DE3225256C2 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur dynamischen Regelung der Lage eines Elektronenstrahls in einem Kathodenstrahlröhren-Bildanzeigesystem nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Der generelle Aufbau einer konventionellen Kathodenstrahl­ röhre mit drei Elektronenstrahlerzeugern bzw. Elektronen­ kanonen und einer Schattenmaske sowie deren Betrieb zur Erzeugung eines Raster-Farbbildes sind bekannt. Es ist weiterhin bekannt, daß das durch eine derartige Röhre erzeugte Bild bei Fehlen einer dynamischen Korrektur be­ stimmte Verzerrungen enthält. Dabei handelt es sich primär um Kissenverzerrungen, welche dadurch bedingt sind, daß das Ablenkzentrum der drei Elektronenstrahlen gegen das Zentrum der Krümmung des Anzeigeschirms der Röhre verscho­ ben ist (dies ist sowohl bei Schwarz-Weiß- als auch bei Farbröhren der Fall). Weiterhin handelt es sich um Tra­ pezverzerrungen, die durch wenigstens zwei der Elektronen­ kanonen hervorgerufen sind, welche außerhalb der Längsach­ se des Röhrenkolbens angeordnet sind. Schließlich handelt es sich um Fehlkonvergenzen der Strahlen auf der Schatten­ maske der Röhre, welche durch einen lateralen Versatz der Kanonen zueinander hervorgerufen sind. Bei einem deltaför­ migen Aufbau der Kanonen sind alle drei Kanonen in einem Abstand von der Längsachse der Kanonenanordnung angeordnet. Bei einer in einer Linie angeordneten Kanonenanordnung ist eine Kanone auf der Achse angeordnet, während die beiden anderen Kanonen einen entsprechenden Abstand nach jeder Seite hin besitzen. Das gebräuchliche Verfahren zur Korrek­ tur von geometrischen Verzerrungen besteht darin, den zur Ablenkung eines Elektronenstrahls oder mehrerer Elektronen­ strahlen auf dem Anzeigeschirm zur Erzeugung eines Bildra­ sters verwendeten Ablenksignalen bestimmte analoge Korrek­ turfaktoren aufzuprägen. Eine Fehlkonvergenz wird gewöhn­ lich durch ein entsprechendes Aufprägen anderer analoger Korrekturfaktoren auf die magnetischen Felder durchgeführt, welche zur Konvergenzrealisierung der drei Strahlen im Schirmzentrum verwendet werden. Bei den beiden Verzerrungs­ arten ist es besonders schwierig, die Fehlkonvergenz genau und gleichförmig zu korrigieren, wobei eine periodische Justierung erforderlich ist.

Bei einem grundsätzlichen Schema zur Durchführung der Strahlkonvergenz werden einzelne Vertikal- und Horizontal­ signale für jeden der Strahlen in der Röhre erzeugt. Die Korrektursignale, welche näherungsweise die Form von ge­ ringfügig abgeschrägten Parabeln besitzen, gewährleisten eine Null-Korrektur im Zentrum des Schirms sowie eine zunehmende Korrektur mit zunehmender Ablenkung der Strahlen aus dem Zentrum. Eine derartige grundsätzliche Maßnahme reicht gewöhnlich für Heim-Fernsehgeräte aus, da die Be­ trachter nicht zu kritisch sind, und die Betrachtungsab­ stände in der Größenordnung von etwa 1,8 bis 3 m liegen. Bei einer Informationsanzeige, bei der die Betrachter kritischer und die Betrachtungsabstände weit kürzer sind, und, was wesentlicher ist, die Auflösungsanforderungen weit schärfer sind, ist der durch diese grundsätzlichen Maßnah­ men unkorrigiert verbleibende Anteil der Fehlkonvergenz unannehmbar.

Eine grundlegende Verbesserung gegenüber dem vorgenannten grundlegenden Schema, das beispielsweise in einem Farb-Ter­ minal des Typs 4027 der Anmelderin realisiert ist, besteht darin, den Anzeigeschirm in mehrere Unterbereiche zu unter­ teilen und für jede derartige Teilung unabhängig justierba­ re unterschiedliche Korrektursignale zu erzeugen. Eine derartige Maßnahme ermöglicht eine genauere Konvergenz der drei Strahlen im gesamten Bereich des Schirms. Bei dem Gerät des Typs 4027 ist der Anzeigeschirm in neun Unterbe­ reiche geteilt, wobei die Strahlen in jedem Bereich durch Justierung von drei Potentiometern mit jeweils einem Poten­ tiometer für einen Strahl zur Konvergenz gebracht werden können. Obwohl damit eine genauere Korrektur möglich ist, muß bei einem derartigen Schema dennoch eine zeitaufwendige Justierung von 27 unterschiedlichen Potentiometern, nämlich von jeweils drei Potentiometern für die neun Unterbereiche durchgeführt werden. Gemäß anderen bekannten Schemata wird der Anzeigeschirm in eine noch größere Anzahl von Unterbe­ reichen (beispielsweise der Farbmonitor 650 der Anmelderin verwendet 13 Unterbereiche) geteilt, wobei eine entspre­ chende Justierung einer noch größeren Anzahl von Potentio­ metern erforderlich ist. Ein gemeinsamer Nachteil derarti­ ger Schemata ist darin zu sehen, daß eine Bedienungsperson erforderlich ist, um eine vollständige Regelung des Anzei­ gesystems in der für die Durchführung der verschiedenen Justierungen in jedem einzelnen Unterbereich notwendigen Zeit durchzuführen.

Bei neueren Entwicklungen handelt es sich um digitale Konvergenzschemata, bei denen eine Korrekturinformation beispielsweise über ein Tastaturfeld oder eine andere entsprechende Einrichtung digital eingegeben werden kann, um in Analogsignale zur Realisierung des gewünschten Betrags der Strahljustierung überführt zu werden. Beispiele derartiger Schematas sind in den US-PS 42 03 051 und 42 03 054, in "IBM J. Res. Develop.", Vol. 24, Nr. 5, September 1980, Seite 598 sowie in einer Druckschrift mit dem Titel "A 25-In. Precision Color Display for Simulator Visual Systems" von R. E. Holmes und J. A. Mays der Firma Systems Research Laboratories beschrieben. Eine gemeinsame Eigenschaft dieser Schemata bzw. Systeme besteht in der Verwendung eines Tastaturfeldes, mit dem durch eine Bedie­ nungsperson eine Digitalinformation eingegeben werden kann, welche den notwendigen Grad der Bewegung für jeden der drei Strahlen repräsentiert, um eine Konvergenz oder eine andere geometrische Justierung zu realisieren. Dabei ist eine individuelle Justierung der Strahlen in 13 verschiedenen Punkten über dem Anzeigebereich oder eine Justierung in 256 unterschiedlichen Punkten möglich.

Ein halbautomatisches Schema zur Durchführung von Ablenkju­ stierungen ist in der US-PS 40 99 092 beschrieben. Bei diesem Schema werden ein Photodiodenfeld oder eine Festkör­ per-Bildkamera, welche vor einer Kathodenstrahlröhren-An­ zeige angeordnet sind, sowie ein digitaler Computer verwen­ det, um Korrekturfaktoren zu erzeugen, welche den konven­ tionellen Ablenksignalformen dann über einen programmierba­ ren Festwertspeicher überlagert werden.

Ein bekannter Nachteil aller dieser bekannten Schemata besteht darin, daß eine Bedienungsperson erforderlich ist, um eine vollständige Regelung des Systems während der zur Realisierung der Konvergenz oder einer geometrischen Kor­ rektur notwendigen Zeit zu realisieren.

Aus der DE-OS 29 46 997 ist weiterhin eine Ablenkregelan­ ordnung für eine Strahlindex-Kathodenstrahlröhre bekannt. Bei derartigen Röhren ist typischerweise ein einziger Elektronenstrahl vorhanden, welcher horizontal über einen Bildanzeigeschirm geführt wird, der seinerseits eine sich wiederholende Folge von vertikalorientierten Farbleuchtstoff­ streifen aufweist. Diese Streifen sind in Dreierfarbgruppen Rot, Grün und Blau angeordnet. Um eine konstante Abtastge­ schwindigkeit aufrechtzuerhalten, ist hinter den Farbleuchtstoff­ streifen in einem vorgegebenen Lagezusammenhang zu diesen eine gleichförmig beabstandete Folge von vertikal­ orientierten phosphoreszierenden Indexstreifen vorgesehen. Wenn der Elektronenstrahl in einem Raster über den Bildan­ zeigeschirm geführt wird, trifft er auf die Indexstreifen auf und erregt diese. Das von den Streifen emittierte Licht wird durch einen Photodetektor erfaßt, der ein zur Feststellung und Korrektur von Nichtgleichförmigkeiten in der Abtastgeschwindigkeit des Strahls verwendetes Indexsig­ nal erzeugt.

