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Die Erfindung basiert auf einer Schaltung zur Regelung des
Austaststrahlstromes in einem Fernsehempfänger entsprechend
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Regelung
wird auch allgemein als Austast-Regelung bezeichnet.
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In einem Fernsehempfänger werden während leerer Zeilen der
Vertikalaustastlücke Referenzsignale für einen Halbton
(Grauwert) eingefügt. Durch Auswertung der hierdurch erzeugten
Strahlströme für R, G, B werden Korrekturgrößen zur Korrektur
des Strahlstromes gewonnen. Diese Referenzsignale sind auf
dem Bildschirm nicht sichtbar, da sich der Elektronenstrahl
während der oben genannten Linien außerhalb des Bildfeldes
befindet.
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Wenn beispielsweise ein Bild mit einem Bildformat von 16:9 auf
einen Bildschirm mit einem Bildformat von 4:3 geschrieben wird,
werden schwarze Streifen an den oberen und unteren Bildrändern
erzeugt. Dementsprechend befindet sich der Elektronenstrahl, der
das eigentliche Bild mit einem Bildformat von 16:9 schreibt,
während der oben erwähnten Zeilen mit dem Referenzsignal
tatsächlich außerhalb des geschriebenen Bildes, aber auf dem
Bildschirm. Dies führt dazu, daß das Referenzsignal oberhalb des
eigentlichen Bildes innerhalb dem Streifen sichtbar wird, die
normalerweise schwarz sind.
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Es wäre vorstellbar, die Vertikalablenkung in der Weise zu
ändern, daß sich der Elektronenstrahl anfangs außerhalb des
Bildschirmes befindet und dann bei Beginn des eigentlichen
Bildes sprunghaft an die entsprechende Stelle abgelenkt wird, um
das Bild zu beginnen. Eine derartige Änderung der
Vertikalblenkung ist jedoch, was die erforderliche Schaltung betrifft,
technisch zu schwierig und nicht durchführbar.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schaltung zur
Regelung des Austaststromes derart zu ändern, daß die
Referenzsignale nicht auf dem Bildschirm sichtbar werden, ohne
die Arbeit der Schaltung zu beeinträchtigen und ohne die
Vertikalablenkung zu ändern.
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Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 angegebene
Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen angegeben.
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In "Research Disclosure" Nr. 26577 vom Januar 1988, Seite 55,
wird ein Verfahren zur Strahlstrom-Austastregelung der Bildröhre
beschrieben, in dem der Strahl von der normalen Bahn weg
gelenkt wird, um ein Abtastelement zu treffen, wodurch ein
geeignetes Steuersignal auf den Prüfstrahl angewandt wird, so
daß die Strahlstromcharakteristik bestimmt werden kann. Es
findet keine Messung durch Vergleich des Spannungsabfalls an
einem durch den Strahlstrom aufgrund eines Referenzsignales
gespeisten Meßwiderstand und Vergleich mit dem Referenzsignal
statt. Außerdem gibt es keinen Hinweis auf die Feststellung
besonderer seltener Ereignisse und einmalige, kurze Erzeugung
des Referenzsignales kurz nach diesen Ereignissen.
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US-A-4 450 476 beschreibt ein automatisches Regelsystem der
Bildröhrenvorspannung (AKB) für einen Fernsehempfänger, bei
dem unerwünschte Übergangseffekte, die durch den AKB-Betrieb
entstehen, bevor die Bildröhrenelektronen die normale
Betriebstemperatur erreicht haben, durch Verzögerung des
Arbeitsbeginnes des AKB-Systems für einen Zeitraum verhindert werden,
der ausreicht, um den Elektronenkanonen das Erreichen der
korrekten Betriebstemperatur zu ermöglichen.
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EP-A 0 309 726 beschreibt eine Schaltung zum Einfügen von
Prüfzeilen zur automatischen Justierung der Strahlströme in einer
Kathodenstrahlröhre. Zur Verringerung der Sichtbarkeit der
Prüfzeilen im Fall einer verringerten Amplitude der Vertikalablenkung
werden diese Prüfzeilen während der Hinlaufperiode des
sichtbaren Bildes immer in der ersten Zeile aufeinanderfolgender
Halbbilder eingefügt. Die Prüfzeilen werden in Abhängigkeit von
einem festen Minimalwert des mittleren Strahlstromes der
Bildröhre eingefügt.
