DE3721326C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer Bild­ röhre gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Aufgrund der Forderung bei Bildschirmen eine möglichst wenig ge­ krümmte Darstellungsfläche zu erhalten sind heute Bildröhren in Gebrauch, die aufgrund des großen Krümmungsradius der Front­ scheibe zur Aufrechterhaltung der mechanischen Stabilität eine zum Rand der Frontscheibe hin kontinuierlich größer werdende Glasdicke aufweisen. Bei derartigen Bildschirmen ist darüberhin­ aus zur Kontrastverbesserung das Frontglas üblicherweise so ein­ gefärbt, daß die Lichtdurchlässigkeit bei etwa 50% liegt. Da das Glas aus technischen Gründen nur gleichmäßig eingefärbt werden kann, ist damit die Lichtdurchlässigkeit umgekehrt proportional zur Glasdicke. Aus diesem Grund entsteht beim Einsatz derartiger Bildröhren eine ungleichmäßige Leuchtdichteverteilung auf dem Bildschirm. Die maximale Leuchtdichte entsteht dabei im Schirm­ mittelpunkt und reduziert sich gleichmäßig zu den Bildschirmecken hin.

Der vorstehend beschriebene Sachverhalt wirkt sich insbesondere bei den Bildschirmsichtgeräten von Datenverarbeitungsanlagen da­ hingehend aus, daß die Augen einer Bedienperson aufgrund eben dieser ungleichmäßigen Leuchtdichteverteilung sehr stark ange­ strengt werden.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, ein Ver­ fahren zur Ansteuerung von Bildröhren der eingangs genannten Art anzugeben, das die vorstehend angesprochene ungleichmäßige Leuchtdichteverteilung auf dem Bildschirm ausgleicht. Weiterhin gehört es zur Aufgabe, eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.

Die Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 5, vorteilhafte Ausge­ staltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Patentan­ sprüchen 2 bis 4 gekennzeichnet.

Durch die Maßnahmen nach Patentanspruch 1 wird auf einfache und damit vorteilhafte Weise ein Abfallen der Leuchtdichte zu den Ecken des Bildschirmes hin verhindert, so daß - ein konstantes Videosignal vorausgesetzt - die Bildhelligkeit auf dem gesamten Bildschirm gleich ist. Es wird somit erreicht, daß insbesondere bei Textdarstellung auf dem Bildschirm ein gleichmäßig heller Hintergrund bzw. eine gleichmäßig helle Zeichendarstellung er­ zielt werden kann.

Die Maßnahmen nach dem Kennzeichen des Patentanspruchs 2 erlauben es, die Korrekturspannung auf einfache Weise unter Zuhilfenahme von nur zwei Korrektursignalen zu gewinnen. Die Korrektursignale ihrerseits können auf einfache und damit vorteilhafte Weise nach der in den Patentansprüchen 3 und 4 dargetanen Methode erzeugt werden.

Die im Patentanspruch 5 gekennzeichnete Schaltungsanordnung er­ laubt es bei Einsatz nur weniger, kostengünstiger Bauteile das Verfahren nach Patentanspruch 1 durchzuführen.

Ausführungsbeispiele zum erfindungsgemäßen Verfahren sowie zur erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind nachfolgend unter Zu­ hilfenahme der Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 Ein Korrekturspannungsfeld

Fig. 2 Eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Spannungsdifferenz zwischen der Kathode und dem ersten Gitter einer Bildröhre.

Fig. 1 zeigt, in einem dreidimensionalen Koordinatensystem dar­ gestellt, ein Korrekturspannungsfeld 1. Bezogen ist die Dar­ stellung auf die nutzbare Bildschirmfläche 2, die in der durch die X- bzw. Y-Achse gebildeten Ebene so angeordnet ist, daß der Bildschirmmittelpunkt im Koordinatenursprung liegt. Über der Bildschirmfläche 2 erhebt sich in Richtung der mit U _K bezeich­ neten Koordinatenachse das Korrekturspannungsfeld 1. Wie in der Zeichnung erkennbar, ist die Korrekturspannung U _K im Bildschirm­ mittelpunkt 0, steigt nach außen hin an und erreicht in den Bild­ schirmecken den Maximalwert.

