DE19709681A1 - Schaltung zur Überwachung des Strahlstroms in einer Farbildröhre - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung zur Überwachung des Strahlstroms in einer Farbbildröhre, die mit R, G, B-Signalen angesteuert wird. Schaltungen dieser Art sind allgemein bekannt, da jede Bildröhre gegen Überlastung durch einen zu hohen Strahlstrom geschützt werden muß.

Die einzige Information, die über die Größe des Strahlstroms Auskunft gibt, wird aus der Hochspannung über den zugehörigen Hochspannungstransformator gewonnen. Diese Information liefert aber nur eine Summe über die R, G, B- Strahlströme und ist zudem um etwa zwei Millisekunden verzögert, deformiert, integriert und begrenzt. Überwachungsschaltungen, die allein auf der Information des Hochspannungstransformators beruhen, bewirken deshalb nur eine grobe Regelung, die auf die einzelnen R, G, B- Strahlströme in der Bildröhre keinen Bezug nimmt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Schaltung zur Überwachung des Strahlstroms anzugeben, die insbesondere auch eine schnelle Regelinformation bereitstellt.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 8 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Schaltung zur Überwachung des Strahlstroms verwendet Strombilder für die R, G, B-Strahlströme in der Farbbildröhre, durch die jeder einzelne der R, G, B- Strahlströme individuell überwacht wird in Bezug auf Bildschärfe bzw. Spitzenweiß, maximalen Strahlstrom und mittlere Strahlstromwerte pro Zeile als auch pro Bild. Die Strombilder entsprechen weitgehend den realen Strömen in der Farbbildröhre. Eine Summe dieser Strombilder wird mit einer Strahlstrominformation verglichen, die beispielsweise aus dem zugehörigen Hochspannungstransformator gewonnen wird, um Schwankungen im Millisekundenbereich und langzeitige Drifts auszuregeln. Die Schaltung zur Überwachung der Strahlströme ermöglicht also durch die Verwendung von Strombildern eine sehr schnelle Regelung insbesondere für die Bildschärfe für die drei R, G, B- Farben, aber auch für den gesamten Strahlstrom in der Bildröhre.

Zur Erzeugung der Strombilder werden die R, G, B-Signale abgegriffen, z. B. geklemmt, in einem Verstärker, der insbesondere eine steuerbare Verstärkung beinhaltet, verstärkt und anschließend mit einer Gammakorrektur bewertet. In der Schaltung werden hiermit die realen Stromverhältnisse in der Bildröhre nachgebildet. Aus diesen Signalen wird eine gewichtete Summe gebildet, die als Vergleichswert in Bezug auf die Strahlstrominformation I_CRT dient. In einem Komparator/Integrator werden beide Informationen miteinander verglichen und dessen Ausgangssignal wird zur Steuerung der Verstärkung des Verstärkers verwendet.

In einer Kontrollschaltung werden die Werte jedes der einzelnen R, G, B-Strombilder überwacht zur Regelung der R, G, B-Strahlströme und der Bildschärfe. Zusätzlich werden in einer Entscheidungsschaltung die gewichtete Summe zusammen mit dem Ausgangssignal der Kontrollschaltung überwacht.

Die Schaltung zur Überwachung des Strahlstroms ist vollständig analog aufgebaut und kann vorteilhafterweise in einen vorhandenen Videoprozessor integriert werden. Die Schaltung kann aber auch digital realisiert werden, wenn der Videoprozessor digital arbeitet. Die Gammakorrektur kann beispielsweise mittels mehrerer Operationsverstärker, die die nichtlineare Kurve jeweils für einen bestimmten Strombereich nachbilden, ausgeführt werden. In dem Videoprozessor werden aus den anliegenden Y, B-Y und R-Y Signalen die R, G, B-Signale gebildet. Im Zusammenhang mit Kontrast, Bildhelligkeit und Sättigung werden dann die Korrekturen für Bildschärfe und maximaler Strahlstrom miteingerechnet.

Die Schaltung zur Überwachung des Strahlstroms läßt sich in Verbindung mit allen Farbbildröhren verwenden, die durch R, G, B-Signale angesteuert werden und die z. B. in Fernsehgeräten oder Computermonitoren verwendet werden.

Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft anhand von schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild einer Strahlstromsteuerung für eine R, G, B- Farbbildröhre und

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Überwachung des Strahlstroms in einer Farbbildröhre.

In der Fig. 1 ist eine Farbbildröhre 1 dargestellt, die durch einen Hochspannungs-Transformator 4 mit Hochspannung UH versorgt und über einen Videoprozessor 2 und einen Videoverstärker 5 mit R, G, B-Signalen angesteuert wird. Eine Schaltung 3 zur Überwachung des Strahlstroms erhält eine Strahlstrominformation I_CRT aus dem Hochspannungstransformator 4 und über einen Abgriff zwischen dem Videoprozessor 2 und dem Videoverstärker 5 eine Information über die R, G, B-Signale. In der Schaltung 3 werden Strombilder berechnet, die den realen Strahlstromverhältnissen in der Bildröhre 1 entsprechen. Diese Strombilder ermöglichen eine sehr schnelle Regelung sowohl für die Bildschärfe als auch für die R, G, B- Strahlströme.

