DE3442381C2 - Strahlenindexsteuerungs-Farbfernsehempfänger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Strahlindexsteuerungs-Farbfernsehempfänger nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Farbfernsehempfänger der genannten Art ist aus der US 43 05 022 oder der US 42 87 531 bekannt.

Beim Farbfernsehempfänger nach der US 43 05 022 ist die Schaltungsanordnung zur Korrektur des Ablenkgeschwindigkeitsfehlers des Elektronenstrahls eine relativ aufwendige Schaltung, die neben einem Analog/Digitalwandler und einem Speicher einen Digital/Analogwandler und eine Transistorschaltung aus vier Transistoren aufweist.

Beim Farbfernsehempfänger nach der US 42 87 531 besteht die Schaltungsanordnung zur Korrektur des Ablenkgeschwindigkeitsfehlers des Elektronenstrahls aus einer Hintereinanderschaltung eines Tores, eines Verstärkers und eines Integrationsgliedes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Strahlindexsteuerungs- Farbfernsehempfänger der eingangs genannten Art eine einfach zu realisierende weitere Alternative für eine Schaltungsanordnung zur Korrektur des Ablenkgeschwindigkeitsfehlers des Elektronenstrahls bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Farbfernsehempfänger wird der Ablenkungsgeschwindigkeitsfehler des Elektronenstrahls durch eine Echtzeitkompensation entsprechend einem Indexsignal kompensiert, wodurch die Linearität der Ablenkungssteuereinrichtung ohne Rücksicht auf Schwankungen der Charakteristika der Ablenksteuerschaltung sichergestellt und jederzeit eine Bildwiedergabe mit hoher Qualität gegeben ist.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Farbfernsehempfängers gehen aus den Ansprüchen 2 und 3 hervor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 eine schematische perspektivische Teilansicht der Struktur des Bildschirms der Kathodenstrahlröhre des Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 ein Ersatzschaltbild einer Horizontalablenksteuereinrichtung des Ausführungsbeispiels und

Fig. 4 die Ansprechcharakteristik des Ersatzschaltbildes in einer Z-Ebene.

Das Blockschaltbild nach Fig. 1 bezieht sich auf einen erfindungsgemäßen Strahlenindexsteuerungs-Farbfernsehempfänger, der auf einem sog. punktsequentiellen Abtastsystem basiert, wobei jeweils drei Primär-Farbphosphorstreifen auf einem Bildschirm 11 einer Katodenstrahlröhre 10 in horizontaler Richtung durch das punktsequentielle Überstreichen durch einen einzigen Elektronenstrahl zur Farbbildwiedergabe überstrichen werden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden drei gleichzeitig auftretende Primärfarbsignale E_R, E_G und E_B, die aus einem zusammengesetzten Farbfernsehsignal mittels eines Videosignal- Prozessors (nicht gezeigt) gebildet werden, einem ersten, einem zweiten bzw. einem dritten Eingangsanschluß 1, 2 bzw. 3 zugeführt.

Diese Eingangsanschlüsse 1 . . . 3 sind mit einer Schalteinrichtung zum Schalten von Farbinformationssignalen verbunden. Die Schalteinrichtung 5 schaltet die drei zuvor genannten gleichzeitig auftretenden Primärfarbsignale E_R, E_G u. E_B unter Steuerung eines Oszillatorausgangssignals aus einem spannungsgesteuerten Oszillator 53, der später zu beschreiben sein wird, durch, um dadurch ein zeitserielles Drei-Primär-Farbpunkt- Sequentiellsignal S_RGB zu erzeugen. Dieses Signal S_RGB wird einer einzigen Elektronenstrahlkanone 12 der Katodenstrahlröhre 10 zugeführt.

In der Katodenstrahlröhre 10 wird ein Elektronenstrahl, der entsprechend dem punktsequentiellen Signal S_RGB farbmoduliert wird, aus der Elektronenstrahlkanone 12 in Richtung auf den Bildschirm 11 ausgesendet.

