DE3936790A1 - Einrichtung zum automatischen justieren eines ablenkrasters auf einer bildflaeche - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zum automati­ schen Justieren eines Ablenkrasters auf einer Bildfläche ge­ mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung ist grundsätzlich anwendbar, wenn auf einer Bildfläche mit einem rasterweisen abgelenkten Lichtstrahl ein Bild erzeugt wird. Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist ein Fernseh-Projektionsgerät, bei dem drei monochromatische Bilder von drei Bildröhren auf eine Bildfläche projiziert und dort zur Deckung gebracht werden. Unter Fernsehgerät ist dabei jedes Gerät mit einer elektronischen Bildwiedergabe zu verstehen. Das Signal kann von einen Fernseh-Rundfunksignal oder einem Videosignal von einem anderen Videogeber wie ei­ nem Recorder, einer Kamera oder einer sonstigen Videoleitung gespeist sein. Das Signal kann ein Antennensignal, ein FBAS- Signal, ein RGB-Signal oder auch ein in Leuchtdichtesignal und Farbträger getrenntes Signal sein.

Bei Projektions-Fernsehgeräten werden die in drei getrennten Bildröhren für R, G, B erzeugten Bilder auf eine Projektions­ fläche projiziert und dort zur Erzeugung eines farbigen Bil­ des zur Deckung gebracht. Dabei ist es notwendig, bestimmte Parameter in der Rasterablenkung auf der Bildfläche zu stabi­ lisieren, insbesondere die statische Lage und die Ablenkam­ plitude des auf die Bildfläche projizierten Bildes in Hori­ zontalrichtung und in Vertikalrichtung. Eine derartige Ju­ stierung oder Stabilisierung ist dadurch möglich, daß auf der Bildfläche Lichtsensoren angeordnet sind, die durch ei­ nen Lichtstrahl aufgrund eines speziellen Makierimpulses in­ nerhalb des Rasters beaufschlagt werden. Die Sensoren steu­ ern die jeweiligen Ablenkparameter so, daß der Lichtstrahl immer auf die Mitte des Lichtsensors auf der Bildfläche ein­ gestellt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Lichtsensoreinheit zu schaffen, mit der eine Abweichung des auf die Bildfläche treffenden Lichtstrahls von der Sollage in allen Richtungen detektiert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfin­ dung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Anordnung der vier unabhängigen Lichtsensoren in Form eines Vierquadranten-Detektors, vorzugsweise in einem Qua­ drat, ermöglicht die Erfassung einer Abweichung des Licht­ strahles von der Sollage in allen Richtungen. Das beruht dar­ auf, daß jede Abweichung innerhalb des durch die Sensoren definierten Koordinatensystems durch die Ausgangssignale der Sensoren definiert ist. Durch geschickte und unterschiedli­ che Kombination der Ausgangssignale der Sensoren können Stellgrößen gewonnen werden, die gleichzeitig die Abweichun­ gen in Horizontalrichtung und in Vertikalrichtung anzeigen. Mit diesen Stellgrößen kann das Ablenkraster, insbesondere seine statische Lage auf der Bildfläche und die Ablenkampli­ tude jeweils in Horizontal- und Vertikalrichtung nachgere­ gelt werden. Die Erfindung ist besonders geeignet zum Aus­ gleich von Abweichungen des Ablenkrasters durch Temperatur­ gang oder Alterung. Die Erfindung ist nicht beschränkt auf ein Projektions-Fernsehgerät, sondern ganz allgemein zur Sta­ bilisierung eines Ablenkrasters auf einer Bildfläche zur Ein­ haltung verschiedener Ablenkparameter geeignet.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert. Darin zei­ gen Fig. 1 im Prinzip die Bildfläche mit einer Lichtsensor einheit,

Fig. 2 die Anordnung der Sensoreneinheit für die Stabilisierung verschiedener Ablenkpara­ meter,

Fig. 3 ein Blockschaltbild,

Fig. 4 eine weitere Maßnahme der Verarbeitung des von der Sensoreinheit erzeugten Steuersignals und

Fig. 5 ein erweitertes Blockschaltbild für die Konvergenzeinstellung bei einem Fernseh-Projekti­ onsgerät.

