DE3600330C2 - Dreifarben-Kathodenstrahlröhrenanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dreifarben-Kathodenstrahlröhrenanordnung zur Korrektur von Weißwerten.

Um einen gewünschten Weißton an einem vorgegebenen Ort auf dem Schirm einer Dreifarben-Kathodenstrahlröhre einzustellen, werden übli­ cherweise die drei Elektronenstrahlen auf diesen Ort gelenkt, wobei die Strahlströme so eingestellt werden, daß sich der gewünschte Weißton er­ geben soll. Ist dies nicht der Fall, werden Trimmwiderstände in minde­ stens zweien der drei Signalwege für die Strahlströme so verstellt, daß sich der gewünschte Weißton ergibt. In der Regel wird diese Einstellung in der Mitte des Bildschirms an einer Stelle vorgenommen. Aus dem US-PS 4 379 292 ist es auch bekannt, beim Abgleichvorgang Korrekturwerte in einem Speicher einzuschreiben, mit denen dann die Strahlströme dauernd korri­ giert werden. Das Einschreiben der Korrekturwerte erfolgt in einem auto­ matischen Abgleichvorgang mit Hilfe einer Photosensoreinrichtung, die die Helligkeit der Lichtsignale in den drei Grundfarben mißt und die gemesse­ nen Helligkeiten mit Sollwerten vergleicht. Beim Abgleichvorgang wird die Photosensoreinrichtung von außen auf den Bildschirm aufgesetzt.

Aus der deutschen Auslegeschrift 17 62 098 sind Maßnahmen bekannt, die sehr ähnlich zu den eben beschriebenen sind. Die Photosensoreinrich­ tung wird jedoch nicht nur in einem Abgleichvorgang von außen auf den Bildschirm aufgesetzt sondern es wird eine Photosensoreinrichtung ver­ wendet, die fest in die Röhre im Randbereich des Schirms, der nicht zur Bilddarstellung verwendet wird, eingebaut ist. Dadurch kann der Abgleichvorgang während des Betriebs der Röhre nach Be­ lieben vorgenommen werden, wodurch es möglich ist, alte­ rungsbedingte Veränderungen der Strahlströme laufend zu kompensieren.

Bei einer Farbbildröhre kommt es jedoch nicht nur darauf an, einen gewünschten Weißton an einem einzigen Bildschirmort einzustellen, sondern es soll eine möglichst gleichmäßige Weißdarstellung über den gesamten Bildschirm erzielt werden.

Fertiggestellte Kathodenstrahlröhren werden in der Quali­ tätskontrolle von Bedienpersonen in bestimmte Qualitätsstu­ fen betreffend die Gleichförmigkeit der Weißdarstellung ein­ geordnet. Es zeigt sich in der Praxis, daß häufig unter­ schiedliche Meinungen über die jeweilige Qualitätsstufe be­ stehen und daß auch ein und dieselbe Bedienperson ein und dieselbe Röhre, die sie zu unterschiedlichen Zeitpunkten vorgelegt bekommt, unterschiedlich einstuft, z. B. abhängig davon, ob die Bedienperson die Einstufung zu Schichtbeginn in frischem Zustand oder gegen Schicht ende in bereits ermü­ detem Wahrnehmungszustand vornimmt. Es bestehen umfangreiche Bemühungen, Verfahren zur objektiven Beurteilung der Gleich­ förmigkeit der Weißdarstellung zu entwickeln. Ein derartiges Verfahren wird von K. Kinameri et al. in einem Artikel mit dem Titel "White uniformity measurements on color TV picture tubes" in Applied Optics, 1. Januar 1979, Vol. 18, Nr. 1, S. 135-140 beschrieben. Hierbei wird mit einer Photosen­ soreinrichtung der Weißton an vielen verschiedenen Schirm­ orten gemessen, hinsichtlich seiner Abweichung von einem ge­ wünschten Weißton ausgewertet, und die Abweichungswerte wer­ den in einen Speicher eingeschrieben. Die abgespeicherten Werte werden dann nach vorgegebenen Kriterien ausgewertet, um die Gleichmäßigkeit der Weißdarstellung durch einen Zah­ lenwert zum Ausdruck zu bringen.