Der bei diesem Ausführungsbeispiel verwendete Bildschirm 11 der Katodenstrahlröhre 10 hat eine Struktur, die schematisch in Fig. 2 gezeigt ist. Er weist rote, grüne und blaue Phosphorstreifen 13 _R, 13 _G u. 13 _B auf, die sich in vertikaler Richtung, d. h. in der sekundären Ablenkrichtung des Elektronenstrahls, erstrecken.

Diese Phosphorstreifen 13 _R, 13 _G u. 13 _B sind sequentiell und sich wiederholend bei einem festen Teilungsschritt P in horizontaler Richtung, d. h. in der Hauptablenkrichtung des Elektronenstrahls, angeordnet. Der Bildschirm weist außerdem Abstandsstreifen auf, die zwischen benachbarten Farbphosphorstreifen 13 _R, 13 _G u. 13 _B angeordnet sind. Diese Abstandsstreifen bestehen aus nicht-lichtemittierenden Farbstreifen, z. B. Kohlenstoffschwarz-Farbstreifen. Der Bildschirm weist ferner Indexphosphorstreifen 15 auf, die für jeweils N Abstandsstreifen 14, d. h. bei einem Intervall W, das mit dem N-fachen des horizontalen Teilungsschrittes P der Farbphosphorstreifen 13 _R, 13 _G u. 13 _B in diesem Ausführungsbeispiel korrespondiert, vorgesehen sind. Diese Indexphosphorstreifen können aus einem ultraviolettfarbenen Phosphormaterial bestehen.

Die Katalysatorröhre 10 hat eine Hauptablenkspule 16 zum Ablenken des von der einzigen Elektronenstrahlkanone 12 ausgesendeten Elektronenstrahls in der Haupt- (d. h. Horizontal-)Ablenkrichtung und in der zweiten (vertikalen) Ablenkrichtung für die Strahlablenkung. Die Hauptablenkspule 16 wird mit einem Treiberstrom aus einer Hauptablenksteuerschaltung 20 für das Strahlablenken versorgt. Die Katodenstrahlröhre 10 hat außerdem eine zweite Ablenkspule 17 zum Kompensieren von Fehlern in der Horizontalablenkgeschwindigkeit des Elektronenstrahls infolge der Wirkung der Hauptablenkspule 16 und der Linearität der Horizontal-Ablenksteuerschaltung.

Die zweite Ablenkspule 17 wird mit einem Ablenkstrom aus einer zweiten Ablenksteuerschaltung 30 entsprechend einem Linearitätsfehler- Kompensationssignal versorgt, das durch eine Schaltungsanordnung 60 zur Korrektur eines Ablenkgeschwindigkeitsfehlers des Elektronenstrahls gebildet wird, die später zu beschreiben sein wird. Die Katodenstrahlröhre 10 weist ferner einen Lichtdetektor 18 zum Erfassen von Indexlicht auf, das von den Indexphosphorstreifen 15 ausgesendet wird, wenn diese Streifen von dem Elektronenstrahl beim Überstreichen durch den Elektronenstrahl bestrahlt werden.

Wie zuvor erläutert, sind die Indexphosphorstreifen 15 auf dem Bildschirm 11 in dem Intervall W, das mit dem N-fachen des Teilungsschrittes P einer Anordnung der Farbphosphorstreifen 13 _R, 13 _G u. 13 _B korrespondiert, ausgebildet. Auf diese Weise wird bei dem horizontalen Ablenken des Elektronenstrahls ein Indexsignal ID bei einer Frequenz f_W, die mit dem Intervall korrespondiert, aus dem Lichtdetektor 18 gewonnen. Die Frequenz f_W des Indexsignals beträgt 1/N der Frequenz f_P, die mit dem Teilungsschritt P der Anordnung der Farbphosphorstreifen 13 _R, 13 _G u. 13 _B korrespondiert.