Strahlindexröhren enthalten keine Schattenmaske. Die Farb­ wahl erfolgt stattdessen durch Modulation des Elektronen­ strahls mit Rot-, Grün- oder Blau-Farbinformation bei der Ansteuerung eines Leuchtstoffstreifens der entsprechenden Farbe. In der vorgenannten Ablenkregelanordnung wird das Indexsignal lediglich zur Korrektur der Abtastgeschwindig­ keit des Strahls ausgenutzt. Eine Korrektur von Fehlern in der Vertikallage des Strahls ist dabei nicht vorhanden und kann auch nicht durchgeführt werden.

In einer Strahlindexröhre wird eine fehlerhafte Lage des Strahls durch eine Nichtgleichförmigkeit der Abtastge­ schwindigkeit des Elektronenstrahls hervorgerufen. Der Korrektur dieses Effektes dient das Ablenkregelsystem gemäß der genannten DE-OS. In einer Schattenmaskenröhre ergibt sich die Fehllage durch Lagefehler, welche durch eine fehlerhafte Konvergenz mehrerer Elektronenstrahlen in der Röhre zustande kommen. In einer Strahlindexröhre ist daher der Zeittakt kritisch, während in einer Schattenmaskenröhre die Strahllage der kritische Faktor ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der in Rede stehenden Art anzugeben, mit der in einer Elektronenstrahlröhre mit Schattenmaske eine Korrek­ tur sowohl einer vertikalen als auch einer horizontalen Fehllage des Elektronenstrahls, insbesondere ohne Eingriff einer Bedienungsperson, möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Anordnung der eingangs genann­ ten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeich­ nenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unteran­ sprüchen gekennzeichnet.

Die vorliegende Erfindung ist also auf eine Anordnung unter Ausnutzung einer Regel-Rückkoppeltechnik gerichtet, um sowohl Konvergenz und geometrische Ausrichtung in einer Kathodenstrahlröhre automatisch durchzuführen (im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfaßt der Begriff "geometrische Ausrichtung" die nötigen Strahljustierungen zur Beeinflus­ sung der Größe, der Lage, der Linearität, der Rechtwinklig­ keit und entsprechender Charakteristiken eines angezeigten Bildes sowie die zur Korrektur von Bildverzerrungen, wie Kissenverzerrungen und Trapezverzerrungen notwendigen Strahljustierungen). Die Konvergenz (oder eine geregelte Fehlkonvergenz) wird zwar häufig im Zusammenhang mit Schat­ tenmasken-Farb-Kathodenstrahlröhren betrachtet. Sie ist jedoch auch ein wesentlicher Gesichtspunkt bei allen ande­ ren Kathodenstrahlröhren, seien es Schwarz-Weiß- oder Farbröhren, mit mehreren Elektronenstrahlerzeugern und einem gemeinsamen diesen zugeordneten Ablenksystem.

Ein funktionelles Erfordernis für die erfindungsgemäße Anordnung sind Formen von Kathodenstrahlröhren, welche Rückkoppelsignale zu erzeugen vermögen, die ein Maß für die Position bzw. Lage eines abtastenden Elektronenstrahls in zwei Dimensionen sind.

Die erfindungsgemäße Anordnung besitzt speziell eine einer Kathodenstrahlröhre der angegebenen Art zugeordnete Ein­ richtung zur Erzeugung eines Signals, das die Position bzw. Lage eines abtastenden Elektronenstrahls in der Röhre angibt, eine ein derartiges Signal erfassende Einrichtung sowie eine auf diese Signalerfassung ansprechende Schaltung zur Erzeugung eines Korrektursignals, das einen gewünschten Betrag der Strahljustierung repräsentiert. Für Konvergenz­ justierungen werden Signale, welche die Position bzw. Lage jedes Elektronenstrahls angeben, mit den Signalen der anderen Elektronenstrahlen verglichen, um vorgegebene Differenzanzeigen zu erzeugen, welche den Grad und die Richtung jeder Fehlkonvergenz angeben. Als Funktion dieser Differenzanzeigen werden geeignete Korrektursignale erzeugt und in der Weise in eine konventionelle Konvergenzschal­ tung eingegeben, daß die Strahlen auf der Schattenmaske der Röhre oder im Falle einer Schwarz-Weiß-Röhre auf der Anzei­ gefläche der Röhre in einen gewünschten räumlichen Zusam­ menhang gebracht werden. Für eine geometrische Justierung werden Signale, welche die Position bzw. die Lage eines entsprechenden Strahls anzeigen, mit einer Referenz vergli­ chen, um eine Anzeige zu erzeugen, welche den Grad und die Art der geometrischen Verzerrungen angibt. Als Funktion der Verzerrungsanzeigen werden entsprechende Korrektursignale erzeugt und in der Weise in die konventionelle Ablenkschal­ tungen eingegeben, daß der gewünschte Grad der Strahlju­ stierung realisiert wird.

Abgesehen von der Verwendung einer speziellen Kathoden­ strahlröhre und der Ausführung als Regelsystem, d. h., als System mit geschlossener Schleife, in welcher der Strahl bzw. die Strahlen in der Röhre geregelt werden, entspricht die Funktion der erfindungsgemäßen Anordnung im wesentli­ chen der Funktion der oben beschriebenen bekannten Systeme bzw. Schemata, d. h., der Anzeigebereich der Kathodenstrahl­ röhre ist in eine Anzahl von Unterbereichen aufgeteilt und die Konvergenz- und Geometriejustierungsprozesse werden für jeden Unterbereich in Grobschritten oder iterativ durchge­ führt.

Die wesentlichen Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung bestehen darin, daß für die Geometrie- und Konvergenzkor­ rekturprozesse kein menschlicher Eingriff erforderlich ist und daß die Geschwindigkeit und der Wirkungsgrad, mit denen die Prozesse durchführbar sind, ohne Unterbrechung des normalen Betriebs des umgebenden Anzeigesystems ablaufen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine symbolische Darstellung der in einer kon­ ventionellen Schattenmasken-Kathodenstrahlröh­ re mit Delta-Elektronenstrahlerzeuger realisierbaren Strahljustie­ rungen;

Fig. 2 eine symbolische Darstellung des gewöhnlich auf die Konvergierung der Strahlen nach Fig. 1 fol­ genden Vorgangs;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer bekannten Korrekturanord­ nung;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Kon­ vergenz- und Geometriejustierungsanordnung;

Fig. 5 einen Querschnitt einer Kathodenstrahlröhre, welche zur Verwendung in der Anordnung nach Fig. 4 ge­ eignet ist;

Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung eines zur Röhre nach Fig. 5 gehörenden Rückkoppelelements;

Fig. 7 eine Darstellung der Kathodenstrahlröhre nach Fig. 5, aus der ein vorgesehenes Raster von Rückkoppelelementen ersichtlich ist;

Fig. 8 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Positions-Detektorschaltung, welche einen Teil der Anordnung nach Fig. 4 bildet;

Fig. 9 ein Zeittaktdiagramm, aus dem bestimmte in der Schaltung nach Fig. 8 erzeugte Signale ersicht­ lich sind;

Fig. 10 eine zweite Darstellung des Rückkoppelelements nach Fig. 6 aus der bestimmte zeitliche Bezie­ hungen in der Anordnung nach Fig. 4 ersichtlich sind;

Fig. 11 eine Darstellung von zwei im System nach Fig. 4 erzeugten Rasterliniengruppen; und

Fig. 12 eine symbolische Darstellung von Strahljustie­ rungen, welche in einer konventionellen Schatten­ masken-Kathodenstrahlröhre mit auf einer Linie liegenden Elektronenstrahlerzeugern realisierbar sind.