Eine Feldkorrektur kann dynamisch erfolgen, insbesondere um den Ein­ fluß des Erdmagnetfeldes zu kompensieren, das sich abhängig vom Auf­ stellungsort und der Aufstellungsrichtung einer Kathodenstrahlröhre je­ weils unterschiedlich auf die Elektronenstrahlen auswirkt. Aus der deut­ schen Offenlegungsschrift 18 17 464 ist es bekannt, die Richtung und Stärke des Erdmagnetfeldes automatisch zu erfassen und abhängig von den ermittelten Werten Ströme einzustellen, die durch um die Kathoden­ strahlröhre herum angeordnete Korrekturspulen fließen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dreifarben-Kathoden­ strahlröhre anzugeben, mit der sich eine gegenüber dem Stand der Tech­ nik nach der US-PS 4 379 292 verbesserte gleichmäßige Weißdarstellung auf dem gesamten Bildschirm erzielen läßt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist durch die Lehre von Anspruch 1 gegeben. Ei­ ne vorteilhafte Ergänzung des Erfindungsgedankens ist Gegenstand des Patentanspruchs 2.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung dar. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisch dargestelltes Schaltdiagramm einer Einrichtung zur dynamischen Korrektur der Weißwiedergabe von Dreifarben-Kathodenstrahl­ röhren, und

Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 1.

Die in Fig. 1 dargestellte Korrekturschaltung besitzt drei Eingangsklemmen 1R, 1G und 1B, über die jeweils Videosignale für die drei Farben Rot R, Grün G und Blau B empfangen werden. Die Signale an den Eingangsklemmen 1R, 1G und 1B werden jeweils zu Multiplizierstufen 2R, 2G und 2B übertragen, welche darüber hinaus Korrektursignale zur Korrektur der Eingangssignale bzw. Videosignale empfangen. Die Ausgänge der Multiplizierstufen 2R, 2G und 2B sind jeweils mit Verstärkern 3R, 3G und 3B verbunden, deren Ausgänge jeweils mit einer von drei Elektronenkanonen einer Empfänger- bzw. Bildröhre 4 verbunden sind. Auf dem Bildschirm der Bildröhre 4 läßt sich somit ein den Videosignalen an den Eingangsklemmen 1R, 1G und 1B entsprechendes Bild erzeugen.

Im Nachfolgenden wird beschrieben, wie eine gleichmäßige Weißwiedergabe der Bildröhre erreicht bzw. eingestellt wird. In einem ausgewählten Bereich auf dem Bildschirm der Bildröhre 4 wird ein Photosensor 5 angeordnet, während gleichzeitig Signale zur Erzeugung eines weißen Bildes an die drei Eingangsklemmen 1R, 1G und 1B ange­ legt werden. Es wird somit ein weißes Bild u. a. im ausgewählten Bereich des Bildschirmes der Bildröhre 4 erzeugt. Der Photosensor 5 mißt dann in dem ausgewählten Bereich des Bildschirmes die vorhandene Lichtemission bzw. die in diesem Bereich hierzu durch die drei Farben gelieferten Beiträge. Die gemessenen Signale werden einem Verstärker und einem Analog/Digitalwandler 6 zugeführt. Die in digitale Daten umgewandelten Meßsignale gelangen anschließend in eine Eingangs/Ausgangsschaltung 7.

Ein Mikroprozessor 10 (CPU) ist mit einem Adressenbus 11a, einem Datenbus 11b und einem Steuerbus 11c verbunden. Ein Systemspeicher 12, der Nurlesespeicher ROM′s und/oder RAM′s enthalten kann, ist ebenfalls mit dem Adressenbus 11a, dem Datenbus 11b und dem Steuerbus 11c sowie mit der Eingangs/Ausgangsschaltung 7 verbunden. Der System­ speicher 12 enthält einen Nurlesespeicher ROM, in dem ein Programm gespeichert ist, sowie einen Speicher mit wahl­ freiem Zugriff RAM, der eine Datenverarbeitung erlaubt, so daß in Übereinstimmung mit dem Programm innerhalb des ROM′s eine Verarbeitung der von der Eingangs/ Ausgangsschaltung 7 kommenden Daten möglich ist.

