FR2579370A1 - Device for measuring defects of geometry of the scanning of the screen of a cathode ray tube - Google Patents
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Abstract
Description
DISPOSITIF DE MESURE DE DEFAUTS DE GEOMETRIE DU
BALAYAGE DE L'ECRAN D'UN TUBE CATHODIQUE
La présente invention concerne un dispositif de mesure de défauts de géométrie de balayage de l'écran dans un tube cathodique, en particulier d'un tube utilisé dans un moniteur haute définition.DEVICE FOR MEASURING GEOMETRY DEFECTS
SCAN OF THE CATHODE TUBE SCREEN
The present invention relates to a device for measuring faults in screen scanning geometry in a cathode ray tube, in particular of a tube used in a high definition monitor.
Les tubes cathodiques utilisés en télévision ou en visualisation, en fonctionnement monochrome, présentent de nombreux défauts parmi lesquels
- des déformations géométriques en coussin ou en tonneau dues au fait que le spot de balayage de l'écran ne se déplace pas sur une sphère par rapport au point source, c'est à dire le canon émetteur d'électron, mais sur une suface aussi plate que possible, perpendiculaire à l'axe du tube;
- des erreurs dues à l'imperfection des circuits de balayage, et des déviateurs;
- et des défauts de focalisation dues aux imperfections des dispositifs de convergence.The cathode-ray tubes used in television or in visualization, in monochrome operation, present many defects among which
- geometrical deformations in cushion or barrel due to the fact that the scanning spot of the screen does not move on a sphere compared to the source point, ie the electron-emitting gun, but on a surface as flat as possible, perpendicular to the axis of the tube;
- errors due to the imperfection of the scanning circuits and the deflectors;
- and focusing faults due to imperfections in the convergence devices.
Enfin les tubes cathodiques couleurs présentent, en outre, des défauts de superposition par divergence des trois faisceaux de base. Finally, the color cathode-ray tubes have, in addition, superposition defects by divergence of the three basic beams.
Pour réduire ces défauts, la technique actuelle consiste en l'injection dans les circuits de balayage ou de convergence de signaux d'erreurs obtenus de façon expérimentale, par exemple lors du réglage final au moment de la fabrication d'un appareil comportant un écran cathodique. To reduce these defects, the current technique consists in injecting into the scanning or convergence circuits error signals obtained experimentally, for example during the final adjustment at the time of the manufacture of an apparatus comprising a cathode-ray screen. .
On peut également déformer les champs magnétiques de balayage ou de focalisation à l'aide d'aimants permanents judicieusement répartis autour du col du tube cathodique. The magnetic fields of scanning or focusing can also be deformed using permanent magnets judiciously distributed around the neck of the cathode ray tube.
Tous ces systèmes sont longs à mettre en oeuvre et n'offrent pas une stabilité suffisante dans le temps. All of these systems take a long time to implement and do not offer sufficient stability over time.
Pour certaines applications, impliquant un standard à haute définition, par exemple lorsqu'il s'agit de consoles graphiques où une définition de l'ordre de 1500 par 1500 pixels est nécessaire, les corrections de géométrie et de convergence deviennent impératives. For certain applications, involving a high definition standard, for example when it is a question of graphic consoles where a definition of the order of 1500 by 1500 pixels is necessary, the corrections of geometry and convergence become imperative.
Selon une première variante de l'Art Connu, les corrections nécessaires sont obtenues dans l'équipement de façon manuelle, à l'aide d'un petit tiroir où l'on peut accéder à un nombre important de potentiomètres, typiquement de 30 à 60, le réglage est fait à vue à l'aide d'une mire dont on observe les modifications. Ce réglage nécessite l'intervention d'un personnel très expérimenté et demande environ une heure. Ce procédé est du type analogique. According to a first variant of Known Art, the necessary corrections are obtained in the equipment manually, using a small drawer where one can access a large number of potentiometers, typically from 30 to 60 , the adjustment is made on sight using a test pattern whose modifications are observed. This adjustment requires the intervention of very experienced personnel and requires approximately one hour. This process is of the analog type.
Une amélioration consiste à réaliser, en usine, un réglage manuel, à le numériser, puis à l'enregistrer dans une mémoire du type "RAM" selon la terminologie anglosaxonne. En fonctionnement normal, la mémoire est lue de façon cyclique. Elle permet d'obtenir à l'aide d'un convertisseur numérique-analogique des signaux d'erreurs nécessaires à la correction. Cette correction n'est cependant qu'approximative, car l'étalonnage est intervenu en usine sur un matériel neuf qui évolue dans le temps. An improvement consists in carrying out, in the factory, a manual adjustment, in digitizing it, then in recording it in a memory of the type "RAM" according to the English terminology. In normal operation, the memory is read cyclically. It makes it possible to obtain, using a digital-analog converter, error signals necessary for the correction. However, this correction is only approximate, since the calibration was carried out in the factory on new equipment which changes over time.
En outre, l'étalonnage a fait abstraction de phénomènes locaux qui influent egalement sur la qualité des réglages. Par exemple, les tubes de grande dimension sont sensibles à l'orientation du champ magnétique terrestre. II faut 1à encore recourir à un opérateur qui effectue un réglage fin, à l'aide également d'une mire. Il dispose dans ce cas d'un clavier permettant de modifier les données enregistrées en mémoire vive.In addition, the calibration has ignored local phenomena which also influence the quality of the settings. For example, large tubes are sensitive to the orientation of the Earth's magnetic field. It is also necessary to use an operator who performs fine adjustment, also using a test pattern. In this case, it has a keyboard for modifying the data recorded in RAM.
