Die Erfindung betrifft eine Farbfernsehprojektionseinrichtung mit selbsttätiger Korrektur von Bildgeometrie und Farbkonvergenz.The invention relates to a color television projection deviceautomatic correction of image geometry and color convergence.
In der beanspruchten Farbfernsehprojektionseinrichtung wird durch Messung der aktuellen Geometrie-Verzerrung jedes einzeln projizierten Farbauszuges eine Fehlergröße gewonnen. Durch Umrechnung dieser Größe in Korrekturparameter läßt sich mit Hilfe geeigneter Ablenkschaltungen die geometrische Form der einzelnen Teilbilder solange nachsteuern, bis Farbkonvergenz und Bildgeometrie die geforderte Güte erreichen.In the claimed color television projection device is byMeasurement of the current geometry distortion of each individually projectedColor separation won an error size. By converting this size intoCorrection parameters can be adjusted using suitable deflection circuitsReadjust the geometric shape of the individual drawing files until colorconvergence and image geometry achieve the required quality.
Es ist bekannt, daß bei der magnetischen Ablenkung in Elektronenstrahlröhren geometrische Bildverzerrungen entstehen, deren Art und Ausmaß von dem Verlauf des die Ablenkung bewirkenden Magnetfeldes bestimmt wird. Abhandlungen hierzu finden sich in "Zeitschrift für Physik", Jahrgang 1941, Band 118, Seiten 593 bis 617, ferner in "Zeitschrift für Physik", Jahrgang 1942, Band 119, Seiten 423 ff. Arbeiten zum gleichen Thema liegen in "Philips Research Report", Jahrgang 1957, Band 12, Seiten 46 bis 68 und "Philips Research Report", Jahrgang 1959, Band 14, Seiten 65 bis 97, vor.It is known that magnetic deflection in electronsbeam tubes geometric image distortions arise, their nature and outmeasured by the course of the magnetic field causing the deflection becomes. Treatises for this can be found in "Zeitschrift für Physik", year1941, volume 118, pages 593 to 617, further in "Zeitschrift für Physik",Year 1942, volume 119, pages 423 ff. Works on the same subject liegen in "Philips Research Report", year 1957, volume 12, pages 46 to 68and "Philips Research Report", year 1959, volume 14, pages 65 to 97,in front.
Bei der Farbfernsehbildprojektion mit drei getrennten, die Primärfarben Rot, Grün und Blau wiedergebenden Bildröhren ist die Projektionsrichtung der drei Systeme nicht gleich, da die einzelnen Farbauszüge an geometrisch verschiedenen Orten erzeugt werden, in der Bildebene aber präzise zur Deckung gebracht werden müssen. Zur Korrektur der dadurch auftretenden Schrägprojektionsverzerrungen können prismenartige Röhrenvorsätze eingesetzt werden ("IEEE Spectrum", Jahrgang 1981, Heft 11, Seiten 40 bis 45).In the case of color television image projection with three separate, the primary colorsThe projection direction is red, green and blue picture tubesof the three systems not the same, because the individual color separations are geometricaldifferent locations are generated, but precisely in the image planeCover must be brought. To correct the resultingOblique projection distortions can result in prismatic tube attachmentsbe set ("IEEE Spectrum", year 1981, issue 11, pages 40 to 45).
Es sind Verfahren bekannt, die die genannten Bildfehler teilweise aufheben. Hierzu zählen die in der Farbfernsehtechnik angewandte "Ost-West-Korrektur" und die Beseitigung des "Tangensfehlers".Methods are known which partially address the image errors mentionedto lift. These include the "East-West" applied in color television technology.Correction "and the elimination of the" tangent error ".
Die erwähnten Korrektureinrichtungen sind allerdings nicht in der Lage, gerade die bei der Farbfernsehprojektion auftretenden Verzerrungen mit einer einzigen Maßnahme zu beseitigen. Daher werden auf diesem Gebiet häufig zusätzliche Korrekturablenkspulen eingesetzt, die ein Magnetfeld erzeugen, das sich dem durch die Hauptablenkspule erzeugten Feld überlagert.However, the correction devices mentioned are not able toespecially the distortions that occur in color television projectionto eliminate a single measure. Therefore, in this areaOften additional correction deflection coils are used which create a magnetic fieldtestify that overlaps the field generated by the main deflection coil.