In den folgenden Ausführungen wird die grundlegende Funk­ tionsweise von Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtungen und insbesondere von Schattenmasken-Farbkathodenstrahlröh­ ren als bekannt vorausgesetzt. Wie bekannt, müssen die drei Elektronenstrahlen einer konventionellen Schatten­ masken-Kathodenstrahlröhre in Schattenmaskenöffnungen kon­ vergieren, um ein Bild mit annehmbarer Farbtreue zu erzeu­ gen. Bei einer Röhre mit einem Delta-Elektronenstrahlerzeuger wird eine derartige Konvergenz gewöhnlich durch Modulation be­ stimmter elektromagnetischer Felder erreicht, welche die Strahlen auf ihrem Weg zu den Maskenöffnungen zwingen. Bei einer Anordnung mit auf einer Linie ausgerichteten Elektronenstrahler­ zeugern verläuft dieser Vorgang etwas anders, wobei das grundle­ gende Konzept jedoch ebenfalls gilt. Aus Zweckmäßigkeits­ gründen wird im Zusammenhang mit vorliegender Erfindung eine Kathodenstrahlröhre mit Delta-Elektronenstrahlerzeugern angenommen. Die­ se Annahme ist jedoch nicht als beschränkend zu betrach­ ten. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Anordnung auch nicht auf die Verwendung in Verbindung mit Schattenmasken­ Kathodenstrahlröhren beschränkt. Die erfindungsgemäßen Merkmale sind ebenso für mehrstrahlige Schwarz-Weiß-Röh­ ren mit einem gemeinsamen Ablenksystem für die Strahlen anwendbar.

Fig. 1 zeigt die gewöhnlich zur Verfügung stehenden vier Freiheitsgrade für die Strahljustierung, welche für die Konvergenz einer Kathodenstrahlröhre mit Delta-Elektronenstrahlerzeugern notwendig sind. Jede Strahlposition, gesehen von der Au­ ßenseite des Anzeigeschirms der Kathodenstrahlröhre ist in Fig. 1 durch einen Kreis angegeben, welcher die Buch­ staben R, G oder B einschließt, wodurch die spezielle durch den Strahl erzeugte Farbe Rot, Grün oder Blau ange­ geben ist. Pfeile geben dabei die möglichen Justierungs­ richtungen an. In konventioneller Weise können der Rot- und der Grün-Strahl in einer Diagonalrichtung jeweils auf einen gemeinsamen Konvergenzpunkt zu- oder von diesem weg­ bewegt werden, wobei dieser Konvergenzpunkt in Fig. 1 durch ein kleines Kreuz angedeutet ist. Der Blau-Strahl kann sowohl horizontal als auch vertikal bewegt werden. In der Praxis werden gemäß Fig. 2 zunächst der Rot- und Grün-Strahl zur Bildung einer Gelb-Anzeige zur Konvergenz gebracht, wonach der Blau-Strahl sodann in räumliche Ko­ inzidenz bewegt wird, um die weiße Anzeige der vollstän­ digen Konvergenz zu bilden. Das tatsächlich auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre angezeigte Symbol für eine Verein­ fachung des Konvergenzprozesses ist frei wählbar.

Eine grundlegende bekannte Anordnung zur Durchführung des Konvergenzprozesses ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. Diese Anordnung enthält eine Kathodenstrahlröhre 20 mit einem aus drei Elementen bestehenden Elektronenstrahlerzeuger 22, einer Schattenmaske 23, einer Konvergenzanordnung 24, ei­ nem Ablenkjoch 26 (oder Ablenkplatten), einer Quelle 28 für Z-Achsen- oder Bildsignalen, einer Quelle 30 für Hori­ zontal- und Vertikalsynchronsignale, einem Funktionsgene­ rator 32 zur Erzeugung der Grobkonvergenz- und Ablenksi­ gnale sowie einer Einrichtung 34 zur manuellen Auswahl be­ stimmter Korrekturfaktoren für die Grobsignale des Genera­ tors 32 durch eine Bedienungsperson 36. Ein Beispiel für eine derartige bekannte Anordnung ist das Farbgraphik-Terminal 4027 der Anmelderin. Im Terminal 4027 der Anmelderin sind der Funk­ tionsgenerator 32 und die manuelle Justiereinrichtung 34 analoge Komponenten. Ein Merkmal besteht darin, daß während der zur Durchführung des Kor­ rekturvorgangs notwendigen Zeit eine vollständige Bedie­ nung durch eine Bedienungsperson 36 erforderlich ist. Wie bereits ausgeführt, besteht die primäre Funktion der be­ kannten Anordnung darin, daß die Bedienungsperson 36 manuell bestimmte Korrektursignale in einer Weise einstellen kann, daß drei Elektronenstrahlen 38 a, b und c zunächst auf der Schattenmaske 23 konvergieren und daß sodann ein geome­ trisch akzeptables Bild definiert wird.

Fig. 4 zeigt in entsprechender schematischer Form eine er­ findungsgemäße Anordnung. Diese enthält wiederum eine Kathodenstrahlröhre 40 mit einen aus drei Elementen gebildeten Elektronenstrahlerzeuger 42 und einer (im folgenden noch genauer zu beschreibenden) Schattenmaske 43, einer Konvergenzanordnung 44, einem Ablenkjoch 46 (oder Ablenk­ platten), einer Quelle 48 für Z-Achsen-Signale, einer Quelle 50 für Horizontal- und Vertikalsynchronsignale und einem Funktionsgenerator 52. Es ist weiterhin eine Detektorschaltung 60 vorgesehen, welche über eine geeigne­ te Schnittstelle 62 bestimmte während des Betriebs der Röhre 40 vorhandene Rückkoppelsignale erfaßt und als Funk­ tion dessen zweite, die Position der Strahlen 64 a, b und c in der Röhre anzeigende Signale erzeugt. Durch diese zweiten Signale wird ein Prozessor 66 angesteuert, um be­ stimmte Korrekturfaktoren zu erzeugen, welche den Grobkon­ vergenz- und Ablenksignalen vom Generator 52 hinzugefügt werden. Der Begriff "Prozessor" ist nicht beschränkend aufzufassen. Er kann vielmehr auch Anordnungen umfassen, welche eine ausreichende Steuerlogik und eine ausreichen­ de Speicherkapazität zur Durchführung von noch zu erläu­ ternden Prozessen, wie beispielsweise Rechenprozessen, durchzuführen. Wie beim Stande der Technik kann der Funk­ tionsgenerator eine analoge oder eine digitale Schaltung sein. Die primäre Funktion der Anordnung nach Fig. 4 ist die Durchführung der Konvergenz- und Geometriekorrektur­ operationen der bekannten Anordnung nach Fig. 3 ohne Ein­ schaltung einer menschlichen Bedienungsperson und ohne Unterbrechung der sonst normalen Operation von Systemen, von denen die Anordnung nach Fig. 4 einen Teil bildet.

Die Röhre 40 kann durch jede Kathodenstrahlröhre gebildet werden, welche eine ein Maß für die Horizontal- und die Vertikalposition eines abtastenden Elektronenstrahls bil­ dende Anzeige zu erzeugen vermag.

Wie in Fig. 5 dargestellt ist, wird eine Aus­ führungsform einer geeigneten Kathodenstrahlröhre 40 durch eine Schattenmasken-Kathodenstrahlröhre mit einer Viel­ zahl von definierten Sensorelementen 70 gebildet, die auf der kanonenseitigen Oberfläche ihrer Schattenmaske 43 angeordnet sind. Diese Sensorelemente 70 können in verschiedenen Formen realisiert werden. Eine derarti­ ge Ausführungsform wird durch ein phosphoreszierendes Material mit schneller Abfallzeit gebildet, welcher an bestimmten Stellen auf der Schattenmaskenoberfläche aufgebracht wird. Andere Formen werden im folgenden noch angegeben. In Verbindung mit den Elementen 70 aus phosphoreszierendem Material wird die Schnittstelle 62 durch eine Photovervielfacherröhre gebildet, welche außerhalb der Röhre 40 im Bereich eines transparenten Lichtfensters im Kolben der Röhre angeord­ net ist. Ein kleiner Kreis in Fig. 2 bezeichnet die Schnittstelle 62 lediglich symbolisch und weist daher nicht auf eine spezielle mechanische, optische oder elek­ trische Verbindung hin. Wie im folgenden noch ausgeführt wird, kann die Schnittstelle 62 mehrere unterschiedliche Formen annehmen.

Eine Ausführungsform einer Sensorelement-Konfigura­ tion, welche sich als speziell vorteilhaft erwiesen hat, ist in Fig. 6 dargestellt. Diese Ausführungsform bildet die Basis für die folgenden Ausführungen. Gemäß dieser Figur besitzt das Element zwei unterbrochene Schenkel 80 und 82 eines rechtwinkligen Dreiecks, von denen der erste bzw. vordere Schenkel 80 vertikal und der zweite oder hintere Schenkel 82 unter einem Winkel 84 von 30° gegen die Horizontale (bzw. 60° gegen den Schenkel 80) orien­ tiert ist. Die Begriffe "vorne" und "hinten" sind in be­ zug auf die Richtung des Strahls definiert, welcher in der Figur als von links nach rechts laufend angenommen ist (es ist wiederum darauf hinzuweisen, daß das Element in Fig. 6 so dargestellt ist, wie es von der Seite des Anzeigeschirms erscheinen würde, von der es durch eine Bedienungsperson beobachtet würde. Von der Kanonenseite der Schattenmaske würde das Element umgekehrt erscheinen und die Strahlbewegung von rechts nach links laufen). Die Begriffe "horizontal" und "vertikal" haben ihre gebräuch­ liche Bedeutung in bezug auf die Elektronenstrahlablen­ kung in einer Anzeige-Kathodenstrahlröhre.