Il a été également proposé dans la demande de brevet français publiée sous le n" 2 480 032 un dispositif permettant d'automatiser dans une certaine mesure l'acquisition de données nécessaires à la correction des défauts de convergence d'un tube trichrome. Le dispositif comprend essentiellement un capteur opto-électronique que l'on dispose sur la face avant du tube cathodique, capteur associé à des circuits électronique de traitement de signal. Cependant, même si l'acquisition de données est, du moins en partie automatisée, il y a nécessité de disposer d'un appareillage extérieur au système comprenant le tube cathodique et également nécessité de l'intervention d'un opérateur. A device has also been proposed in the French patent application published under No. 2,480,032 for automating to a certain extent the acquisition of data necessary for the correction of convergence defects of a three-color tube. essentially comprises an opto-electronic sensor which is placed on the front face of the cathode-ray tube, a sensor associated with electronic signal processing circuits. However, even if the acquisition of data is, at least partly automated, there required the availability of equipment outside the system comprising the cathode ray tube and also required the intervention of an operator.
Plus récemment sont apparus des systèmes dits autoconvergents basé sur l'analyse d'un retour d'information optique permettant de connaître la géométrie de chaque faisceau d'électron pour un tube couleur large. Comme pour la méthode numérique, un signal complexe est mémorisé dans une mémoire vive sous la forme de valeur numérique. En corrigeant ces valeurs qui transitent ensuite-par un convertisseur numérique-analogique, un processeur ajuste la géométrie des faisceaux de telle sorte qu'ils convergent à l'intérieur des limites choisies, typiquement inférieures ou égales à 0,2 mm. More recently, so-called self-converging systems have appeared based on the analysis of optical feedback enabling the geometry of each electron beam to be known for a wide color tube. As with the digital method, a complex signal is stored in random access memory as a digital value. By correcting these values which then pass through a digital-analog converter, a processor adjusts the geometry of the beams so that they converge within the chosen limits, typically less than or equal to 0.2 mm.
Les tubes de ce type, comportent certains motifs de luminophore dits d'index recouvrant le revers du masque. Lorsque les faisceaux d'électrons balaient l'écran, ces motifs renvoient un flux d'énergie lumineuse dans le tube. Un photo-détecteur capte le rayonnement émis par une fenêtre aménagée dans la paroi du tube cathodique, convertit le rayonnement capté en signaux électriques et transmet ces signaux à un processeur. Les motifs de luminophore n'obturent pas les orifices du masque et ne modifient en rien l'énergie du faisceau attaquant le phosphore de l'écran. Une très fine couche d'aluminium est disposée entre le masque et l'écran et renvoie vers l'observateur la lumière émise par le phosphore, empêchant ainsi toute lumière parasite frappant l'écran de parvenir au photodétecteur.Les motifs de luminophore sont disposés sur le masque en des points stratégiques, correspondant à des seuils critiques de convergence sur l'écran. Le processeur corrige la géométrie des faisceaux en chacun de ces points, permettant ainsi de respecter automatiquement les caractéristiques de convergence sur toute la surface de visualisation. De telles dispositions épargnent non seulement à l'utilisateur toute manipulation, mais garantissent une convergence plus précise que les procédés manuels précédemment décrits. Tubes of this type have certain so-called index phosphor patterns covering the back of the mask. When the electron beams sweep across the screen, these patterns return a flow of light energy into the tube. A photodetector captures the radiation emitted by a window arranged in the wall of the cathode-ray tube, converts the captured radiation into electrical signals and transmits these signals to a processor. The phosphor patterns do not block the holes in the mask and do not change the energy of the beam attacking the phosphor on the screen. A very thin layer of aluminum is placed between the mask and the screen and returns to the observer the light emitted by the phosphorus, thus preventing any stray light striking the screen from reaching the photodetector. The phosphor patterns are arranged on the mask at strategic points, corresponding to critical thresholds of convergence on the screen. The processor corrects the geometry of the beams at each of these points, thereby automatically respecting the convergence characteristics over the entire viewing surface. Such arrangements not only spare the user any manipulation, but guarantee a more precise convergence than the manual methods previously described.
De tels dispositifs sont décrits, par exemple, dans un article paru dans la revue "Mesures" du 2 mai 1983, pages 7 à 14, ou dans deux articles parus dans la revue "IEEE Transactions an consumer electronics"; volume CE-27, n" 3, août 1981, pages 433 à 452. Such devices are described, for example, in an article published in the review "Measures" of May 2, 1983, pages 7 to 14, or in two articles published in the review "IEEE Transactions an consumer electronics"; volume CE-27, no. 3, August 1981, pages 433 to 452.
Ces dispositifs, bien que marquant une amélioration certaine par rapport aux dispositifs à réglage manuel, ne sont pas exempts d'inconvénients. Notamment, ils nécessitent un tube cathodique spécial comportant une fenêtre pour la cellule. En outre, il est également nécessaire d'effectuer un dépôt de phosphore à l'intérieur du tube, ce qui n'est pas toujours facile à réaliser. Les difficultés de réalisation sont d'ailleurs admises dans les articles parus dans la seconde revue précitée et il est, en pratique, nécessaire d'adopter des dispositions complémentaires telle qu'une optique électronique améliorée ou un choix critique des phosphores. These devices, although marking a definite improvement over manual adjustment devices, are not without drawbacks. In particular, they require a special cathode ray tube comprising a window for the cell. In addition, it is also necessary to deposit phosphorus inside the tube, which is not always easy to achieve. The difficulties of realization are moreover admitted in the articles published in the aforementioned second review and it is, in practice, necessary to adopt additional provisions such as an improved electronic optics or a critical choice of phosphors.