Ein Zeitzeichengenerator 13 übernimmt das Synchronisations­ signal vom Videosignal und ist ebenfalls mit dem Adressenbus 11a, dem Datenbus 11b und dem Steuerbus 11c verbunden. Der Generator 13 bildet ein Adressensignal, das der Abtastposition auf dem Bildschirm entspricht, und das zu einer Eingangsklemme eines Multiplexers 14 (MPX) geführt wird. Eine andere Eingangsklemme des Multiplexers 14 erhält ein Adressensignal über den Adressenbus 11a, das durch den Mikroprozessor 10 erzeugt wird. Der Multiplexer 14 wird in Abhängigkeit eines Steuersignals vom Mikroprozessor 10 umgeschaltet, das ihm über den Steuerbus 11c zugeführt wird.

Die Daten von der Eingangs/Ausgangsschaltung 7, die vom Mikroprozessor 10 gesteuert wird, werden über den Datenbus 11b zu Bus-Pufferspeichern 15R, 15G und 15B geführt und in ihnen in Abhängigkeit des Steuersignals vom Steuerbus 11c gespeichert. Diese Daten werden aus den Bus-Puffer­ speichern 15R, 15G und 15B in jeweils zugeordnete Halte- und Digital/Analog-Wandlerstufen 16R, 16G und 16B über­ führt und in analoge Signale umgewandelt, die den jeweiligen Multiplizierstufen 2R, 2G und 2B zugeführt werden. Die Daten vom Mikroprozessor 10 werden sequentiell bzw. auf­ einanderfolgend geändert und bilden die jeweiligen Korrekturdaten, durch die die Lichtemission bezüglich der drei Farben, die durch den Photosensor 5 gemessen wird, ausgeglichen bzw. eingestellt wird. Der Photosensor 5 kann auch in andere Bereiche des Bildschirms der Kathodenstrahl- bzw. Bildrohre 4 ver­ schoben werden, um Korrekturdaten für diesen anderen Bereiche zu erhalten. Darüber hinaus lassen sich auch mehrere Photosensoren auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 4 anordnen, so daß gleichzeitig für jeden Photosensor Farbkorrekturdaten erhalten werden. Die Photosensoren können über den gesamten Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 4 verteilt sein, so daß eine Farb­ korrektur in allen Bereichen des Bildschirms praktisch simultan durchgeführt werden kann.

Die auf diese Weise erhaltenen Korrekturdaten werden jeweils von den Bus-Pufferspeichern 15R, 15G und 15B in die Speicher 17R, 17G und 17B übertragen. Das Adressensignal vom Multiplexer 14 wird zu den Speichern 17R, 17G und 17B geliefert, während andererseits die Speicher 17R, 17G und 17B an ihren Schreib/Lesesteuer­ klemmen das Steuersignal vom Steuerbus 11c empfangen. Der Multiplexer 14 wird somit durch den Steuerbus 11c mit der Adressenbusseite 11a verbunden, um die Speicher 17R, 17G und 17B in einen Einschreib-Betriebszustand zu überführen, so daß die Daten von der Eingangs/Ausgangs­ schaltung 7, die durch den Mikroprozessor 10 verarbeitet wurden, unter ihren gewünschten Adressen in den Speichern 17R, 17G und 17B eingeschrieben werden können.

