DE3888047T2

DE3888047T2 - System und Einrichtung zur Korrektur von Konvergenz und Geometrie in einem zusammengesetzten Bild.

Info

Publication number: DE3888047T2
Application number: DE3888047T
Authority: DE
Inventors: Arne Lex Duwaer
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1987-08-27
Filing date: 1988-08-16
Publication date: 1994-08-25
Anticipated expiration: 2008-08-17
Also published as: JP2659562B2; DE3888047D1; EP0304991B1; US4835602A; EP0304991A3; EP0304991A2; JPH0193283A

Description

ERFINDUNGSGEBIET

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Projektionsfernsehsystem mit einem Projektionsbildschirm, mindestens zwei Bildquellen zur Erzeugung eines zusammengesetzten Bildes auf dem Projektionsbildschirm und einer Korrektureinrichtung zur automatischen Korrektur von Konvergenzabweichungen im zusammengesetzten Bild mit Erzeugungsmitteln zur Erzeugung eines Testsignals und zu dessen Übermittlung an die Bildquellen, Meßmitteln zum Messen des projizierten Testsignals und mit den Meßmitteln gekoppelten Rechenmitteln zur Berechnung von Korrektur-Wellenformen für die entsprechenden Bildquellen in Abhängigkeit von dem gemessenen Testsignal sowie Mitteln zum Zuführen der Korrektur-Wellenformen zu mit den Bildquellen gekoppelten Konvergenzmitteln.
Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf ein Projektionsfernsehsystem mit einem Projektionsbildschirm, mindestens zwei Bildquellen zur Erzeugung eines zusammengesetzten Bildes auf dem Projektionsbildschirm und einer Korrektureinrichtung zur automatischen Korrektur von Geometrieabweichungen im zusammengesetzten Bild mit Erzeugungsmitteln zur Erzeugung eines Testsignals und zu dessen Übermittlung an die Bildquellen, Meßmitteln zum Messen des projizierten Testsignals und mit den Meßmitteln gekoppelten Rechenmitteln zur Berechnung von Korrektur-Wellenformen für die entsprechenden Bildquellen in Abhängigkeit von dem gemessenen Testsignal sowie Mitteln zum Zuführen der Korrektur-Wellenformen zu den Bildquellen.
Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine Korrektureinrichtung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ein derartiges Projektionsfernsehsystem ist aus der deutschen Patentanmeldung DE-A-33 11 971 bekannt, in der ein Projektionsfernsehsystem mit einer automatischen Konvergenz-Korrektureinrichtung beschrieben und dargestellt ist. Die Einrichtung besitzt Meßmittel (Sensoren) in den Randbereichen des Projektionsbildschirms, mit denen ein Testsignal gemessen werden kann, sowie Rechenmittel zur Korrektur der Konvergenz der Bildquellen.
Unter Konvergenz ist im Sinne dieser Erfindung die Ausrichtung und der Abgleich der von den Bildquellen in einem Farb-Projektionsfernsehsystem erzeugten Bilder zu verstehen. Üblicherweise besitzen Projektionsfernsehsysteme unter anderem einen rückwartigen Projektionsbildschirm zum Empfang eines darzustellenden zusammengesetzten Bildes sowie drei getrennte Kathodenstrahlröhren (CRTs), die jeweils einen anderen Farbanteil - Rot, Grün oder Blau - des zusammengesetzten Bildes projizieren. Da die drei CRTs physisch nicht in derselben Ebene angeordnet werden können, sind üblicherweise zwei von ihnen gegenüber der senkrecht zur Bildschirmebene (der Vertikalen) liegenden Achse versetzt angeordnet. Diese Ausrichtungsabweichung der CRTs ist eine wesentliche Quelle für Konvergenzabweichungen, da die Bilder der drei CRTs nicht in gleicher Weise auf den Projektionsbildschirm auftreffen. Andere Konvergenzabweichungsprobleme sind zum Beispiel auf Unterschiede in den zwei oder mehr CRTs selbst zurückzuführen.
Um Verzeichnungen (Geometrieabweichungen), die durch diese unterschiedliche Ausrichtung aller CRTs bezüglich der Vertikalen bedingt sind, sowie auch andere durch die Bildschirmgeometrie und die CRTs selbst verursachte Verzeichnungen auszugleichen, führt man Konvergenzdipolen der einzelnen CRTs jeweils Korrektur-Wellenformen zu. Die Koeffizienten der Wellenformen werden üblicherweise durch besondere Potentiometer bestimmt.
Zur einwandfreien Konvergenz ist bei bekannten Projektionsfernsehsystemen die sorgfaltige Einstellung von mehr als 30 (typischerweise 42) Potentiometern erforderlich, die jeweils ein globales Merkmal des zusammengesetzten Bildes steuern, wie Größe, Gesamtzentrierung, Linearität und Trapezfehler, um nur einige wenige zu nennen. Dies erfordert ein Maß an Erfahrung und Geduld, das normalerweise von einem durchschnittlichen Benutzer/Verbraucher nicht aufgebracht wird. Außerdem muß die Konvergenz von Projektionsfernsehsystemen nach einem Transport oder größeren Klimaveränderungen oft erneut eingestellt werden.