Fig. 1 zeigt eine Bildfläche 1, auf der ein Projektions- Fernsehbild mit einem Gittermuster 2 aus waagerechten und senkrechten Linien abgebildet wird. Das Gittermuster 2 dient zur Beurteilung und Ermittlung von Korrekturwerten für die Konvergenz und gegebenenfalls weiterer Ablenkparameter. Au­ ßerhalb oder innerhalb der Bildfläche 1 ist eine Lichtsensor­ einheit 3 angeordnet, die während einer definierten Zeit in­ nerhalb des Ablenkrasters von dem auch das Bild schreibenden Lichtstrahl getroffen wird. Die Sensoreinheit 3 erzeugt dar­ aufhin ein Signal, das über den Verstärker 4 auf eine Aus­ wertschaltung 5 gelangt, die den jeweiligen Ablenkparameter stabilisiert.

Fig. 2 zeigt, welche Parameter der Ablenkung mit einem derar­ tigen Lichtsensor 3 stabilisiert werden können. Mit einem Lichtsensor 3a, der in Vertikalrichtung in der Mitte und au­ ßerhalb der Bildfläche 1 liegt, kann die Bildlage in Horizon­ talrichtung und Vertikalrichtung stabilisiert werden, wie durch das Koordinatenkreuz K angedeutet ist. Mit zwei am obe­ ren und unteren Bildrand angeordneten Sensoren 3b, 3c kann die Vertikalablenkungamplitude V stabilisiert werden, indem zwei durch Markierimpulse in bestimmten Zeilen der Vertikal­ austastlücke erzeugte Lichtstrahlen auf die Sensoren 3b, 3c eingeregelt werden. Mit zwei Senoren 3a, 3d kann die Horizon­ talablenkamplitude H stabilisiert werden, indem außerhalb der sichtbaren Bildfläche 1 am Anfang und am Ende einer oder mehrerer Zeilen Makierimpulse eingeblendet werden. Es ist auch möglich, an der Bildfläche 1 jeweils an den Ecken vier derartige Sensoren 3b, 3c, 3e, 3f anzuordnen. Mit einer der­ artigen Anordnung können ebenfalls die statische Lage des Ablenkrasters und die Ablenkamplitude sowohl in Horizontal­ richtung als auch in Vertikalrichtung stabilisiert werden.

In Fig. 3 besteht die Sensoreinheit 3 aus vier elektrisch getrennten Sensoren A, B, C, D in einer Anordnung als Vier­ quadranten-Detektor. Die Sensoren A, B bzw. D, C liegen in Horizontalrichtung nebeneinander und die Senoren A, D bzw. B, C in Vertikalrichtung übereinander. Der Lichtstrahl L trifft in seiner Sollage genau auf die Mitte, also das Koor­ dinatenkreuz der vier Sensoren. Die Ausgangssignale UA, UB, UC, UD der vier Sensoren A bis D gelangen über Verstärker 4a, 4b, 4c, 4d auf die Addierstufen 6, 7, 8, 9, die über zwei Subtrahierstufen 10, 11 die Steuersignale UH für die Horizontalablenkung und UV für die Vertikalablenkung lie­ fern. Diese haben gemäß Fig. 3 folgende Werte:

UH = (UA+UD)-(UB+UC)
UV = (UA+UB)-(UC+UD.

Bei der Sollage des Lichtstrahls L sind alle Ausgangssignale der Sensoren A bis D gleich groß und somit UH=0 und UV=0.

Wenn der Lichtstrahl L in Horizontalrichtung +H abwandert, werden die Signale UA und UD kleiner und die Signale UB und UC größer. Die Stellgröße UH wird daher negativ und kann zur Ausregelung der Abweichung des Strahles L in Horizontalrich­ tung dienen. Bei einer Abweichung des Strahles L in Richtung -H wird entsprechend UH positiv. Bei einer Abweichung des Strahles L in Richtung +V werden entsprechend die Signale UC und UD kleiner und UA und UB größer, so daß UV positiv wird und die Abweichung in Vertikalrichtung ausregeln kann. Ent­ sprechend wird bei Abweichung des Strahles L in Richtung -V die Stellgröße UV negativ. Auf diese Weise können durch ent­ sprechende Werte von UV und UH Abweichungen der Lage von L relativ zur Sensoreinheit 3 in allen Richtungen ausgeregelt werden.