La présente invention se propose de pallier les inconvénients de l'Art Connu. Selon l'invention, il est également prévu des repères géométriques fixes, liés au tube et déterminant sa géométrie. Cependant ces repères ne sont pas déposés à l'intérieur de celui-ci, mais sur la partie avant, entre la face avant du ballon du tube et la dalle rapportée sur celle-ci. Le dispositif de mesure selon l'invention ne nécessite donc pas de modifications importantes de la structure du tube cathodique. Comme il vient d'être rappelé, le tube proprement dit peut être tout à fait classique. Le processus de fabrication du tube complet comprend une étape supplémentaire par rapport aux étapes de fabrication d'un tube selon l'Art Connu consistant en la disposition des repères géométriques sur la face avant du ballon avant de rapporter la dalle.Cette opération est plus simple à réaliser que l'opération de dépôt de repères sur un masque. Les repères selon l'invention sont portés par un réseau vertical de fibres optiques découpées en tronçons. The present invention proposes to overcome the drawbacks of known art. According to the invention, there are also provided fixed geometric references, linked to the tube and determining its geometry. However, these references are not deposited inside of it, but on the front part, between the front face of the balloon of the tube and the slab attached to it. The measuring device according to the invention therefore does not require significant modifications to the structure of the cathode ray tube. As has just been recalled, the tube itself can be quite conventional. The process of manufacturing the complete tube includes an additional step compared to the stages of manufacturing a tube according to the known art consisting in the arrangement of the geometric marks on the front face of the balloon before bringing back the slab. This operation is simpler to realize that the operation of depositing marks on a mask. The marks according to the invention are carried by a vertical network of optical fibers cut into sections.
L'invention a donc pour objet un dispositif de mesure de défauts de géométrie du balayage de l'écran d'un tube cathodique par un spot lumineux, caractérisé en ce qu'il comprend: - un réseau de fibres optiques comportant des cassures de manière à définir une suite de tronçons distincts séparés par des espaces déterminés et disposés sur l'écran suivant une configuration pré-établie; - au moins un organe photo-détecteur couplé à l'une des extrémités des fibres optiques convertissant l'énergie lumineuse captée par une des faces terminales des tronçons lors du passage dudit spot à proximité de l'une des cassures en des signaux électriques;; - et des circuits de détection des valeurs maximales de l'amplitude de ces signaux électriques, de génération de signaux d'horloge de référence, de détermination à partir de ces signaux des positions des centres desdites cassures, de génération de signaux de correction desdits défauts de géométrie et de superposition de ces signaux à des signaux de commande dudit balayage de l'écran. The subject of the invention is therefore a device for measuring geometry faults in the scanning of the screen of a cathode ray tube by a light spot, characterized in that it comprises: - a network of optical fibers comprising cracks so defining a series of distinct sections separated by determined spaces and arranged on the screen according to a pre-established configuration; - At least one photodetector member coupled to one of the ends of the optical fibers converting the light energy captured by one of the end faces of the sections during the passage of said spot near one of the breaks into electrical signals; - And circuits for detecting the maximum values of the amplitude of these electrical signals, for generating reference clock signals, for determining from these signals the positions of the centers of said breaks, for generating signals for correcting said faults of geometry and of superimposition of these signals on control signals of said scanning of the screen.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à l'aide de la description qui suit en référence aux figures annexées et parmi lesquelles:
- la figure 1 illustre schématiquement un réseau de repères géométriques fixes liés au tube cathodique constitués par des fibres opti ques, découpées en tronçons selon l'invention
- la figure 2 est une vue partielle de ce réseau, illustrant le fonctionnement du tube selon l'invention;;
- les figure 3 à 5 sont des diagrammes de signaux obtenus à l'aide d'un dispositif selon l'invention
- la figure 6 illustre une variante supplémentaire de dispositif selon l'invention
- la figure 7 illustre de façon plus complète les circuits électroniques de traitement de signal associés aux organes optoélectroniques de conversion de la lumière captée par le réseau de fibres optiques du dispositif selon l'invention.The invention will be better understood and other characteristics and advantages will appear from the following description with reference to the appended figures and among which:
- Figure 1 schematically illustrates a network of fixed geometric references linked to the cathode ray tube constituted by optical fibers, cut into sections according to the invention
- Figure 2 is a partial view of this network, illustrating the operation of the tube according to the invention;
- Figures 3 to 5 are diagrams of signals obtained using a device according to the invention
- Figure 6 illustrates an additional variant of the device according to the invention
- Figure 7 illustrates more fully the electronic signal processing circuits associated with optoelectronic devices for converting the light picked up by the fiber optic network of the device according to the invention.
La figure 1 illustre schématiquement un dispositif de mesure des défauts de géométrie du balayage d'un tube cathodique selon l'invention. FIG. 1 schematically illustrates a device for measuring the geometry faults of the scanning of a cathode-ray tube according to the invention.