ZUSAMMENFASSENDE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Projektionsfernsehsystem mit einer Konvergenzeinrichtung bereitzustellen, die zur Korrektur geringerer Konvergenz- und Geometrieabweichungen weniger Einstellungen erfordert.
Eine weitere Aufgabe ist es, durch die Erfindung den erforderlichen Zeitaufwand für die ordnungsgemäße Konvergenzeinstellung zu verringern.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, die bei Projektionsfernsehsystemen erzielbare Konvergenzgenauigkeit zu verbessern.
Ferner soll die Erfindung es ermöglichen, Konvergenz- und Geometrieabweichungen auf Wunsch des Benutzers automatisch zu korrigieren, ohne daß der Benutzer hierzu in der Lage sein muß, visuelle Messungen durchzuführen.
Ein erfindungsgemäßes Projektionsfernsehsystem mit automatischer Korrektur von Konvergenzabweichungen ist dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungsmittel so ausgelegt sind, daß sie das aus einem Testbild und einem umgekehrten Testbild bestehende Testsignal erzeugen und das Testbild einer der Bildquellen und das umgekehrte Testbild einer anderen Bildquelle zuführen, und daß die Meßmittel Kameramittel zum Messen des projizierten Testbildes und des projizierten umgekehrten Testbildes umfassen, wobei ein Ausgang der Kameramittel mit den Rechenmitteln verbunden ist, um diesen das gemessene Testbild und das gemessene umgekehrte Testbild zuzuführen. Um zu gewährleisten, daß die drei von den drei Bildquellen projizierten Teilbilder richtig übereinanderliegen und damit ein zusammengesetztes Bild mit richtiger Lage der Farben ergeben, wird einer Bildquelle ein Testbild und einer anderen Bildquelle ein umgekehrtes (komplementäres) Testbild zugeführt. Bei einem gut konvergierten zusammengesetzten Bild messen die Kameramittel ein gleichmäßiges Bild.
Zur automatischen Korrektur von Geometriefehlern ist ein erfindungsgemäßes Projektionsfernsehsystem dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungsmittel so ausgelegt sind, daß sie das aus einem Testbild und einem umgekehrten Testbild bestehende Testsignal erzeugen und das Testbild einer Bildquelle zuführen, und daß die Meßmittel Kameramittel zum Messen des projizierten Testbildes und Mittel umfassen, die das Ausgangssignal der Kameramittel mit dem umgekehrten Testbild kombinieren und mit den Rechenmitteln gekoppelt sind, um diesen das kombinierte Testbild zuzuführen. Um Teilbilder einer rechteckigen Form mit korrekten Abmessungen zu erhalten, wird der hinsichtlich Geometrieabweichungen zu korrigierenden Bildquelle ein Testbild zugeführt, das von den Kameramitteln gemessen wird. Das gemessene Testbild wird mit dem umgekehrten (komplementären) Testbild vereinigt. Nach einwandfreier Korrektur der entsprechenden Bildquelle um Geometrieabweichungen hat das erhaltene Signal eine gleichmäßige Leuchtdichte.
Zur Korrektur der Konvergenz zwischen zwei CRTs wird zum Beispiel einer CRT ein Testbild mit einem Schachbrettmuster aus abwechselnd farbigen und schwarzen Karos und der anderen CRT ein komplementäres Bild zugeführt, wobei die von der Kamera erkannte Helligkeitsdichte der beiden Einzelbilder gleich ist. Bei einem gut konvergierten zusammengesetzten Bild erkennt die Kamera ein Feld homogener Helligkeitsdichte. Das Verarbeitungssystem behandelt Homogenitätsabweichungen als Konvergenz- oder Geometrieabweichungen und berechnet aus diesen Abweichungen den Wert des einer der CRTs zuzuleitenden Korrektursignals, bis die Konvergenz- oder Geometrieabweichungen auf ein Minimum reduziert sind. Die Berechnungen basieren auf fünf Messungen, zum Beispiel in den Bereichen 9-256 des zusammengesetzten Bildes. Alle Koeffizienten der Korrektur-Wellenformen werden automatisch neu berechnet und im Speicher gespeichert.