Anhand der Fig. 4 wird eine weitere Maßnahme für die Auswer­ tung des von der Sensoreinheit 3 erzeugten Steuersignals er­ läutert. Der auf die Sensoreinheit 3 auftreffende zeilen- und rasterweise abgelenkte Lichtstrahl hat in der Vertikal­ richtung V eine definierte, konstante Abmessung. Für die Ver­ tikalrichtung V wird dadurch ein Steuersignal erzeugt, das jeweils die Lage des Lichtstrahls auf der Sensoreinheit in Richtung V anzeigt. Das Steuersignal ist z. B. im Zentrum Z der Sensoreinheit 3 gleich null und steigt bei Abweichung des Lichtstrahls in Richtung +V in positiver Richtung und bei Abweichung des Lichtstrahls in Richtung -V in negativer Richtung an.

Für die Horizontalrichtung H gilt die Voraussetzung, daß der Lichtstrahl entsprechend seinem Querschnitt die Sensorein­ heit etwa punktförmig belichtet, nicht. Selbst wenn der Lichtstrahl durch einen sehr kurzen Steuerimpuls an der Bild­ röhre erzeugt wird, führt der Lichtstrahl L während des Im­ pulses, also während seiner Aufhellung, aufgrund der zeilen­ weisen Ablenkung eine Bewegung in Horizontalrichtung H durch. Der Lichtstrahl trifft also während seiner Aufhellung in Horizontalrichtung H zeitlich nacheinander mehrere Sensor­ punkte. Es entsteht also während der Aufhellung ein sich zeitlich änderndes Steuersignal, dessen Momentanwert von dem jeweiligen Auftreffpunkt des Lichtstrahls L auf der Sensor­ einheit 3 abhängig ist.

In Fig. 4b ist angenommen, daß der in Horizontalrichtung H abgelenkte Lichtstrahl L in Richtung H seine Sollage hat. Die Aufhellung des Strahls erstreckt sich über den darge­ stellten Zeitraum T1, der symmetrisch zum Mittelpunkt Z der Sensoreinheit 3 liegt. Dadurch, daß der Lichtstrahl L wäh­ rend des Zeitraums T1 zeitlich nacheinander auf verschiedene Sensorpunkte trifft, entsteht die sich zeitlich ändernde Spannung U1 gemäß Fig. 4b. Diese Spannung wird einem RC- Glied 20 zugeführt, an dessen Ausgang 21 der Mittelwert U1m der Spannung U1 gewonnen wird. Bei der Sollage des Strahls L ist dieser Mittelwert gleich null. Es wird also für die Kor­ rektur der Lage des Ablenkrasters in Horizontalrichtung kei­ ne Korrekturspannung gewonnen.

Bei einer Abweichung in der Lage des Strahls L relativ zur Sensoreinheit 3 in Richtung H ist die Dauer der Aufhellung des Strahls unverändert. Jedoch ist jetzt die Aufhellung re­ lativ zum Mittelpunkt Z verschoben, wie in Fig. 4a durch den Zeitraum T2 dargestellt ist. Der Lichtstrahl L befindet sich jetzt während der Aufhellung überwiegend links von Z und nur noch geringfügig rechts von Z. Dadurch entsteht eine Span­ nung U2 gemäß Fig. 4c. Der über das RC-Glied 20 gewonnene Mittelwert U2m ist jetzt nicht mehr null, sondern positiv. Am Ausgang 21 des RC-Gliedes 20 steht eine von der Abwei­ chung zwischen T1 und T2 abhängige Korrekturspannung U2m.

Diese kann eine Verschiebung des geschriebenen Ablenkrasters in dem Sinne bewirken, daß der Lichtstrahl L wieder die sym­ metrische Lage zur Sensoreinheit 3 gemäß T1 einnimmt und da­ mit auch das geschriebene Ablenkraster seine Sollage hat.