Das Indexsignal ID, das aus dem Lichtdetektor 18 gewonnen wird, wird durch einen selektiven Verstärker 40 verstärkt, der eine Selektionsfrequenz entsprechend der Frequenz f_W hat, bevor es einer Phasenkomparatorschaltung 51 zugeführt wird.

Die Phasenkomparatorschaltung 51 vergleicht die Phasen eines 1/N- Frequenz-Teilungsausgangssignals eines Frequenzteilers 54, der das Ausgangssignal eines spannungsgesteuerten Oszillators 53, der später zu beschreiben sein wird, frequenzmäßig teilt, und des Indexsignals ID. Das Ausgangssignal der Phasenkomparatorschaltung 51 wird über ein Tiefpaßfilter 52 als eine Steuerspannung an den spannungsgesteuerten Oszillator 53 abgegeben.

Die Schwingungsphase des spannungsgesteuerten Oszillators 53 wird demnach durch eine Steuerspannung gesteuert, die über das Tiefpaßfilter 52 von dem Phasenkomparator 51 zugeführt wird. Auf diese Weise wird die Schwingungsphase an die Phase des Indexsignals ID bei einer Frequenz f_C gebunden, die das N-fache der Frequenz f_W des Indexsignals ID beträgt.

Die Phasenkomparatorschaltung 51, das Tiefpaßfilter 52, der spannungsgesteuerte Oszillator 53 und der Frequenzteiler 54 bilden eine PLL (phase-locked loop)-Schaltung 50.

Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 53 in der PLL-Schaltung 50 hat eine Frequenz f_C gleich der Frequenz N · f_W, welche das N-fache der Frequenz f_W des Indexsignals ID ist, d. h. eine Frequenz f_P, die mit dem Teilungsschritt P der horizontalen Anordnung der Farbphosphorstreifen 13 _R, 13 _G u. 13 _B auf dem Bildschirm 11 der Katodenstrahlröhre 10 korrespondiert. Auf diese Weise kann das Drei-Primärfarbpunkt-Sequentiellsignal S_RGB, das aus der Schalteinrichtung 5 zum Schalter der Farbinformationssignale gewonnen wird, deren Schaltoperation durch das Oszillatorausgangssignal als Schaltsteuersignal gesteuert wird, eine korrekte Beziehung zu den individuellen Farbphosphorstreifen 13 _R, 13 _G u. 13 _B einhalten, was die akkurate Wiedergabe des Farbbildes auf der Grundlage des sog. punktsequentiellen Abtastens erlaubt.

Die Steuerspannung, die über das Tiefpaßfilter 52 in der PLL-Schaltung 50 aus der Phasenkomparatorschaltung 51 an den spannungsgesteuerten Oszillator 53 gelegt wird, korrespondiert mit einer Spannungsumsetzung der Frequenz f_W des Indexsignals ID und ändert sich entsprechend der Frequenz f_W. Die Frequenz f_W des Indexsignals ID korrespondiert mit dem Intervall W dieses Signals und wird geändert, wenn eine Änderung der Horizontalablenkungsgeschwindigkeit des Elektronenstrahls aufgrund der Wirkung der Hauptablenkspule eintritt, d. h., sie ändert sich entsprechend der Linearität der Horizontalablenksteuerschaltung. Die Steuerspannung ist daher eine Echtzeit- Darstellung des Linearitätsfehlers in der Horizontalablenksteuerschaltung.

Die Linearität der Horizontalablenksteuerschaltung hat im allgemeinen in bezug auf den Elektronenstrahl für die Strahlablenkung in der Katodenstrahlröhre 10 einen stark vertikalen Korrelations- Charakter zwischen benachbarten horizontalen Abtastzeilen, und sie wird als im wesentlichen gleich zwischen den benachbarten horizontalen Abtastzeilen angenommen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Steuerspannung, die von der Phasenkomparatorschaltung 51 durch das Tiefpaßfilter 52 in die PLL-Schaltung 50 eingegeben wird, als ein Fehlersignal S_E an die Schaltungsanordnung 60 zur Korrektur des Ablenkgeschwindigkeitsfehlers des Elektronenstrahls ausgegeben, das den Linearitätsfehler des Horizontalablenksystems repräsentiert. In der Schaltungsanordnung 60 zur Korrektur des Ablenkgeschwindigkeitsfühlers des Elektronenstrahls wird ein Linearitätsfehler-Kompensationssignal S_C in Übereinstimmung mit dem Fehlersignal S_E erzeugt und der zweiten Ablenksteuerschaltung 30 zugeführt.