Bei dieser alternativen Ausführungsform kann das Korrektursignal durch einen voll digitalen Wellenformgenerator erzeugt werden.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht des optischen Systems eines typischen Projektionsfernsehsystems;
Fig. 2 ein Diagramm einer typischen, durch die achsversetzte Lage der in Fig. 1 dargestellten Kathodenstrahlröhren verursachten Bildverzeichnung;
Fig. 3 ein Diagramm der Positionen auf dem Bildschirm, in denen örtliche Konvergenzanpassungen durchzuführen sind, sowie die zu der Position (-X,0) gemäß Fig. 1 gehörenden Ablaufdiagramme;
Fig. 4 ein schematisches Diagramm einer in Verbindung mit der Erfindung einsetzbaren Steuertafel;
Fig. 5 ein schematisches Diagramm eines in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung einsetzbaren programmierbaren Wellenformgenerators;
Fig. 6 ein schematisches Diagramm eines digitalen Steuersystems als Schnittstelle zwischen dem programmierbaren Wellenformgenerator gemäß Fig. 6 und dem Benutzer;
Fig. 7 ein schematisches Diagramm gemäß Fig. 1 mit einer zusätzlichen Schwarzweiß-Kamera (vorzugsweise Halbleiterkamera), jedoch entsprechend einer anderen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 8 ein schematisches Diagramm des für die Realisierung der anderen Ausführungsform der Erfindung verwendeten digitalen Steuersystems;
Fig. 9 eine Darstellung des der alternativen, die Schwarzweiß-Kamera verwendenden Ausführungsform gemäß Fig. 7 zugrundeliegenden Konzepts;
Fig. 10 ein Diagramm der Flächenbeziehung zwischen den Karogrößen eines Schachbrett-Testbildes und Bereichen mit Konvergenzabweichungen zum Zwecke der Ableitung von Interpolationsformeln; und
Fig. 11 ein Diagramm eines Beispiels der Bereiche, in denen der Betrag der Konvergenzabweichung festgestellt wird.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 zeigt die Projektionsanordnung 100 eines herkömmlichen Farb- Projektionsfernsehsystems. Ein rückwärtiger Projektionsbildschirm 102 empfangt von drei CRTs 104, 108 und 112 ein zusammengesetztes Bild. Jeder CRT ist eine Gruppe (nicht dargestellter) Ablenkspulen, die mittels eines Ablenkstroms einen Elektronenstrahl so ablenken, daß er auf eine Phosphoroberfläche fällt, und Konvergenzdipole (106, 110 und 114) zugeordnet, die Korrektur-Wellenformströme anlegen, um einwandfreie Konvergenz zu erzielen. Zur Erzeugung eines vollfarbigen zusammengesetzten Bildes für den Betrachter projiziert die CRT 104 das gesamte rote Licht des zusammengesetzten Bildes, während die CRTs 108 und 112 das gesamte grüne bzw. blaue Licht projizieren.
Da die CRTs 104 und 112 ihre Bilder um einen Winkel α zur Vertikalen 116 versetzt projizieren, ergeben sich Verzeichnungen bei den roten und blauen Bildern der Art, wie sie typischerweise in der Fig. 2 dargestellt sind. Zum Beispiel kann die grüne CRT 108 ein Bild 202 mit verschiedenen Verzeichnungen erzeugen, die dem Bild eine nicht rechtwinklige Form geben. Die rote CRT 104 kann ein Bild mit Konturen entsprechend der Form 204 erzeugen, und die blaue CRT 112 kann ein Bild mit Konturen entsprechend der Form 206 erzeugen.
Die vorgenannten Verzeichnungen führen nicht nur zu Ausrichtungsfehlern der Farben, die ihrerseits auf der Betrachtungsoberfläche 102 falsche zusammengesetzte Farben ergeben, sondern erzeugen auch falsche Bildgrößen und weitere, manchmal für den Betrachter feststellbare Abnormalitäten.
Die Teilbilder müssen daher korrigiert werden, um zum einen rechteckige Teilbilder der richtigen Abmessungen zu erhalten und um zum anderen sicherzustellen, daß die Teilfarben korrekt übereinanderliegen. Um die verschiedenen vorstehend erwähnten Verzeichnungen auszuschalten, werden den Konvergenzdipolen Korrektur- Stromwellenformen zugeführt.