Fig. 5 zeigt eine Anwendung der beschriebenen Sensoreinheit bei einem Fernseh-Pojektionsgerät mit Konvergenzkorrektur und Lagekorrektur des geschriebenen Bildes. Die einzelnen Funktionen in Fig. 5 werden nacheinander erläutert.

Konvergenzkorrektur

Für die Kreuzungspunkte P des auf der Bildfläche 1 geschrie­ benen Gittermusters 2 sind Konvergenz-Korrekturwerte in den Speichern M1-M6 abgelegt. Der Speicher M1 enthält alle Kor­ rekturwerte für die Horizontalkonvergenz der Bildröhre für R, entsprechend der Speicher M2 alle Korrekturwerte für die Vertikalkonvergenz der Bildröhre R usw. Wenn das Bild auf der Bildfläche 1 geschrieben wird, werden nacheinander für die Kreuzungspunkte P die entsprechenden Korrekturwerte aus den Speichern abgerufen und über die Addierstufen 12 und die D/A-Wandler 13 den entsprechenden Korrekturspulen zugeführt. Alle dargestellten Schalter S1 befinden sich also für jeden Kreuzungspunkt P in derselben Schalterstellung. Die Zahl der Schalterstellungen ist in der Praxis größer als dargestellt und entspricht der Gesamtzahl der Kreuzungspunkte P. Die Schalter S1 werden entsprechend der jeweiligen Lage des Lichtstrahls innerhalb des Rasters durch die Steuerschaltung St betätigt.

Ermittlung und Eingabe der Konvergenz-Korrekturwerte

Für jeden Kreuzungspunkt P werden insgesamt sechs Korrektur­ werte ermittelt, entsprechend den sechs Korrekturspulen RH, RV, GH, GV, BH, BV. Die Ermittlung der Korrekturwerte er­ folgt dadurch, daß jeweils ein Kreuzungspunkt P mit einem einstellbaren Cursor markiert wird. Durch Betrachtung des Kreuzungspunktes P wird die Konvergenz manuell eingestellt. Die jeweils gewonnenen Korrekturwerte werden in dem Mikropro­ zessor 14 ermittelt und dem Schalter S3 zugeführt. Die je­ weils für einen Kreuzungspunkt P nacheinander ermittelten Korrekturwerte werden über den Schalter S3 zeitlich nachein­ ander diesem Kreuzungspunkt zugeordneten Speicherplätzen der Speicher M1-M6 zugeführt. Der jeweilige Speicherplatz ist durch die Schalter S2 vorgegeben, die sich für diesen Vor­ gang der Speicherung der sechs Korrekturwerte für einen Punkt P alle in derselben unveränderten Stellung befinden. Die Zahl der Kontakte der Schalter S1 und S2 ist somit gleich und entspricht der Gesamtzahl der Kreuzungspunkte P. Der beschriebene Vorgang folgt jeweils nur dann, wenn für das Gerät die Konvergenz erstmalig oder erneut eingestellt wird.

Stabilisierung der Bildlage

Die an der Bildfläche 1 angeordnete Sensoreinheit 3 dient zur Stabilisierung der Lage des auf der Bildfläche 1 ge­ schriebenen Bildes. Die Steuerschaltung St wird vom Prozes­ sor 14 über die Kommandoleitung C gesteuert und erzeugt die RGB-Steuersignale für das Gittermuster 2. Außerdem erzeugt St zu definierten Zeiten innerhalb des Ablenkrasters für die Bildröhren R, G, B kurze Impulse. Der dadurch jeweils erzeugte Lichtstrahl, z. B. während der Vertikalaustastzeit, trifft auf die Sensoreinheit 3. Dieses erfolgt zeitlich nacheinan­ der für die drei Bildröhren R, G, B. Die Sensoreinheit 3 er­ zeugt daraufhin, wie anhand der Fig. 1-3 beschrieben, die Abweichung in Horizontal- und Vertikalrichtung, darstel­ lende Fehlersignale. Diese gelangen über den Verstärker 4 und die Auswertschaltung 5 auf den Prozessor 14. Der Prozes­ sor 14 erzeugt für die jeweilige Farbe ein Steuersignal UH bzw. UV, mit dem die Lage des Ablenkrasters und damit des geschriebenen Bildes auf der Bildfläche 1 durch entsprechen­ de Korrekturströme in der Ablenkeinheit korrigiert wird.

