专利名称：彩色显像管聚焦偏差的测定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及聚焦偏差的测定装置，这种装置在彩色显像管的制造或者使用彩色显像管的彩色显示装置的制造过程中，最适合于使聚焦调整实现自动化。
在彩色显像管的制造工序或者使用彩色显像管的彩色图像显示装置的制造工序中，为了忠实地再现图像的色彩，必须调整三原色所用的各个电子束使之会聚到整个显示面上的像素点上。通常，将这种调整叫做聚焦调整。
先有的关于聚焦调整作业的自动化，例如在“彩色显像管纯度聚焦自动调整装置的开发”(电子通信学会技术报告IE77-72，1978)一文中已有讨论，但是，该装置体积很大，而且价格昂贵。
尽管彩色显像管的发光面很大，但是必须测定微小的色偏差(不聚焦)，而采用上述先有的技术需要体积庞大的装置，所以，现在仍靠人的目测方法来测定聚焦偏差。
上述先有的技术，对于自动化不仅需要体积庞大的装置，而且需要很大的设置空间。另外，不仅需要熟练的操作者，而且劳动条件容易引起操作者的过度疲劳。
本发明的目的是想提供一种不但可使聚焦偏差的测定实现自动化而且价格低的聚焦偏差测定装置。
为了达到上述目的，本发明的彩色显像管的聚焦偏差测定装置由光电变换器、电子束偏转信号发生器、偏转器和运算电路构成，光电变换器用来检测显像管的萤光屏上发光点发出的光的强度，并产生与该光强相应的输出信号;电子束偏转信号发生器产生偏转信号，使电子束沿屏上指定方向每次偏转一定单位长;偏转器根据偏转信号使红、绿、兰所用的各电子束在显像管的屏上进行扫描;运算电路将光电变换器的输出信号以与每一定单位长的偏转信号同步的定时取出，根据取出的该输出信号检测屏上各红、绿、兰的发光强度为最大值的位置，然后根据红、绿、兰的发光强度为最大值的位置的相互距离差来确定聚焦偏差量。
如果使彩色显像管的电子束移动每一定单位长，当电子束打到过光电变换器中心轴的发光点时，光电变换输出信号则为最大值。因此，根据光电变换输出信号为最大值时的电子束位置关系，可以测定与各三原色对应的电子束的聚焦偏差。也就是说，如果各电子束会聚在一点达到了所谓的聚焦，则光电变换输出信号基本上在同一位置达到最大值，如果未达到聚焦，则各电子束的光电变换输出信号的最大值点不会在同一位置。最大值点的位置之差就是聚焦偏差量。
图1是本发明的第一个实施例的总体结构图。
图2表示第一个实施例中发光点和光电变换元件的位置关系。
图3表示本发明中水平和垂直偏转电流的形状。
图4表示电子束的扫描方法。
图5是各水平扫描线上光电变换输出信号的最大值的曲线图。
图6表示电子束的扫描方法。
图7是各垂直扫描线上光电变换输出信号的最大值的曲线图。
图8是第一个实施例中控制电路的具体结构图。
图9A和9B是第一个实施例进行测定的流程图。
图10表示本发明的第二个实施例中发光点和光电变换元件的位置关系。
图11表示第二个实施例中水平和垂直偏转电流的形状。
图12表示电子束的扫描方法。
图13表示水平偏转电流和光电变换输出信号最大值之间的关系。
图14是第二个实施例进行测定的流程图。
图15表示本发明的第三个实施例中萤光点和光电变换元件的位置关系。
图16表示第三个实施例中水平和垂直偏转电流的形状。
图17表示电子束的扫描方法。
图18(a)、(b)、(c)表示水平偏转电流和各光电变换输出信号的最大值的关系。
图19表示本发明的第四个实施例中萤光点和光电变换元件的位置关系。
图20和图21是第三个和第四个实施例进行测定的流程图。
图22是第三个和第四个实施例中控制电路的具体结构图。
下面，参照
本发明的第一个实施例。如图1所示，彩色显像管1的电子枪上由驱动电源2加有指定的电压。偏转线圈3与可使电子束每次移动一定单位长的偏转电源4相连接。另外，在彩色显像管1的发光面前方，设有放大用的透镜5，在该放大透镜5的后面，设有光电变换元件6(传感器)。如图2所示，这里，放大透镜5和光电变换元件6的设置应使它们的中心位置与彩色显像管1的内表面发光点7的某一个发光点7i对准。上述光电变换元件6的光电变换输出信号由控制电路8进行信号处理。然后，控制电路8再输出控制驱动电源2和偏转电源4的控制信号9a和9b。