Die Erzeugung dieser Korrektur-Wellenformen wird normalerweise von einer Gruppe von Dämpfungsgliedern gesteuert, von denen jedes einem anderen Konvergenzmerkmal entspricht, zum Beispiel der Trapezverzerrung durch die schräge Projektion von Bildern der roten und blauen CRTs auf den Bildschirm 102. Jeder CRT wird eine horizontale und eine vertikale Korrektur-Wellenform zugeführt, wobei die Koeffizienten der Terme in den Gleichungen die jeweils von einem bestimmten Dämpfungsglied bestimmten Wellenformen repräsentieren. Nachstehend sind typische vertikale und horizontale Wellenformen Cx(X,Y) bzw. Cy(X,Y) aufgeführt:
(1) Cx(X,Y) = Cdcx + CorxY + CsxX + CkxXY + CtxX² + CbxY² + CpcxXY² + CacxX²Y + CcsxX²Y²
(2) Cy(X,Y) = Cdcy + CoryX + CsyX + CkyY² + CtyXY + CbyX² + CpcyX²Y + CacyXY² + CcsyX²Y²
Die Koeffizienten stellen sich wie folgt dar:
Cdc = Gesamtversatz ("Disparität")
Cor = Abweichung vom rechten Winkel
Cs = Größenunterschied
Ck = Trapezverzeichnung wegen schräger Projektion in vertikaler Richtung
Ct = Trapezfehler wegen schräger Projektion der roten und blauen Bildquellen in horizontaler Richtung
Cb = Zeilenversatz nach unten
Cpc = Kissenverzeichnung wegen Krümmung der Frontplatte
Cac = Asymmetrische Eckenverzeichnung
Ccs = Eckenversatz
Bei bekannten System bewirkt die Anpassung der Koeffizienten/Dämpfungsglieder jeweils gleichzeitig Veränderungen in Geometrie und Konvergenz des Bildes an vielen Positionen. Daher ist bei bekannten Projektionsfernsehsystemen Konvergenz eine langwierige Angelegenheit.
Die vorliegende Erfindung vereinfacht den Aspekt der Konvergenz in starkem Maße. Dies wird erreicht durch einfache örtliche Konvergenzanpassungen an nur einer begrenzten Anzahl von Positionen - 9 bei der bevorzugten Ausführungsform. Fig. 3 zeigt einen Bildschirm 302 mit 9 zweckmäßig ausgewählten Positionen oder Punkten 304, an denen örtliche Anpassungen durchgeführt werden.
Ohne Angabe der speziellen Werte liegen diese örtlichen Anpassungspunkte an folgenden Positionen im kartesischen Koordinatensystem:
(-x, +y) (o, +y) (+x, +y)
(-x, o) (o, o) (+x, o)
(-x, -y) (o, -y) (+x, -y)
Wird nun über die Konvergenzdipole der Strom für ordnungsgemäße Konvergenz an den örtlichen Anpassungspositionen angelegt, erhalt man 9 Auflösungen für die 9 unbekannten Koeffizienten für jede der horizontalen und vertikalen Richtungen.
In X-Richtung:
Cdcx = Cx(0,0)
Corx = [Cx(0,Y)-Cx(0,-Y)]/(2Y)
Csx = [Cx(X,0)-Cx(-X,0)]/(2X)
CbX = [Cx(0,Y)+Cx(0,-Y)-2Cx(0,0)]/(2Y²)
Ckx = [Cx(X,Y)+Cx(-X,-Y)-Cx(-X,Y)-Cx(X,-Y)]/(4XY)
Ctx = [Cx(X,0)+Cx(-X,0)-2Cx(0,0)]/(2X²)
Cpcx = [Cx(X,Y)+Cx(X,-Y)-Cx(-X,Y)-Cx(-X,-Y)-2Cx(X,0)+2Cx(-X,0)]/ (4XY²)
Cacx = [Cx(X,Y)+Cx(-X,Y)-Cx(X,-Y)-Cx(-X,-Y)-2Cx(0,Y)+2Cx(0,wY)]/ (4X²Y)
Ccsx = [Cx(X,Y)9Cx(-X,Y)+Cx(-X,-Y)+Cx(X,-Y)-2Cx(X,0)-2(Cx(0, Y)-2Cx(- X,0)-2Cx(0,-Y)+4Cx(0,0)]/(4X²Y²)
In Y-Richtung:
Cdcy = Cy(0,0)
Cory = [Cy(X,0)-Cy(-X,0)]/(2X)
Csy = [Cy(0,Y)-Cy(0,-Y)]/(2Y)
Cby = [Cy(X,0)+Cy(-X,0)-2Cy(0,0)]/(2X²)
Cky = [Cy(0,Y)+Cy(0,-Y)-2Cy(0,0)]/(2Y²)
Cty = [Cy(X,Y)+Cy(-X,-Y)-Cy(-X,Y)-Cy(X,-Y)]/(4XY)
Cpcy = [Cy(X,Y)+Cy(-X,Y)-Cy(-X,-Y)-Cy(X,-Y)-2Cy(0,Y)+2Cy(0,wY)]/ (4XY²)
Cacy = [Cy(X,Y)+Cy(-X,Y)-Cy(-X,Y)-Cy(-X,-Y)-2Cy(X,0)+2Cy(-X,0)]/ (4XY²)
Ccsy = [Cy(X,Y)+Cy(-X,Y)+Cy(-X,-Y)+Cy(X,-Y)-2Cy(X,0)-2Cy(0,Y)-2Cy(- X,0)-2Cy(0,-Y)+4Cy(0,0)]/(4X²Y²)
Die manuell einstellbaren Potentiometer typischer Projektionsfernsehsysteme werden ersetzt durch ein System digital programmierbarer Dämpfungsglieder, die von einem Mikroprozessorsystem gesteuert werden.
Fig. 4 zeigt eine Konvergenz-Steuertafel 400 für die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Die einzelnen dargestellten Knöpfe können LEDs besitzen, so daß der jeweils gedrückte Knopf aufleuchtet. Der "TV"-Knopf 402 leuchtet während des normalen Betriebes des Projektionsfernsehsystems - d. h. wenn keine Konvergenzanpassungen vorgenommen werden.