Im Zusammenhang mit der Verbesserung der Bildqualität z. B. in einem Fernsehgerät werden die Anforderungen an die Bildröhre und insbesondere an die Strahlströme immer höher. Es sind beispielsweise schon Strahlströme von 7 Milliampere pro Elektronenkanone für die Zukunft angedacht. Der mittlere Strahlstrom darf aber nicht zu hoch werden, da ein zu hoher Strahlstrom im Dauerbetrieb zu Schäden in der Bildröhre führt. Da die Bildhelligkeit bei normaler Fernsehbildwiedergabe aber üblicherweise stark schwankt, können aber kurzfristig erheblich höhere Strahlströme verwendet werden. Dies ist insbesondere wichtig, um kurzzeitig auftretende weiße Bildstellen mit gutem Kontrast und hoher Helligkeit darzustellen (Spitzenweiß). Allerdings muß auch hier eine Begrenzung der Mittelwerte der Strahlströme stattfinden, da auch ein kurzzeitig zu hoher Strahlstrom zu einem Ausblühen der weißen Bildstelle führt. Zur Erhöhung der Bildschärfe werden in Fernsehgeräten häufig die Farbkanten überhöht ("peaking"). Diese Überhöhung muß deshalb bei sehr hohen Strahlströmen reduziert werden.

Die einzige Information über die Strahlströme in der Bildröhre 1 ist die über den Hochspannungstransformator 4 erhältliche Strahlstrominformation I_CRT, die einer Summe der R, G, B-Strahlströme entspricht. Diese Information ermöglicht aber keine schnelle und präzise Regelung, da sie etwa 2 Millisekunden verzögert und zusätzlich deformiert, integriert und begrenzt ist. Hier gehen beispielsweise auch kapazitive Ströme des Hochspannungstransformators ein. Die Strahlstrominformation I_CRT wird in der Schaltung 3 nur dazu verwendet, um längerfristige Schwankungen, beispielsweise Temperatureffekte oder Alterungseffekte, auszugleichen.

Die Verwendung der R, G, B-Strombilder in der Schaltung 3 ermöglicht also zum einen eine sehr schnelle Regelung für die Strahlstrombegrenzung und zu anderen die Überwachung der Spitzenströme für jeden der R, G, B-Strahlströme in der Bildröhre 1. Die Bildschärfe an einer Bildkante setzt sich zusammen aus dem entsprechenden Bildsignal plus dem sogenannten "Peaking", wie vorangehend bereits erläutert. Diese Summe wird in der Schaltung 3 auf einen maximal erlaubten Wert begrenzt. Die R, G, B-Strombilder können beispielsweise auch durch Messungen direkt in der Bildröhre überprüft werden, damit die Strombilder den realen Strahlströmen möglichst nahe kommen. In diesem Fall sollten kapazitive Ströme, hauptsächlich bei Farbkanten, nicht berücksichtigt werden.

Die Schaltung 3 wird anhand der Fig. 2 nachfolgend im einzelnen erläutert. An dem bereits erwähnten Videoprozessor 2 liegen Bildsignale Y, B-Y und R-Y an, der aus diesen die R, G, B-Signale bildet. In einer ersten Stufe 16 des Videoprozessors 2 werden Kontrast, Sättigung und Helligkeit geregelt, bevor in einer nachfolgenden Stufe 17 diese Signale in die R, G, B-Signale umgewandelt werden (R, G, B-Matrix). Die nachfolgende Stufe 18 ist eine Treiberstufe, die zusätzlich einen "Cut off" bewirkt. An den hierdurch erhaltenen R, G, B-Signalen liegt eine Klemmschaltung 10 an, deren abgegriffene Signale anschließend in einem Verstärker 10 verstärkt werden. In einer nachfolgenden Schaltung 12 wird eine Gammakorrektur vorgenommen zur Erstellung der Strombilder für die R, G, B- Strahlströme in der Bildröhre. Die Gammakorrektur kann beispielsweise mittels dreier Operationsverstärker, die die nichtlineare Kurve jeweils für einen bestimmten Strombereich nachbilden, ausgeführt werden.

Die Klemmschaltung 10 ist in diesem Ausführungsbeispiel notwendig, da in der Stufe 18 des Videoprozessors 2, eine integrierte Schaltung, ein "Cut off" integriert ist. Alternativ können die R, G, B-Signale auch vor der Treiberstufe 18 abgegriffen werden, beispielsweise wenn die Schaltung 3 zusammen mit dem Videoprozessor 2 in eine integrierte Schaltung realisiert ist.

In einer Kontrollschaltung 14 wird jedes der R, G, B- Strombilder überwacht zur Regelung bzw. Begrenzung der R, G, B-Strahlströme und der Bildschärfe ("Peaking"). In einer Summenschaltung 13 wird eine gewichtete Summe aus den R, G, B-Strombildern gebildet. Diese Summe entspricht dem Strombild für den Gesamtstrom in der Bildröhre.