下面说明测定方法，如果利用控制电路8输出的控制信号9a控制驱动电源2，先发出红、绿、兰三色中的一色光，然后，利用控制电路8输出的控制信号9b控制偏转电源4，使转偏电源4的输出信号波形如图3所示的那样，在垂直偏转电流10的一个阶梯中使水平偏转电流11达到大约数万个阶梯，则发光点7便像图4所示的那样沿横向顺序移动。在水平方向的移动终了时，发光点7便移到下一个阶梯，重复同样的动作。
由图2研究该动作，可知发光点7是在通过光电变换元件6的光轴的垂直面上从上向下移动的。当电子束到达某一发光点7i时，由于该发光点7i和光电变换元件6的中心一致，所以光电变换输出信号成为最大值。从位于该发光点7i的上下方的发光点射入光片变换元件6的光输出信号可以表为Lmax·COSθ(Lmax为最大光电变换输出信号，θ为相对于通过光电变换元件6和发光点7i的光轴的发光位置角度)。因此，光电变换输出信号随发光位置与发光点7i的距离增大而减小。依靠控制电路8的运算处理，可以求出光电变换元件6的光电变换输出信号为最大值的发光位置。因此，只要分别求出红、绿、兰三色的光电变换输出信号为最大值的发光位置，并利用控制电路8进行运算处理求出各种颜色的发光点的偏差量，则该偏差量就是屏上垂直方向的聚焦偏差。同样，对于屏上水平方向的聚焦偏差也可以根据加在偏转线圈3上的阶梯波形的各级之差先求出发光位置。然后根据三色的光电变换输出信号为最大值的各点之差而求出来。
下面，参照图5～图9B进一步详细说明由图1中的控制电路8运算聚焦偏差的过程以及该电路的具体结构。
图5是使与某一颜色对应的电子束按图4所示进行水平扫描时，各水平扫描线(Vp＝0，1，2，……c……n)上最大发光量(光电变换输出信号的最大值)的曲线图。图5给出该颜色的电子束在光电变换元件的位置上为光电变换输出信号最大值的峰值。当达到聚焦时，使其他两种颜色的电子束分别按图4所示进行扫描时，在与图5相同的Vp＝C点可以得到具有峰值的光电变换输出特性。如果未达到聚焦，则三色的峰值点是不同的。
水平方向的聚焦偏差量的测定，只须将图4的扫描方向旋转90度，其后与上面所述的垂直方向的聚焦偏差的测定完全相同。图6表示电子束的扫描方法，图7表示光电变换元件6在各扫描线(hp＝0，1，2……c……n)上的输出最大值的特性。如果水平方向的聚焦调好了，则所有颜色的光电变换输出信号的峰值均在光电变换元件6的位置上。如果聚焦未调好，则各种颜色的峰值位置不同。
图8是控制电路8的具体结构。在图8所示的实施例中，控制电路8由用微处理器组成的CPU、存储器、时钟信号发生器、A/D转换器和放大器构成。CPU内存有执行图9A和图9B所示的流程图的程序。CPU根据图9A和图9B的流程图计算水平方向的聚焦偏差量和垂直方向的聚焦偏差量，并将该偏差量信号输给偏差量显示器。CPU还将图3所示的垂直和水平偏转信号9b输给偏转电源4。该偏转信号的结构存放在存储器内。另外，CPU还将指定发生哪种颜色的电子束的指令信号9a输给驱动电源2。
图9A是垂直方向的聚焦偏差的运算处理流程图。图9B是水平方向的聚焦偏差的运算处理流程图。运算公式如下RH P=Σi = 0nR Li× HP ( i )Σi = onR Li]]>LiA/D输出Hp(i)横向第三条线Vp(i)纵向第三条线RHP红色电子束的水平方向的最大值点，GH P=Σi = 0nG Li× HP ( i )Σi = onG Li]]>GHP绿色电子束的水平方向的最大值点，BHP兰色电子束的水平方向的最大值点，RVP红色电子束的垂直方向的最大值点，BH P=Σi = 0nB Li× HP ( i )Σi = onB Li]]>GVP绿色电子束的垂直方向的最大值点，BVP兰色电子束的垂直方向的最大值点。