Korrektur der Lage des Bildes

Die Steuersignale UH, UV werden über den vom Prozessor 14 gesteuerten Schalter S4 zeitlich nacheinander den jeweils zugehörigen Signalwegen für RH, RV, GH, GV, BH, BV zuge­ führt. Die jeweils nur kurzzeitig auftretenden digitalen Steuersignale gelangen jeweils auf eine Halteschaltung 15a-f in Form eines Speichers, die das Steuersignal ständig aufrechterhält. Das Steuersignal wird in den Addierstufen 12a-12f den jeweils von den Schaltern S1 kommenden Korrektur­ werten hinzugefügt. Über die D/A-Wandler 13a-f bewirken sie somit zusätzlich zu der beschriebenen Konvergenzkorrektur in den Korrekturspulen eine solche Verschiebung des Ablenkra­ sters und des geschriebenen Bildes in Horizontalrichtung und Vertikalrichtung, daß jeweils das geschriebene Bild seine Sollage relativ zur Bildfläche 1 hat. Die dargestellten Kor­ rekturspulen dienen also sowohl für die dynamische Konver­ genzkorrektur, die von Kreuzungspunkt zu Kreuzungspunkt ver­ schieden ist, und außerdem für die statische Stabilisierung der Lage des Bildes. In Fig. 5 kann zusätzlich eine Stabili­ sierung der Vertikalablenkamplitude oder der Horizontalab­ lenkamplitude gemäß Fig. 2 erfolgen.

Claims (9)

1. Einrichtung zum automatischen Justieren eines Ablenkra­ sters auf einer Bildfläche mit einer auf oder an der Bildfläche angeordneten, vom Lichtstrahl (L) des Ra­ sters beaufschlagten Lichtsensoreinheit (3), die Steuer­ signale (UH, UV) für die horizontale und vertikale Ab­ lenkung liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die Licht­ sensoreinheit (3) vier getrennte Sensoren (A-D) in einer Anordnung als Vierquadranten-Detektor enthält und die Steuersignale (UH, UV) durch unterschiedliche Kombi­ nation der Ausgangssignale (UA bis UD) der Sensoren (A-D) genommen werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal (UH) für die horizontale Ablenkung (H) durch Subtraktion (11) der Summenspannungen der je­ weils in Vertikalrichtung übereinander liegenden Senso­ ren (A, D bzw. B, C) gewonnen wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal (UV) für die Vertikalablenkung (V) durch Subtraktion (10) der Summenspannungen der in Hori­ zontalrichtung (H) nebeneinander liegenden Sensoren (A, B bzw. C, D) gewonnen wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Fernseh-Projektionsgerät sechs Steuersi­ gnale für die drei Grundfarben R, G, B und die beiden Ablenkrichtungen zeitlich nacheinander den sechs Zu­ satz-Ablenkspulen (RH, RV, GH, GV, BH, BV) für die Kon­ vergenz der drei Elektronenstrahlen zugeführt werden.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale zu dem jeweils einer Konvergenz­ spule zugeführten Konvergenz-Korrektursignal addiert werden (12a-12f).

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Weg der Steuersignale Halteschaltungen (15) lie­ gen.

7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des Sensors (3) für die Lage des Lichtstrahls (L) in Horizontalrichtung (H) über einen den Spannungsmittelwert (Um) liefernden Tiefpaß (20) ge­ führt wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuersignale in einem Fernsehempfänger zur Kor­ rektur weiterer Parameter wie Nord/Süd-Fehlern, Kissen­ fehlern, Geometrieverzerrungen oder Anastigmatismus die­ nen.

9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoreinheit (3) außerhalb der aktiven Bildflä­ che, unmittelbar am Rand der Bildfläche oder innerhalb der Bildfläche angeordnet ist.