Der Betrag der Lichtemission in einem vorbestimmten Bereich auf dem Bildschirm der Bild- bzw. Empfängeröhre, der durch den Photosensor 5 gemessen wurde, wird nach Umwandlung des entsprechenden Analogsignals in ein Digitalsignal dem Mikroprozessor 10 zugeführt. Es werden daher zu diesem Zeitpunkt Korrektursignale gebildet, die den Betrag der Lichtemission bezüglich der drei Farben R, G und B (Rot, Grün und Blau) einstellen bzw. ausgleichen. Die Korrektursignale werden in die Speicher 17R, 17G und 17B eingeschrieben, und zwar unter den Adressen, die dem vorbestimmten Bereich auf dem Bildschirm der Bildröhre ent­ sprechen, der vom Photosensor 5 überwacht wird. Ein derartiger Einschreibvorgang wird für mehrere geeignete unterschiedliche Bereiche des Bildschirms der Bildröhre wiederholt. Beispielsweise können Korrektursignale für 100 verschiedene Bereiche auf dem Bildschirm in drei Speicher 17R, 17G und 17B unter Adressen eingeschrieben werden, die den jeweiligen Biidschirmbereichen entsprechen. Statt in 100 feine Bereiche kann der Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 4 beispielsweise auch in 32, 16 oder 8 Bereiche unterteilt werden, falls dies gewünscht wird.

Die gespeicherten bzw. eingeschriebenen Korrektursignale werden zur Korrektur herangezogen, wenn Videosignale an den Eingangsklemmen 1R, 1G und 1B anliegen, um diese in korrigierter Form darzu­ stellen. Darüber hinaus werden die Synchronisations­ signale, die von den Videosignalen getrennt werden, dem Zeitzeichengenerator 13 an seinen in Fig. 1 darge­ stellten Eingangsklemmen zugeführt. Der Multiplexer 14 wird dann mit dem Generator 13 verbunden, um die Speicher 17R, 17G und 17B in einen Auslese-Betriebszustand zu überführen. Die Speicher 17R, 17G und 17B liefern dann in Übereinstimmung mit der Ablenkung des Videosignals auslesbare Korrektursignale, die den jeweiligen Bereichen auf dem Bildschirm zugeordnet sind. Die Korrektursignale sind somit jeweils derjenigen Position zugeordnet, in die der Strahl der Kathodenstrahlröhre ab­ gelenkt wurde. Die genannten Korrektursignale werden jeweils den Halte- und Digital/Analog-Wandlerstufen 16R, 16G und 16B zugeführt, die umgewandelte analoge Korrektur­ signale liefern, welche den Multiplizierstufen 2R, 2G und 2B jeweils zugeleitet werden, um eine gleichmäßige Farbdarstellung zu erreichen.

In der Fig. 2 ist der Zusammenhang zwischen der Betriebs- bzw. Treiberspannung D und der Helligkeit 1 bzw. Lichtemission der Bild- bzw. Empfängerröhre 4 dar­ gestellt. Die gerade Linie a in Fig. 2 weist eine Steigung γ auf. Im Falle idealer Darstellung zweier Farben in einem gewünschten Punkt auf dem Bild­ schirm sei durch die gerade Linie a die Steuer­ charakteristik für die Kathode der verbleibenden Farbe dargestellt, gemäß der eine gleichmäßige Farbdarstellung erzielt werden kann. Der Verlauf der geraden Linie a läßt sich durch folgende Gleichung ausdrücken:

log I = γ · log D (1)

Demgegenüber läßt sich die gerade Linie b, die gegenüber der geraden Linie a eine um α höhere Steigung besitzt, durch die folgende Gleichung ausdrücken:

log I = log α + γ·log D (2)

Wird eine Treiberspannung D₀ angelegt, so läßt sich die ideale Lichtintensität I₀ unter Zuhilfenahme der geraden Linie a wie folgt ausdrücken:

I₀ = D₀ γ (3)

Die entsprechend der geraden Linie b erhaltene Licht­ intensität Im bestimmt sich jedoch zu:

Im = αD₀ (4)

Soll somit ein idealer Lichtintensitätswert bei Anlegen einer Treiberspannung Dm erhalten werden, so reicht es aus, wenn folgende Bedingung erfüllt ist:

D₀γ = α D_mγ (5)

Hieraus ergibt sich Dm zu:

In der Gleichung (6) stellt der Ausdruck

eine zugehörige Konstante für jeden Punkt auf dem Bildschirm dar. Wird das zugehörige Treibersignal mit der oben genannten Konstanten multipliziert (amplituden­ moduliert), so werden die Eigenschaften in diesem Punkt nicht mehr durch die Linie b sondern durch die Line a beschrieben. Damit wird eine ideale Lichtintensität bezüglich des Schwarz- bzw. Austastpegels für den hellen Bildpunktbereich erhalten.

