提供偏转电流，该电源部分配备有一个电压表和一个电流表，以便调节电子束的水平和垂直位置时可以观测该电压表和电流表。

另一方面，高压发生器4给阴极射线管20的栅极G1、G2、G3、G4和外壳提供适当的电压，使各阴极KR、KG、KB出来的电子束在作为图象显示在阴极射线管20的荧光屏上之前能加以控制、加速和聚焦，以形成电子束。

在这个传统的方法中，手动调节视频信号的脉冲周期和宽度时必须对装在视频信号发生部分2上的显示装置进行观测。另外，在逐点观测图象以检测电子束位置的同时，调节电子束的垂直和水平位置时还必须观测电压表和电流表。因此测量工作非常麻烦，而且还有另外一个问题，即不可能对某一点反复进行测试。

本发明的主要目的是提供一种能够自动测定电子束直径而提高可靠性、多方面收集有关数据因而提高精确度、缩短工作时间因而提高效率的CRT电子束直径测定仪，因此这种测定仪甚至可用以测试CRT的质量。

本发明的另一个目的是提供这样一种CRT电子束直径测定仪，该测定仪能提供防止CRT的荧光面烧毁的稳定电流，方法是使信号发生器提供出的位置移动信号与向CRT阴极方面发射荧光物质的器件提供出的脉冲电压同步，并反复测定CRT荧光面的测定点，从而得出数据。

本发明提供一种测定阴极射线管电子束直径的方法，该方法包括下列各骤：拍摄CRT的电子束光点，然后计算图象数据的坐标值（X，Y）和亮度电平;以彩色色调（shades  of  color）指示计算出来的数据中的最小和最大亮度电平;确定电子束光点的垂直和水平亮度电平的直方图（histogram）中的极值点;然后再产生原电子束的亮度，并计算电子束光点的大小和偏心度。

此外本发明还提供这样一种阴极射线管电子束直径测定仪，该测定仪包括：一个主系统，用来以坐标值提供测定数据和电子束光点的亮度电平，具有一个图形发生单元和母体单元（stem  block）及图象处理单元，图形发生单元用以给阴极射线管的偏转线圈提供预定的脉冲信号，母体单元和图象处理单元用以分析来自拍摄出的电子束光点的输入图象信号;一个键盘，用以提供各种给定值;一个摄象机，用以拍摄阴极射线管的电子束光点，从而提供图象数据;一个图象测试监视器，用以重新产生阴极射线管的电子束光点;一个打印机，用以提供主系统的测定数据;和一个监视器，用以提供主系统的测定数据。

作为另一个特点，本发明的阴极射线管电子束直径测定仪包括：一个视频信号放大器;用以（给阴极射线管的阴极）提供足以使荧光层发光的高电压;一个电流放大器，用以给阴极射线管的偏转系统提供垂直和水平位移信号;一个信号发生器，用以给视频信号放大器的输入端提供频率可调且脉冲宽度可调的视频信号，并用以给电流放大器提供脉冲信号;一个计算机，用以提供控制信号，以防烧毁阴极射线管的各荧光点，并反复测定荧光面上的各点;一个接口部分，用以从计算机收到控制信号之后将其输出到数据转换部分;和一个数/模转换部分，用以从接口部分收到数字信号之后将其转换成模拟信号，并用以提供出使电子束偏转所需要的那样的模拟信号。

从下面的说明和附图可以更全面地了解本发明的上述和其它目的、特点和优点及其一个实施例的详细情况。附图中：

图1是传统的CRT电子束直径测定仪的图形发生电路的方框图;

图2是本发明的CRT电子束直径测定仪的简要方框图;

图3则为图2所示本发明最佳实施例的图形发生单元的方框图;

图4是图2所示本发明的CRT电子束直径测定仪的工作流程图;

图5（A）、5（B）、5（C）和5（D）是表示电子束光点的亮度电平与电子束直径测定值之间关系的示意图。

现在参附图更详细地说明本发明的内容。

图2是CRT电子束直径测定仪的方框图。该测定仪由下列各部分组成：主系统10，包括一个图形发生单元11和一个图象处理单元12;一个键盘13，用以给主系统10提供测定等之用的参考值;一个摄象机14，用以拍摄待测试的CRT荧光屏上的电子束光点，从而给主系统10提供图象数据;一个图象测试监视器15.用以再产生CRT荧光屏上的电子束光点;一个监视器17，用以显示在主系统10中处理过的数据;和打印机16，用以打印提供的测试数据。

现在更详细地进行介绍。在主系统10中，图形发生单元11通过往CRT  20的偏转线圈（DY）加上预定的脉冲使荧光屏上某一位置出现电子束光点，图象处理单元12则在将摄象机14拍摄出的信息转换成数字信息之后求出并存储测定数据的坐标值（X，Y）和在坐标值（X，Y）处的亮度电平。