Die Fig. 1 gibt selbstverständlich die Verhältnisse nur qualita­ tiv wieder, da quantitative Aussagen zur Korrekturspannung vom verwendeten Bildschirm abhängen. Die quantitative Ermittlung des gezeigten Korrekturspannungsfeldes 1 erfolgt deshalb unter Be­ nutzung der durch die Bildschirmhersteller zur Verfügung ge­ stellten Unterlagen zur Glasdicke der Frontscheibe oder durch die Bestimmung der Glasdicke der Frontscheibe auf meßtechnischem Wege. Wie bereits einleitend erwähnt, ist die Glasdicke der Lichtdurchlässigkeit umgekehrt proportional. Daraus folgt, daß die Zunahme der Glasdicke an einem bestimmten Ort des Bild­ schirms, bezogen auf den Bildschirmmittelpunkt, der an diesem Ort notwendigen Korrekturspannung direkt proportional sein muß, so daß aus dem Glasdickenverlauf das Korrekturspannungsfeld 1 direkt ermittelbar ist.

Selbstverständlich kann das Korrekturspannungsfeld 1 auch rein empirisch ermittelt werden, in dem die Wirkung willkürlich ausge­ wählter Korrekturspannungsfelder auf die Helligkeitsverteilung auf dem Bildschirm meßtechnisch untersucht wird.

Zum Ausgleichen der Helligkeitsunterschiede muß nun die im Korrekturspannungsfeld festgelegte Korrekturspannung, synchron zur Abtastung der Bildschirmfläche durch den Kathodenstrahl, an die beiden den Strahlstrom bestimmenden Elektroden gelegt werden. Hierzu sind eine Reihe unterschiedlicher Vorgehensweisen denkbar, von denen nachfolgend eine digitale und eine analoge Methode näher erläutert werden.

Bei der digitalen Erzeugung der Korrekturspannung liegt das in Fig. 1 dargestellte Korrekturspannungsfeld in diskrete Werte aufgelöst vor, die in einem digitalen Speicher gespeichert sind. Synchron zur Abtastung des Bildschirms durch den Kathodenstrahl wird der Speicherinhalt ausgelesen, durch einen Digital-Analog- Wandler in die Korrekturspannung umgesetzt und der Spannungs­ differenz überlagert, welche an den beiden, den Strahlstrom des Kathodenstrahls bestimmenden Elektroden liegt. Zur Synchroni­ sation zwischen der Abtastung des Bildschirms mit dem Kathoden­ strahl und dem Auslesen des Speicherinhaltes kann der charak­ teristische Verlauf des Vertikal- und des Horizontalablenkstroms herangezogen werden. Auf diese Weise wird der Beginn des Aus­ lesevorgangs auf den Beginn der Vertikalablenkung synchronisiert und das Auslesen der jeweils für eine Bildschirmzeile gültigen Korrekturspannungsreihe auf den Beginn der Horizontalablenkung dieser Bildschirmzeile. Das Auslesen der Korrekturspannung inner­ halb einer Zeile erfolgt dabei nach einem vorgegebenen Zeit­ raster.

Selbstverständlich sind zu der vorstehend beschriebenen Methode mannigfaltige Abwandlungen denkbar, diese können jedoch aus dem vorstehenden unschwer abgeleitet werden, so daß sich weiterge­ hende Angaben erübrigen.

Bei der analogen Methode zur Erzeugung der Korrekturspannung wird der Umstand ausgenutzt, daß sich bei den heute gebräuchlichen Bildschirmen der eingangs genannten Art, der gesamte Verlauf der Dickenzunahme der Frontscheibe des Bildschirms mit ausreichender Genauigkeit durch Überlagerung des Verlaufs der Dickenzunahme entlang der Horizontalen durch die Mitte des Bildschirms und des Verlaufs der Dickenzunahme entlang der Vertikalen durch die Mitte des Bildschirms darstellbar ist. Unter dem Begriff "Überlagern" wird dabei verstanden, daß bezüglich jedes beliebigen Punktes auf der Frontscheibe die Dicken addiert werden, welche durch Projek­ tion der Koordinaten dieses Punktes auf die vorstehend erwähnten Verläufe der Dickenzunahme definiert sind.