Wird die Konvergenz in irgendeiner Weise verändert, kann der Benutzer die zuvor digital gespeicherten Konvergenzwerte durch Drücken des "RCL"-Knopfes 404 aufrufen, wenn Geometrie und Konvergenz korrekt waren. Allerdings können sich die zuvor selbst oder werksseitig eingestellten Werte der Koeffizienten wegen Veränderungen der herrschenden Bedingungen, wie Temperatur, Feuchtigkeit, und Veränderungen der physischen Abmessungen, die durch Bewegung, Fallenlassen oder Einwirkung von Erschütterungen auf das Projektionsfernsehsystem hervorgerufen werden können, als unrichtig erweisen.
In diesem Fall drückt man den "PR"-Knopf 406. Jetzt werden Lichtflecken oder kleine Bilder (Teilbilder) von jeder der 3 CRTs jeweils nacheinander auf 9 Positionen projiziert, um festzustellen, ob die sich aus der Summe aller Teilbilder ergebende Farbe weiß ist. Ist die Farbe eines Lichtflecks nicht weiß, ist an dieser Position eine Neueinstellung erforderlich.
Wird eine Neueinstellung erforderlich, drückt man den "S"-Knopf 408, womit eine Berichtigung des gesamten horizontalen und vertikalen Versatzes der Bilder der 3 CRTs möglich wird. Das System erzeugt zunächst mit den roten und grünen CRTs 104 und 108 Lichtflecken an zentralen Positionen in diesen Bildern. Durch Drücken eines oder mehrerer der Knöpfe 412-418 bringt man die Lichtflecken in Überlagerung, wobei die Verschieberichtung innerhalb der Bilder durch die Pfeile angezeigt wird. Wenn die Lichtflecken der roten und grünen CRT übereinanderliegen, wird der "ST"-Knopf 420 gedrückt, wodurch die berichtigten Werte der Korrektur- Wellenformen im Speicher gespeichert werden. Danach projiziert das System mit den grünen und blauen CRTs 108 und 112 zentral in den Bildern gelegene Lichtflecken, die wieder wie vorstehend beschrieben in Überlagerung gebracht werden. Wenn dies geschehen ist und der "ST"-Knopf wieder gedrückt wurde, werden die Werte der Korrektur-Wellenform wiederum im Speicher gespeichert.
Anschließend führt das System die Projektion von Lichtflecken nacheinander an den verbleibenden 8 örtlichen Berichtigungspositionen zum Zwecke der Auswertung durch. Korrekte Konvergenz ist erreicht, wenn alle Lichtflecken weiß sind; jetzt kann der "TV"-Knopf gedrückt werden. Wenn jedoch nicht alle Lichtflecken weiß sind, ist noch eine Feinabstimmung erforderlich, da die Probleme der Konvergenzabweichung über einfache horizontale und vertikale Bildverschiebungen hinausgehen.
In diesem Fall drückt man den "A"-Knopf 410, so daß das System nacheinander Lichtflecken an jedem der örtlichen Anpassungspositionen erzeugt. An jeder Position werden die roten und grünen Lichtflecken in Konvergenz gebracht, anschließend die grünen und blauen Lichtflecken. Jedesmal, wenn zwei Lichtflecken in Überlagerung gebracht wurden, wird der "ST"-Knopf 420 gedrückt.
Wenn die Lichtflecken sich richtig überlagern und die Werte der Korrektur-Wellenform an einer gegebenen Position gespeichert sind, erzeugt das System die nächste Lichtflecken-Gruppe, und dies solange, bis alle Lichtflecken an den 9 Positionen sich überlagern. Nun berechnet das System die korrekten Werte der Koeffizienten der Korrektur-Wellenform in der Weise, daß es die gespeicherten Werte in die Gleichungen 1 und 2 einsetzt. Der Wert der Korrektur-Wellenformen läßt sich dann schnell ermitteln und an die Konvergenzdipole 106, 110 und 114 anlegen. Das System erzeugt die Lichtflecken nacheinander gleichzeitig mit allen drei CRTs, so daß der Benutzer feststellen kann, ob Konvergenz an den örtlichen Anpassungspositionen erreicht ist.
