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Verfahren und Anordnung zur
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Konvergenzeinstellung bei Farbbildröhren Die Erfindung betrifft ein
Verfahren und Anordnung zum Einstellen der horizontalen und vertikalen Konvergenz
bei Farbbildröhren vom In-Line-Typ, deren Elektronenstrahlen einen mehrere Maskenschlitze
erfassenden Querschnitt haben und die zur Konvergenzeinstellung in Form eines Rasterfeldes
abgelenkt werden.
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Die Konvergenzeinstellung dient dem Zweck, die drei Elektropenstrahlen
derart zur Deckung zu bringen, daß ein auf dem Bildschirm der Röhre erzeugtes Rasterfeld
für das Auge des Betrachters als weißes Gitter erscheint.
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Bislang erfolgt dieses vornehmlich auf visuelle Weise. Unter Beobachtung
des Rasterfeldes wird eine für die Konvergenzeinstellung vorgesehene Mehrpoleinheit
auf dem Hals der In-Line-Bildröhre manuell auf die größte Helligkeit der drei Farben
eingestellt. Durch die besondere Struktur der bei In-Line-Röhren verwendeten Schlitzmaske
ist dieses vor allem in horizontaler Richtung wegen der breiten Abschattungen
der
Elektronenstrahlen zwischen den Schlitzen nicht optimal möglich. Zudem sind die
Anforderungen an die Personen, die diese Einstellung vornehmen, sehr hoch. Abgesehen
von einer besonderen Eignung für diese Tätigkeit, ist mit der in weitgehend abgedunkelten
Räumen durchzuführenden Justage eine hohe Belastung der Augen verbunden, die ohne
Schadenfolge nur eine gewisse Zeit ausgeübt werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Verfahren anzugeben,
das ein Einstellen der Konvergenz auf meßtechnischem Wege ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen
Merkmale gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens auf.
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Die durch die Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß das Einstellen der Konvergenz unabhängig vom subjektiven Empfinden aufgrund
der physiologischen Eigenheit der Augen der einstellenden Person auf die tatsächlichen
Helligkeitsschwerpunkte der drei Elektronenstrahlen erfolgt, wobei der Einstellumfang
ohne visuelle Beobachtung der Bildschirmwiedergabe bei normalen Lichtverhältnissen
durchgeführt werden kann.
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Anhand eines Ausführungsbeispiels wird das Verfahren gemäß der Erfindung
in Verbindung mit den Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1
den Bildschirm einer Farbbildröhre vom In-Linetyp mit generiertem Rasterfeld.
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Fig. 2 den visuellen Eindruck des Rasterfeldkreuzungspunktes A der
Fig. 1 bei eingestellter Konvergenz in vergrößerter Darstellung.
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Fig. 3 den Rasterfeldkreuzungspunkt A der Fig. 1 bei fehlerhafter
Konvergenzeinstellung in vergrößert-er, schematischer Darstellung.
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Fig. 4 einen Ausschnitt aus der Schlitzmaske der Bildröhre von Fig.
1 im vergrößerten Maßstab Fig. 5 die schematische Darstellung eines Teils des Bildschirms
der Röhre von Fig. 1 im Horizontalschnitt mit konvergierenden Elektronenstrahlen
entsprechend Fig. 2.
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Fig. 6 die schematische Darstellung eines Teils des Bildschirms der
Röhre von Fig. 1 im Horizontalschnitt mit divergierenden Elektronenstrahlen entsprechend
Fig. 3.
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Fig. 7 eine angenommene Intensitätsverteilung über den Querschnitt
der Elektronenstrahlen von Fig. 6.
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Fig. 8 die nach Helligkeit gewichteten Farbanteile einer Rasterlinie
bei divergierenden Elektronenstrahlen mit einer Intensitätsverteilung gemäß Fig.
7 und in schematischer Darstellung eine die Helligkeitswerte inkremental abtastende
Diodenzei le.
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Fig. 1 zeigt den Bildschirm einer Farbbildröhre vom In-Line-Typ, auf
dem in bekannter Weise durch einen Rastergenerator ein aus sich kreuzenden Linien
2 bestehendes
Rasterfeld erzeugt wird.Bei richtiger Konvergenzeinstellung
der drei Elektronenstrahlen erscheinen die Rasterlinien dem Betrachter durch überlagerung
der drei Teilbilder in den Grundfarben blau, grün und rot als weiße Striche auf
dunklem Grund. Fig. 2 zeigt den Kreuzungspunkt A der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung
in dem visuellen Eindruck weiß W, wie er vom menschlichen Auge bei bestehender Konvergenz
wahrgenommen wird.
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Fig. 3 zeigt den gleichen Kreuzungspunkt A der Fig. 1 in vergrößerter
Darstellung bei fehlerhafter Konvergenzeinstellung in schematischer Darstellung.
Die drei Farbgitter blau B,grün G und rot R sind vertikal und horizontal zueinander
verschoben, so daß sie sich nur zum Teil decken. Der Eindruck für das menschliche
Auge ist ein schmales weißes Kreuz W, im Bereich der Deckung aller drei Farben blau
B, grün G und rot R, das von Farbrändern eingefaßt ist.