Selon une des dispositions les plus importantes de l'invention, le dispositif comprend un réseau vertical de fibres optiques, découpées en tronçons. Par vertical, il faut entendre dans ce qui suit des directions orthogonales aux lignes de balayages de l'écran du tube cathodique. Les fibres optiques, représentées au nombre de sept, fl à f7, sont disposées sur la face avant E du tube cathodique. Dans une variante préférée, ces fibres sont toutes parallèles entre elles et équidistantes l'une de l'autre. Les axes optiques de ces fibres A 1 à Q7 déterminent donc sept axes verticaux parfaitement définis. Selon une autre disposition importante, chacune de ces fibres est découpée en tronçons. Sur la figure 1, il a été représenté six tronçons définissant ainsi cinq cassures.Les milieux de ces cassures sont alignés et définissent ainsi cinq lignes horizontales H1 à H5. L'ensemble des intersections des lignes horizontales et verticales définit un réseaux de coordonnées de références.According to one of the most important provisions of the invention, the device comprises a vertical network of optical fibers, cut into sections. By vertical, in the following is meant directions orthogonal to the scan lines of the cathode ray tube screen. The optical fibers, represented seven in number, fl to f7, are arranged on the front face E of the cathode-ray tube. In a preferred variant, these fibers are all parallel to one another and equidistant from one another. The optical axes of these fibers A 1 to Q7 therefore determine seven perfectly defined vertical axes. According to another important arrangement, each of these fibers is cut into sections. In FIG. 1, six sections have been shown, thus defining five breaks. The midpoints of these breaks are aligned and thus define five horizontal lines H1 to H5. The set of intersections of the horizontal and vertical lines defines a network of reference coordinates.
Pour connaître les défauts de balayage de l'écran par un ou plusieurs faisceaux électroniques, il suffit de déterminer les positions de l'impact de ce ou ces faisceaux sur l'écran lorsque les organes de balayage associés au tube sont soumis à des signaux de commande. To find out the defects in scanning of the screen by one or more electronic beams, it suffices to determine the positions of the impact of this or these beams on the screen when the scanning members associated with the tube are subjected to signals of ordered.
Lorsqu'un faisceau électronique frappe l'écran, il se produit de façon habituelle une émission de lumière. Lorsque cette émission s'effectue à proximité d'une des cassures, une partie de la lumière va être captée par une face terminale des tronçons de fibre optique en regard, au niveau de la cassure. Lorsque certaines conditions d'incidence sur ces faces terminales, conditions qui seront explicitées dans ce qui suit, sont réalisées, la lumière ainsi captée va être transmise en mode guidée par les tronçons de fibre optique. Au moins une des extrémités des fibres optiques fl à f7 est couplée optiquement à un organe photo-détecteur PD.Aux pertes près, la fraction de lumière captée et transmise par les fibres optiques va être détectée par cet organe photo-détecteur PD et convertie en un signal électrique disponible sur une sortie SPD. L'organe photo-détecteur PD peut être constitué par des photo-détecteurs distincts, une barrette de photo-détecteurs ou un photo-détecteur unique. When an electron beam hits the screen, light is usually produced. When this emission takes place near one of the breaks, part of the light will be captured by a terminal face of the facing sections of optical fiber, at the break. When certain conditions of incidence on these end faces, conditions which will be explained in what follows, are fulfilled, the light thus captured will be transmitted in guided mode by the sections of optical fiber. At least one of the ends of the optical fibers fl to f7 is optically coupled to a photodetector PD. With the loss of less, the fraction of light captured and transmitted by the optical fibers will be detected by this photodetector PD and converted into an electrical signal available on an SPD output. The photo-detector device PD can be constituted by separate photo-detectors, a strip of photo-detectors or a single photo-detector.
En effet, si le faisceau électronique balaye séquentiellement l'écran, seule la lumière émise à proximité d'une des cassures va être captée de façon significative. I1 n'y a donc pas lieu de discriminer l'origine de la lumière convertie, il suffit d'effectuer une corrélation entre la balayage de l'écran E et les signaux recueillis sur la sortie du photo-détecteur PD. In fact, if the electron beam scans the screen sequentially, only the light emitted near one of the breaks will be significantly captured. There is therefore no reason to discriminate the origin of the converted light, it suffices to make a correlation between the scanning of the screen E and the signals collected on the output of the photo-detector PD.
Les signaux électriques issus de la conversion photoélectrique sont transmis à une entrée de circuits d'acquisition et de traitement de données CA. Ces circuits seront également explicités dans ce qui suit en relation avec la figure 7. The electrical signals from the photoelectric conversion are transmitted to an input of AC data acquisition and processing circuits. These circuits will also be explained in the following in relation to FIG. 7.
En faisant référence à la figure 2, qui représente de façon agrandie une fraction du réseau de tronçons de fibres optiques, la manière dont peuvent être dérivés des signaux d'erreurs à partir du balayage ligne par ligne un faisceau électronique, va maintenant être explicité. With reference to FIG. 2, which shows an enlarged view of a fraction of the network of fiber optic sections, the manner in which an electron beam can be derived from error signals line by line scanning, will now be explained.
