DE3810432A1 - Verfahren und vorrichtung zur bestimmung des dynamischen konvergenzfehlers bei einer farbbildroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Konvergenzfehlers bei einer Farbbildröhre nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Durch die räumlich getrennte Anordnung der in einer Farb­ bildröhre vorhandenen Elektronenkanonen wird eine einheit­ liche Konvergenz der Elektronenstrahlen an allen Orten des Bildschirms erschwert. Die Konvergenzfehler werden durch konstruktive Maßnahmen an den Ablenksystemen sowie schaltungstechnische Maßnahmen verringert. Kritisch blei­ ben aber die Randbereiche und insbesondere die Ecken des Bildschirms, da hier die Ablenkwinkel der Elektronen­ strahlen besonders groß sind und somit auch Winkelab­ weichungen in der Ablenkung besonders stark in Erschei­ nung treten. Konvergenzfehler zeigen sich hier als farbige Säume bei Wiedergabe konturenreicher Darstellun­ gen.

Geringe Konvergenzfehler in den genannten Bereichen stellen ein Qualitätskriterium für hochwertige Farb­ fernsehgeräte und hochauflösende Farbmonitore dar. Um absolut oder im Vergleich beurteilen zu können, ob die Geräte vorgegebenen Qualitätsanforderungen ge­ nügen, ist die Bestimmung des Konvergenzfehlers erfor­ derlich.

Bisher wurde so vorgegangen, daß ein Raster aus weißen Linien dargestellt wurde und die variierende Breite dieser Linien oder die Breite der Farbsäume als Maß für die Konvergenzfehler ausgewertet wurde. Da das Raster unter Beteiligung aller Farbkanonen erzeugt wird und die Maxima der Grundfarben bei noch teilweiser Über­ deckung nicht eindeutig bestimmt werden können, ist die­ se Art der Konvergenzfehlerbestimmung sehr ungenau und als Qualitätskriterium unzuverlässig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung des Konvergenzfehlers bei einer Farbbild­ röhre so zu verbessern, daß eine eindeutige Abstandsmes­ sung der Auftrefforte der Grundfarben vorgenommen werden kann und Voraussetzungen für eine automatisierte Ermitt­ lung der Abweichungen und daraus des Konvergenzfehlers geschaffen werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden für die Ab­ standsmessung nur die reinen Grundfarben verwendet. Eine Ungenauigkeit in der Maximabestimmung der durch die Grund­ farben gebildeten Raster durch optische Überlagerung der Grundfarben tritt nicht auf. Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß alternativ oder in Kombination eine zeitliche oder räumliche Trennung der Darstellung der aus den Grundfarben gebildeten Raster vorgenommen wird. Das aus dem Raster der ersten Grundfarbe gebil­ dete Bezugsraster steht in einem räumlichen Zusammen­ hang mit diesem Raster. Es kann einerseits mit diesem deckungsgleich sein, andererseits aber auch um ein vor­ gegebenes Maß verschoben sein. Mit diesem Bezugsraster werden die anderen Grundfarben nacheinander oder gleich­ zeitig angesteuert. Die Ansteuersignale sind dabei so beschaffen, daß bei angenommener Konvergenzfehlerfrei­ heit die anderen Grundfarben dieses Bezugsraster genau wiedergeben würden. Tatsächlich stellen sich aber Ab­ weichungen ein, die wiederum die Abweichungen von dem durch die erste Grundfarbe dargestellten Raster rück­ schließen lassen. Auf diese Weise stellt der Konver­ genzfehler dann jeweils einen auf eine Bezugsfarbe be­ zogenen Wert dar.

Bei einer ersten Alternative wird das Bezugsraster künstlich gebildet und zwischen das Raster der ersten Grundfarbe gelegt. Vorzugsweise geschieht dies mittig, so daß aus den unterschiedlichen Abständen zu den Raster­ linien der Grundfarbe und der Bildung des Mittelwertes aus diesen Abständen die Abweichung vom Bezugsraster ermittelt werden kann. Werden für jede Grundfarbe zwei Bezugsraster angelegt und diese jeweils wechselweise zwischen das Raster der ersten Grundfarbe gelegt, so ist die gleichzeitige Darstellung aller Raster und da­ mit aller Abweichungen möglich.

Eine andere Alternative sieht vor, daß Bezugsraster kongruent auf das Raster der ersten Grundfarbe zu le­ gen. In diesem Falle werden die Raster zweckmäßig zeit­ lich wechselweise umgeschaltet, so daß keine störende Überlagerung auftritt. Bei manueller Messung kann dann z. B. die Markierung eines Meßgerätes an die Rasterli­ nien der ersten Grundfarbe angelegt werden und bei Um­ schalten auf die andere Grundfarbe der Abstand abgele­ sen werden. Bei automatischer Meßwerterfassung können die Meßwerte gespeichert werden.

Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Be­ stimmung des Konvergenzfehlers bei einer Farbbildröhre, welche reproduzierbar und mit hoher Genauigkeit eine Bestimmung des Konvergenzfehlers durch Messung der Ab­ stände der Auftreffpunkte der Grundfarben ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 9 durch die im kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Der Rastergenerator erzeugt dabei unabhängig voneinan­ der die Raster der Grundfarben, so daß an den Meßorten räumlich oder zeitlich nur jeweils eine Grundfarbe auf­ tritt. Deren Lagemaximum kann dann leicht ermit­ telt werden und so der Abstand zur benachbarten Raster­ linie sehr genau ermittelt werden. Dabei ist eine spek­ trale Zerlegung der Farben nicht erforderlich, vielmehr reicht es aus, die Intensität mit einfachen photoelek­ trischen Mitteln zu messen und aus dem Abstand der Lage den Abstand der Auftreffmittelpunkte zu ermitteln.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen in Verbindung mit der weiteren Beschreibung und der Zeichnung.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1a Verschiedene Konvergenz­ fälle in der Darstellung der Intensitätskurven der Grundfarben,

Fig. 1b dieselben Konvergenzfälle dargestellt als Intensitäts­ kurven der resultierenden Helligkeit,

Fig. 2a ein Raster einer ersten Grund­ farbe,

Fig. 2b aus Fig. 2a abgeleitete Bezugs­ raster,

Fig. 2c zusätzlich zu Fig. 2b Raster der anderen Grundfarben,

Fig. 2d ein anderes Raster einer ersten Grundfarbe,

Fig. 2e ein aus Fig. 2d abgeleitetes Bezugsraster,

Fig. 2f zusätzlich zu Fig. 2e weitere aus den Grundfarben gebildete Raster,

Fig. 3a eine vektorielle Darstellung der Konvergenzfehler Blau zu Grün,

Fig. 3b eine vektorielle Darstellung der Konvergenzfehler Rot zu Grün,

Fig. 4 eine Darstellung der Konvergenz­ fehler um einen Bezugspunkt als vergrößerte Bildschirmdraufsicht, und

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer erfin­ dungsgemäßen Vorrichtung.

In Fig. 1 sind unterschiedliche, in der Praxis mögliche Konvergenzfälle dargestellt. Im linken Teil der Zeich­ nung besteht völlige Deckung der drei Grundfarben Blau, Grün, Rot, jeweils abgekürzt mit den Anfangsbuchstaben. In der Mitte ist bereits ein Konvergenzfehler vorhanden, wobei jedoch der Konvergenzfehler Blau zu Grün genauso groß ist wie Rot zu Grün. Im rechten Teil der Darstellung sind schließlich unterschiedliche Konvergenzfehler dar­ gestellt, wobei der Konvergenzfehler Grün zu Rot sehr stark ist.

Die resultierende Helligkeit der entsprechenden Konver­ genzfälle ist im linken Teil der Darstellung verhältnis­ mäßig schmal, weist in der Mitte ein Plateau auf und be­ sitzt nur im rechten Teil der Darstellung eine leichte Einsattelung. Bei der Beobachtung auf einem Bildschirm wird man zwar die drei Fälle durch ihre unterschiedliche Linienbreite und ihre Farbsäume voneinander unterschei­ den können, es wird aber nicht gelingen, die hier durch Striche angedeuteten Maxima der Glockenkurven der Grund­ farben eindeutig zu identifizieren. Dabei kommt erschwe­ rend hinzu, daß die Glockenkurven auch nur einer Grund­ farbe aus Gründen einer besseren Lichtsausbeute mehrere Farbtripel bedecken und somit durch die Rasterung der Farbtripel der Helligkeitseindruck gestört wird.

In Fig. 2a-c sind die Verfahrensschritte einer ersten Alternative zur Bestimmung des Konvergenzfehlers ange­ deutet. In Fig. 2a wird durch einen Rastergenerator auf dem Bildschirm ein vertikales Linienraster 1 erzeugt. Hierzu dient eine der drei Grundfarben, die im Prinzip willkürlich gewählt werden können. Im vorliegenden Fall handelt es sich um Grün, was durch die entsprechenden Anfangsbuchstaben der Farben angedeutet ist. Es soll der Konvergenzfehler im Bezugspunkt P 0 ermittelt wer­ den, und zwar zwischen den Farben Blau zu Grün und Rot zu Grün. Zur Messung der waagerechten Komponente des Konvergenzfehlers, also der in X-Richtung liegenden Komponente, wird ein senkrechtes Raster verwendet, wäh­ rend zur Bestimmung des vertikalen Konvergenzfehlers ein waagerechtes Raster verwendet wird. Da eine ent­ sprechende Darstellung sich außer der anderen Ausrich­ tung sowie des Indexes y statt x von der Darstellung in Fig. 2 nicht unterscheidet, wurde hierauf verzichtet.