In der oben beschriebenen Weise werden die Licht­ emissionen für die drei Farben in den gewünschten Be­ reichen des Bildschirms korrigiert, so daß eine gleich­ mäßige Farbdarstellung erfolgt. Da die Gleichmäßigkeit der Farbdarstellung im allgemeinen im gesamten Bild­ schirmbereich schwankt, wird die Korrektur des Treiber­ signals für jede der drei Grundfarben im gesamten Bildschirmbereich durchgeführt, und zwar in zwei­ dimensionaler Weise in Übereinstimmung mit der Ablenkung des Videosignals für jeden Bildschirmbereich der Bildröhre.

Die Lichtemission läßt sich somit im gesamten Bild­ schirmbereich auf einen einheitlichen idealen Wert ein­ stellen. Das bedeutet, daß die Strahlungsanteile be­ züglich der drei Farben in allen Punkten des Bildschirm­ bereichs gleich groß sind.

Da die Gleichmäßigkeit der Lichtemission dynamisch korrigiert werden kann, lassen sich Farbempfänger, beispielsweise Monitore und Kathodenstrahlröhren für Fernsehempfänger mit geringem Zeilenabstand bzw. geringer Teilung, die eine hohe Bildgenauigkeit besitzen müssen, mit guter Qualität herstellen. Die Korrektur kann an der fertigen Bildröhre vorgenommen werden, so daß sich die Ausschußrate und die Herstellungskosten von Bild­ röhren erheblich verringern lassen.

Im allgemeinen erscheint bei einer Empfänger- bzw. Bildröhre 4 aufgrund geometrischer Verhältnisse der Bildschirm in seinem Randbereich dunkler als in seiner Mitte. In diesem Fall kann eine der oben beschriebenen Korrektur entsprechende Korrektur zur Konstanteinstellung des absoluten Helligkeitspegels der drei Farben durchge­ führt werden, so daß sich die dunklen Bereiche an den Rändern des Bildschirms beseitigen lassen und eine gleich­ mäßige Helligkeit im gesamten Bildschirmbereich erhalten wird. Trifft dies bereits aufgrund des Herstellungs­ prozesses für eine Farbe zu, beispielsweise für Grün, so läßt sich diese Farbe bzw. der zugeordnete Hellig­ keitswert als Referenzwert verwenden. In diesem Fall brauchen nur noch die beiden anderen Farben bzw. zugeordneten Helligkeiten korrigiert zu werden. Die Multiplizierstufe 2G, der Bus-Pufferspeicher 15G, die Halte- und Digital/Analog-Wandlerstufe 16G und der Speicher 17G können dann eingespart werden.

Der oben beschriebene Photosensor 5 kann beispielsweise eine Photodiode oder einen Phototransistor enthalten und die Luminanz- bzw. Helligkeitsinformation des Bild­ schirms an seiner Unterseite empfangen.

Die Speicher 17R, 17G und 17B können jeweils durch einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff RAM gebildet und mit einem Batterie-Reservesystem (Reservebatterie) versehen sein. Darüber hinaus lassen sich die Korrekturwerte schon während der Herstellung der Empfänger- bzw. Bildröhre bestimmen. Beispielsweise können die Korrekturwerte schon ermittelt werden, wenn sich die Bild- bzw. Empfängerröhre noch auf dem Fließband befindet. Sie können dann in ein EEP ROM eingeschrieben werden. Der Mikroprozessor 10 (zentrale Prozessoreinheit CPU) und die zugeordneten Baugruppen brauchen dann nicht in jedem Empfänger vorhanden zu sein. Ferner können auch analoge Einrichtungen mit voreingestelltem Wert oder dergleichen verwendet werden. In einem solchen Fall ist die automatische Messung durch den Mikroprozessor 10 schwierig. Ein Korrekturwert kann jedoch von Hand eingestellt werden, indem der Bild­ schirm beobachtet oder beispielsweise durch ein Photo­ meter überwacht wird. Auch bei Verwendung eines RAM′s oder eines ROM′s können die Korrekturwerte von Hand ein­ gestellt werden.