Die Schaltungsanordnung 60 zur Korrektur des Ablenkgeschwindigkeitsfehlers des Elektronenstrahls enthält eine 1-H- Verzögerungsschaltung 61 und einen Addierer 63. Die 1-H- Verzögerungsschaltung 61 bildet eine Verzögerungszeit korrespondierend mit einer Horizontalablenkperiode des Elektronenstrahls. Der Addierer 63 addiert ein verzögertes Signal, das aus der Verzögerungsschaltung 61 über eine Kompensationsschaltung 62 abgegeben wird, zu dem Fehlersignal. Das Summenausgangssignal des Addierers 63 wird der Verzögerungsschaltung 61 zugeführt, und das verzögerte Signal daraus wird als das Linearitätsfehler-Kompensationssignal bereitgestellt.

Die Horizontalablenksteuereinrichtung für den Elektronenstrahl kann bei diesem Ausführungsbeispiel als eine Ersatzschaltung gemäß Fig. 3 dargestellt werden, wobei F₁(ω) die Charakteristik der Ablenksteuereinrichtung, die durch die zweite Ablenksteuerschaltung 30 und die zweite Ablenkspule 17 gebildet ist, f₂(ω) die Charakteristik des Schaltungssystems, das den Lichtdetektor 18 und die PLL-Schaltung 50 zum Gewinnen des Indexsignals ID in Übereinstimmung mit der Elektronenstrahlablenkung und zum Bilden des Fehlersignals aus dem Indexsignal ID enthält, G(ω) die Vorfiltercharakteristik der Verzögerungsschaltung 61 mit Rücksicht auf den betreffenden Abtastwert, H(ω) die Nachfiltercharakteristik der Verzögerungsschaltung 61 und S_O ein Signal, das die Linearität der Horizontalablenksteuereinrichtung bei Nichtvorhandensein einer Kompensation darstellt, repräsentieren. In Fig. 3 repräsentiert E(ω) die Charakteristik der Kompensationsschaltung 62, die vorgesehen ist, um die Charakteristika F₁(ω) u. F₂(ω) aneinander anzupassen.

Die Ansprechcharakteristik S_O/S_C der Ersatzschaltung gemäß Fig. 3 wird durch folgende Gleichung ausgedrückt:

wobei τ die Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 61 ist.

Das Einsetzen von

und

in die Gleichung (1) ergibt

Fig. 4 zeigt einen Nullpunkt P_O und einen Polpunkt P_L in einer Ebene

auf der Grundlage der Gleichung (2). Der Nullpunkt P_O wird zu Z=|G · H| · |E| und der Polpunkt P_L zu

bestimmt.

Mit der Ablenksteuereinrichtung, die als Ersatzschaltung gemäß Fig. 4 darzustellen ist, ist es möglich, zuverlässig Fehler in der Linearität der Horizontalablenksteuereinrichtung des Elektronenstrahls unter Ausnutzung von dessen Vertikal-Korrelation durch Einstellen der Leerlaufverstärkung des Kreises, der die Charakteristika G(ω), H(ω) u. E(ω) bei ω0 bis |G · H| · |E|_{ω =0}=1-α hat, wobei α eine kleine Menge ist, das Einstellen des Gewinns der Schaltungen, die die Charakteristika E(ω) u. F₁(ω), F₂(ω) in der Nachbarschaft von ω0 haben, auf

|E(ω)|_{ω 0} = |F₁(ω) · F₂(ω)|_{ω 0} - β,

wobei β eine kleine Menge ist, das Einstellen der Phasen der Schaltungen, die die Charakteristika E(ω) u. F₁(ω)F₂(ω) gleich haben, d. h. R_{E( ω )}=R_{F₁F₂( ω )}, und das Einstellen der Verzögerungszeit des Kreises, der durch G(ω), H(ω), E(ω) dargestellt ist, und der Verzögerungsschaltung gleich einer Horizontalablenkperiode 1H zu kompensieren.