In Fig. 2b werden aus dem Raster 1 zwei Bezugsraster 2 und 3 gebildet. Diese Bezugsraster 2 und 3 stehen im Zusammenhang mit dem Raster 1, sind jedoch nicht mit diesem identisch. Vielmehr sind die Bezugsraster 2 und 3 wechselweise zwischen das Raster 1 gelegt, und zwar so, daß die Rasterlinien genau in der Mitte benachbar­ ter Linien des Rasters 1 liegen. Diese Maßnahme erleich­ tert die Abstandsmessung der nachfolgend erzeugten Raster der anderen Grundfarben, da hier ein Vergleich zwischen den beiden benachbarten Linien des Rasters 1 möglich ist. Die Raster 1, 5, 6 werden gleichzeitig erzeugt und an die Bildröhre angewandt. Der Sollabstand zwischen den Linien des Rasters 2 und 1 bzw. 3 und 1 beträgt dBGox bzw. dRGox.

In Fig. 2c ist der Fall dargestellt, daß die übrigen Grundfarben mit solchen Signalen angesteuert werden, die bei Konvergenzfehlerfreiheit genau eine Deckung der Raster der Grundfarben 5 und 6 mit dem Bezugsraster 2 bzw. 3 er­ geben würden. Im vorliegenden Fall sei jedoch ein Konver­ genzfehler bei beiden Farben angenommen, so daß das Raster 5 der Grundfarbe Blau links und das Raster 6 der Grundfar­ be Rot rechts neben den entsprechenden Linien des Bezugs­ rasters 2 bzw. 3 zu liegen kommt. Dieser Fall entspricht etwa der Darstellung in Fig. 1 rechts. Der tatsächliche Abstand zwischen den Linien des Rasters 5 und der durch den Bezugspunkt Po verlaufenden Linie des Rasters 1 ist durch dBGox und derjenige des Rasters 6 vom Raster 1 durch den Abstand dRGox gegeben. Der Betrag der Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwert entspricht dem Konvergenzfeh­ ler in X-Richtung und ist für Blau zu Grün als KBx und für Rot zu Grün als KRx in der Darstellung eingetragen.

In Fig. 2d-f ist eine weitere Alternative zur Bestim­ mung des Konvergenzfehlers dargestellt. Es wird wieder ein Raster 1 aus einer ersten Grundfarbe erzeugt, bei der eine Linie des Rasters durch den Bezugspunkt Po ver­ läuft, zu dem der Konvergenzfehler bestimmt werden soll. In Fig. 2e ist das Bezugsraster 4 darstellt, welches aus dem Raster 1 gebildet ist. Dieses Bezugsraster 4 deckt sich mit dem Raster 1. Bei einer späteren Messung muß das Raster der ersten Grundfarbe entweder ganz oder wenigstens an den Stellen, an denen das Raster der ande­ ren Grundfarben auftritt, verschwinden.

Dieser Fall ist in Fig. 2f dargestellt, in welchem die beiden äußeren Linien des Rasters 1 fortgelassen sind und lediglich in der Mitte die bei der vorliegenden Fall­ gestaltung nicht störende Linie des Rasters G dargestellt ist. Die Einklammerung soll dabei zum Ausdruck bringen, daß das Raster 1 während des Vorhandenseins der Raster der anderen Grundfarben auch gänzlich abgeschaltet sein kann (Vorteil, wenn in der Mitte die Linie G dargestellt ist: da die Messungen zeitlich verteilt sind, dient diese Linie als Referenz, auch wenn eine kleine Bildänderung auftritt bei der zweiten Messung). Es ist dann lediglich erforder­ lich, daß das Bezugsraster 4 in geeigneter Weise markiert oder gespeichert wird, damit der Abstand zu den anderen Rastern bestimmt werden kann.

Die Raster 7 und 8 ergeben sich wiederum dadurch, daß die entsprechenden Grundfarben Blau und Rot so ange­ steuert werden, daß bei Konvergenzfehlerfreiheit sich das Raster 7 bzw. 8 mit dem Bezugsraster 4 decken müßte. Im dargestellten Fall liegen wieder die gleichen Fehler wie in Fig. 2c vor. Auch die übrigen Bezeichnungen der Soll- und Istabstände sowie des Konvergenzfehlers ent­ sprechen denjenigen aus Fig. 2b und c, so daß darauf Bezug genommen werden kann.