Ist die Konvergenz für den Benutzer nicht befriedigend, drückt er den "PR"-Knopf 406 und wiederholt die Routine. Wenn die erreichte Konvergenz aber zufriedenstellend ist, drückt er den "TV"-Knopf 402, womit der normale Fernsehbetrieb beginnt.
In der Betriebsart "TV" mißt das System regelmäßig die Konvergenzströme an den neun Positionen und paßt die Dämpfungsglieder bei Bedarf den gespeicherten Werten der Korrektur-Wellenform an.
Mittels eines nicht dargestellten, besonderen Knopfes können auf Wunsch die werksseitigen Einstellungen wieder aufgerufen werden.
Die Fig. 5 und 6 zusammen zeigen die Hardware-Ausführung des Hybrid-Konvergenzsystems gemäß der vorliegenden Erfindung. In Fig. 5 ist ein programmierbarer Wellenformgenerator für nur eine der CRTs zu erkennen. Ein besonderer programmierbarer Wellenformgenerator, der mit demselben Analog- Wellenformgenerator arbeitet, ist gemäß der bevorzugten Ausführungsform für die rote und blaue CRT vorgesehen. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist auch für die grüne CRT ein digital programmierbarer Wellenformgenerator vorgesehen. Ein analoger Wellenformgenerator 502 erzeugt einen einstellbaren Gleichstrom-Wert und die folgenden, der Position innerhalb des Bildes entsprechenden Werte über einen Bus 504: ±x, ±y, ±x², ±y², ±xy, ±x²y, ±xy² und ±x²x². Für die Realisierung der aktuellen Werte der Koeffizienten in den Korrektur-Wellenformen sind mehrere programmierbare Dämpfungsglieder mit der Bezeichnung "A" vorgesehen. Die Dämpfungsglieder 506, 508, 510, 512, 514, 516, 518, 520 und 522 repräsentieren die Koeffizienten für die horizontale Korrektur-Wellenform, die Dämpfungsglieder 524, 526, 528, 530, 532, 534, 536 und 538 die Koeffizienten für die vertikale Korrektur- Wellenform.
Die wahlweise vorgesehenen Schalter 507 und 525 dienen der momentanen Anzeige der einstellbaren Gleichstrom-Werte während des Einstellverfahrens. Die von den Dämpfungsgliedern kommenden Werte werden einem entsprechenden Addierer 540 bzw. 542 zugeleitet, der die Korrektur-Wellenformen vervollstandigt. Die Korrektur-Wellenformen werden Spannungs/Stromwandlern 544 und 548 und schließlich dem Horizontal-Konvergenzdipol 546 bzw. dem Vertikal- Konvergenzdipol 550 zugeführt. Ein Schalter 552 wählt Leitungen für die Überwachung der Konvergenzdipolströme, auch jener der anderen, in der Figur nicht dargestellten CRTs, aus.
Der mit einem Mikroprozessor 604 ausgestattete Mikroregler 602 (Fig. 6) überwacht mit Hilfe eines A/D-Wandlers die Konvergenz der Bilder. Horizontale und vertikale Synchronisierimpulse H und V dienen dazu, die Erzeugung des analogen und digitalen Verarbeitungssignals mit den eingehenden Videosignalen zu synchronisieren. Bei dem Signal SCL handelt es sich um ein den Betrieb der Dämpfungsglieder steuerndes Taktsignal, während das Signal SDA ein Dämpfungsglied auswählt und ihm eine Einstellung zuführt. Das Signal S wählt den zu messenden Konvergenzdipolstrom aus. Das Signal Coo steuert die Funktion der Schalter 507 und 525.
Das Konvergenzanpassungsverfahren wird ausgelöst über die Steuertafel 606, die mit dem Mikroregler 602 gekoppelt ist. Die Werte der Koeffizienten werden durch den Mikroprozessor 604 berechnet und im Speicher 608 gespeichert. Bei dem Speicher 608 handelt es sich um einen nichtflüchtigen, elektrisch löschbaren Speicher, zum Beispiel einen EEPROM.
Während des Betriebs des Projektionsfernsehsystems in der Betriebsart "TV" überwacht der Mikroregler 602 regelmäßig den von den verschiedenen Konvergenzdipolen der 9 Positionen kommenden Kreis I. Weichen diese Ströme von den eingestellten Strömen ab, können die programmierbaren Dämpfungsglieder neu programmiert werden.