Typische Abmessungen für das Element nach Fig. 6 sind ei­ ne Höhe 86 von etwa 0,762 bis etwa 2,54 cm, eine Gesamt­ länge 88 von etwa 1,524 bis etwa 4,445 cm, eine Schenkel­ breite 90 in Horizontalrichtung von etwa 0,0254 bis 0,254 cm und ein Schenkelabstand 92 etwa gleich der horizonta­ len Schenkelbreite. Andere Abmessungen können in Abhängig­ keit anderer Charakteristiken des Systems ebenfalls zweck­ mäßig sein, wobei die wesentlichen Kriterien darin beste­ hen, daß das Element durch einen abtastenden Elektronen­ strahl genau lokalisierbar ist und daß die durch eine derartige Abtastung erzeugten Signale sowohl erkennbar als auch definiert sind. Darüber hinaus soll die Höhe 86 ausreichen, damit die abtastenden Strahlen in Vertikal­ richtung um die Strecken justiert werden können, die für die Konvergenz ohne Verlassen des Schenkels notwendig sind, wobei der Schenkelabstand 92 so bemessen sein soll, daß die Erzeugung zweier definierter Signale ohne Rücksicht auf die vertikale Ebene, in der das Element abgetastet wird, sichergestellt ist. Die konstante bzw. gleiche Horizontal­ breite der beiden Schenkel 80 und 82 ist so gewählt, daß die beiden Signale von gleichartiger Amplitude und Dauer sind. Der in Betracht gezogene Winkel 84 von 30° ist so gewählt, daß der Schenkel 82 zu den Perforationen der Schattenmaske 43 ausgerichtet ist. Dieses letztgenannte Charakteristikum ist jedoch nicht kritisch, da die Zusam­ menhänge zwischen den Perforationsdurchmessern, den Strahl­ durchmessern und der Gesamtgröße des Elements dazu tendie­ ren, durch Fehlausrichtung der Komponenten des Elements im Öffnungsraster hervorgerufene Ungleichförmigkeiten minimal zu halten. Die gleiche Konfiguration des Elements kann auch für eine Schattenmaskenröhre mit auf einer Linie ausgerich­ teten Elektronenstrahlerzeugern und für Schwarz-Weiß-Röhren verwendet werden.

Fig. 7 zeigt die kanonenseitige Oberfläche der Schatten­ maske 43. Gemäß dieser Darstellung und der Schnittdar­ stellung nach Fig. 5 sind die Sensorelemente 70 (in Form von kleinen Kreuzen in Fig. 7) auf der Schattenmas­ kenoberfläche in der Weise angeordnet, daß ein Raster der­ artiger Elemente mit regelmäßigen Abständen entsteht. In Abhängigkeit von der Wahl des Designers können die Elemen­ te vollständig in einem vordefinierten Qualitätsbereich angeordnet sein, der durch ein geschlossenes gestrichelt dargestelltes Rechteck 94 angegeben ist. Andererseits können die Elemente auch teilweise außerhalb eines sol­ chen Bereichs angeordnet sein. Da jedes Element den Mit­ telpunkt eines Unterbereichs des Anzeigeraums definiert, in dem die drei Strahlen der Kathodenstrahlröhre genau zur Konvergenz gebracht und ausgerichtet werden können, ist die Anzahl und die Lage der Elemente zum größten Teil eine Frage der Korrekturauflösung. Das in Fig. 7 darge­ stellte Muster ermöglicht die Durchführung einer Konver­ genz und einer Geometriekorrektur an 17 Stellen, und zwar im Zentrum, an der Oberseite und der Unterseite, links und rechts, in den vier Ecken und an entsprechenden da­ zwischenliegenden Punkten. Für Systeme mit totaler digi­ taler Konvergenz sind größere Raster (beispielsweise 30 bis 256 Elemente) in Form von gleich beabstandeten, je­ doch proportional kleineren Elementen zweckmäßiger. Wie im folgenden noch genauer erläutert wird, kann jedes Ele­ ment 70 einzeln durch einen abtastenden Elektronenstrahl abgefragt werden, wobei die Konvergenz- und Korrekturope­ rationen auf einer Punkt für Punkt-Basis oder gleichzei­ tig auf dem gesamten Anzeigebereich durchgeführt werden können.

Ein Ausführungsbeispiel einer Positionsdetektorschaltung zur Verwendung im System nach Fig. 4 ist in Fig. 8 darge­ stellt. Die Sensorelemente 70 werden als aus phos­ phoreszierendem Material hergestellt angenommen, wie dies schon oben ausgeführt wurde, so daß die Schnittstelle 62 daher symbolisch als Photovervielfacherröhre dargestellt ist. Die Schaltung nach Fig. 8 enthält ein Flip-Flop 110, das als Funktion einer vorgegebenen Folge von geschalte­ ten Eingangssignalen zwischen alternierenden Ausgangs­ schaltzuständen umschaltet. Weiterhin enthält die Schal­ tung einen Sägezahngenerator 112 zur Überführung eines Ausgangsschaltzustands des Flip-Flops 110 in eine analoge Größe sowie einen Analog-Digital-Wandler 114 zur Erzeu­ gung einer digitalen Darstellung der analogen Größe. Der Sägezahngenerator 112 enthält einen Verstärker 116 und zwei Transistorschalter Q 1 und Q 2 zur Steuerung der La­ dung eines Kondensators C. Der Wandler 114 enthält einen digitalen Oszillator 118 sowie einen Zähler 120 zur Reali­ sierung einer digitalen Zählung sowie einen Digital-Ana­ log-Wandler 122 und eine Vergleichsstufe 124 zur Abschal­ tung des Zählers 120 sowie zur Rücksetzung des Sägezahn­ generators 112, wenn die Zählung im Zähler der Ladung des Kodensators äquivalent ist. In der Schaltung nach Fig. 8 ist weiterhinein Verstärker 126 zur Steuerung der Ampli­ tude des Photovervielfachersignals vorgesehen. Die Schal­ tung dient zur Erzeugung von digitalen Zeittaktsignalen, welche die Horizontal- und die Vertikalposition eines vor­ gegebenen Rasterliniensegments bzw. einer Abtastlinie re­ lativ zu einem ausgewählten Sensorelement repräsen­ tieren (der Begriff "Rasterliniensegment" ist im Rahmen der Erfindung nicht auf den Fall einer Rasterabtastung beschränkt. Vielmehr umfaßt dieser Begriff auch den Fall eines gerichteten Strahls, beispielsweise beim Schreiben von Zeichen).

Die Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 8 wird zweckmä­ ßigerweise anhand des Signaldiagramms nach Fig. 9 erläu­ tert. Um die Position einer gegebenen Rasterlinie, bei­ spielsweise einer durch das Zentrum des Anzeigebereichs laufenden Rotlinie in bezug auf ein ausgewähltes Rück­ koppelelement, beispielsweise ein am linken mittleren Rand des Anzeigebereichs angeordnetes Element zu bestim­ men, ist es lediglich notwendig, eine Abtastlinie ausrei­ chender Länge und ausreichender räumlicher Verschiebung zu erzeugen, so daß sie beide Schenkel des ausgewählten Elements schneidet. Der erste Schnitt erzeugt der Hori­ zontalposition der Linie entsprechende Signale, während der zweite Schnitt der Vertikalposition entsprechende Si­ gnale erzeugt. Durch Wiederholung des Vorgangs für jede der drei Farbkomponenten der gleichen Abtastlinie können die zur Erzeugung der Konvergenz oder eines anderen räum­ lichen Zusammenhangs notwendigen Justierungen in einfacher Weise festgelegt werden. Ist die räumliche Anordnung des Sensorelements relativ zum Anzeigebereich bekannt, so können auch die zur Durchführung der geometrischen Korrek­ turen notwendigen Justierungen in einfacher Weise festge­ legt werden.