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Durch verstellbare magnetische Mehrpolfelder einer Mehrpoleinheit,
die auf dem Hals der Röhre angeordnet ist, lassen sich in bekannter Weise die das
blaue und rote Rasterfeld erzeugenden Elektronenstrahlen mit dem Elektronenstrahl
des grünen Rasterfeldes derart zur Deckung bringen, daß der Betrachter den Eindruck
eines weißen Gitterrasters gemäß Fig. 2 hat. Die Deckung soll dabei auf den Intensitätsschwerpunkt
S (Fig. 2) der Strahlung und nicht auf die Mittelachse M (Fig. 7) des einzelnen
Elektronenstrahls ausgelegt sein, die wegen unterschiedlicher Emission der Kathodenfläche
der Strahlerzeuger nicht notwendigerweise zusammenfallen müssen.
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Die Problematik der Einstellung eines Elektronenstrahls E zeigt Fig.
4, die einen vergrößerten Ausschnitt einer bei In-Line-Röhren verwendeten Schlitzmaske
3 darstellt.
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Die Schlitze 4 haben eine Länge l von z.B. 800 pm und eine Breite
b von z.B. 200 pm. Sie sind in vertikaler Richtung durch schmale Stege 5 beabstandet.
Diese haben eine Breite a von z.B. 100 vom. In horizontaler Richtung v ist die Maskenfläche
6 zwischen benachbarten Schlitzreihen mit einer Breite ah von z.B. 600 pm wesentlich
größer Wie Fig. 4 zeigt, haben die Elektronenstrahlen E einen Querschnitt, der stets
mehrere Schlitze 4 erfaßt.
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Er bestimmt die Rasterlinienbreite. Während sich die Lage des Intensitätsschwerpunktes
S des Elektronenstrahls in vertikaler Richtung aufgrund der schmalen Stege 5 renativ
einfach ermitteln läßt, ist dieses in horizontaler Richtung aufgrund der erheblich
breiteren Maskenflächen 6 wesentlich schwieriger.
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Daher war es dem subjektiven Empfinden der die Konvergenzeinstellung
vornehmenden Person überlassen, eine möglichst optimale Deckung der Intensitätsschwerpunkte
S der drei Elektronenstrahlen durch Beobachtung der sich zu weiß ergänzenden drei
farbigen Teilbilder des Rasters zu erreichen. Auch unter Zuhilfenahme von optischen
Geräten, wie z.B. von Mikroskopen oder dergleichen, ist wegen der physiologischen
Eigenheit der Augen von Beobachter zu Beobachter keine Einheitlichkeit gewährleistet.
Daher ist es angebracht, die Bestimmung eines Konvergenzfehlers und die Einstellung
auf meßtechnischem Wege zu ermitteln bzw.
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durchzuführen.
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Die Figuren 5 und 6 zeigen die schematische Darstellung eines Teils
des Bildschirms 1 der Fig. 1 mit Schlitzmaske 3
im Horizontalschnitt.
An der Innenseite des Bildschirms 1 sind in herkömmlicher Weise vertikal verlaufende
Leuchtstoffstreifen B, G, R im steten Wechsel angeordnet.
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Schematisch dargestellte Elektronenstrahlen EB, EG und ER treten durch
die im Strahlbereich liegenden Maskenschlitze 4. Sie treffen dabei aufgrund ihres
jeweiligen Farbauswahlwinkels auf Leuchtstoffstreifen der ihnen zugeordneten Farbe
B, G oder R. Der Erregungszustand ist durch Schraffur gekennzeichnet.
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Fig. 5 zeigt den Fall der optimalen Konvergenzeinstellung, bei der
im Bereich der Schlitzmaske 3 eine vollständige Deckung der drei Elektronenstrahlen
EB, DG und ER gegeben ist. Entsprechend werden alle innerhalb der Strahlbreiten
liegenden Leuchtstoffstreifen B, G, R erregt, was dem betrachten den Auge den Eindruck
einer weißen W Raster linie 2 entsprechend Fig. 2 vermittelt.
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Fig. 6 zeigt die Verhältnisse bei fehlerhafter Konvergenzeinstellung
entsprechend Fig. 3. Die Elektronenstrahlen EB und ER weichen so stark von der Sollage
gemäß Fig. 5 ab, daß die drei Strahlen EB, EG und ER nur durch den mittleren Schlitz
4 der Maske 3 gemeinsam hindurchtreten und drei benachbarte Leuchtstoffstreifen
B, G und R erregen. Nur in diesem Bereich erscheinen die Rasterlinien 2 weiß W,
gesäumt von blaugrünen BIG bis blauen B und rotgrünen R/G bis roten R Farbrändern.