Zur selbsttätigen Konvergenzkorrektur bei der Farbfernsehwiedergabe mit Lochmaskenbildröhre ist ein Verfahren bekannt, das in "IBM Journal of Research and Development", Band 24, Heft 5, Sept. 1980, Seiten 598 bis 611, beschrieben ist. Die dort angewandte Technik ist allerdings nicht auf die Projektion von Fernsehbildern anwendbar.For automatic convergence correction in color television playback withPinhole picture tube is a method known in "IBM Journal ofResearch and Development ", Vol. 24, No. 5, Sept. 1980, pages 598 to611. However, the technology used there is not upthe projection of television images applicable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Korrektur der geometrischen Verzerrungen und der Konvergenzfehler von projizierten Farbfernsehbildern vollkommen selbsttätig durchzuführen; auf zusätzliche Hilfsablenkspulen soll aber verzichtet werden.The invention has for its object the correction of the geometridistortions and the convergence error of projected color televisionperform images completely automatically; on additional auxiliarysteering coils should be avoided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch Messung der aktuellen Geometrie jedes einzeln projizierten Farbauszuges eine Fehlergröße gewonnen wird, mit der sich die Geometrie jedes Einzelbildes nachregeln läßt. Zur Vermeidung zusätzlicher Korrekturablenkspulen werden den Ablenkströmen mit Hilfe geeigneter Schaltungstechnik Korrektursignale überlagert, die sowohl Gleich- als auch Wechselstromkomponenten enthalten können. Das Korrektursignal jeder einzelnen Ablenkung ist dabei eine Funktion der zwei Koordinaten des Bildortes.This object is achieved in that by measurementthe current geometry of each individually projected color separation is a mistakesize is obtained with which the geometry of each individual imagecan be adjusted. To avoid additional correction deflection coils the deflection currents with the help of suitable circuit technology correction signalssuperimposed, which contain both DC and AC componentscan. The correction signal of each individual deflection is oneFunction of the two coordinates of the image location.
Zur Gewinnung der benötigten Korrektursignale wird zunächst die Geometrie jedes einzeln projizierten Farbauszuges vermessen. Zu diesem Zweck wird von einem im Gerät enthaltenen Testbildgenerator ein Bildsignal geliefert, das aus hellen Linien auf dunklem Untergrund besteht. Mit Hilfe dieses Testmusters wird der tatsächliche Ort einer Reihe von Bildpunkten bestimmt, deren Lage innerhalb des Testbildes genau bekannt ist. Aus diesen Ortsinformationen lassen sich Geometriemerkmale berechnen, die die vorhandenen geometrischen Nichtlinearitäten und Durchbiegungen beschreiben.To obtain the required correction signals, the geoevery single projected color separation. To this endan image signal is generated by a test image generator included in the devicedelivers, which consists of light lines on a dark background. With helpthis test pattern becomes the actual location of a series of pixelsdetermines whose position within the test image is known exactly. From theThis location information can be used to calculate geometry features thatdescribe existing geometric nonlinearities and deflectionsben.
Um die Einzelbilder geometrisch zu entzerren, muß die Elektronenstrahlablenkung jeder Bildröhre ein Raster erzeugen, dessen elektronische Entzerrung invers zu der gemessenen Bildverzerrung ist. Hierzu werden den normalerweise sägezahnförmig verlaufenden Komponenten der Horizontal- und Vertikalablenkströme Korrekturanteile überlagert, die von Bildort zu Bildort variieren.In order to geometrically equalize the individual images, the electron beam must bedeflection each picture tube generate a grid, its electronic entdistortion is inverse to the measured image distortion. For this, thenormally sawtooth-shaped components of the horizontaland vertical deflection currents superimposed on correction portions from image location toImage location vary.
Zur technischen Realisierung dieser Entzerrung in horizontaler Richtung ohne Einsatz von Korrektur-Ablenkspulen dient eine neuartige Horizontal-Ablenkschaltung, deren Prinzipschaltbild inFig. 1 dargestellt ist. Der für die Ablenkung erforderliche Schalter wird hier durch den TransistorT und die RückstromdiodeD dargestellt. Stattdessen könnte auch ein Thyristorpaar mit Kommutierungsnetzwerk eingesetzt werden.A new type of horizontal deflection circuit is used for the technical implementation of this equalization in the horizontal direction without the use of correction deflection coils, the basic circuit diagram of which is shown inFIG. 1. The switch required for the deflection is represented here by the transistorT and the return current diodeD. A pair of thyristors with a commutation network could also be used instead.