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Die Erfindung beruht auf folgender Überlegung. Die erwähnte
Messung des Strahlstromes mit einem definierten Referenzsignal
ist erforderlich, um den Austastpunkt der Bildröhre derart
einzustellen, daß der Anfang des Strahlstromes auf dem Schwarzwert
des Videosignales liegt. Hierfür ist eine laufend, beispielsweise
mit Vertikalfrequenz, wiederholte Messung nicht nötig. Es ist
vielmehr ausreichend, wenn diese Messung gelegentlich stattfindet,
denn dieser Wert ändert sich nur über einen sehr langen
Zeitraum. Dementsprechend ist es ausreichend, wenn die
Messung nur einmal während einer kurzen Zeit unmittelbar nach
Einschalten des Fernsehempfängers oder wenn der Empfänger
ausgeschaltet wird oder zu diversen Zeitpunkten, die nur selten
eintreten, ausgeführt und die Korrekturgröße zur Korrektur des
Austastpunktes in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert
wird. Diese Korrekturgröße kann dann unverändert über einen
langen Zeitraum, Tage, Wochen oder Monate, ohne erneute
Messung verwendet werden.
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Dementsprechend findet eine Messung, deren Ergebnis dann für
eine beliebig lange Zeit gespeichert wird, nur relativ selten im
Vergleich zur Benutzungszeit des Fernsehempfängers statt,
beispielsweise jeweils nach Einschalten oder beim Ausschalten.
Die Messung muß nicht zu Beginn jedes Einschaltens ausgeführt
werden. Es ist auch möglich, die Messung zur Gewinnung der
Korrekturgröße nur sehr selten, beispielsweise im Abstand von
mehreren Tagen oder rein zufällig, auszuführen.
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Während der meisten Zeit, in der der Fernsehempfänger in
Betrieb ist, braucht das Referenzsignal, das während der
Wiedergabe störend wirkt nicht in das Bildsignal eingefügt werden, so
daß die erwähnte Störung auf dem Bildschirm, die durch dieses
Signal verursacht wird, vermieden wird.
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Hierunter wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
mit Hilfe der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
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Fig. 1 ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Schaltung,
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Fig. 2 Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung
der Fig. 1, und
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Fig. 3 den Verlauf der Kurven zur Erläuterung der Wirkungsweise
einer Weiterentwicklung der in Fig. 1 dargestellten Erfindung.
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Fig. 1 zeigt die Schaltung zur Auswertung der Videosignale 1, die
der Bildröhre 2 die R-, G-, B-Steuersignale liefert. Der
Einfachheit halber ist nur die Schaltung für das Farbsignal G dargestellt,
es wird jedoch auch in entsprechender Weise eine Schaltung für
die beiden anderen Farbsignale R, B vorgesehen Das Farbsignal
G wird vom Verstärker 3 über die Addierstufe 4 an die Schaltung
5 geleitet. In der Schaltung 5 kann die Gleichspannungsstelle des
Signales und damit der Strahlstrom für einen bestimmten
Signalbetrag durch eine angelegte Regelspannung Uco eingestellt
werden. Das in dieser Weise geregelte Signal wird über den
Ausgang 6, den Videoendstufentransistor T1 und den
Meßtransistor
T2 der Kathode der Bildröhre 2 zugeführt. Der Strahlstrom
"is" der Bildröhre 2 fließt durch den Meßwiderstand Rm.
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Im Folgenden wird die Schaltung zur Gewinnung der
Steuerspannung Uco beschrieben. Uco hat zur Folge, daß der Strahlstrom
"is" für einen vorbestimmten Wert des Signales G, beispielsweise
den Schwarzwert oder einen definierten Wert zwischen Schwarz
und Weiß einen gewissen, durch eine Referenzspannung
vorbestimmten Wert hat. Insbesondere sollte dadurch sichergestellt
sein, daß der Strahlstrom mit dem Schwarzwert auf dem
Strahlstromanfangspunkt liegt. Diese Regelung wird auch als Austast-
Regelung bezeichnet.
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Für diese Regelung ist ein Prüfzeilengenerator 7 vorgesehen, der
Referenzsteuersignale für die Signale R, G, B nacheinander in
festgelegten Zeilen während der Vertikalaustastlücke erzeugt.