Aufgrund des vorstehenden Sachverhaltes sind zur Erzeugung der Korrekturspannung deshalb lediglich zwei Funktionsgeneratoren er­ forderlich. Der erste Funktionsgenerator erzeugt ein erstes Korrektursignal, das dem Verlauf der Glasdickenzunahme entlang der Horizontalen durch die Mitte der Frontscheibe näherungsweise proportional ist, der zweite Funktionsgenerator erzeugt ein Korrektursignal, das dem Verlauf der Glasdickenzunahme entlang der Vertikalen durch die Mitte der Frontscheibe näherungsweise proportional ist. Der erste Funktionsgenerator wird dabei durch den Beginn jeder Horizontalablenkung des Kathodenstrahls beim Überstreichen einer Bildschirmzeile getriggert, während der zweite Funktionsgenerator durch den Beginn jeder Vertikalablen­ kung des den Bildschirm abtastenden Kathodenstrahls getriggert wird. Aus den Ausgangspegeln der Funktionsgeneratoren kann nun durch Summenbildung die Korrekturspannung erzeugt und der Spannungsdifferenz an den beiden den Strahlstrom bestimmenden Elektroden überlagert werden.

Wie vorstehend erwähnt, sind die beiden Funktionsgeneratoren durch den Beginn der Horizontalablenkung bzw. der Vertikalablen­ kung getriggert. Als Triggersignal bietet sich deshalb jeweils der untere Knickpunkt im Verlauf des näherungsweise sägezahnför­ migen Ablenkstroms für die Horizontal- bzw. Vertikalablenkung an.

Zur Erzeugung des ersten Korrektursignals und des zweiten Korrek­ tursignals kann aus dem Ablenkkreis für die Horizontal-bzw. Ver­ tikalablenkung eine den jeweiligen Ablenkstrom proportionale Spannung ausgekoppelt werden. Diese beiden Spannungen weisen dann ebenfalls näherungsweise Sägezahnform auf. Durch Integration je­ weils des Teils der beiden Spannungsverläufen, der mit dem unteren Knickpunkt beginnt und mit dem oberen Knickpunkt endet, sind synchron zur Horizontal- bzw. Vertikalablenkung, zwei näherungs­ weise parabelförmige Signale erzeugbar. Diese beiden Signale er­ geben, wie praktische Versuche gezeigt haben, bei entsprechender Pegelanpassung und der vorstehend beschriebenen Summenbildung, eine hinreichend genaue Korrekturspannung die, durch Überlagerung mit der Spannungsdifferenz, einen recht genauen Ausgleich der Helligkeitsverteilung erlaubt.

Die vorstehend beschriebene analoge Methode zur Erzeugung der Korrekturspannung ist ebenfalls lediglich als eine unter vielen Möglichkeiten anzusehen. Insbesondere für die Erzeugung der beiden Korrektursignale und die nachfolgende Summenbildung lassen sich, in Abwandlung zum beschriebenen Beispiel, digitale Lösungen denken. So können die beiden Funktionsgeneratoren digitale Speicher sein, in denen die Verläufe der erwähnten Korrektursig­ nale in diskrete Werte aufgelöst, digital gespeichert sind. Die nachfolgende Summenbildung erfolgt dann zweckmäßigerweise durch Addieren der Digitalwerte aus dem Speicher. Die Synchronisation wird dabei ebenfalls wieder unter Benutzung des charakteris­ tischen Verlaufs des Horizontalablenkstroms (unterer Knickpunkt), für das Auslesen des ersten Korrektursignals, bzw. des Vertikal­ ablenkstroms (unterer Knickpunkt), für das Auslesen des zweiten Korrektursignals, bewerkstelligt.

Selbstverständlich ist bei der beschriebenen digitalen Ge­ nerierung des ersten bzw. des zweiten Korrektursignals nach der Summenbildung eine entsprechende Digital-Analog-Wandlung der in digitaler Form vorliegenden Korrekturspannung vorzusehen.

Eine Schaltungsanordnung zur beschriebenen analogen Gewinnung der Korrekturspannung ist in Fig. 2 gezeigt.