Fig. 7 zeigt die Projektionsanordnung einer alternativen Ausführungsform der Erfindung. Die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform bietet automatische Konvergenzeinstellung des Projektionsfernsehsystems, ohne daß hierfür der Vergleich der Teilbilder oder Lichtflecken an den 9 örtlichen Einstellpunkten durch den Benutzer erforderlich ist. Die in Fig. 7 dargestellte Anordnung entspricht der der Fig. 1, mit der Ausnahme, daß hier eine Schwarzweiß-Halbleiterkamera 702 zusätzlich vorhanden ist. Die Halbleiterkamera 702 dient dazu, die vom Bildschirm 102 reflektierte Helligkeitsdichte zu messen, und kann zum Beispiel aus einem zweidimensionalen ("Feld") Sensor bestehen.
Die Hardwareausführung ist in Fig. 8 dargestellt. Das System umfaßt ein digitales Meßsystem 802, ein Korrektursystem 804, das als Hybrid- oder voll digitales System ausgebildet sein kann, und eine Ausgabesteuerung 806, die - wie aus der Figur ersichtlich ist - alle mit einem Mikroprozessorsystem 808 gekoppelt sind.
Die der erfindungsgemäßen Version mit automatischer Konvergenzregelung zugrundeliegende Konzeption ist in Fig. 9 dargestellt. Dort wird zur Korrektur von Konvergenzabweichungen ein Schachbrettmuster in der roten CRT 104 und ein umgekehrtes Schachbrettmuster in der grünen CRT 108 erzeugt. Geometrieabweichungen können in der Weise korrigiert werden, daß in der grünen CRT 108 ein Schachbrettmuster und ein umgekehrtes elektronisches Schachbrettmuster erzeugt wird, das dem Kamera-Ausgangssignal hinzugefügt wird. In Bereichen, in denen die rote und die grüne CRT gute Konvergenz aufweisen, besteht zwischen den roten und grünen Karos keine Überlappung, und die Halbleiterkamera 702 "erkennt" in jenen Bereichen eine konstante Helligkeitsdichte. In Bereichen mit Konvergenzfehlern sieht die Kamera jedoch Bereiche höherer Helligkeitsdichte (gelbe Bereiche) und dunklere Bereiche, in denen die farbigen Karos nicht zusammenhängend sind. Durch Ausgabe der Bilder der roten und der grünen CRT mit dem Helligkeitspegel, wie die Kamera ihn sieht, kann das digitale Verarbeitungssystem 808 Bereiche mit abweichender Helligkeitsdichte erkennen und verarbeiten, so daß das Konvergenzsystem die Konvergenz der Bilder korrigieren kann.
Der Vergleich der Größe der schattierten Bereiche in Fig. 10 mit der Karogröße gibt einen Hinweis auf den Betrag des Konvergenz- oder Geometriefehlers.
Es werden nun einer der CRTs Korrektursignale, basierend auf für minimale Konvergenzabweichung berechneten Werten, zugeführt. Diese Bereiche werden in m · n Bereichen des Bildes (siehe Fig. 11) gemessen. Dies geschieht für fünf Bedingungen mit unterschiedlichen Werten für den horizontalen und vertikalen Gesamtversatz SH bzw. SV. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist (SH, SV) = (0, 0), (0, SV), (0&sub1;-SV), (SH, 0) und (-SH,0) Bedingung ist, daß SH und SV kleiner sind als die halbe Karogröße. Aus diesen Messungen lassen sich dann SH und SV so berechnen, daß ein minimaler oder gar kein Konvergenzfehler verbleibt.
Aus der vorgenannten Beschreibung ist ersichtlich, daß Änderungen und Modifikationen der vorliegenden Erfindung möglich sind. Es versteht sich jedoch, daß die dem Fachmann naheliegenden Änderungen und Modifikationen im Rahmen dieses Patentes liegen. Zum Beispiel kann die Anzahl der örtlichen Anpassungspunkte eine andere als 9 sein. Auch können andere als die offenbarten Korrektur-Wellenformen und andere Berechnungsformen für die Koeffizienten verwendet werden. Schließlich kann auch ein anderes Videosignal für die Konvergenzanpassung verwendet werden.
Ferner ist es möglich, die konvergierbaren Dämpfungsglieder nur für die Konvergenz der roten und blauen CRTs zu verwenden und/oder sie durch multiplizierende Digital/Analog-Wandler zu ersetzen.