Unmittelbar nach Einschalten des Fernsehempfängers mit dem
Hauptschalter 8 entsteht eine Spannung entsprechend Fig. 2a am
Ausgang des Hauptschalters 8 und diese wird dem
Impulsgenerator 9 zugeführt. Nach einer Verzögerung von t1 bis t2 erzeugt
der Generator 9 zum Zeitpunkt t2 einen Auslöseimpuls P der
Dauer T. Der Zeitraum von t1 bis t2 ist so lang, daß der
Strahlstrom "is" seinen endgültigen Wert erreicht hat. Der Impuls P
schließt den Schalter 10, der dementsprechend die im Generator
7 erzeugten Referenzsteuersignale zur Addierstufe 4 schickt, wo
sie zum Farbsignal G addiert werden. Auf der Grundlage dieser
Referenzsteuersignale entsteht eine Spannung, die zum durch
das Referenzsteuersignal erzeugten Strahlstrom "is" proportional
ist, am Meßwiderstand Rm. Diese Spannung wird über den
Eingang 12 der Schaltung zur Auswertung der Videosignale 1 dem
Vergleicher 13 zugeleitet, in dem sie mit einer Referenzspannung
Ref verglichen wird. Aus dem Vergleich wird eine Steuerspannung
Uco gewonnen, die die Abweichung des Strahlstromes "is" vom
entsprechenden aktuellen Referenzsteuersignal darstellt. Diese
Spannung Uco wird über den Schalter 11, der ebenfalls durch den
Impuls P geschlossen wird, und den Ausgang 13 der Schaltung
zur Auswertung der Videosignale 1 dem Speicher 14 zugeleitet,
der vorzugsweise als Mikroprozessor vorgesehen wird. Die
Spannung Uco und die entsprechenden Spannungen für die
beiden anderen Farbsignale R, B werden im Speicher 14
gespeichert. Diese Messung zur Gewinnung von Uco wird zum
Zeitpunkt t3 beendet und die Schalter 10, 11 werden erneut
geöffnet. Die im Speicher 14 gespeicherte Spannung Uco wird
über den Eingang 15 der Schaltung 5 zugeführt und bewirkt dort
die Verschiebung der Gleichspannungslage des Farbsignales
derart, daß ein gewisser Spannungswert dieses Signales den
korrekten zugehörigen Strahlstrom is erzeugt. Die Spannung
Uco ist in der Praxis nur eine langsam veränderliche Spannung,
da sie im wesentlichen nur dazu dient, Änderungen des
Strahlstromes auszugleichen, die auf Alterung und langfristigen
Toleranzen beruhen.
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Nach Einschalten des Fernsehempfängers wird die Spannung Uco
immer wieder neu erzeugt, im Speicher 14 anstelle der bis zu dem
Zeitpunkt vorhandenen Spannung Uco gespeichert und der
Schaltung 5 für die folgende Wiedergabe zugeleitet. Der eigentliche
Meßvorgang während des Impulses P findet nur in einem sehr
kurzen Zeitraum von einigen ms statt. Während fast der gesamten
Benutzungszeit des Fernsehempfängers wird Uco nicht durch
Messung bestimmt, sondern dem Speicher 14 als gespeicherter
Wert entnommen. Während dieser Zeit kann das
Referenzsteuersignal nicht mehr auf dem Bildschirm sichtbar werden, nicht
einmal, wenn die Zeilen der Vertikalaustastlücke im sichtbaren
Bildbereich liegen, da es mittels des Schalters 10 von der
Addierstufe getrennt wird.
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Nach einer Alternative für den Start der kurzfristigen Messung
des Strahlstromes wird der Strahlstrom "is" im
Strahlstromdetektor 16 gemessen. Der Detektor 16 liefert eine
Spannung gemäß Fig. 2c, die den Anfang des Strahlstromes
darstellt. Entsprechend der Fig. 2c tritt der Anfang des
Strahlstromes zum Zeitpunkt t4 ein. Nach einem kurzen Zeitraum
von t4 bis t5 von einigen Sekunden wird der Impuls P erneut in
der Schaltung 9 erzeugt. Dies betätigt erneut die Schalter 10, 11
in der Weise, die für den Start des Meßvorganges zur Erzeugung
von Uco beschrieben wurde. Der Zeitraum von t4 bis t5 dient dazu
sicherzustellen, daß der Strahlstrom seinen endgültigen Wert
nach seinem Beginn zum Zeitpunkt t4 erreicht hat. Die Impulse P
entsprechend den Fig. 2b und 2d können im selben Zeitpunkt
liegen.
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Die beiden alternativen Kriterien für den Start des Meßvorganges,
nämlich das Einschalten des Fernsehempfängers oder der Anfang
des Strahlstromes, können auch im additiven Sinn einer UND-
Funktion ausgewertet werden. Die Schaltung wäre dann derart
aufgebaut, daß der Impuls P immer dann erzeugt wird, wenn der
Fernsehempfänger eingeschaltet wird, die Spannung gemäß Fig.