Sur la figure 2 ont été réprésentés quatre tronçons de fibre appartenant respectivement aux fibres fl et f2. Les axes optiques ål et A2 de ces fibres optiques sont parallèles à un axe vertical référencé V. Les centres des cassures sont alignés sur un axe horizontal OH perpendiculaire à l'axe OV et ont pour abscisses h1 et h2. L'intervalle séparant deux tronçons de fibre optique est égal à une valeur e. On a également représenté sur la figure 2 deux lignes de balayage L1 et L2 du faisceau électronique sur l'écran. Ces lignes de balayage sont parallèles à l'axe OH. Sur la partie gauche du diagramme, il est illustré plus particulièrement l'effet du déplacement d'un spot lumineux dû en balayage suivant l'axe vertical OV.Si
I'on isole deux spots lumineux P1 et P2 appartenant aux lignes de balayage respectives L1 et L2, bien que la lumière émise par ces spots lumineux ait la même répartition spatiale, la fraction de lumière captée par les tronçons de fibre, en particulier le tronçon supérieur de la fibre fl sur la figure 2, sera différente.In Figure 2 are shown four fiber sections belonging respectively to the fibers fl and f2. The optical axes ål and A2 of these optical fibers are parallel to a vertical axis referenced V. The centers of the breaks are aligned on a horizontal axis OH perpendicular to the axis OV and have the abscissa h1 and h2. The interval between two sections of optical fiber is equal to a value e. FIG. 2 also shows two scanning lines L1 and L2 of the electron beam on the screen. These scan lines are parallel to the OH axis. On the left side of the diagram, it is illustrated more particularly the effect of the displacement of a light spot due to scanning along the vertical axis OV.
We isolate two light spots P1 and P2 belonging to the respective scanning lines L1 and L2, although the light emitted by these light spots has the same spatial distribution, the fraction of light captured by the fiber sections, in particular the section upper of the fiber fl in Figure 2, will be different.
En effet, la lumière captée par l'extrémité d'un tronçon de fibre optique se réduit à un cône de lumière déterminé par la surface apparente de la face d'extrémité du tronçon de fibre optique vue par le spot lumineux. Les axes moyens de ces cônes lumineux forment des angles respectifs a e et a m avec l'axe OV. Les lignes de balayge L1 et L2 ont été choisies de manière à ce qu'elles correspondent à des cas extrêmes. Indeed, the light captured by the end of a section of optical fiber is reduced to a cone of light determined by the apparent surface of the end face of the section of optical fiber seen by the light spot. The mean axes of these light cones form respective angles a e and a m with the axis OV. The scanning lines L1 and L2 were chosen so that they correspond to extreme cases.
L'énergie lumineuse captée devient significative à partir d'un angle a e et augmente jusqu'à un angle a m déterminé par l'ouverture numérique de la fibre optique. Si on appelle SH l'amplitude de liintensité lumineuse captée par la face terminale d'un tronçon de la fibre optique f1, l'amplitude de cette intensité lumineuse évolue comme illustré par la courbe sur la partie gauche du diagramme de la figure 3. Elle part d'un minimum, augmente régulièrement jusqu a un maximum repéré par l'ordonnée M1 de l'axe vertical OV et décroît brusquement. L'amplitude du maximum est déterminée par l'ouverture numérique de la fibre optique.The light energy captured becomes significant from an angle a e and increases to an angle a m determined by the digital aperture of the optical fiber. If we call SH the amplitude of the light intensity sensed by the end face of a section of the optical fiber f1, the amplitude of this light intensity changes as illustrated by the curve on the left part of the diagram in Figure 3. It starts from a minimum, increases regularly to a maximum marked by the ordinate M1 of the vertical axis OV and decreases suddenly. The amplitude of the maximum is determined by the digital aperture of the optical fiber.
En outre, il n'y a pas une seule courbe, mais une infinité de courbes. En effet, l'amplitude du maximum dépend également de l'écar- tement entre les faces terminales des tronçons de fibre optique, c'est-à-dire la longueur e de la cassure. Sur la figure 3, il a été représenté trois valeurs de cet écartement e:l00, 200 et 300 llm. In addition, there is not a single curve, but an infinity of curves. Indeed, the amplitude of the maximum also depends on the spacing between the end faces of the sections of optical fiber, that is to say the length e of the break. In FIG. 3, three values of this spacing e have been shown: 100, 200 and 300 μm.
Cette figure est naturellement symétrique. En effet, si on se place aux points P'1 et P'2, symétriques par rapport à l'axe OH des points P1 et P2, l'évolution de l'intensité lumineuse, captée par le tronçon inférieur de la fibre optique fl, est identique à ce que l'on vient de décrire, notamment l'intensité lumineuse passe par un maximum, d'ordonnée M2 sur l'axe OV symétrique de l'ordonnée M1 par rapport au point O. This figure is naturally symmetrical. Indeed, if one places oneself at points P'1 and P'2, symmetrical with respect to the axis OH of points P1 and P2, the evolution of the light intensity, picked up by the lower section of the optical fiber fl , is identical to what we have just described, in particular the light intensity passes through a maximum, of ordinate M2 on the axis OV symmetrical of the ordinate M1 with respect to point O.
L'intensité lumineuse captée dépend également de l'éloigne- ment du spot lumineux de l'axe Aî, c'est-à-dire la distance dh. The light intensity picked up also depends on the distance of the light spot from the axis Aî, that is to say the distance dh.