Claims

1. Projektionsfernsehsystem (100) mit einem Projektionsbildschirm (102), mindestens zwei Bildquellen (104, 108, 112) zur Erzeugung eines zusammengesetzten Bildes auf dem Projektionsbildschirm und einer Korrektureinrichtung (802, 804, 806, 808) zur automatischen Korrektur von Konvergenzabweichungen im zusammengesetzten Bild mit Erzeugungsmitteln (806) zur Erzeugung eines Testsignals und zu dessen Übermittlung an die Bildquellen, Meßmitteln (802) zum Messen des projizierten Testsignals und mit den Meßmitteln gekoppelten Rechenmitteln (804, 808) zur Berechnung von Korrektur-Wellenformen für die entsprechenden Bildquellen in Abhängigkeit von dem gemessenen Testsignal sowie Mitteln zum Zuführen der Korrektur-Wellenformen zu mit den Bildquellen gekoppelten Konvergenzmitteln (106, 110, 114), dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungsmittel (806) so ausgelegt sind, daß sie das aus einem Testbild und einem umgekehrten Testbild bestehende Testsignal erzeugen und das Testbild einer der genannten Bildquellen und das umgekehrte Testbild einer anderen der genannten Bildquellen zuführen, und daß die Meßmittel Kameramittel (702) zum Messen des projizierten Testbildes und des projizierten umgekehrten Testbildes umfassen, wobei ein Ausgang der Kameramittel mit den Rechenmitteln verbunden ist, um diesen das gemessene Testbild und das gemessene umgekehrte Testbild zuzuführen.

2. Projektionsfernsehsystem (100) mit einem Projektionsbildschirm (102), mindestens zwei Bildquellen (104, 108, 112) zur Erzeugung eines zusammengesetzten Bildes auf dem Projektionsbildschirm und einer Korrektureinrichtung (802, 804, 806, 808) zur automatischen Korrektur von Geometrieabweichungen im zusammengesetzten Bild mit Erzeugungsmitteln (806) zur Erzeugung eines Testsignals und zu dessen Übermittlung an die Bildquellen, Meßmitteln (802) zum Messen des projizierten Testsignals und mit den Meßmitteln gekoppelten Rechenmitteln (804, 808) zur Berechnung von Korrektur-Wellenformen für die entsprechenden Bildquellen in Abhängigkeit von dem gemessenen Testsignal sowie Mitteln zum Zuführen der Korrektur-Wellenformen zu den Bildquellen, dadurch gekennzeichnet, daß die Erzeugungsmittel (806) so ausgelegt sind, daß sie das aus einem Testbild und einem umgekehrten Testbild bestehende Testsignal erzeugen und das Testbild einer der genannten Bildquellen zuführen, und daß die Meßmittel Kameramittel (702) zum Messen des projizierten Testbildes und Mittel umfassen, die das Ausgangssignal der Kameramittel mit dem umgekehrten Testbild kombinieren und mit den Rechenmitteln gekoppelt sind, um diesen das kombinierte Testbild zuzuführen.

3. Projektionsfernsehsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rechenmittel ein Korrektursystem (804) und ein Mikroprozessorsystem (808) zur Berechnung der Korrektur-Wellenformen aufweisen.

4. Projektionsfernsehsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Testbild ein Schachbrettmuster aufweist.

5. Projektionsfernsehsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßmittel die Größe der aufgrund von Konvergenzabweichungen der Bildquellen schattierten Bereiche messen und die Rechenmittel Mittel zum Vergleichen der Größe der schattierten Bereiche mit der Größe der Karos des Schachbrettmusters umfassen.

6. Projektionsfernsehsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung ferner Mittel umfaßt, die zumindest einmal nach Gebrauch des Projektionsfernsehsystems den Zustand der Erzeugungs- und Zuführmittel überprüfen und an den Zustand anpassen, der einwandfreie Konvergenz und Geometrie ergibt.

7. Korrektureinrichtung zur automatischen Korrektur von Konvergenz- und Geometriefehlern in einem Projektionsfernsehsystem nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (802, 804, 806, 808) Erzeugungsmittel (806) aufweist, die ein Testsignal mit einem Testbild und einem umgekehrten Testbild erzeugen, ferner Meßmittel (802) mit Kameramitteln (702) zum Messen des projizierten Testsignals und mit den Kameramitteln gekoppelte Rechenmittel (804, 808) zum Berechnen von Korrektur-Wellenformen und Mittel zum Zuführen der Korrektur-Wellenformen zu den entsprechenden Bildquellen des genannten Projektionsfernsehsystems.