Der Ausgang eines mit seinem Eingang über Leitungen 3 an den Horizontalablenkkreis (nicht dargestellt) angeschlossenen Strom- Spannungs-Wandlers 4 ist mit dem Eingang eines ersten Integrators 5 verbunden, dessen Ausgang auf einen ersten Eingang einer Summierschaltung 6 geführt ist. Der Vertikalablenkkreis (nicht dargestellt) weist über Leitungen 7 eine Verbindung zum Eingang eines zweiten Strom-Spannungs-Wandlers 8 auf, dessen Ausgang am Eingang eines zweiten Integrators 9 liegt, welcher wiederum mit seinem Ausgang an einen zweiten Eingang der Summierschaltung 6 angeschlossen ist. Der dritte Eingang der Summierschaltung 6 schließlich liegt an dem Abgriff eines Potentiometers 10, das seinerseits von einer Spannungsquelle (nicht dargestellt) zur Er­ zeugung der Kathodenvorspannung mit einer Gleichspannung beauf­ schlagt wird. Der Ausgang der Summierschaltung 6 ist auf die Kathode 11 einer Bildröhre 12 geführt, deren erstes Gitter 13 am Ausgang eines Videoverstärkers 14 liegt.

Zur Erläuterung der Funktion der vorstehend beschriebenen Schaltungsanordnung wird vorausgeschickt, daß über die Leitungen 3 und 7 die sägezahnförmigen Ablenkströme für die Horizontalab­ lenkung (Leitungen 3) und die Vertikalablenkung (Leitungen 7) fließen.

Durch die Strom-Spannungs-Wandler 4 und 8 erfolgt eine Umsetzung der besagten Ablenkströme in proportionale Spannungen, die, eben­ so wie diese, Sägezahnform aufweisen. Die so gewonnene, dem Horizontalablenkstrom proportionale Spannung wird den ersten Integrator 5 zugeführt, die dem Vertikalablenkstrom proportionale Spannung dem zweiten Integrator 7.

Zur Vereinfachung der weiteren Betrachtung ist an dieser Stelle darauf hinzuweisen, daß der Kathodenstrahl beim Zeilenrücklauf bzw. beim Bildrücklauf dunkelgetastet ist. Daraus folgt, daß für die weiteren Betrachtungen nur der Teil der Ablenkströme bzw. der den Ablenkströmen proportionalen Spannungen zu berücksichtigen ist, der jeweils mit dem unteren Knickpunkt der Sägezahnkurve be­ ginnt und mit dem oberen Knickpunkt endet, also einer linear an­ steigenden Funktion entspricht. Ein derartiger Verlauf der Spannung an den Eingängen der Integratoren 5 und 9 erzeugt an deren Ausgängen einen parabelförmigen Spannungsverlauf. Durch das Addieren dieser beiden parabelförmigen Spannungen zu der am Ab­ griff des Potentiometers 10 anstehenden Gleichspannung mittels der Summierschaltung 6 wird an deren Ausgang und damit an der Ka­ thode 11, während der Abtastung des Bildschirms durch den hellge­ tasteten Kathodenstrahl, ein Korrekturspannungsfeld durchlaufen, das der Darstellung in Fig. 1 näherungsweise entspricht, mit dem Unterschied, daß dort nur der Korrekturspannungsanteil, nicht aber der durch das Potenitometer gelieferte Gleichspannungsan­ teil, dargestellt ist.

Wird während der Abtastung des Bildschirms durch den hellgetaste­ ten Kathodenstrahl ein konstantes Videosignal vom Videoverstärker 14 an das erste Gitter 13 gelegt, so ergibt sich durch das zur Strahlablenkung synchrone Variieren der Spannung an der Kathode 11 eine gleichmäßige Helligkeitsverteilung auf dem Bildschirm.

Selbstverständlich kann es bei der vorstehend beschriebenen Schaltung erforderlich sein, Pegelanpassungen vorzunehmen. Diese Maßnahmen sind jedoch allgemein bekannt und bedürfen keiner näheren Erläuterung.

Darüberhinaus besteht selbstverständlich sowohl die Möglichkeit, das Korrektursignal auf die dünnste Stelle der Frontscheibe (Bildschirmmitte) zu beziehen, wie dies in der vorstehenden Be­ schreibung erfolgte, als auch auf die dickste Stelle der Front­ scheibe (Bildschirmecken). Im ersten Fall ergibt sich das Korrek­ turspannungsfeld nach Fig. 1, im zweiten Fall ist das Korrektur­ spannungsfeld nach Fig. 1 so verschoben, daß die Eckpunkte in der x-y-Ebene liegen.