En effet, si l'on considère l'une des lignes de balayage, par exemple la ligne de balayage L2, située à une distance dv de l'axe OH, on constate qu'un tronçon, le tronçon supérieur de la fibre f2 de la partie droite de la figure 2 par exemple, commence à capter la lumière pour une position du spot lumineux P3 jusque une position P4 de ce même spot. Ces positions, symétriques par rapport à l'axe A2, sont déterminées par l'ouverture numérique de la fibre f2. Ils correspondent à des cônes de lumière inclinés d'un angle e par rapport à la direction de balayage, direction parallèle à l'axe OH.Si l'on appelle SV l'intensité optique captée par la face d'entrée du tronçon supérieur de la fibre f2, les variations de cette intensité sont décrites par la courbe représentée sur le diagramme de la figure 4. De part et d'autre de deux points d'abscisse M'1 et M'2, points symétriques par rapport à l'abscisse h2 sur l'axe OH, l'intensité lumineuse décroît brusquement. Entre ces deux points M'1 et M'2, l'amplitude de l'intensité lumineuse augmente lentement pour passer par un maximum pour l'abscisse h2 et redécroître ensuite. Indeed, if we consider one of the scanning lines, for example the scanning line L2, located at a distance dv from the axis OH, we see that a section, the upper section of the fiber f2 of the right part of FIG. 2 for example, begins to capture the light for a position of the light spot P3 as far as a position P4 of this same spot. These positions, symmetrical with respect to the axis A2, are determined by the numerical aperture of the fiber f2. They correspond to cones of light inclined at an angle e with respect to the scanning direction, direction parallel to the axis OH. If SV is called the optical intensity captured by the entry face of the upper section of the fiber f2, the variations of this intensity are described by the curve represented on the diagram of FIG. 4. On either side of two points of abscissa M'1 and M'2, points symmetrical with respect to the abscissa h2 on the OH axis, the light intensity decreases suddenly. Between these two points M'1 and M'2, the amplitude of the light intensity increases slowly to pass through a maximum for the abscissa h2 and then decrease again.
En réalité, ces deux réponses élémentaires n'existent pas de façon isolée. I1 y a une combinaison d'un mouvement vertical dû au déplacement progressif des lignes de balayage et d'un mouvement horizontal d'un spot le long des lignes de balayage autour de la cassure. On peut établir, comme illustré par la figure 5, une cartographie en deux dimensions, selon les axes OH et OV, de l'amplitude de l'intensité lumineuse captée par les tronçons en visa-vis. Puis on trace deux droites séquentes se coupant au centre de la cassure, symétriques par rapport aux axes optiques des fibres, par exemple l'axe A2 pour la fibre optique f et formant avec un axe horizontal un angle égal à l'angle e en valeur absolue.Si le spot de balayage est situé dans les zones latérales, c'est-à-dire à droite et à gauche sur la figure 5, l'énergie lumineuse captée par l'un ou l'autre des tronçons en visàvis est pratiquement nulle. Par contre, si le spot de balayage est situé à l'intérieur des zones supérieure et inférieure, l'un des deux tronçons capte de l'énergie lumineuse. Si l'on se déplace sur une droite passant également par le centre h2, de la cassure et située à l'intérieur des zones supérieure et inférieure, la variation de l'amplitude de l'intensité lumineuse captée est décrite par une courbe analogue à celle représentée sur la figure 3, ceci est vrai quelle que soit la droite.On constate l'existence de deux lieux de maxima, qui sont représentés par les courbes A et B sur la figure 5, délimités respectivement par les points C et D et C' et D'. In reality, these two elementary responses do not exist in isolation. There is a combination of vertical movement due to the gradual displacement of the scan lines and a horizontal movement of a spot along the scan lines around the break. It is possible to establish, as illustrated in FIG. 5, a two-dimensional map, along the axes OH and OV, of the amplitude of the light intensity picked up by the visa-vis sections. Then we draw two sequent lines intersecting at the center of the break, symmetrical with respect to the optical axes of the fibers, for example the axis A2 for the optical fiber f and forming with an horizontal axis an angle equal to the angle e in value If the scanning spot is located in the lateral zones, that is to say to the right and to the left in FIG. 5, the light energy captured by one or the other of the opposite sections is practically nothing. On the other hand, if the scanning spot is located inside the upper and lower zones, one of the two sections captures light energy. If we move on a straight line also passing through the center h2, of the break and located inside the upper and lower zones, the variation in the amplitude of the light intensity captured is described by a curve similar to that shown in Figure 3, this is true whatever the line. We note the existence of two places of maxima, which are represented by the curves A and B in Figure 5, delimited respectively by the points C and D and C 'and D'.
La connaissance de cette cartographie, en particulier les deux lieux de maxima, permet de connaître avec précision les positions relatives par rapport à deux axes orthonormés d'un spot et des centres des cassures. Knowledge of this cartography, in particular the two maximum locations, makes it possible to know precisely the relative positions with respect to two orthonormal axes of a spot and the centers of the breaks.
Ceci est vrai pour les différentes zones de l'écran puisque le dispositif de mesure selon l'invention comprend un réseau de tronçons des fibres optique répartis sur tout l'écran.This is true for the different areas of the screen since the measuring device according to the invention comprises a network of sections of optical fibers distributed over the entire screen.