In Fig. 9 sind die Z-Achsen-Signalen (Z), die durch die Schaltung nach Fig. 8 aufgenommenen Rückkoppelsignale (Photovervielfachersignale) sowie die Schaltzustände und die als deren Funktion erzeugte Kondensatorladung (C) dar­ gestellt. Es ist darauf hinzuweisen, daß zwei Sätze von Schaltzustandssignalen und C-Signalen vorhanden sind, wo­ bei ein Satz für einen ersten Schnitt mit dem Sensor­ element und ein Satz für einen zweiten Schnitt mit dem Sensorelement gilt. In Fig. 9 ist weiterhin die durch das Z-Achsen-Signal erzeugte Abtastlinie (LINIE) dargestellt. Über dem Abtastliniensignal ist ein Rück­ koppelelement gemäß Fig. 6 dargestellt, um symbolisch die Position der erzeugten Linie relativ zu den beiden Schenkeln 80 und 82 des Elements darzustellen. Die hori­ zontale Koordinate der Linien-Kurve wird daher sowohl zeitlich als auch streckemäßig gemessen.

In einem Zeitpunkt t₀ vor der Erzeugung der ausgewählten Abtastlinie werden durch den Prozessor 66 geeignete Steu­ ersignale erzeugt, um das Flip-Flop 110 in einen Schaltzu­ stand mit auf hohem Pegel liegendem Signal zu schalten und den Zähler 120 auf einen vorgegebenen Anfangswert, beispielsweise Null, zu setzen. Unter diesen Bedingungen ist der Eingang des Verstärkers 116 geerdet, so daß der Kon­ densator C entladen wird. Sodann wird eine Horizontalab­ lenkung ausgelöst, so daß die drei Strahlen in der Katho­ denstrahlröhre ihre Bewegung von links nach rechts über den Anzeigebereich beginnen. In einem vorgegebenen Zeit­ punkt t₁ vor Erreichen des ausgewählten Rückkoppelelements 70 wird das Z-Achsen-Signal für einen der Elektronenstrah­ len, beispielsweise den Rot-Strahl, auf einer konstanten Amplitude gehalten, um eine Spur gleichförmiger Intensi­ tät zu erzeugen. Gleichzeitig werden die in die Grün- und die Blau-Elektronenstrahlerzeugern eingespeisten Z-Achsen-Signale auf Null gestellt. Der Prozessor 66 liefert weiterhin ein geeignetes Steuersignal, um das Flip-Flop 110 in ei­ nen Schaltzustand mit auf tiefem Pegel liegenden Signal einzustellen, wie dies durch die obere Schaltzustand-Kur­ ve angegeben ist. Bei einem auf tiefem Pegel liegenden Signal des Flip-Flops 110 wird der Transistor Q 1 gesperrt, so daß sich der Kondensator C aufzuladen beginnt. Dies ist durch die obere C-Kurve nach Fig. 9 angegeben. In einem Zeitpunkt t₂ erreicht der Rot-Strahl den vorderen Schen­ kel 80 des Elements 70, so daß das Material des Elements zu phosphoreszieren beginnt und eine erste Rückkoppelan­ zeige erzeugt. Diese Anzeige wird durch die Photoverviel­ facherröhre 62 erfaßt, um einen ersten Photovervielfacher­ impuls 140 zu erzeugen. Aufgrund dieses Photovervielfacher­ impulses 140 schaltet das Flip-Flop 110 in seinen Schalt­ zustand mit auf hohem Pegel liegendem Signal zurück, so daß die Erdverbindung des Eingangs des Verstärkers 116 erneut gebildet und der Ladezyklus des Kondensators C beendet wird. Es wird sodann ein geeignetes Steuersignal gelie­ fert, um zu vermeiden, daß das Flip-Flop auf einen nächsten Photovervielfacherimpuls 142 reagiert, was im folgenden noch genauer erläutert wird. In diesem Zeitpunkt ist die Ladung auf dem Kondensator C eine analoge Darstellung so­ wohl des Horizontalabstands und der abgelaufenen Zeit zwi­ schen dem Beginn eines Liniensegments 144 konstanter In­ tensität und dessen Durchlauf durch den vorderen Schenkel 80 des Elements 70.

Es ist zu bemerken, daß der die Abtastlinie 144 definieren­ de Teil des Z-Achsen-Signals eine Amplitude besitzen muß, die gerade ausreicht, um ein brauchbares Rückkoppelsignal zu erzeugen. Eine solche Amplitude kann kleiner als die­ jenige Amplitude sein, welche erforderlich ist, um eine für eine Bedienungsperson des Systems sichtbare Spur zu erzeugen.

Vor der nächsten Operation der Schaltung nach Fig. 8 wird ein geeignetes Steuersignal erzeugt, um die Zählung durch den Zähler 120 beginnen zu lassen. Wenn die so erzeugte digitale Zählung, welche durch den Wandler 122 in ein Analogsignal überführt wird, einen der Größe der Ladung des Kondensators C äquivalenten Wert erreicht, so liefert die Vergleichsstufe 124 ein Signal, wodurch die Zählung gestoppt und der Kondensator entladen wird. Der so ge­ stoppte Zählwert im Zähler 120 ist eine digitale Darstel­ lung des Horizontalabstands und der vorgenannten Zeit. Diese digitale Darstellung lokalisiert die Abtastlinie 144 in bezug auf die durch den vorderen Schenkel 80 des Elements 70 repräsentierte Vertikalebene.

Um die Abtastlinie 144 relativ zu einer Horizontalrefe­ renz zu lokalisieren, läuft die Funktion der Schaltung nach Fig. 8 erneut an, wodurch die Horizontalabtastopera­ tion wiederholt wird. Dabei wird im Zeitpunkt t₁, in dem die Abtastlinie 144 konstanter Intensität beginnt, kein Signal zum Flip-Flop 110 geliefert, so daß dieses Flip- Flop in seinem Schaltzustand mit auf hohem Pegel liegen­ dem Signal verbleibt, wie dies durch die untere Schaltzu­ standskurve nach Fig. 9 angegeben ist. Wenn nun im Zeit­ punkt t₂ der abtastende Strahl durch den vorderen Schen­ kel 80 des Elements 70 läuft, so bewirkt der resultieren­ de Photovervielfacherimpuls 140 eine Umschaltung des Flip- Flops 110 in den Schaltzustand mit auf tiefem Pegel liegen­ dem Signal, so daß eine neue Aufladung des Kondensators C beginnt. Dies ist durch die untere C-Kurve in Fig. 9 ange­ geben. Im Zeitpunkt t₃, wenn der Strahl den hinteren Schen­ kel 82 des Elements 70 durchläuft, so bewirkt der resul­ tierende zweite Photovervielfacherimpulse 142, daß das Flip-Flop 110 in seinen Schaltzustand mit auf hohem Pegel liegendem Signal zurückkehrt, wodurch der Aufladevorgang beendet wird. Das im Zähler 120 durch die neue Operation erzeugte und durch den Wandler 114 umgewandelte Signal ist nun eine Darstellung des Horizontalabstands und der abgelaufenen Zeit zwischen den Durchläufen der Abtastli­ nie 144 durch die beiden Schenkel 80 und 82. Da der hin­ tere Schenkel 82 geneigt ist, ist das Signal auch eine Darstellung der Vertikalposition des Linienelements 144 relativ zum Element 70. Wenn die genaue räumliche Lage des Elements 70 bekannt ist, so kann diese Vertikalinfor­ mation zur Durchführung einer geometrischen Korrektur aus­ genutzt werden, was beispielsweise dadurch erfolgen kann, daß die Abtastlinie 144 in einer Richtung bewegt wird, wo­ durch die Differenz zwischen der erfaßten abgelaufenen Zeit und der die bekannte räumliche Lage des Elements 70 repräsentierenden abgelaufenen Zeit unter eine vorgegebe­ ne Grenze reduziert wird. Es ist jedoch nicht notwendig, die räumliche Lage des Elements zu kennen, um eine Kon­ vergenz zu erreichen.