In gleicher Weise, wie aus der Fernsehtechnik bereits bekannt ist, wird der TransistorT vom SteuerstromIB periodisch in den leitenden und gesperrten Zustand geschaltet, wobei das Sperren den Zeilenrücklauf einleitet. Der KondensatorCA bildet zusammen mit der AblenkspuleLA einen Parallelresonanzkreis, der die Rücklaufgeschwindigkeit festlegt. Der Rücklauf wird durch die DiodeD beendet, die während der ersten Hälfte des Hinlaufs den Ablenkstrom übernimmt. Während dieser Zeit muß der SteuerstromIB den Ablenktransistor wieder in den leitenden Zustand schalten.In the same way, as is already known from television technology, the transistorT is switched periodically by the control currentIB into the conductive and blocked state, the blocking initiating the line return. The capacitorCA together with the deflection coilLA forms a parallel resonance circuit which determines the return speed. The return is terminated by the diodeD , which takes over the deflection current during the first half of the forward. During this time, the control currentIB must switch the deflection transistor back into the conductive state.
Für die Erläuterung der Wirkung der KorrekturspannungUK sei zunächst angenommen, die AblenkspuleLA habe keinen ohmschen Wicklungswider stand. Da die Ablenkung periodisch arbeitet, ergibt sich als Integral über die Spannung an der AblenkspuleFor the explanation of the effect of the correction voltageUK, it is initially assumed that the deflection coilLA has no ohmic winding resistance. Since the deflection works periodically, the integral of the voltage across the deflection coil results
d. h. der Zeitmittelwert der SpannungUK ist gleich dem Zeitmittelwert der SpannungUA. Mit dieser Argumentation ergibt sich, daß auch der Zeitmittelwert der Spannung anRH den gleichen Wert hat. Durch die HilfsinduktivitätLH fließt demnach der mittlere StromIH(gemittelt)=UK(gemittelt)/RH. Wird die ZeitkonstanteLH/RH ausreichend groß dimensioniert, unterliegt dieser Strom keinen wesentlichen kurzzeitigen Schwankungen. Da der AblenkstromIA aus der Summe des TransistorstromsIT und des HilfsstromsIH besteht, läßt sich somit eine horizontale Verschiebung des Ablenkbereiches erzielen. Diese Verschiebung kann sich jedoch langsam ändern, so daß eine individuelle Beeinflussung von Bildanfang und Bildende möglich ist.ie the time average of the voltageUK is equal to the time average of the voltageUA. With this reasoning it follows that the time average of the voltage atRH has the same value. Accordingly, the average currentIH (averaged) =UK (averaged) /RH flows through the auxiliary inductanceLH. If the time constantLH /RH is dimensioned sufficiently large, this current is not subject to any significant short-term fluctuations. Since the deflection currentIA from the sum of the transistor currentIT and the auxiliary currentIH is, thus, can achieve a ho zontal displacement of the deflection region. However, this shift can change slowly, so that an individual influence of the beginning and end of the picture is possible.
Ist der über eine Ablenkperiode gemittelte Wert vonUK gleich Null, der Momentanwert vonUK während des Zeilenhinlaufs jedoch von Null verschieden, werden Ablenkamplitude und -linearität beeinflußt, da in dieser Phase an der Ablenkspule die Summe aus der Betriebsspannung -UB und der KorrekturspannungUK anliegt.Is averaged over a deflection period value ofUK equal to zero, the instantaneous value ofUK during the line trace but from zero ver secreted are deflection amplitude and linearity affected because at this stage of the deflection coil, the sum of the operating voltage -UB and the correction voltageUK is present.