Si l'on se reporte à nouveau à la figure 1, bien qu'il était représenté pour des raisons de simplicité sept fibres optiques et cinq lignes de cassure, ceci n'est naturellement pas limitatif de l'invention. Dans la réalité le nombre de fibres optiques est plus important ainsi que le nombre de cassures. Dans un exemple typique de réalisation, on utilise treize fibres verticales coupées en quatorze tronçons selon treize lignes horizontales équidistantes. On définit ainsi 169 zones de mesures réparties régulièrement sur l'écran. Bien qu'une répartition matricielle orthonormée ait été décrite jusqu a présent, on peut naturellement adopter tout autre topologie si la loi de répartition est bien connue. Referring again to Figure 1, although it was shown for reasons of simplicity seven optical fibers and five break lines, this is of course not limitative of the invention. In reality, the number of optical fibers is greater as well as the number of breaks. In a typical embodiment, thirteen vertical fibers are used, cut into fourteen sections along thirteen equidistant horizontal lines. 169 measurement areas are thus defined, distributed regularly on the screen. Although an orthonormal matrix distribution has been described so far, one can naturally adopt any other topology if the distribution law is well known.
Pour connaître la position horizontale d'une cassure dans une des zones de mesure, c'est-à-dire la position de l'axe A de la fibre optique associée, une méthode simple consiste à repérer la position des flancs raides des signaux dus à un balayage horizontal, notamment si l'on se place sur le lieu d'un des maxima, par exemple la courbe A. Il suffit donc de déterminer dans ce cas la position des points C et D. Le calcul de la distance moyenne entre deux fronts montants de la réponse lumineuse donne la position recherchée. To find out the horizontal position of a break in one of the measurement zones, i.e. the position of the axis A of the associated optical fiber, a simple method consists in locating the position of the steep sides of the signals due to a horizontal scan, in particular if one places oneself on the place of one of the maxima, for example the curve A. It suffices therefore to determine in this case the position of the points C and D. The calculation of the average distance between two rising edges of the light response gives the desired position.
Pour la détermination de la position verticale, une méthode analogue peut être mise en oeuvre, il suffit de déterminer la position du point milieu des maxima de part et d'autre de la cassure à une abscisse donnée. For the determination of the vertical position, an analogous method can be implemented, it suffices to determine the position of the midpoint of the maxima on either side of the break at a given abscissa.
On va maintenant décrire des circuits permettant de déterminer la position des centres des cassures et de générer des signaux de correction superposés aux signaux normaux de balayage. We will now describe circuits making it possible to determine the position of the centers of the breaks and to generate correction signals superimposed on the normal scanning signals.
Dans la réalité, on n'utilise pas un seul photo-détecteur PD comme représenté sur la figure 1, mais deux photo-détecteur PD1 et PD2 disposés chacun à l'une des extrémités des fibres optiques. Une telle configuration est représentée schématiquement sur la figure 6. On retrouve le réseau de fibres optiques fl à fn. Il est également représenté une ligne arbitraire de balayage Lx
De façon pratique, les seules informations que l'on va recueillir, sont les signaux de tension de sortie des photo-détecteurs PD1 et PD2, tensions que l'on peut sommer en une seule tension. Cette tension est l'image de l'amplitude lumineuse captée, il faut donc localiser les lieux A et
B des maxima d'amplitude situés de manière symétrique par rapport au centre des cassures.Pour ce faire, selon l'invention on échantillonne ligne à ligne les amplitudes détectées, et on détermine le maximum.In reality, we do not use a single photo-detector PD as shown in FIG. 1, but two photo-detector PD1 and PD2 each arranged at one of the ends of the optical fibers. Such a configuration is shown diagrammatically in FIG. 6. We find the network of optical fibers fl to fn. There is also shown an arbitrary scan line Lx
In practical terms, the only information that we will collect is the output voltage signals from the photo-detectors PD1 and PD2, voltages that can be summed in a single voltage. This voltage is the image of the light amplitude captured, it is therefore necessary to locate the places A and
B amplitude maxima located symmetrically with respect to the center of the breaks. To do this, according to the invention, the detected amplitudes are sampled line by line, and the maximum is determined.
La figure 7 illustre le processus. Sur chaque ligne de balayage, par exemple à la ligne de balayage arbitraire n, le signal SpD passe par des maxima successifs à proximité des différentes cassures. On mesure ces maxima et on compare chaque ligne à la précédente. Une décision majoritaire est prise qui élimine les informations inutiles : si les maxima détectés à la ligne n+ 1 sont plus grands que ceux détectés à la ligne n, on ne garde que le maxima correspondant à la ligne n+l. Sur le schéma de la figure 7, les maxima sont ceux correspondant à la ligne n+l. Le signal détecté décroît ensuite, comme il est illustré pour la ligne n+2. Figure 7 illustrates the process. On each scan line, for example at the arbitrary scan line n, the signal SpD passes through successive maxima near the different breaks. We measure these maxima and compare each line to the previous one. A majority decision is taken which eliminates unnecessary information: if the maxima detected on line n + 1 are greater than those detected on line n, only the maximum corresponding to line n + 1 is kept. In the diagram in Figure 7, the maxima are those corresponding to the line n + l. The detected signal then decreases, as illustrated for the line n + 2.
Le lieu des maxima A étant ainsi trouvé, on recherche de la même manière les lieux des maxima B, et on en déduit le centre de la cassure. The location of the maxima A being thus found, we search in the same way for the locations of the maxima B, and we deduce the center of the break.
Ces centres des cassures ont des positions physiques bien précises sur écran. Pour avoir une image correcte, il faut que le balayage passe à des instants précis sur ces centres. S'il y a un défaut de géométrie en vertical, le centre d'une cassure n'est pas atteint à la ligne n mais à la ligne n- x, x représentant une distance. . These break centers have very precise physical positions on the screen. To have a correct image, the scanning must pass at precise instants on these centers. If there is a vertical geometry defect, the center of a break is not reached at line n but at line n- x, x representing a distance. .