2a vorliegt und der auf der Spannung gemäß Fig. 2c basierende
Strahlstrom festgestellt wurde. Vorzugsweise ist ein Siebglied,
das eine Integration der über mehrere Felder gewonnenen
Spannung ausführt, hinter der Schaltung 16 angeordnet.
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Wenn sich die Zeilen der Vertikalaustastzeit, in der im
allgemeinen die Referenzsteuersignale liegen, im sichtbaren
Bildbereich befinden, sind die Referenzsteuersignale kurz auf
dem Bildschirm sichtbar. Dies ist zunächst einmal unvermeidbar,
da erstens zur Gewinnung von Uco ein Strahlstrom fließen muß
und der Strahlstrom notwendigerweise eine Aufhellung des Bildes
bewirkt. Diese Sichtbarkeit auf dem Bildschirm ist jedoch so kurz,
daß sie nicht als störend erscheint, zumal sie darüber hinaus in
der Einschaltphase des Empfängers liegt.
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Die verbleibende Sichtbarkeit der Referenzsteuersignale kann
durch folgende Maßnahmen unterdrückt werden. Es sei
angenommen, daß der Fernsehempfänger normalerweise mit einer
Vertikalablenkung und einer Bildröhre mit dem Bildformat 4:3 arbeitet
und die Prüfzeilen dementsprechend im sichtbaren Bildbereich
nicht sichtbar werden. Wenn jetzt ein Signal mit einem Bildformat
von 16:9 empfangen wird und dieses auf einer Bildröhre mit dem
Bildformat 4:3 dargestellt wird, werden die Prüfzeilen
notwendigerweise über dem eigentlichen Bild sichtbar. Dementsprechend
bleibt bei Empfang des Signales mit dem Bildformat 16:9 die
Amplitude der Vertikalablenkung zunächst in der Stellung für das
Bildformat 4:3. Der Elektronenstrahl liegt dann außerhalb des
sichtbaren Bildbereiches und ist während der Vertikalaustastlücke
nicht sichtbar. Der beschriebene Meßvorgang zur Gewinnung von
Uco findet unter diesen Umständen statt, so daß der dann
erzeugte Elekronenstrahl nicht auf dem Bildschirm sichtbar wird.
Der Wechsel der Vertikalablenkung zum Format 16:9 tritt erst
nach Abschluß des Meßvorganges ein, d.h. nach den Zeitpunkten
t3, t6 in Fig. 2. Jetzt ist der Elektronenstrahl während der
Vertikalaustastzeit sogar außerhalb des eigentlichen
Bildbereiches im sichtbaren Bildschirmbereich angeordnet. Da jedoch der
Meßvorgang beendet ist und die Referenzsteuersignale nicht
mehr an der Addierstufe 4 anliegen, findet keine störende
Aufhellung des Bildschirmes statt.
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Aufgrund der übergroßen Vertikalablenkamplitude bei diesen
Maßnahmen würde sich eine erhebliche geometrische Verzerrung
ergeben. Ein Kreis würde dann zu einem vertikalen Oval verformt
werden. Zur Vermeidung eines derart geometrisch verzerrten
Bildes ist es vorteilhaft, den Bildinhalt während dieser Zeit
auszutasten.