Aus dem Vostehenden ergibt sich, daß in dem Strahlindexsteuerungs- Farbfernsehempfänger gemäß der vorliegenden Erfindung der Eelektronenstrahl-Ablenkungsgeschwindigkeitsfehler durch Echtzeitkompensation unter Ausnutzung der Korrelation der Linearität der Ablenksteuereinrichtung kompensiert wird. Daher ist es möglich, die Linearität der Ablenksteuereinrichtung sicherzustellen, um jederzeit eine hohe Bildwiedergabequalität ohne Rücksicht auf Schwankungen der Charakteristika der Ablenksteuerschaltung zu erhalten, wodurch die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zufriedenstellend gelöst wird.

Claims (4)

1. Strahlindexsteuerungs-Farbfernsehempfänger mit einer einstrahligen Kathodenstrahlröhre (10) zum Wiedergeben eines Fernsehbildes in Abhängigkeit von einem empfangenen Videosignal, wobei die Kathodenstrahlröhre (10) von einem Elektronenstrahl abgetastete Indexstreifen (15) aufweist, und wobei

• - ein Erfassungsmittel (18) zur Erzeugung eines Indexsignals (ID) in Abhängigkeit von einer Bestrahlung der Indexstreifen (15) durch den Elektronenstrahl,
• - eine PLL-Schaltung (50) mit einem Oszillator (53) und einer Komparatorschaltung (51) zum Vergleichen des Indexsignals (ID) mit einem Signal aus dem Oszillator (53) zum Erzeugen eines Signals zum Steuern des Oszillators (53),
• - eine Schalteinrichtung (5) zum Schalten von Farbinformationssignalen (E_R, E_G, E_B) des Videosignals zum Modulieren des Elektronenstrahls in Abhängigkeit von dem Signal aus dem Oszillator (53),
• - eine Ablenksteuereinrichtung (17, 30) zum Steuern der Ablenkgeschwindigkeit des Elektronenstrahls, und
• - eine von dem Signal aus der Komparatorschaltung (51) gesteuerte Schaltungsanordnung (60) zur Korrektur eines Ablenkgeschwindigkeitsfehlers des Elektronenstrahls

vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Schaltungsanordnung (60) zur Korrektur des Ablenkgeschwindigkeitsfehlers des Elektronenstrahls eine Verzögerungsschaltung (61) zum Verzögern des Signals aus der Komparatorschaltung (51) um im wesentlichen ein Zeilenintervall aufweist, und
• - daß das verzögerte Signal aus der Verzögerungsschaltung (61) der Ablenksteuereinrichtung (17, 30) zum Steuern der Ablenkgeschwindigkeit des Elektronenstrahls in Abhängigkeit von diesem verzögerten Signal zugeführt ist.

2. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung (60) zur Korrektur des Ablenkgeschwindigkeitsfehlers des Elektronenstrahls einen Addierer (63) zum Addieren des verzögerten Signals aus der Verzögerungsschaltung (61) zu dem der Verzögerungsschaltung (61) aus der Komparatorschaltung (51) zugeführten Signal aufweist.

3. Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verzögerte Signal aus der Verzögerungsschaltung (61) über eine Kompensationsschaltung (62) zum Aneinanderpassen zweier bestimmter Charakteristiken (F₁(ω), F₂(ω)) der Ablenksteuereinrichtung (17, 30) dem Addierer (63) zugeführt ist.