Die AblenkspuleLA besitzt in Wirklichkeit einen merklichen ohmschen Widerstand. Dieser beeinflußt jedoch im wesentlichen nur den Gleichanteil des Korrekturstroms und erfordert, daß die zum Erzielen einer bestimmten Bildverschiebung benötigte KorrekturspannungUK(gemittelt) in demjenigen Verhältnis vergrößert werden muß, in dem sich der Wicklungswiderstand zu dem WiderstandRH befindet.The deflection coilLA actually has a noticeable ohmic resistance. However, this affects essentially only the DC component of the correction current and requires that the correction voltageUK (averaged) required to achieve a certain image shift must be increased in the ratio in which the winding resistance to the resistanceRH is.
Die SpannungUK wird von einem Leistungsoperationsverstärker geliefert, dessen Versorgung durch die nullsymmetrischen Betriebsspannungen +UV und -UV erfolgt.The voltageUK is supplied by a power operational amplifier, which is supplied by the zero-symmetrical operating voltages +UV and -UV.
Fig. 2 zeigt die Spezialisierung gemäß Nebenanspruch 4. Die einzelnen Ablenkkreise sind durch die DiodenDE 1 bisDE 3 entkoppelt.Fig. 2 shows the specialization according to independent claim 4. The individual deflection circuits are decoupled by the diodesDE 1 toDE 3 .
In relativ einfacher Weise geschieht die Korrektur der Vertikalablenkung. Hier wird das Ausgangssignal eines Korrektursignalgenerators direkt an die Ablenkspule geführt, da der Korrektursignalgenerator sowohl den Sägezahnanteil als auch die Korrekturkomponenten liefert.The correction of the vertical variables takes place in a relatively simple mannerkung. Here the output signal of a correction signal generator becomes directled to the deflection coil, since the correction signal generator both theSawtooth portion as well as the correction components.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß zur Projektion eines von geometrischen Verzerrungen und Farbdivergenzen freien Farbfernsehbildes kein manueller Abgleich erforderlich ist. Der technische Aufwand zum Erreichen der geforderten Ablenkgeometrie bleibt verhältnismäßig gering, da auf Grund der angewendeten Schaltungstechnik für jede Bildröhre nur ein Ablenkspulenpaar, bestehend aus je einer Horizontal- und einer Vertikalablenkwicklung, erforderlich ist. Zusätzliche Korrektur-Ablenkspulen werden nicht benötigt. Eine Wiederholung des Korrekturvorgangs ist nur zum Ausgleich von Bauteilalterung oder nach einem Transport erforderlich.The advantages achieved with the invention are in particularthat to project one of geometric distortions and color diverslimits free color television picture no manual adjustment is required.The technical effort to achieve the required deflection geometryremains relatively low because of the circuit usedtechnology for each picture tube only one pair of deflection coils, each consisting of oneHorizontal and a vertical deflection winding is required. AdditionalCorrection deflection coils are not required. A repetition of the Correctification process is only to compensate for component aging or after aTransport required.
Das Verfahren bietet neben der Anwendung in der Fernsehtechnik Einsatzmöglichkeiten in allen Bereichen, in denen Elektronenstrahlablenkungen erforderlich sind, beispielsweise in der Elektronenmikroskopie und der Elektronenstrahllithografie.In addition to its use in television technology, the process offers aPossible uses in all areas in which electron beam deflectionsare required, for example in electron microscopy and elecelectron beam lithography.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand des BlockschaltbildesFig. 3 erläutert.An embodiment of the invention is explained below with reference to the block diagramFig. 3.
Bedingt durch die vorgesehene Anwendung wurde das Mustergerät für eine Bildwiederholrate von 50 Hz und eine Zeilenfrequenz von 15 625 Hz ausgelegt; abgesehen vom fehlenden Zeilensprung und der sich daraus ergebenden Zeilenzahl von 312,5 entspricht dies der CCIR-Norm. Das Gerät ist auch in der Lage, Norm-Fernsehsignale zu verarbeiten, schreibt jedoch die zwei Halbbilder ohne Zeilensprung übereinander.Due to the intended application, the sample device fora refresh rate of 50 Hz and a line frequency of 15 625 Hzdesigned; apart from the missing interlacing and the result of itgiving the number of lines of 312.5 corresponds to the CCIR standard. The device isis also able to process standard television signals, but writes thetwo fields one above the other without interlacing.
