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