Für einen nichtverschachtelten Rasterabtastfall hat die Praxis gezeigt, daß die Positionsdetektorschaltung nach Fig. 8 und der Prozessor 66 ausreichend schnellgemacht werden können, um einen Digitalisierung und Speicherung der während der ersten Horizontalabtastung eines ausge­ wählten Sensorelements 70 gewonnenen Information durchführen zu können, bevor die nächstfolgende Abtastung des gleichen Elements erfolgt. Es ist daher möglich, eine Horizontal- und Vertikal-Positionsinformation für eine vorgegebene Abtastlinie in einer geringeren Zeit zu gewin­ nen, als es zur Erzeugung zweier aufeinanderfolgender Rasterlinien erforderlich ist. Nachdem die Rot-Strahlin­ formation für, ein vorgegebenes Liniensegment und ein vor­ gegebenes Sensorelement gewonnen und gespeichert ist, wird der Vorgang zur Gewinnung der entsprechenden Infor­ mation für den Grün- und den Blau-Strahl wiederholt. Ist die Horizontalpositionsinformation für beide Abtastungen einer bestimmten Farbe die gleiche, so ist es gleichgül­ tig, welche der beiden vorbeschriebenen Operationen zu­ erst durchgeführt wird. Es ist lediglich notwendig, daß das zur Gewinnung der Vertikalinformation verwendete Li­ nienelement für jede der drei Farben das gleiche ist.

Eine Analyse der so erhaltenen Information ist vergleichs­ weise einfach. Fig. 10 zeigt wiederum das Sensorelele­ ment nach Fig. 6 zusammen mit drei verschobenen Abtast­ linien 144 R, 144 G und 144 B, wobei die Buchstaben die entsprechende Farbe des jedes Segment erzeugenden Strahls angeben. Aus Zweckmäßigkeitsgründen ist die Mitte jeder Abtastlinie in der Figur durch einen kleinen Kreis ange­ deutet. Die über die vorstehend erläuterte Wirkungsweise der Positionsdetektorschaltung 60 und des Prozessors 66 erhaltene Positionsinformation, d. h., die abgelaufene Zeit, ist durch Klammern angegeben, welche für Rot-Hori­ zontal mit R _h , für Rot-Vertikal mit R _v , für Grün-Horizon­ tal mit G _h , usw. bezeichnet sind. In den folgenden Aus­ führungen bezeichnet der Begriff "Zunahme" eine derartige Korrektur der Konvergenz-Signalformen, daß die entspre­ chenden Strahlen in Richtungen von Pfeilen bewegt werden, die in Fig. 10 im Bereich des Zentrums der Rot- und Grün- Liniensegmente 144 R und 144 G eingetragen sind. Der Be­ griff "Abnahme" bezeichnet eine Bewegung der Strahlen in den entgegengesetzten Richtungen.

Aus Fig. 10 sind die folgenden Zusammenhänge ersichtlich:

• 1. Ist R _h < G _h , so befindet sich Rot links von Grün; für eine horizontale Konvergenz ist eine Zunahme bei­ der Werte erforderlich.
• 2. Ist R _h < G _h , so befindet sich Rot rechts von Grün; für eine horizontale Konvergenz ist eine Abnahme bei­ der Werte erforderlich.
• 3. Ist R _v < G _v , so befindet sich Rot unterhalb von Grün; für eine vertikale Konvergenz ist eine Zunahme von Rot und eine Abnahme von Grün erforderlich.
• 4. Ist R _v < G _v , so befindet sich Rot oberhalb von Grün; für eine vertikale Konverqenz ist eine Abnahme von Rot und eine Zunahme von Grün erforderlich.

Sollen Rot und Grün zur Konvergenz gebracht werden, so gilt folgendes:

• 1. Ist B _h < R _n , so befindet sich Blau links vom Konver­ genzpunkt.
• 2. Ist B _h < R _h , so befindet sich Blau rechts vom Konver­ genzpunkt.
• 3. Ist B _v < R _v , so befindet sich Blau unterhalb des Konvergenzpunkts.
• 4. Ist B _v < R _v , so befindet sich Blau oberhalb des Kon­ vergenzpunkts.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Richtung jeder Unglei­ chung die Richtung der zur Realisierung der Konvergenz nötigen Richtung und die Größe der Ungleichung den Betrag einer derartigen Bewegung angibt. Es ist weiterhin darauf hinzuweisen, daß es nach der Realisierung der Rot- und Grün-Abtastlinien lediglich erforderlich ist, die Blau- Linienwerte lediglich mit der einen oder der anderen zur Konvergenz gebrachten Linie, nicht aber mit beiden Linien verglichen werden muß.

Der spezielle Prozeß bzw. Algorithmus für die Berechnung der den Konvergenz-Signalformen hinzuzufügenden Korrektur­ faktoren bleibt in gewisser Weise der Wahl eines erfahre­ nen Entwicklers überlassen. Bei diesen Wahlmöglichkeiten handelt es sich um eine rein iterative Lösung, bei der die Strahlen wiederholt in Einheitsschritten bewegt wer­ den, bis die Konvergenz erreicht ist, eine rein mathema­ tische Lösung, bei der die erforderliche Korrektur be­ rechnet wird und die Strahlen in einem Schritt bewegt werden, sowie um eine Misch- oder Zwischenlösung, bei der die Strahlen iterativ jedoch in auf dem Grad ihrer Fehlkonvergenz bezogenen Schritten bewegt werden. Für praktische Zwecke ist die Konvergenz erreicht, wenn die Differenzen zwischen den entsprechenden abgelaufenen Zeiten unter eine vorgegebene Grenze reduziert sind. Die zweckmäßigste Lösung für ein spezielles System hängt von mehreren Faktoren, beispielsweise der zur Durchführung der notwendigen Berechnungen zur Verfügung stehenden Zeit und der Geschwindigkeit und der Schwierigkeit der Berech­ nungsmöglichkeiten ab. Ein Beispiel für eine Mischlösung ist die folgende:

• 1. Abtastung des ausgewählten Rückkoppelelements im oben angegebenen Sinne zur Gewinnung der Werte R _h , R _v , G _h , G _v , B _h , B _v
• 2. Berechnung von Δ _h = R _h - G _h , Δ _v = R _v - G _v
• 3. Analyse pro angegebenem Zusammenhang (siehe Fig. 10), d. h., Einstellen von R = R₀ + Δ _h , G = G₀ + Δ _h aus R _h < G _h ; Einstellen von R = R₀ - Δ _v , G = G₀ + Δ _v aus R _v < G _v ;
  Kombinieren und Einstellen R = R₀ + (Δ _h - Δ _h )/2, G = G₀ + (Δ _h + Δ _v )/2
• 4. Wiederholen der Schritte 1. bis 3. bis Δ _h , Δ _v kleiner als die vorgegebene Grenze ist, wodurch eine Rot- und Grün-Konvergenz angezeigt wird.
• 5. Berechnung neuer Größen Δ _h = B _h - R _h , Δ _v = B _v - R _v unter Verwendung der letzten Werte R _h , R _v
• 6. Analyse wie vorstehend (erneut unter Bezug auf Fig. 10), d. h., Bewegen von B um Δ _h nach unten aus B _h < R _h ; Bewegen von B um Δ _h nach links aus B _h < R _h
• 7. Wiederholen der Schritte 5. und 6., bis Δ _h , Δ _v klei­ ner als die vorgegebene Grenze ist, wodurch die Rot­ und Blau-Konvergenz angezeigt wird.

Wie bereits ausgeführt, ist es nach der Realisierung der Konvergenz der Rot- und Grün-Strahlen lediglich notwendig, die Ausrichtung des Blau-Strahls mit einem der beiden an­ deren Strahlen zu vergleichen. Ob dies der Rot- oder Grün-Strahl ist, ist eine Wahlfrage.

Aufgrund von Nebensprecheffekten in der Konvergenzanord­ nung 44 sowie zwischen den Elektronenstrahlerzeugern der Kathoden­ strahlröhre beeinflußt die Justierung jedes Strahls die vorherige Justierung der anderen Strahlen. Es kann daher zweckmäßig sein, den gesamten Prozeß mehr als einmal durch­ zuführen, um eine vollständige Konvergenz der drei Strahlen zu gewährleisten. Der Prozeß wird dann für jedes Sensor­ element 70 und so oft wie notwendig durchgeführt, um im gesamten Anzeigebereich eine annehmbare Konvergenz zu er­ reichen. Unter der Voraussetzung eines Elementenrasters gemäß Fig. 7 ist eine zweckmäßige Reihenfolge der Konver­ genzjustierung wie folgt: Mitte, obere Mitte, linke Mitte, rechte Mitte, untere Mitte, acht mittlere Positionen und sodann die obere linke Ecke, die obere rechte Ecke, die untere linke Ecke und die untere rechte Ecke. Die für die vollständige Konvergenz der drei Strahlen einer Farb-Ka­ thodenstrahlröhre mit den 17 Punkten nach Fig. 7 erfor­ derliche Zeit ist unter der Annahme eines nichtverschach­ telten Rasters mit 60 Hz wesentlich kleiner als 2 Sekun­ den. Zur Durchführung der tatsächlichen Signalformkorrek­ turen kann jedes geeignete Schema Verwendung finden, wenn deren Eigenschaften im beschriebenen Sinne festgelegt sind. Für diesen Zweck sind mehrere Schemata bekannt, wo­ bei es sich unter anderem um das im Farb-Endgerät 4027 der Anmelderin verwendete Schema handeln kann.