另一方面，主系统10的图形发生部分11可取图3所示的那种结构。这里说的就是这样一种电子束直径测定仪，该测定仪是以这样的方式测定电子束的直径的：使来自阴极射线管的阴极KR、KG、KB的热离子电子（thermionic  electron）通过由栅极G1、G2、G3、G4组成并加有高压发生器170供来的高压的电极而使其形成电子束，然后使电子束撞击荧光屏;该电子束直径测定仪包括：一个视频信号放大器150，用以给阴极射线管的阴极KR、KG、KB提供适当的电压;一个电流放大器160，用以给阴极射线管20偏转系统DY的偏转线圈提供水平和垂直位移信号;一个信号发生器140，用以给视频信号放大器150的输入端提供频率可调且脉冲宽度可调的视频信号，并用以给电流放大器180提供脉冲信号;一个计算机110，用以提供控制信号以防止阴极射线管20的荧光点烧毁，且使其能反复测定各荧光点的电子束;一个接口部分120，用以接收来自计算机110的控制信号之后将其输出到数/模转换部分130;和一个数/模转换部分130，用以接收来自接口部分120的数字信号之后将其转换成模拟信号，并将转换成的（供偏转所需用的）模拟信号供给电流放大器160。

主系统10具有一个控制程序，用以根据规定的参考值和键盘13提供的供其它测定用的其它参考值执行适当的程序。

图4是根据主系统10的控制程序的操作流程图。如图所示，操作过程包括：第一步拍摄阴极射线管20的电子束光束，由此计算出图象数据的亮度电平和坐标（X，Y）值;第二步以彩色色调（tone  of  color）表示计算数据最大和最小值的亮度，并从电子束光点水平和垂直亮度电平的直方图选取极值点，由此再现电子束的亮度;以及第三步计算再现之后的电子束的束宽和偏心度。

现在介绍本发明的操作过程和效果。

首先，图形发生部分11接收来自计算机110的控制信号，通过接口部分120将其供给数/模转换部分130，以便调节阴极射线管20偏转系统DY的偏转线圈的垂直和水平偏转电流。数/模转换部分130将数字信号转换成水平模拟信号，并将它们供给电流放大器160，同时电流放大器160将垂直和水平位移信号供给阴极射线管20偏转系统DY的偏转线圈。

另一方面，信号发生器140将频率可调且脉冲宽度可调的视频信号供给视频信号放大器150，从而能给阴极射线管20的阴极KR、KG、KB提供一定的脉冲电压。视频信号放大器150将视频信号放大成一定的脉冲电压之后将它们供给阴极KR、KG、KB。发生器140能根据电子束电流调节脉冲电压，从而保护阴极射线管20的荧光层。

此外，电流放大器160连接到偏转系统DY的垂直水平偏转线圈上，提供用以移动电子束在荧光面上的位置的电流。另外，电流放大器160在收到来自信号发生器140的脉冲信号之后将其供给偏转线圈，该信号受到同步作用从而可以使电子束移动等于脉冲宽度那么长的时间，亦即将电压供到阴极KR、KG、KB的间隔时间。

在本发明的这种电子束直径测定仪中，若图形发生单元11以图5（C）所示的预定宽度和间隔范围产生的脉冲信号加到CRT  20的偏转线圈（DY）和电子枪上时，则CRT  20的电子枪发射出来的电子束就在CRT荧光屏上的某一位置形成电子束光点。虽然电子束光点只在加上脉冲时才出现，但电子束光点的效应却通过余辉而持续下去。此外，通过加脉冲还可以避免为在CRT荧光屏上的某一点形成电子束光点而将直流加到偏转线圈（DY）上因而损坏偏转线圈（DY）。

为提高测量的精确度，各测量过程是根据电子束光点在CRT  20上的各种位置进行的。在那种场合下，如图5（C）那样控制脉冲信号的电平高、低就能使电子束光点处在各种不同的位置。然后将摄象机14拍摄电子束光点得出的图象信息加到主系统10的图象处理单元12上，以分析电子束光点的亮度分布。

现在参看图5（A）。若电子束光点30如虚线所示那样形成，则只有电子束光点30中的每一个点发亮，其中中心部分的亮度电平高，周边部分的亮度电平低，如亮度电平曲线a和h所示。实际上只有这些点具有如图5（B）所示的亮度电平曲线上的预定亮度电平。另一方面，该亮度电平变低，因为穿过荫罩而射过去的电子束只与上述点碰撞，于是在诸光点之间穿插有黑底。电子束光点30的原形显示在图象测试监视器15上，并与监视器17上的图象信息进行比较。另外，显示在监视器17上的测量数据可用打印机16打印出来，因此能记录所要求的数据。