In Fig. 2f können die Raster 7 und 8 wechselweise dar­ gestellt werden oder auch so ineinander geschachtelt sein, daß nur jede zweite Rasterlinie abgebildet wird. Im letzte­ ren Fall ist eine gleichzeitige Messung der Abstände möglich.

Da sowohl bei der ersten, in Fig. 2a-c als auch bei der zweiten, in Fig. 2d-f dargestellten Alternative nur jeweils eine der Rasterlinien an einem bestimmten Ort zu einer bestimmten Zeit abgebildet wird, ist eine präzise Bestimmung der Lage des Intensitätsverlaufs möglich. Die Bestimmung der Lage einer Linie kann auf mehrere Arten gewonnen sein: a) bei dem Intensitäts­ maximum, b) bei dem Mittelwert des Intensitätsverlaufs (Schweilinie), c) oder anderer Algorithmus. Dadurch wird einmal eine reproduzierbare Messung ermöglicht, zum anderen läßt sich die Messung auch automatisieren, da sie verhältsnismäßig einfachen, nur den Intensitätsverlauf registrie­ renden Meßmitteln zugänglich ist.

In Fig. 3 ist die vektorielle Bestimmung des Konver­ genzfehlers um Po dargestellt, und zwar in Fig. 3a für Blau zu Grün und in Fig. 3b für Rot zu Grün. Zur Ermitt­ lung der in Y-Richtung verlaufenen Komponente des Konver­ genzfehlers müßten noch Messungen vorgenommen werden, bei der die Raster der Grundfarben eine waagerechte Aus­ richtung besitzen. Das Meßverfahren entspricht demjenigen der Messung in horizontaler Richtung, so daß auf eine ge­ sonderte Erläuterung verzichtet werden kann. Die Formeln zur Berechnung der Konvergenzfehler in X- und Y-Richtung lauten:

Blau zu Grün in der
X-Richtung: KB _x = dBG _x - dBGo
Y-Richtung: KB _y = dBG _y - dBGo _y
Rot zu Grün in der
X-Richtung: KR _x = dRG - dRGo
Y-Richtung: KR _y = dRG _y - dRGo _y

Die resultierende Darstellung der Konvergenzfehler um Po ergibt sich somit aus der vektoriellen Addition der entsprechenden Komponenten in X- und Y-Richtung:

Zur graphischen Veranschaulichung der hier angenommenen Konvergenzfehler zeigt Fig. 4 den dynamischen Konver­ genzfehler, der sich bei drei Elektronenstrahlen gleicher Durchmesser im Bezug auf den Bezugspunkt Po für den Mit­ telpunkt des Elektronenstrahls für die grüne Grundfarbe ergibt. Die Mischfarben, die bei Darstellung weißer Li­ nien als farbige Säume in Erscheinung treten, sind in dieser Darstellung angegeben.

Fig. 5 zeigt schließlich noch eine Vorrichtung zur Be­ stimmung des Konvergenzfehlers bei einer Farbbildröhre. Mit 20 ist eine Farbbildröhre mit einer Ablenkeinheit, einer Ansteuereinheit sowie Mitteln zur Verminderung von Konvergenzfehlern bezeichnet. Diese Farbbildröhre 20 wird von einem Rastergenerator 10 angesteuert, der Raster an den vorgesehenen Meßorten erzeugt und eine unabhängige Ansteuerung der Kanonen für die drei Grundfarben ermög­ licht. Die Unabhängigkeit der Ansteuerung bedeutet ein­ mal, daß eine zeitlich gleichzeitige oder wechselweise Ansteuerung möglich ist, und daß auch die Orte der Raster­ linien für die drei Grundfarben unabhängig gewählt werden können.

Auf die Meßorte der Farbbildröhre 20 ist ein Abstands­ meßgerät für die Abstände der Rasterlinien gerichtet.

Dieses umfaßt einen photoeletrischen Sensor 14, z. B. in Form einer CCD-Kamera, einen Speicher 16 sowie Rechenmittel 18. Das Abstandsmeßgerät 12 empfängt zur Synchronisation auch Signale des Rastergenerators 10.