Die für den Rot-, Grün- und Blaukanal getrennt zugeführten Videosignale steuern mit Hilfe der drei Videoverstärker die Helligkeit der verwendeten Bildröhren. Das CCIR-Synchronsignal wird über einen weiteren Eingang zugeführt, kann aber auch den Videosignalen überlagert sein. Die Schaltung zur Trennung des Synchronsignals von den Videosignalen ist Stand der Technik und wurde aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.The video fed separately for the red, green and blue channelsThe three video amplifiers control the brightness of the signals useddete picture tubes. The CCIR sync signal is via another inputsupplied, but can also be superimposed on the video signals. The circuitto separate the synchronous signal from the video signals is the state of the artTechnology and was not shown for reasons of clarity.
In der Synchronsignal-Aufbereitung werden die Horizontal- und Vertikalsynchronanteile separiert. Diese beiden Komponenten dienen dazu, zwei digitale Zähler jeweils exakt zu Beginn eines Bildes bzw. einer Zeile auf Null zu setzen. Im Vertikalteil geschieht dies mit einem direkten Rücksetzbefehl an den Vertikalzähler, im Horizontalteil wird eine PLL (phase locked loop) synchronisiert, deren Oszillator mit einem ganzzahligen Vielfachen der Horizontal-Ablenkfrequenz schwingt.The horizontal and vertiseparate synchronous components. These two components serve two digital counters exactly at the beginning of a picture or lineTo set zero. In the vertical part this happens with a direct backSet command to the vertical counter, a PLL (phaselocked loop) synchronized, whose oscillator with an integer multipleChen the horizontal deflection frequency swings.
Der Stand des Vertikalzählers ist als Adresse für die folgenden Korrekturspeicher aufzufassen und bestimmt die gerade zu schreibende Fernsehzeile. Die Position innerhalb der Zeile wird durch den Horizontalzähler festgelegt, der die niederwertigen Bits der Speicheradresse generiert. Zur Speicheradressierung dienen vertikal 9 Bits und horizontal 4 Bits. Die Anzahl der Horizontal-Bits erscheint sehr gering; es konnte aber gezeigt werden, daß duch lineare Interpolation zwischen den 16 Korrekturwerten eine ausreichend genaue Ablenkung möglich ist. Die Interpolation wird durch die Horizontal-Ablenkspule selbst vorgenommen, deren Strom der angelegten Spannung gemäß einer Tießpaßfunktion folgt.The status of the vertical counter is the address for the following correctionsdoor memory and determines the TV to be writtenrow. The position within the line is determined by the horizontal counterthat generates the least significant bits of the memory address. ToMemory addressing is used for 9 bits vertically and 4 bits horizontally. The numberthe horizontal bits appear very small; but it could be shownthat by linear interpolation between the 16 correction values one outsufficiently precise distraction is possible. The interpolation is carried out by theHorizontal deflection coil itself, the current of which is appliedTension according to a bottleneck function follows.
Die Information in den drei Korrekturspeichern besitzt eine Auflösung von 12 Bits im Vertikalteil und 10 Bits im Horizontalteil. Sie wird mittels der erzeugten Adreßsignale ausgelesen und über Digital-Analog-Wandler den Ablenk-Schaltungen zugeführt.The information in the three correction memories has a resolutionof 12 bits in the vertical part and 10 bits in the horizontal part. It is carried out by means of thegenerated address signals read out and the digital-to-analog converterDeflection circuits supplied.
Die Messung der aktuellen Geometrie wird im Mustergerät mit Hilfe von 13 Fotodioden vorgenommen. Diese befinden sich auf einer Platte, die an Stelle der Leinwand in die Bildebene geschwenkt werden kann. Ein Testbildgenerator erzeugt helle Linien mit vertikaler oder horizontaler Orientierung, die die Meßplatte langsam überstreichen und so eine genaue Ermittlung der Lage der Fotodioden relativ zum Fernsehbild ermöglichen. Die erhaltene Information wird von einem Z80-Mikrocomputer zur Neuberechnung der Korrekturspeicher-Inhalte benutzt.The current geometry is measured in the sample device with the help of13 photodiodes made. These are on a plate attached to thePlace the canvas can be pivoted into the image plane. A testimage generator creates bright lines with vertical or horizontal oriention that slowly sweeps over the measuring plate and thus an exact erenable averaging the position of the photodiodes relative to the television picture. TheInformation obtained is recalculated by a Z80 microcomputerwho uses correction memory contents.
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|---|---|---|---|
| OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
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