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Wenn die Messung immer in der beschriebenen Weise beim
Einschalten des Fernsehempfängers stattfindet, werden
Korrekturgrößen für die kalte Bildröhre bestimmt. Diese Werte sind nicht
mehr für die warme Bildröhre im stationären Zustand gültig. Die
Korrekturgrößen für den Weißabgleich, die im kalten Zustand
gemessen werden, hätten dann im warmen, stationären
Betriebszustand des Empfängers nicht mehr die optimalen Werte. Daher
kann es vorteilhaft sein, die beschriebene Messung nicht beim
Einschalten auszuführen, sondern eher, wenn die Bildröhre ihre
endgültige Betriebstemperatur erreicht hat. Beispielsweise erfolgt
die Messung immer beim Ausschalten des Empfängers, während
des Übergangs in den Bereitschaftsmodus, bei jeder neuen
Kanalwahl oder auch automatisch in größeren Abständen.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine Messung immer dann
auszuführen, wenn die volle Höhe des Bildschirmes mit einem
sichtbaren Bild beschrieben wird und dementsprechend der
Elektronenstrahl während der Dauer der Messung außerhalb des
sichtbaren Bildschirmbereiches liegt. Beispielsweise kann in
einem Fernsehempfänger automatisch erkannt werden, ob eine
erste Betriebsart mit Bildwiedergabe im Format 4:3 und einem
Bild in voller Höhe vorliegt oder eine zweite Betriebsart mit
Wiedergabe im Format 16:9 und geringerer Bildhöhe. Es wird
dann vorzugsweise ein Detektor vorgesehen, der die erste
Betriebsart erkennt und dann immer während der
Vertikalaustastzeit eine periodische Messung veranlaßt. Dies ist möglich, da
dann die Referenzsteuersignale nicht sichtbar werden. Die in
dieser ersten Betriebsart gewonnenen Meßergebnisse werden
gespeichert und sind dann während der zweiten Betriebsart
verfügbar, in der die Messung nicht mehr ohne Störung auf dem
Bildschirm möglich ist. Der Speicher wird dann immer in der
ersten Betriebsart mit Bildwiedergabe im Format 4:3 aktualisiert.
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Wenn die Messung im warmen Zustand der Bildröhren erfolgt,
kann der Fall eintreten, daß die Korrekturgrößen während der
Aufheizphase der Bildröhre, ungefähr 15 Minuten nach dem
Einschalten, nicht korrekt sind. Das Bild würde dann mit dem
korrekten Weißabgleich bei der Betriebstemperatur im stationären
Betriebszustand wiedergegeben. Der Weißabgleich würde jedoch
während der ersten 15 Minuten verfälscht. Entsprechend einem
weiteren Ausführungsbeispiel kann diesem Nachteil durch
folgende Maßnahmen abgeholfen werden. Es wird bestimmt, welche
Korrekturgrößen während der Aufheizphase in der Bildröhre
erforderlich sind, um auch in dieser Zeit den korrekten Weißabgleich
sicherzustellen. Diese Korrekturgrößen werden in einem Speicher
gespeichert und der Bildröhre während der Aufheizphase
zugeführt. Die Korrekturgrößen beseitigen dann die sichtbaren
Helligkeitsabweichungen der drei Farben R, G, B in der Bildröhre
während der Aufheizphase.
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Diese Lösung wird mit Hilfe der Fig. 3 erläutert. Der
Fernsehempfänger wird zum Zeitpunkt t1 eingeschaltet. Fig. 3a zeigt den
Verlauf der Helligkeit der auf dem Bildschirm angezeigten Farben
R, G, B. Es ist sichtbar, daß die Bildröhre in dieser Aufheizphase
eine Helligkeitsabweichung zeigt. Beispielsweise ist in Fig. 3a in
der zweiten Hälfte der Aufheizphase Rot zu hell und Blau zu
dunkel.
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In einem Speicher werden nun Korrekturgrößen entsprechend Fig.
3b gespeichert, die ab einem Zeitpunkt t2 nach einer kurzen
Austastzeit der Bildröhre verwendet werden. Der Verlauf dieser
Korrekturgrößen Rk, Gk, Bk ist invers zu den den Kurven der Fig.
3a entsprechenden und beseitigt die Abweichung in den Kurven
entsprechend Fig. 3a. Beispielsweise ist nach Fig. 3a zum
Zeitpunkt t3 die Wiedergabe von R zu hell. Die Korrekturspannung Rk
entsprechend Fig. 3b wird also entsprechend verringert und
kompensiert die erhöhte Helligkeit entsprechend Fig. 3a. Die
dargestellten Abweichungen des Helligkeitsverlaufes für R, G, B nach
Fig. 3a werden dementprechend durch entsprechende
Regelspannungen Rk, Gk, Bk nach Fig. 3b kompensiert, die während der
Aufheizphase der Bildröhren an die Bildröhren angelegt werden.
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In Fig. 1 sind die Werte Rk, Gk, Bk bereits bei Herstellung im
Speicher 17 gespeichert. Der Speicher 17 ist vorzugsweise ein
programmierbarer Festwertspeicher in Form eines EPROM oder
ROM. Der Speicher 17 wird während der Aufheizphase durch den
Auslöseimpuls UT aktiviert. Er liefert dann die Korrekturgrößen
Rk, Gk, Bk. Diese werden im Verstärker in der Weise zu den
Signalen R, G, B addiert, daß in der Bildröhre die Kompensation
entsprechend Fig. 3 erfolgt.