Bei der Messung wird so vorgegangen, daß z. B. zunächst ein vertikales Raster erzeugt wird, daß die Abstände der Raster der Linien der Grundfarben von einem Bezugsraster ermittelt werden, indem z. B. ein in der CCD-Kamera vor­ handenes Schieberegister ausgelesen wird und die Taktennummern der Speicherzellen als Maß für den Abstand ausgewertet werden. Dieser Abstand wird im Spei­ cher 16 gespeichert und später, nach Durchführung der Messung des Konvergenzfehlers in vertikaler Richtung durch ein horizontales Raster zusammen mit diesen Wer­ ten in der Recheneinheit 18 vektoriell addiert. Es ist auch möglich, den Speicher 16 zur Speicherung des Be­ zugsrasters zu verwenden, wenn z. B. die Raster im zeit­ lichen Wechsel auf dem Bildschirm dargestellt werden.

Die Dicke der Linien des Rasters wird vorzugsweise so gewählt, daß sie nur eine Zeilenbreite umfaßt. Dadurch wird eine sehr hochauflösende Messung der Intensitäts­ maxima ermöglicht. Der Abstand zwischen zwei Raster­ linien wird vorzugsweise so gewählt, daß er etwa gleich oder größer des maximal zulässigen Konvergenzfehlers ist. Auf diese Weise wird verhindert, daß bei großem Konvergenzfehler die Rasterlinien zweier unterschied­ licher Grundfarben zur Deckung kommen und das Meßergeb­ nis verfälscht werden kann oder aber gar kein Meßer­ gebnis möglich ist.

Claims (10)

1. Verfahren zur Bestimmung des dynamischen Kon­ vergenzfehlers bei einer Farbbildröhre, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Farbbildröhre mit einem ein Raster (1) durch eine erste Grundfarbe (G) darstellenden Signal an­ gesteuert wird, daß aus dem abgebildeten Raster (1) ein Bezugsraster (2; 3; 4) gebildet wird, daß die Farbbild­ röhre mit einem das Bezugsraster (2; 3; 4) durch eine andere Grundfarbe (B, R) darstellenden Signal angesteuert wird, und daß die Abweichungen der tatsächlichen Raster (5, 6; 7, 8) der anderen Grundfarbe (B, R) von dem Be­ zugsraster (1) ermittelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Bezugsraster (2, 3) zwischen das Raster (1) der ersten Grundfarbe (G) gelegt wird, und daß die Raster (5, 6) der anderen Grundfarben (B, R) gleichzeitig mit dem Raster (1) der ersten Grundfarbe (G) erzeugt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß für jede der anderen Grundfarben (R, B) ein gesondertes Bezugsraster (2, 3) gebildet wird und die Bezugsraster (2, 3) wechselweise zwischen das Raster (1) der ersten Grundfarbe (G) gelegt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsraster (2, 3) jeweils mittig zwischen das Raster (1) der ersten Grundfarbe (G) gelegt werden.

5. Verfahren nach Anspruch,1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Bezugsraster (4) kongruent auf das Raster (1) der ersten Grundfarbe (G) gelegt wird und die Raster (7, 8) der anderen Grundfarben (B, R) zeit­ lich wechselweise mit dem Raster (1) der ersten Grund­ farbe (G) erzeugt werden.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vor­ hergehenden Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Raster (1...8) getrennt in vertikaler und hori­ zontaler Richtung erzeugt werden und die Abweichungen vektoriell addiert werden.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vor­ hergehenden Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Abweichungen photoelektrisch gemessen und pro­ zessorgesteuert berechnet werden.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der vor­ hergehenden Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß die Raster (1; 5...8) mit einer Linienstärke etwa einer Bildzeile erzeugt werden, und daß der Linienab­ stand auf mehrere Bildzeilen, vorzugsweise etwa auf das Maß der maximal zulässigen Abweichung bemessen wird.

9. Vorrichtung zur Bestimmung des Konvergenz­ fehlers bei einer Farbbildröhre, bestehend aus einem Rastergenerator (10) und einem Abstandsmeßgerät (12), dadurch gekennzeichnet, daß der Rastergenerator (10) eine die Grundfarben (G, B, R) unabhängig zeitlich und/oder räumlich ansteuernde Schaltung umfaßt, welche ein vorgegebenes Rastersignal erzeugt, und daß das Abstandsmeßgerät (12) einen photoelektrischen Sensor (14) umfaßt, der mit Speichermitteln (16) sowie Rechen­ mitteln (18) zur Feststellung des gemessenen Abstandes und seiner sektoriellen Addition versehen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der photoelektrische Sensor (14) eine CCD- Kamera mit einem Schieberegister umfaßt, und daß die An­ zahl der Taktpulse aufeinanderfolgender, gesetzter Spei­ cherzellen ein Maß für den Abstand der Raster bildet.