图4是控制程序的流程图，主系统10就是按照这个控制程序控制各单元的每一个功能。更具体地说，测定仪升压之后，就调定摄象机14的焦距。然后在主系统10的图象处理单元12中分析经拍摄的有关在CRT  20荧光屏上所形成的电子束光点的信息，以便将诸如坐标值（X，Y）和亮度电平等之类的三维信息存储起来。

这之后，选取所存储的图象数据的最小和最大值，并将图象的亮度电平根据准备显示在监视器17上的最小和最大值转换成彩色色调（其中，亮度电平是根据图5（A）中的水平和垂直部分而取自电子束光点30以便绘制图5（B）所示的直方图），从而将高亮度电平显示成暗色，低亮度电平显示成红、淡红等淡色。

但电子束的真正形状不可能取自这种图象信息，因此在直方图中按下式设定极值点：

(dG)/(dxi-1) ＞0和 (dG)/(d.xi+1) ＜0

其中，Xi表示X轴线上的第i个点，G是亮度电平的函数。

如下所述，电子束的形状可通过用微分确定极值点之后选配曲线使其与直方图拟合从而提供出来。这样就可以将电子束的原形连同相应于亮度电平的彩色色调在监视器17上显示出来。

这之后，计算原电子束的宽度和偏离电子束中心的偏心度，并由监视器17和打印机16提供出来，这样就不仅可以看到而且从数值上得知电子束的总的资料。这些资料可按用户所要求的各种格式显示出来。

如下所述，本发明测定阴极线管电子束直径的方法和仪器可以分别从拍摄出来的CRT的电子束光点计算出坐标值（X，Y）和亮度电平，再由此求出彩色色调连同最小和最大亮度电平，最后将其显示出来，而且可以通过再现电子束的亮度连同在电子束光点的垂直和水平亮度电平直方图中确定的极值点，由此而计算出电子束的大小和偏心度。因此按照本发明，在研制CRT和测试其质量时，可以更为精确地测定电子束光点的电子束直径和亮度分布，从而缩短研制周期，进一步提高测定数据的可靠性，进而从长远的观点看提高了产品的质量。

此外，按照本发明的CRT电子束直径测定仪，图形发生部分提供到CRT阴极上的视频脉冲信号与来自电流放大器的电子束位移信号同步，因而不仅可避免荧光面烧毁，而且可以防止偏转线圈过载。最后，控制电子束的位移程度即可对应于其极值点反复测定CRT的荧光面，从而易于得出各项数据。

本发明并不局限于上述实施例。熟悉本技术领域的人员参照本发明的说明书是不难对上述公开的实施例和本发明的其它实施例进行种种修改的。因此本说明书所附的权利要求包括了任何这种实施例的修改方案，因为它们都属于本发明的实际范围。

Claims (4)

1、一种测定阴极射线管电子束直径的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

拍摄阴极射线管的电子束光点，然后计算图象数据的坐标值(X，Y)和亮度电平；

以彩色色调显示计算值中的最小和最大亮度电平，并确定电子束光点垂直和水平亮度电平直方图中的极值点；和

再现原电子束的亮度，并计算电子束光点的大小和偏心度。

2、一种阴极射线管电子束直径测定仪，其特征在于，它包括：

一个主系统，用以提供应用电子束光点的坐标值和亮度电平的被测数据，它具有一个图形发生单元，用以给阴极射线管的偏转线圈提供预定的脉冲信号;一个母体单元和一个图象处理单元，用以分析来自被拍摄的电子束光点的输入的图象信号;

一个键盘，用以提供各种规定的数据;

一个摄象机，用以拍摄阴极射线管的电子束光点，以提供图象数据;

一个图象测试监视器，用以再现阴极射线管的电子束光点;

一个打印机，用以提供所述主系统的测量数据;和

一个监视器，用以提供所述主系统的测量数据。

3、根据权利要求2的测定仪，其特征在于，所述图形发生单元包括：

一个视频信号放大器，用以给阴极射线管的阴极提供适当的电压;

一个电流放大器，用以给阴极射线管偏转系统的偏转线圈提供水平和垂直位移信号;

一个信号发生器，用以给视频信号放大器的输入端提供频率可调且脉冲宽度可调的视频信号;

一个计算机，用以提供控制信号，以避免阴极射线管的荧光面烧毁，并对应于其极值点反复测定电子束;

一个接口部分，用以将来自所述计算机的控制信号输出到一个数/模转换器上;

所述数/模转换器用以将来自所述接口部分的数字信号转换成模拟信号，以将它们供给所述电流放大器。

4、根据权利要求3的测定仪，其特征在于，所述信号发生器以与视频信号同步的形式将偏移量等于视频信号脉冲宽度的信号提供给所述电流放大器，同时将视频信号提供给阴极射线管的所述阴极。

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