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Wie bereits erwähnt, liegt der Intensitätsschwerpunkt S der Elektronenstrahlen
nicht notwendigerweise auf der Mittelachse M des jeweiligen Strahls. Dieses verdeutlicht
Fig. 7, die eine angenommene Intensitätsverteilung
über den Querschnitt
der divergierenden Elektronenstrahlen EB, EG und ER der Fig. 6 längs des ihnen zugeordneten
beuchtstoffstreifenbereichs zeigt. Gemäß Fig. 4 wird der größte Teil der Strahlen
EB, EG und ER durch die Schlitzmaske 3 (in Fig. 7 nicht dargestellt) abgeschattet.
Nur der durch die Schlitze 4 hindurchtretende Teil gelangt auf die Leuchtstoffstreifen
B, G bzw. R, die entsprechend der Strahlintensität I die Leuchtstoffstreifen B,
G, R mehr oder weniger hell aufleuchten lassen. Die Helligkeit H der Leuchtstoffstreifen
B, G und R gibt somit einen direkten Aufschluß über die Intensität der sie erregenden
Elektronenstrahlanteile.
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Fig. 8 zeigt die über x aufgetragene Helligkeit Hg, HG und HR der
einzelnen Farbkomponenten B, G und R. Es ist augenfällig, daß aus diesen Bruchteilen
zwar unter Umständen auf die geometrische Mitte HB, MG und NR aber nicht ohne weiteres
auf die Intensitätsschwerpunkte SB, G und R der erregenden Elektronenstrahlen Eg,
EG und ER geschlossen werden kann. Erst die Kenntnis der Lage dieser Schwerpunkte
gestattet die genaue Ermittlung des Konvergenzfehlers KF und gibt die Möglichkeit
einer genauen Konvergenzeinstellung oder -uberprufung.
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Zu diesem Zweck wird auf dem Bildschirm 1 im Kreuzungspunkt zweier
Rasterlinien 2 (Fig. 1) eine hoch auflösende Diodenzeile horizontal befestigt. Fig.
3 zeigt die schematische Darstellung einer derartigen Diodenzeile 7, deren Dioden
8 z.B. einen Teilungsabstand von 20 pm haben. Ihre Länge entspricht zumindest der
gewünschten Meßstrecke lx.
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Durch Farbtrennung, die z.B. durch Filtern oder Abschalten von jeweils
zwei Elektronenstrahlen erreicht werden kann,
werden über die stationäre
Diodenzeile 7 nacheinander die Helligkeitswerte H der erregten Leuchtstoffstrei
fen B, G und R - inkremental zerlegt - erfaßt. Die Ausgänge der Dioden 8 sind an
eine nicht dargestellte Auswerteschaltung angeschlossen, die nach der Formel
bei der Hn der von einer Diode 8 erfaßte inkrementale Helligkeitswert H an der Stelle
n längs der Meßstrecke lx und dx der Teilungsabstand der Dioden 8 in Millimetern
ist, für jede Farbkomponente einen gewichteten Mittelwert MSB, MSG bzw. MSR bildet,
der die Lage des Intensitätsschwerpunkts SB, SG bzw. SR des jeweiligen Elektronenstrahls
EB, EG bzw. ER in bezug auf die Meßstrecke lx angibt.
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Bei der Ermittlung des Konvergenzfehlers KF wird bei In-Line-Röhren
bekannterweise vom mittleren Elektronenstrahl EG des Systems ausgegangen. Es sind
also die Abweichungen der Elektronenstrahlen E8 und ER von der Deckungslage mit
dem Strahl EG zu bestimmen. Diese ergeben sich in einfacher Weise für den Elektronenstrahl
E8 aus Mittelwert M SB - MSG = Abweichung KFB und für den Elektronenstrahl ER aus
Mittelwert M SR - MSG = Abweichung KF
Mit Hilfe dieser Werte kann
eine manuelle oder automatische Einstellung der Mehrpoleinheit auf optimale Konvergenz
erfolgen.
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Zur Bestimmung des Konvergenzfehlers in der Vertikalen Y wird die
zu diesem Zweck um ihren Mittelpunkt schwenkbar 0 gelagerte Diodenzeile 7 um 90
gedreht. Der Meßvorgang ist der gleiche wie vorbeschrieben. Die Farbtrennung ergibt
sich automatisch durch die Längsstruktur der Leuchtstoffstreifen, auf die die Diodenzeile
7 nacheinander durch Verschieben in horizontaler Richtung um jeweils einen Teilungsabstand
der Leuchtstoffstreifen B, G, R eingestellt wird.
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Um eine genaue Positionierung der Diodenzeile 8 auf die Mitte eines
Rasterlinienkreuzes und eine Verschiebung quer zur Y-Richtung zu ermöglichen, ist
es sinnvoll, die Diodenzeile 8 auf einem Kreuzschlitten zu befestigen, der z.B.
über Saugnäpfe auf dem Bildschirm 1 ortsfest angeordnet werden kann. Die Einstellung
auf die Mitte eines Rasterlinienkreuzes erfolgt bei eingeschaltetem Grün-Raster.
Während dieses Vorgangs wird die in der Mitte der Zeile befindliche Diode wirksam
geschaltet, die über eine Kreuzschlitteneinstellung auf gröBte Helligkeit innerhalb
des Kreuzungspunktes und damit auf Mittenposition eingestellt wird.