RV P=Σi = 0nR Li× VP ( i )Σi = onR Li]]>
GV P=Σi = 0nG Li× VP( i )Σi = onG Li]]>BV P=Σi = 0nB Li× VP ( i )Σi = onB Li]]>DHR-G＝RHP-GHP-α DHR-G水平方向红绿间的聚焦偏差，DHR-B＝RHP-BHP-α DHR-B水平方向红兰间的聚焦偏差，DHG-B＝GHP-BHP-α DHG-B水平方向绿兰间的聚焦偏差，α水平方向发光点间的间隔。
DVR-G＝RVP-GVP-β DVR-G垂直方向红绿间的聚焦偏差，DVR-B＝RVP-BVP-β DVR-B垂直方向红兰间的聚焦偏差，DVG-B＝GVP-BVP-β DVG-B垂直方向绿兰间的聚焦偏差，β垂直方向发光点间的间隔。
下面，说明本发明的聚焦偏差测定装置的第二个实施例。前面介绍的第一个实施例在测定水平方向的聚焦偏差时，为了使电子束的扫描方向如图6所示的那样，必须将测定垂直方向的聚焦偏差时的水平偏转电流和垂直偏转电流相互交替地输入，而且，为了确定位置，要求这种台阶状的垂直和水平偏转电流的频率高度精确。在第二个实施例中，为了测定水平方向的聚焦偏差，不需要交替地输入垂直和水平偏转电流。另外，由于第二个实施例的电路结构基本上和第一个实施例相同，所以，下面只介绍聚焦偏差的测定方法和结构不同的地方。
如图10所示，在彩色显像管1的内表面，三色萤光圆点R1～R8、G1～G8、B1～B8构成三角形，有规则地排列，并且，其横向宽度为萤光圆点的横节距PH，纵向宽度等于萤光圆点的纵节距PV，以使光电变换元件6的受光面6a能够在水平方向检测三个萤光体圆点(发光点)。
下面说明测定方法。利用控制电路8输出的控制信号9a使红、绿、兰三色中的一色先发光。然后，利用控制电路8输出的控制信号9b控制偏转电源4，使偏转电源4的输出信号波形如图11所示的那样，在使垂直偏转电流IV沿阶梯状上升的同时，通过使水平偏转电流IH在一个阶梯中形成大约数万个阶梯的阶梯波形，使彩色显像管1的电子束发生偏转。
这时，电子束的移动如图12所示。萤光圆点形成的发光点Pi沿横向顺序移动，当水平方向的移动终了时，移到下一行，重复同样的动作，进行扫描。通过这种扫描，测得偏转线圈3中流过的水平偏转电流IH所引起的与三色对应的光电变换元件6的变换输出IS的变化分布如图13所示。这就是发光点Pi通过位于光电变换元件6的受光面6a中的萤光圆点B1、G1、R1时的分布。
虽然聚焦应是将三原色的电子束都会聚在萤光面上的一点，但实际上有微小的萤光圆点的节距那样大小的偏离。也就是说，如果各三原色间的变换输出Is的最大值的位置偏差量GB、BR、GR为1个节距或者GR为2个节距，则聚焦偏差为零。另外，如果该偏差量大于或小于1个节距时，则聚焦有偏差。该偏差量可以根据水平偏转电流IH的差值以很高的精度容易地求出。
下面，详细说明第二个实施例的聚焦偏差量的运算方法。纵向聚焦偏差量的测定与第一个实施例相同。即，根据图9A的流程图确定各电子束的垂直方向的最大值点。其次，CPU根据图14的流程图和第一个实施例所示的运算公式确定水平方向的最大值点。确定了各方向的最大值点后，按照第一个实施例中说明过的同样的方法计算各方向的聚焦偏差量DH和DV。控制执行该流程图和运算公式的程序存储在存储器中。
下面，说明本发明的聚焦偏差测定装置的第三个实施例。装置的总体结构和图1相同，所以，只说明与第一个实施例不同的部分。但是，在本实施例中不需要放大透镜5。在彩色显像管1的屏的前方，如后所述的那样水平地设有三个光电变换元件5a、5b、5c，这些光电变换元件5a、5b、5c的光电变换输出信号由控制电路8进行信号处理。
在上述彩色显像管1的内表面，如图15所示，三原色的萤光圆点R、G、B构成三角形，形成有规则的排列。上述三个光电变换元件5a、5b、5c相对于该萤光体圆点的排列沿水平方向排列成两种不同颜色的组合，即5a为R与G的组合，5b是G与B的组合，5c是R与B的组合。设光电变换元件5a、5b、5c的纵向尺寸为y，横向尺寸为x，则这三个光电变换元件5a、5b、5c的间隔l可选定为下式所示的数值进行配置。