In einer Entscheidungsschaltung 16 werden das gewichtete Summensignal und das Signal der Kontrollschaltung 14 zusammen ausgewertet, um über ein Bildschärfesignal SH und ein Strahlstromsignal ABL (Automatic Beam Limitation) die Bildschärfe und die Strahlströme mittels des Videoprozessors 2 zu regeln. Ist einer der R, G, B- Strahlströme zu hoch, so werden alle drei R, G, B- Strahlströme heruntergeregelt, um Farbverfälschungen zu vermeiden ("Peaking Control"). Die Regelung in der Kontrollschaltung 16 arbeitet sehr schnell (schneller als eine Millisekunde) um die Strahlströme in der Bildröhre zu verringern, sie arbeitet aber langsam (ungefähr im Sekundenbereich), wenn die Strahlströme anschließend wieder hochgefahren werden. Das ABL-Signal kontrolliert hierbei den totalen Strahlstrom in der Bildröhre, während das Bildschärfesignal SH das "Peaking" der R, G, B-Strahlströme kontrolliert.

In einem Komparator/Integrator 15 wird die Strahlstrominformation I_CRT mit dem gewichteten Summensignal der Summenschaltung 13 verglichen. Die Differenz wird hoch verstärkt, z B. um einen Faktor 30, und stark integriert (τ von ungefähr 50 Millisekunden), und mit diesem Signal wird die Verstärkung des Verstärkers 11 geregelt. Ändert sich die Strahlstrominformation I_CRT, beispielsweise auf Grund von Spannungsänderungen des G2- Schirmgitters oder von Alterungseffekten, Temperaturdrifts oder eines Defektes, so wird durch den Komparator/Integrator 15 der Verstärker 11 entsprechend nachgeregelt, um den Gesamtstrom neu einzustellen. Die Strahlstrominformation I_CRT wird also nicht direkt zur Regelung verwendet, da diese um 2 Millisekunden verzögert ist und auch andere Nachteile enthält wie bereits vorangehend erläutert. Durch die Verzögerungszeit von 2 Millisekunden können z. B. Schwarz/Weiß-Bildprobleme entstehen, weil der Strahlstrom nicht schnell genug nachgeregelt wird.

Claims (10)

1. Schaltung (3) zur Überwachung des Strahlstroms in einer Farbbildröhre (1), die mit R, G, B-Signalen angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (3) an den R, G, B-Signalen anliegt, aus denen sie Strombilder für die R, G, B-Strahlströme berechnet, und daß die Schaltung (3) einen Komparator/Integrator (15) enthält, in dem ein Vergleich zwischen einer Summe dieser Strombilder und einer Strahlstrominformation (I_CRT) stattfindet zur Überwachung der R, G, B-Strahlströme und/oder der Bildschärfe.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abgegriffenen R, G, B-Signale in einem Verstärker (11) verstärkt werden und anschließend mit einer Gammakorrektur (12) bewertet werden.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Summenschaltung (13) aus diesen mit der Gammakorrektur bewerteten Signalen ein gewichtetes Summensignal gebildet wird, das in dem Komparator/Integrator (15) zum Vergleich mit der Strahlstrominformation (I_CRT) genutzt wird.

4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Komparator (15) die Verstärkung des Verstärkers (11) steuert.

5. Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer Kontrollschaltung (14) jedes der R, G, B-Strombilder überwacht wird zur Regelung der R, G, B-Strahlströme und/oder der Bildschärfe.

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Entscheidungsschaltung (16) das Signal der Kontrollschaltung (14) und das nach der Gammakorrektur gebildete, gewichtete Summensignal (13) ausgewertet werden.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Entscheidungsschaltung (16) die Y, B-Y und R-Y- Signale in einem Videoprozessor (2), der vor dem Abgriff der R, G, B-Signale angeordnet ist, beeinflußt im Sinne einer Bildschärfekontrolle und R, G, B- Strahlstromsteuerung.

8. Verfahren zur Überwachung des Strahlstroms in einer Farbbildröhre (1), die mit R, G, B-Signalen angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die R, G, B-Signale abgegriffen werden, daß diese Signale mit einer Gammakorrektur (12) bewertet werden zur Berechnung von Strombildern, daß eine Summe (13) aus diesen bewerteten Signalen gebildet wird, und daß in einem Komparator/Integrator (15) die Summe (13) mit einer Strahlstrominformation (I_CRT) verglichen wird zur Überwachung der Strahlströme und/oder Bildschärfe.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Gammakorrektur bewerteten R, G, B-Signale von einer Kontrollschaltung (14) überwacht werden für eine Bildschärfekontrolle.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Entscheidungsschaltung (16) die Signale der Kontrollschaltung (14) und die nach der Gammakorrektur gebildete Summe (13) ausgewertet werden, und daß die Entscheidungsschaltung (16) die Y, B-Y und R-Y-Signale in einem Videoprozessor (2), der vor dem Abgriff der R, G, B-Signale angeordnet ist, beeinflußt im Sinne einer Bildschärfekontrolle und Strahlstromsteuerung.