Der vorstehend beschriebene Korrekturprozeß kann automa­ tisch gemäß einem vorgegebenen Schema oder durch einen von einer Bedienungsperson eingegebenen Befehl durchge­ führt werden. Bei automatischer Durchführung erscheinen die Liniensegmente 144 so schnell und so wenig oft, daß sie durch eine Bedienungsperson des Systems praktisch nicht wahrnehmbar sind. Unter der Annahme eines Bildra­ sters mit 60 Hz erfolgt der Test für jedes Liniensegment in einer Zeit von weniger als 1/60 Sekunde, wonach die Korrekturintervalle nach einem anfänglichen Warmlaufen in Stunden gemessen werden. Es existieren jedoch Anwen­ dungsfälle, beispielsweise beim Photographieren einer Anzeige, bei denen jede Unterbrechung unzulässig ist, und ein manuelles Abschalten oder Auslösen des Korrektur­ prozesses wünschenswert sein kann. Eine zur Durchführung einer derartigen manuellen Regelung notwendige Schaltung ist an sich bekannter Art.

Bei den vorstehenden Ausführungen wurde angenommen, daß die Sensorelemente 70 durch Phosphor-Material mit schneller Abfallzeit gebildet werden, das auf der dem Elektronenstrahl­ erzeuger zugekehrten Oberfläche der Schattenmaske 43 aufgebracht ist. Die Elemente können jedoch auch aus einem Material gebil­ det sein, das bei einem Beschuß durch einen Elektronen­ strahl Sekundärelektronen zu emittieren vermag. In die­ sem Falle wird die Schnittstelle 62 durch einen geeigne­ ten Kollektor oder eine Vielzahl von Kollektoren für Sekundärelektronen gebildet, welche innerhalb des Röhren­ kolbens angeordnet und von außen über einen geeigneten Leiter zugänglich sind. Ein bekannter Emitter für Sekun­ därelektronen ist Magnesiumoxid (MgO). Die Ausbildung und die Anordnung von Sekundärelektronenkollektoren ist an sich bekannt und beispielsweise in Verbindung mit Testbild-Zeichengeneratorröhren gebräuchlich.

Die Größe und die Anordnung der Sensorelemente 70 auf der Oberfläche der Schattenmaske 43 ist abgesehen von bestimmten Beschränkungen lediglich eine Frage der Auslegung. Wie bereits ausgeführt, besteht der primäre Gesichtspunkt darin, daß die durch die Abtastung der Ele­ mente erzeugten Signale klar und definiert sind. Die Ele­ mente müssen daher groß genug sein, um ein brauchbares Si­ gnal in einem begrenzten Bereich der Strahljustierung zu erzeugen, wobei sie andererseits jedoch klein genug sind, um eine geeignete Trennung voneinander zu gewährleisten. Sind die Elemente zu nah zueinander angeordnet, so müssen im Prozessor 66 ausreichende Möglichkeiten zur Verfügung stehen, um zwischen den durch die verschiedenen Komponenten eines einzigen Elements erzeugten Signalen und den durch eine Komponente eines ersten Elements und einer weiteren Komponente eines nächst benachbarten Elements erzeugten Signalen unterscheiden zu können. Ein derartiger Satz von Signalen kann auftreten, wenn die Strahlen am Beginn eines Konvergenz- oder eines andersartigen Korrekturpro­ zesses grob fehlorientiert sind. Da der Betrag der Strahl­ justierung, der gewöhnlich zur Realisierung einer Konver­ genz notwendig ist, für einen Anzeigebereich von etwa 25,4 × 19,05 cm in der Größenordnung von ±0,3175 cm liegt, reicht ein Sensorelement von etwa 1,27 × 1 cm sowohl für eine Konvergenz- als auch eine Geometriekorrektur aus. Der Elementenabstand hängt natürlich von der Elementengrö­ ße und der Elementenanzahl sowie von der Größe des Anzei­ gebereichs selbst ab.

Gemäß einer dritten Alternative können die Sensorele­ mente 70 als Öffnungen in einer leitenden/isolierenden Beschichtung gebildet werden, welche auf der dem Eelektronenstrahlerzeuger zugerichteten Oberfläche der Schattenmaske 43 aufgebracht ist. Dabei werden die Sensorelemente 70 durch speziell geformte Öffnungen gebildet, welche durch die ab­ geschiedenen Schichten aus leitendem und isolierendem Ma­ terial, jedoch nicht durch die Schattenmaske selbst, ver­ laufen (die ursprünglichen, weit kleineren Öffnungen, wel­ che die Schattenmasken-Perforationen bilden, bleiben na­ türlich sorgfältig erhalten).

Über die äußere elektrische Verbindung (eine dritte Aus­ führungsform der Schnittstelle 62) sowohl zur Schatten­ maske 43 als auch zur leitenden Schicht ist es möglich, sowohl positive als auch negative Anzeigen eines Elektro­ nenstrahls zu erfassen. Liegt der Strahl in dem durch ei­ ne Elementenöffnung definierten Bereich, so wird in der Schattenmaske ein Strahlstrom induziert. Befindet sich der Strahl anderswo im Anzeigebereich, so wird in der leitenden Überschicht ein Strahlstrom induziert. Die erste Bedingung kann als positive Anzeige betrachtet werden, wäh­ rend die zweite Bedingung als negative Anzeige zu betrach­ ten ist. Es wird natürlich auch ein gewisser Strahlstrom in der Schattenmaske 43 induziert, wenn der Strahl über die kleineren, Punkte definierenden Perforationen läuft, welche sich durch die gesamte Schichtstruktur erstrecken. Dieser letztgenannte Strom ist jedoch in einfacher Weise von den Rückkoppelströmen zu unterscheiden. Die Verarbei­ tung der Rückkoppelströme zur Erzeugung der gewünschten Korrektursignale erfolgt gemäß dem bereits oben erläuter­ ten Verfahren.

Die Sensorelemente 70 können eine Anzahl von unter­ schiedlichen Formen annehmen. Aus bereits genannten Grün­ den ist die Konfiguration der Elemente gemäß Fig. 6 be­ vorzugt, wenn der Konvergenzprozeß unter Anwendung ein­ zelner Linienelemente durchgeführt wird. In bestimmten Fällen kann es jedoch vorteilhaft sein, eine kleinere einfachere Elementenkonfiguration, wie beispielsweise ei­ nen einzigen Punkt, zu verwenden und den Konvergenzprozeß unter Ausnutzung eines Rasters von Linienelementen durch­ zuführen. Ein derartiger Prozeß ist in Fig. 11 dargestellt. Im linken Teil dieser Figur ist ein Raster von acht Rot- Liniensegmenten 144 R dargestellt, welche über einem Sensorpunkt 70′ liegen. Aus Zweckmäßigkeitsgründen sind die geraden Liniensegmente 0 bis 8 auf der linken Sei­ te des Rasters angegeben. Bei Erzeugung des Rasters wer­ den geeignete Zähler oder andere Komponenten aktiviert, um die Linienziffer und die Zeit t₁ aufzuzeichnen, bei denen ein erstes Rückkoppelsignal erfaßt wird. Der Prozeß wird sodann gemäß dem rechten Teil von Fig. 11 mit einem Raster von acht Grün-Liniensegmenten 144 G wiederholt, um eine neue Linienziffer und eine neue Zeit t₂ zu gewinnen. Der Betrag der notwendigen Korrektur zur Bewegung der Ra­ ster in eine Konvergenzlage kann sodann im bereits früher beschriebenen Sinne festgelegt werden.