l＝3·PH·n+PH·m＞x其中，PH＜x＜1.5PH，n为包含零的正整数，m＝1～5。
下面说明测定方法。利用控制电路8输出的控制信号9a使红、绿、兰三色中的一色先发光，然后，利用控制电路8输出的控制信号9b控制偏转电源4，使偏转电源4的输出信号波形如图16所示，在使垂直偏转电流Iv沿阶梯状上升的同时，通过使水平偏转电流IH在一个阶梯中形成大约数万个阶梯的阶梯波形，使彩色显像管1的电子束发生偏转。
这时，电子束的移动如图17所示。由萤光圆点形成的发光点Pi沿横向顺序移动，当水平方向的移动终了时，移到下一行重复同样的动作，进行扫描。通过这种扫描，偏转线圈3中流过的水平偏转电流IH引起的三个光电变换元件5a、5b、5c的变换输出IS的变化如图18所示，各光电变换元件5a、5b、5c对应的不同颜色的组合为峰值。
虽然聚焦应使三原色在萤光面上会聚在一点，但实际上有微小的萤光圆点的节距那样大小的偏离。也就是说，如果两个不同颜色间的变换输出IS的峰值位置偏离RG、GB、RB为1个节距，则聚焦偏差为零。另外，当该偏离大于或小于1节距时，则聚焦有偏差。该偏差量可以很容易地根据水平偏转电流IH的差值以很高的精度求出。
图19是本发明的第四个实施例。本实施例在彩色显像管1和光电变换元件5a、5b、5c之间设有放大透镜，其他结构与第三个实施例相同。通常，萤光圆点R、G、B的大小为φ100μm，水平方向相邻的萤光圆点间的间隙为50μm。
因此，对于第三个实施例，如果考虑光电变换元件5a、5b、5c的夹具等，则图15所示的l应为3～4mm，三个光电变换元件5a、5b、5c必须配置得能检测出相互离开的位置上的不同的两种颜色。
对于图19的情况，由于萤光圆点的发光点是经放大透镜7放大后输入光电变换元件5a、5b、5c的，所以，光电变换元件5a、5b、5c可以检测出相互靠近的两种不同颜色，同时，可以利用光学放大率使其与价格便宜的光电变换元件的大小一致。
在第三个和第四个实施例中，垂直方向和水平方向的最大发光点由CPU根据图20和图21的流程图以及下述运算公式进行确定。
RH P=Σi = 0nR Li× HP ( i )Σi = onR Li]]>GH P=Σi = 0nG Li× HP ( i )Σi = onG Li]]>BH P=Σi = 0nB Li× HP ( i )Σi = onB Li]]>
DHG B＝GHP-BHP+αDHG R＝GHP-RHP-αDHR B＝RHP-BHP-αRV P=Σi = 0nR Li× VP ( i )Σi = onR Li]]>GV P=Σi = 0nG Li× VP ( i )Σi = onG Li]]>BV P=Σi = 0nB Li× VP ( i )Σi = onB Li]]>DVG B＝GVP-BVPDVG R＝GVP-RVP另外，控制电路8的结构如图22所示。
按照本发明，可以利用简单而价格便宜的装置很容易地求出聚焦偏差。另外，尽管结构简单，却比人的目视精度高出20～30倍。
另外，从原理上说来，本发明不会像先有的装置那样，由于彩色显像管的荫罩影响而不能连续测定，所以，与先有的数字化图像处理装置相比，聚焦偏差测定的速度可以很容易地提高10倍，精度提高2～3倍。
权利要求
1.聚焦偏差测定装置的特征在于该装置是彩色显像管的聚焦偏差测定装置，它由光电变换器、电子束偏转信号发生器、偏转器和运算器构成，光电变换器用来检测显像管屏上的发光点发出的光强度，并发生与该光强度相对应的输出信号；电子束偏转信号发生器发生偏转信号，使电子束沿上述屏的指定方向每次偏转一定单位长；偏转器使红、绿、兰三色各自所用的电子束根据上述偏转信号在上述显像管的屏上进行扫描；运算器将上述光电变换器的输出信号以与每一定单位长的偏转信号同步的定时取出，根据取出的该输出信号检测屏上各红、绿、兰的发光强度为最大值的位置，然后根据红、绿、兰的发光强度为最大值的位置的距离差来确定聚焦偏差量。