Abschließend ist noch darauf hinzuweisen, daß es für die Anwen­ dung des vorstehend aufgezeigten Prinzips zur Erzeugung einer gleichmäßigen Helligkeitsverteilung über den gesamten Bildschirm selbstverständlich gleichgültig ist, ob die Bildröhre kathodenge­ steuert oder gittergesteuert betrieben wird. Da die notwendigen Maßnahmen für die eine oder andere Ansteuerungsart sich aus den physikalischen Zusammenhängen zwangsläufig ergeben.

Claims (5)

1. Verfahren zum Ansteuern einer Bildröhre, wobei die Front­ scheibe der Bildröhre sowohl in der vertikalen als auch in der horizontalen, eine sich nach einer bekannten Funktion ändernde Glasdicke aufweist und an den beiden den Strahlstrom des Kathodenstrahls bestimmenden Elektroden eine Spannungs­ differenz, bestehend aus einem die Grundhelligkeit bestimmen­ den Gleichspannungspegel und der Videosignalspannung, liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsdifferenz während der Helltastung des Kathoden­ strahls eine Korrekturspannung überlagert ist , wobei der Pegel der Korrekturspannung, in Abhängigkeit vom jeweiligen Ort auf dem Bildschirm an dem sich der Kathodenstrahl bei seiner Vertikal- bzw. Horizontalablenkung gerade befindet, an die dort herrschende Glasdicke selbständig anpaßbar ist.

2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Gewinnung der Korrektur­ spannung ein erstes Korrektursignal erzeugt wird, derart, daß der Pegel des ersten Korrektursignals während der Horizon­ talablenkung des Kathodenstrahls einen Verlauf aufweist, der dem Verlauf der Glasdickenzunahme entlang der Horizontalen durch die Mitte der Frontscheibe näherungsweise proportional ist, daß ein zweites Korrektursignal erzeugt wird, derart, daß der Pegel des zweiten Korrektursignals während der Ver­ tikalablenkung des Kathodenstrahls einen Verlauf aufweist, der dem Verlauf der Glasdickenzunahme entlang der Vertikalen durch die Mitte der Frontscheibe näherungsweise proportional ist und daß das erste Korrektursignal und das zweite Korrek­ tursignal durch Summenbildung in die Korrekturspannung über­ geführt werden.

3. Verfahren nach Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Korrektursignal mittels eines ersten Funktionsgenerators erzeugt wird, daß das zweite Korrektursignal mittels eines zweiten Funktions­ generators erzeugt wird, wobei der Beginn der Erzeugung des ersten Korrektursignals auf den Beginn jeder Horizontalablen­ kung und der Beginn der Erzeugung des zweiten Korrektur­ signals auf den Beginn jeder Vertikalablenkung synchronisiert ist.

4. Verfahren nach Patentansprüchen 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Korrektursignal aus dem Horizontalablenkstrom und das zweite Korrektursignal aus dem Vertikalablenkstrom, jeweils durch Integration einer dem Strom proportionalen Spannung, erzeugt wird.

5. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß

• - ein erster Integrator (5) vorgesehen ist, dessen Eingang über einen Strom-Spannungs-Wandler (4) eine dem Horizon­ talablenkstrom proportionale Spannung am Stromkreis für die Horizontalablenkung abgreift
• - ein zweiter Integrator (9) vorgesehen ist, dessen Eingang über einen Strom-Spannungs-Wandler (8) eine dem Vertikal­ ablenkstrom proportionale Spannung am Stromkreis für die Vertikalablenkung abgreift;
• - der Ausgang des ersten Integrators (5), der Ausgang des zweiten Integrators (9) und der Ausgang einer Anordnung (10) zur Einstellung der Grundhelligkeit auf die Eingänge einer Summierschaltung (6) geführt sind;
• - der Ausgang der Summierschaltung (6) auf die eine den Strahlstrom bestimmende Elektrode der Bildröhre (12) ge­ führt ist.