Die vorstehenden Ausführungen beziehen sich primär auf eine Kathodenstrahlröhre mit Delta-Elektronenstrahlerzeugern. Wie bereits oben ausgeführt, ist die Erfindung jedoch nicht auf einen derartigen Röhrentyp begrenzt, da sie auch auf andere Elektronenstrahl­ erzeuger-Anordnungen sowie auf Kathodenstrahlröhren mit mehr oder weniger als drei Elektronenstrahlerzeuger anwendbar ist. Fig. 12 zeigt drei horizontal zueinander ausgerichtete Strahlen einer Kathodenstrahlröhre mit in einer Linie aus­ gerichteten Elektronenstrahlerzeugern zusaammen mit einer Anzeige der vier Freiheitsgrade der Strahljustierung, welche gewöhnlich zur Realisierung der Konvergenz zur Verfügung stehen. Ebenso wie bei den vorhergehenden Darstellungen ist jeder Strahl durch einen die Buchstaben R, G bzw. B enthaltenden Kreis dargestellt, um die durch den jeweiligen Strahl erzeugte spezielle Farbe Rot, Grün bzw. Blau anzugeben. Es sei er­ wähnt, daß der mittlere Strahl fest ist, d. h., lediglich durch Ablenkung bewegbar ist, während die beiden äußeren Strahlen in den zwei für die Realisierung der Konvergenz notwendigen Dimensionen bewegbar sind. Der durch die er­ findungsgemäße Anordnung durchgeführte Prozeß zur Realisie­ rung und Aufrechterhaltung einer derartigen Konvergenz entspricht dem anhand von Fig. 10 erläuterten Prozeß. Anstelle der Realisierung der Konvergenz des Rot- und des Grün-Strahls und der nachfolgenden Bewegung des Blau- Strahls in eine Koinzidenz werden dabei jedoch die beiden äußeren Strahlen gegen das Zentrum bewegt. Die Theorie der Signalerfassung und des Zeittaktprozesses bleibt je­ doch die gleiche.

Die vorstehenden Ausführungen beziehen sich weiterhin pri­ mär auf eine Schattenmasken-Farb-Kathodenstrahlröhre. Wie jedoch bereits eingangs ausgeführt wurde, gelten die wesent­ lichen Prinzipien hinsichtlich der Strahlkonvergenz in ei­ ner Farb-Kathodenstrahlröhre ebenfalls für eine geregelte Strahlfehlkonvergenz in einer Mehrstrahl-Schwarz-Weiß-Ka­ thodenstrahlröhre mit einem einzigen gemeinsamen Ablenk­ system. Es sind beispielsweise Schwarz-Weiß-Anzeigesyste­ me bekannt, in denen zwei oder mehr Elektronenstrahlen parallel über ein Anzeigemedium abgelenkt werden, um ein Bildraster mit einer vergrößerten Anzahl von Rasterlinien oder einer verringerten Bildfolgefrequenz zu erzeugen. In derartigen Systemen ist nicht eine genaue Konvergenz, son­ dern eine genaue Strahlfehlkonvergenz wesentlich. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann in einfacher Weise die not­ wendige Korrektur durchgeführt werden, um den gewünschten Grad der Strahltrennung aufrechtzuerhalten. Anstelle der Bewegung der Abtastlinien, bis bestimmte abgelaufene Zei­ ten gleich oder nahezu gleich sind, können die Linien be­ wegt werden, bis ihre entsprechenden abgelaufenen Zeiten, primär die sich auf die Vertikalverschiebung beziehenden Zeiten, um einen vorgegebenen Betrag verschieden sind. Sind für die Strahlen eine gemeinsame Konvergenzanordnung und ein gemeinsames Ablenksystem vorgesehen, so werden die not­ wendigen Korrekturfaktoren in die Konvergenzanordnung in einer entsprechenden Weise eingegeben, wie dies oben für eine Schattenmasken-Kathodenstrahlröhre beschrieben wur­ de. Werden die Strahlen einzeln abgelenkt, so wird auf die Konvergenzanordnung verzichtet, wobei die Korrektur­ faktoren in die einzelnen Ablenksysteme eingegeben werden.

Für diejenigen vorstehend beschriebenen Systeme, bei denen die Kathodenstrahlröhre keine Schattenmaske besitzt, sind die Sensorelemente 70 zweckmäßigerweise am Umfang des Bildbereiches angeordnet.

Die Erfindung ist weiterhin nicht auf die oben diskutier­ te automatische Konvergenz bzw. geregelte Fehlkonvergenz beschränkt, sondern auch auf die automatische Korrektur bekannter Arten geometrischer Verzerrungen anwendbar. Zur Durchführung einer derartigen Korrektur ist es lediglich notwendig, die gewünschte Position jeder Rasterlinie oder eines konvergierten Satzes von Rasterlinien relativ zu der bekannten räumlichen Lage des entsprechenden Sensor­ elements zu kennen. Die räumliche Lage kann durch räumliche Messung während des Herstellungsprozesses oder durch das Korrektursystem selbst festgelegt werden. Ist die Konvergenz des Anzeigerasters einmal durchgeführt und geometrisch annehmbar justiert, so kann die erfaßte Posi­ tion (gemäß den Zeiten t₁, t₂ und t₃) einer gegebenen Li­ nie relativ zu ihrem Sensorelement in einfacher Weise gespeichert werden, wonach diese Position über eine weitere automatische Erfassung, einen Vergleich und eine Justierung erhalten bleibt.

Das erfindungsgemäße Konzept kann weiterhin auch dazu ver­ wendet werden, um zwei oder mehr projizierte Strahlen ei­ nes Projektions-Farbanzeigesystems zur Konvergenz zu brin­ gen. In einem derartigen System können Sensorelemente der oben beschriebenen Art auf dem Projektionsschirm in Form von transparenten Photoleitern vorgesehen werden. Die durch Abtastung dieser Photoleiter mittels bewegter Licht­ strahlen erzeugten Rückkoppelsignale können in der be­ schriebenen Weise bearbeitet werden, um die für den ge­ wünschten Justierungsgrad notwendigen Korrektursignale zu erzeugen.

Claims (5)

1. Anordnung zur dynamischen Regelung der Lage eines Elek­ tronenstrahls in einem Kathodenstrahlröhren-Bildanzeige­ system mit
einer einen Anzeigeschirm aufweisenden Kathodenstrahlröhre (20; 40), die einen Elektronenstrahlerzeuger (22; 42), eine zwischen dem Elektronenstrahlerzeuger (22; 42) und dem Anzeigeschirm angeordnete Schattenmaske (23; 43) und ein von der Schattenmaske (23; 43) getragenes und an einer vorgegebenen Stelle relativ zum Anzeigeschirm angeordnetes internes Sensorelement (62; 70), das beim Auftreffen des Elektronenstrahls (64) ein Signal liefert, aus dem die Lage des Elektronenstrahls (64) relativ zum Sensorelement (62; 70) in zwei orthogonalen Richtungen bestimmbar ist, aufweist, mit Ablenkeinrichtungen (44, 46) und mit einer Detektor­ schaltung (80) zur Erfassung des vom Sensorelement (62; 70) gelieferten Signals,
gekennzeichnet durch eine an die Ablenkeinrichtung (44, 46) und die Detektorschaltung (60) angekoppelte Schaltungsanordnung (52, 68, Fig. 8) zur Bestimmung der Lage des Elektronenstrahls (84) in zwei ortho­ gonalen Richtungen auf der Basis des Signals des Sensor­ elements (62; 70), welche einen Schaltungsteil zur Erzeugung eines die Lage des Elektronenstrahls (84) repräsentierenden Signals sowie einen an die Ablenkeinrichtungen (44, 48) ange­ koppelten und vom Elektronenstrahl-Lagesignal ange­ steuerten Schaltungsteil zur Verschiebung des Elek­ tronenstrahls (84) in eine bevorzugte Lage relativ zum Sensorelement (82; 70) aufweist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (70) zwei einander zugeordnete lineare Teile (80, 82) aufweist, die unter einem Winkel zueinander angeordnet sind, und von denen eines senk­ recht zur Abtasteinrichtung des Elektronenstrahls (64) orientiert ist, und daß der Elektronenstrahl (84) zwecks sequentiellen Schneidens der Teile (80, 82) mit im wesentlichen gleichförmiger Geschwindigkeit über das Sensorelement (70) geführt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (52, 66, Fig. 8) einen Schaltungsteil (Fig. 8) zur Bestimmung der zwischen dem Schneiden des ersten und zweiten Teils (80, 82) abgelaufenen Zeit sowie zur Ableitung einer Strahllage­ information daraus aufweist.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (52, 66, Fig. 8) einen Schaltungsteil (Fig. 8) zur Bestimmung der zwischen dem Beginn der Elektronenstrahl-Abtastung und dem Schneiden eines der linearen Teile (80, 82) abgelaufenen Zeit sowie zur Ableitung einer Strahllageinformation daraus aufweist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schaltungsanordnung (52, 66, Fig. 8) einen Schaltungsteil zur Erzeugung eines die bevorzugte Strahl­ lage anzeigenden Referenzsignals sowie einen Schaltungsteil zum Vergleich des die Strahllage anzeigenden Signals mit dem Referenzsignal aufweist.