2.按权利要求1所述的聚焦偏差测定装置的特征是上述光电变换器包括光学透镜和光电变换元件，光学透镜按指定的放大率放大上述屏上的发光点发出的光;光电变换元件接受通过上述光学透镜的光，并输出与该光的强度成正比的电信号。
3.按权利要求2所述的聚焦偏差测定装置的特征是上述运算器对各色电子束运算上述共电变换元件的输出信号在各扫描线上为最大值的位置，求出两种不同颜色的电子束的该运算结果之差，然后进行确定与上述扫描线的正交方向的聚焦偏差的运算。
4.按权利要求3所述的聚焦偏差测定装置的特征是上述运算器每隔上述一定单位长对与各扫描线上的发光强度对应的上述光电变换器的输出信号进行采样，然后根据该采样值通过进行下述运算，来进行求聚焦偏差量的运算RH P=Σi = 0nR Li× HP ( i )Σi = onR Li]]>LiA/D输出Hp(i)横向第三条线Vp(i)纵向第三条线RHP红色电子束的水平方向的最大值点，GH P=Σi = 0nG Li× HP ( i )Σi = onG Li]]>GHP绿色电子束的水平方向的最大值点，BHP兰色电子束的水平方向的最大值点，RVP红色电子束的垂直方向的最大值点，BH P=Σi = 0nB Li× HP ( i )Σi = onB Li]]>GVP绿色电子束的垂直方向的最大值点，BVP兰色电子束的垂直方向的最大值点。RV P=Σi = 0nR Li× VP ( i )Σi = onR Li]]>GV P=Σi = 0nG Li× VP( i )Σi = onG Li]]>BV P=Σi = 0nB Li× VP ( i )Σi = onB Li]]>DHR-G＝RHP-GHP-α DHR-G水平方向红绿间的聚焦偏差，DHR-B＝RHP-BHP-α DHR-B水平方向红兰间的聚焦偏差，DHG-B＝GHP-BHP-α DHG-B水平方向绿兰间的聚焦偏差，α水平方向发光点间的间隔。DVR-G＝RVP-GVP-β DVR-G垂直方向红绿间的聚焦偏差，DVR-B＝RVP-BVP-β DVR-B垂直方向红兰间的聚焦偏差，DVG-B＝GVP-BVP-β DVG-B垂直方向绿兰间的聚焦偏差，β垂直方向发光点间的间隔。
5.按权利要求1所述的聚焦偏差测定装置的特征是上述光电变换器是具有在水平方向包含三个上述发光点的长度，在垂直方向包含一个上述发光点的长度的受光面的光电变换元件。
6.按权利要求1所述的聚焦偏差测定装置的特征是上述光电变换器由三个光电变换元件沿水平方向平行排列而成，配置在上述屏的对面，上述光电变换元件具有完全包含两个上述发光点大小的受光面。
7.按权利要求6所述的聚焦偏差测定装置的特征是设上述光电变换元件的受光面水平方向的尺寸为x，垂直方向的尺寸为y，各光电变换元件间的间隔为l，则l可用下式表示。即l＝3·PH·n+PH·m＞x其中，PH＜x＜1.5PH，n为包含零的正整数，m＝1～5。
8.按权利要求6所述的聚焦偏差测定装置的特征是上述光电变换器还包括设置在上述光电变换元件和上述屏之间，将上述发光点发出的光以指定放大率放大后输给上述光电变换元件的光学透镜。
全文摘要
本发明涉及彩色显像管聚焦偏差的测定装置，其结构包括检测显像管屏上的发光点的光强，并给出相应的输出信号的光电变换器；产生偏转信号，使电子束沿屏的指定方向每次偏转一定单位长的电子束偏转信号发生器；使红、绿、蓝三色电子束按偏转信号在显像管屏上扫描的偏转器；以及运算器，它将光电变换器的输出信号以与偏转信号单位步长同步的定时取出，根据取出的输出信号检测屏上各色光强最大值的位置，然后根据各色光强最大值位置的距离差确定聚焦偏差量。
文档编号H01J9/42GK1036661SQ8910063
公开日1989年10月25日 申请日期1989年2月4日 优先权日1988年2月5日
发明者唐泽工, 月井教男, 跡边隆, 西山荣一, 石川孝明, 水野一彦, 田 申请人:株式会社日立制作所