Darüber hinaus brauchen die Korrekturwerte nicht für alle Bereiche des Bildschirms direkt bestimmt zu werden. Vielmehr lassen sich für einzelne Bildbereiche auch Korrekturwerte durch lineare Näherungsverfahren bzw. durch Interpolation von benachbarten Korrekturwerten bestimmen.

Die oben beschriebene Korrektur kann darüber hinaus in Abhängigkeit der Orientierung des Bildschirms relativ zum Erdmagnetfeld erfolgen. Es ist allgemein bekannt, daß das Erdmagnetfeld die Ablenkung und den Betrieb einer Kathodenstrahlröhre erheblich beeinflußt. Daher kann unter Umständen bei Verwendung eines EEP ROM′s eine nicht ganz befriedigende Korrektur erhalten werden. Wird dagegen ein ROM verwendet, so ist es möglich, die Korrekturwerte für den Bildschirm entsprechend jeweils acht verschiedener Richtungen innerhalb des ROM′s zu speichern und die jeweiligen Korrekturwerte in Abhängig­ keit der Orientierung des Bildschirms relativ zum Erd­ magnetfeld aufzurufen. Die Umschaltung bzw. Auswahl der jeweiligen Korrekturwerte kann von Hand oder auto­ matisch erfolgen, und zwar mit Hilfe eines Hall-Elements, eines magnetosensitiven Elements, einer Magnetnadel oder dergleichen.

Da entsprechend der obigen Beschreibung die Korrektur für die Farbhelligkeiten in den einzelnen Bildbereichen dynamisch durchgeführt werden kann, lassen sich Farb­ empfänger wie zum Beispiel Monitore oder Fernsehempfänger mit hoher Auflösung, bei denen die Bilder mit großer Genauigkeit erzeugt werden müssen, mit hoher Qualität herstellen. Die Korrektur läßt sich nach Fertigstellung der Empfänger durchführen, so daß sich ihre Ausschuß­ rate und Kosten senken lassen.

Claims (2)

1. Dreifarben-Kathodenstrahlröhrenanordnung mit dynamischer Kor­ rektur der Weißwerte, aufweisend:

• - eine Dreifarben-Kathodenstrahlröhre (4) mit mehreren Elektronen­ strahlkanonen und einem Bildschirm,
• - einen Signalgenerator (13) zur Erzeugung von Adressensignalen für mehrere Teilbereiche des Bildschirms der Kathodenstrahlröhre (4),
• - eine Signalspeichereinrichtung (17R, 17G, 17B) zur Speicherung von Korrektursignalen für jeden Teilbereich des Bildschirms, wobei die Signalspeichereinrichtung mehrere Bildspeicher jeweils für die Mehrzahl von Teilbereichen enthält, von denen jeweils einer einer bestimmten Orientierung des Bildschirms der Kathodenstrahlröhre (4) zugeordnet ist, und wobei abgespeicherte Korrektursignale in Übereinstimmung mit der Orientierung des Bildschirms aus den zugeordneten Bildspeichern aus­ lesbar sind,
• - Amplitudenmodulatoren (2R, 2G, 2B) in wenigstens zwei von drei Ansteuersignalwegen für die drei Grundfarbsignale (R, G, B) und
• - eine Leseeinrichtung zum adressenbezogenen Auslesen der Korrek­ tursignale aus der Signalspeichereinrichtung (17R, 17G, 17B), wenn die zugeordneten Teilbereiche des Bildschirms von einer Ablenkeinrichtung abgetastet werden, sowie zur Lieferung desjeweiligen Korrektursignals zu den Amplitudenmodulatoren (2R, 2G, 2B) zwecks Erzeugung einheitlicher Weißwertdarstellung.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

• - einen Photosensor (5) zur Gewinnung der Korrektursignale mittels Messung der Helligkeit in den Teilbereichen des Bildschirms bei in Betrieb befindlicher Kathodenstrahlröhre.