De même, en horizontal, le balayage passe au centre de la cassure, non pas à un instant t déterminé mais à un instant tt At. Likewise, horizontally, the scan passes through the center of the break, not at a given time t but at a time tt At.
Les erreurs x et At sont extraites par chronométrie, c'est-àdire par comparaison à des signaux d'horloge de référence, et converties en signaux électriques par exemple en tensions ; celles-ci étant envoyées au circuit de balayage et superposées aux signaux de balayage normaux comme paramètre de correction. The errors x and At are extracted by chronometry, that is to say by comparison with reference clock signals, and converted into electrical signals for example into voltages; these being sent to the scanning circuit and superimposed on the normal scanning signals as a correction parameter.
Un circuit pouvant effectuer les opérations qui viennent d'être rappelées est représenté schématiquement sur la figure 8. A circuit capable of carrying out the operations which have just been recalled is shown diagrammatically in FIG. 8.
Sur cette figure, le réseau de fibres optiques comportant des cassures est représenté, pour des raisons de simplicité, par une fibre unique fx comportant deux tronçons, placée devant l'écran E d'un tube cathodique
TC. Les deux extrémités de cette fibre sont couplées optiquement à des photo-détecteurs PD1 et PD2. Ces photo-détecteurs produisent des signaux transmis à des circuits d'interface et d'amplification AMP générant un signal unique SpD, transmis lui-même à un convertisseur analogique numérique CAN. Les signaux numériques issus de la conversion sont mémorisés, d'une ligne de balayage à l'autre, dans deux mémoires tampons MEM1 et
MEM2. L'aiguillage s'effectue à l'aide d'un commutateur électronique K commandé par des signaux de commande SCO.Un comparateur COMP sélectionne les maxima et les transmet sous la forme d'un signal numérique
SM, à des circuits de mesure d'erreurs CME. En outre, ce circuit élabore et transmet au commutateur K les signaux de commande SCO pour admettre dans l'une ou l'autre des mémoires tampons, MEM1 ou MEM2, les signaux convertis, en fonction du résultat de la comparaison. Ces circuits reçoivent des signaux d'horloge HC servant de référence. La fréquence de ces signaux est en relation directe avec le nombre de fibres optiques. L'occurrence de la détection des maxima est comparée avec la chronométrie des signaux d'horlogne HC. Les écarts temporels sont convertis en signaux de corrections d'erreurs transmis à un convertisseur numérique-analogique CNA qui élabore sur sa sortie un signal de correction d'erreur SCE superposé, dans un sommateur SOM, aux signaux normaux de balayage SB générés par les circuits de balayage CB. Ces derniers reçoivent des signaux d'horloge de balayage HB générés par les circuits CHR. Les signaux de chronométrie sont générés par des circuits CHR comportant des bases de temps classiques. A la sortie des circuits de sommation SOM, les signaux de balayage composites ainsi obtenus SPC sont transmis via les circuits habituels d'interface et d'amplification AMPB aux circuits de déviation BD.In this figure, the optical fiber network comprising breaks is represented, for reasons of simplicity, by a single fiber fx comprising two sections, placed in front of the screen E of a cathode ray tube
TC. The two ends of this fiber are optically coupled to photodetectors PD1 and PD2. These photo-detectors produce signals transmitted to AMP interface and amplification circuits generating a single SpD signal, itself transmitted to an analog-to-digital ADC converter. The digital signals resulting from the conversion are stored, from one scanning line to the other, in two buffer memories MEM1 and
MEM2. The switch is made using an electronic switch K controlled by SCO control signals. A comparator COMP selects the maxima and transmits them in the form of a digital signal
SM, to CME error measurement circuits. In addition, this circuit elaborates and transmits to the switch K the control signals SCO to admit into one or the other of the buffer memories, MEM1 or MEM2, the converted signals, according to the result of the comparison. These circuits receive clock signals HC serving as a reference. The frequency of these signals is directly related to the number of optical fibers. The occurrence of the detection of the maxima is compared with the timing of the clock signals HC. The time differences are converted into error correction signals transmitted to a digital-analog converter DAC which generates on its output an error correction signal SCE superimposed, in an SOM summator, on the normal scanning signals SB generated by the circuits. CB scan. The latter receive scan clock signals HB generated by the circuits CHR. The timing signals are generated by CHR circuits comprising conventional time bases. At the output of the summation circuits SOM, the composite scanning signals thus obtained SPC are transmitted via the usual interface and amplification circuits AMPB to the deflection circuits BD.
La convergence s'effectue par itération en fonction du gain de boucle propre au circuit. Convergence is performed by iteration as a function of the loop gain specific to the circuit.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8504331A FR2579370A1 (en) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | Device for measuring defects of geometry of the scanning of the screen of a cathode ray tube |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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FR8504331A FR2579370A1 (en) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | Device for measuring defects of geometry of the scanning of the screen of a cathode ray tube |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2579370A1 true FR2579370A1 (en) | 1986-09-26 |
Family
ID=9317493
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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FR8504331A Pending FR2579370A1 (en) | 1985-03-22 | 1985-03-22 | Device for measuring defects of geometry of the scanning of the screen of a cathode ray tube |
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---|---|
FR (1) | FR2579370A1 (en) |
Citations (3)
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- 1985-03-22 FR FR8504331A patent/FR2579370A1/en active Pending
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Title |
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