著屏誤差

大螢幕直角平面高解析度彩色顯像管結構 、設計過程、製造工藝十分複雜。螢光屏上三色粉點( 條) 與蔭罩孔更為精細, 製造工藝要求更高, 電子束著屏誤差要求更小 ,因此校正透鏡設計也就更嚴格。校正透鏡的設計過程通常是不斷修正事先給定曲面坐標的原始透鏡來獲得的。

基本介紹

• 中文名：著屏誤差
• 外文名：beam landingscreen error

高清晰度電視( High Definition Television , HDTV) 是電視發展的主要方向。HDTV 要有高解析度彩色顯像管與之相適應。大螢幕直角平面高解析度彩色顯像管結構 、設計過程、製造工藝十分複雜。螢光屏上三色粉點( 條) 與蔭罩孔更為精細, 製造工藝要求更高, 電子束著屏誤差要求更小 ,因此校正透鏡設計也就更嚴格。校正透鏡的設計過程通常是不斷修正事先給定曲面坐標的原始透鏡來獲得的。首先用原始透鏡製作測量用的試驗管, 在標準條件下測量試驗管的電子束著屏誤差 ,判斷屏面上點的電子束著屏誤差是否在容許的範圍之內, 如果不在 ,以著屏誤差為依據對校正透鏡的曲面進行修正。重複上述過程直至修正後的校正透鏡所製作出的彩管的著屏誤差在容許的範圍之內。顯然電子束著屏誤差是校正透鏡設計的依據 ,也是衡量彩色顯像管質量的一個重要指標 ,它直接關係到彩色顯像管的色純度。就 HDTV 彩管而言 ,對電子束著屏誤差測量精度要求在 μ m 級左右, 採用常規的刻度顯微鏡測量,測量精度和速度均不適用於這個要求。利用微偏轉磁場對電子束著屏誤差進行自動測量 ,整個系統測量誤差小於 5 μ m ,能滿足 HDTV 彩管設計製造要求。

彩色顯象管色純的良好是準確地重顯彩色圖象的必要條件之一。要做到色純必良好,就須使彩色顯象管三條分別代表R、G、B信號的電子束在掃描的任何時刻都射到螢幕上相應的螢光粉上去。這可以通過調節色純磁鐵及改變偏轉線圈在管頸上的位置來達到。但客觀存在的地磁場使管內的電子束運動軌道發生變化而產生著屏誤差,使本應打到其對應螢光粉上的電子束打到另一種螢光粉上去了。因而彩色顯象管的色純和會聚性能變壞,影響了彩色的正常顯示。這種由於地磁場的影響而產生的電子束著屏誤差的大小,是隨顯象管在水平面內的取向以及電子束在螢幕上的著屏位置的不同而不同。本文通過分析與計算,得出了在螢光屏的任一位置上由於地磁場的影響而產生的著屏誤差的軌跡方程,並由此方程出發,分別討論了顯象管在水平面內的不同取向及在螢光屏上不同位置時的軌跡形狀,最後以長沙地區地磁的具體數值估算了著屏誤差的大小。

電子束著屏誤差的定義

電子束著屏誤差是指,通過某一蔭罩孔的電子束著屏點的位置矢量與對應於蔭罩孔的螢光粉點的位置矢量之差。通常以綠色條中心和綠色電子束中心距離來描寫電子束著屏誤差。對條形蔭罩而言,電子束著屏誤差用Δx來表示,粉條寬度與打在該粉條上的電子束寬度是相等的,綠色螢光粉條邊界與綠色電子束邊界的距離等於綠色粉條中心與綠色電子束中心的距離。Δx可表示為粉條邊界與電子束邊界的距離。電子束著屏誤差測量方法如下:在螢光屏後空間附加一個平行於螢光粉條方向(Y軸)即為電子束著屏誤差的磁場,則電子束在X方向產生一個位移,改變磁感應強度的大小,使其與電子束邊界x1相切,使磁感應強度保持不變,方向反向,則電子束產生一個反向位移,確定電子束邊界x3,則電子束著屏誤差為Δx=(x3-x1)/2.

由於螢光粉的塗敷可能使粉條的邊界不是理想的直線,亮度亦不一定均勻,到達螢光屏的電子束同樣不是理想的均勻,所以相切的標準一般以綠色粉條最大亮度值的某一百分比(例90%,50%)來確定。

著屏誤差檢測算法

著屏與著屏誤差

彩色顯象管在電子束掃描時,三條電子束分別轟擊對應的紅綠藍三種顏色的螢光粉條而發光,這種現象稱為著屏。電子束的著屏誤差指的是轟擊螢光屏的三電子束中心與各自對應螢光粉條中心的重合誤差。在理想情況下,轟擊螢光粉條的電子束的中心與螢光粉條的中心是完全重合的,被認為是無誤差著屏。若因某種原因,使二者的中心發生偏離,則稱之為誤著屏,其偏離程度就是著屏誤差的大小,所以通過著屏誤差可以反映顯象管的優劣。

著屏誤差的檢測算法

當電子束誤著屏時.除了造成圖象失真之外,螢光粉條的亮度也發生一定的改變。當電子束的中心與相應螢光粉條的中心完全重合時,粉條的亮度最大,從而圖象的亮度也最大。當電子束中心與螢光粉條中心發生偏移時,螢光粉條的發光亮度減弱。實驗表明,隨著偏移的連續增大,亮度不斷減弱,當偏移到一定程度時,螢光粉條的亮度達到最弱,若隨著偏移沿同一方向繼續增大時,螢光粉條的亮度又逐漸增強可見螢光粉條的亮度反映了電子束與螢光粉條的重合程度,檢測顯象鈴的著屏誤差實際上就可歸納為檢測螢光粉條的發光亮度。

由此可以想到,通過控制電子束在水平方向上發生偏移而改變亮度,於是就提出系統採用的光電轉換等效電流檢測法。等效電流法採用電流驅動電磁線圈產生磁場,磁場使電子束產生偏移,從而改變了電子束與粉條的重合度,進而改變粉條發光亮度。

微偏轉線圈

由定義可見,需要產生一個使電子束移動大於半個粉條寬位移的磁感應場,該磁感應強度要能連續可調,反向時磁感應強度保持不變,且具有一定的線性範圍;從結構上說,當CCD透鏡的外徑確定時,磁芯體積儘可能小,激勵效率儘可能高,所以磁芯的μ值要大;磁場分布易於滲入屏內,但分布空間不宜太大,以免對陰罩有太強的磁化。為此,採用磁導率為2000,直徑為6mm磁芯,以0.24mm銅漆包線繞製成4個小線圈,每個線圈匝數為700,先並聯後串聯,與鏡頭光軸成15°角,組成偏轉線圈套在CCD鏡頭的外邊,儘可能靠近屏,此結構的微偏轉線圈與磁感應強度有比較好的線性關係,距離微偏轉線圈端面中心為15mm處測得的激勵電流與磁感應強度的關係曲線。利用所測得的數據,採用逐段近似為均勻場的方法可計算出電子束偏移的距離:Δx≈∑7m=1(Rn-R2n-l2n),
式中:Rn=mv/Bne;其中,v=2eU/m,v為速度,U為電壓。計算可得電子的速度為8.797×107m/s;ln為某一均勻段的長度;計算結果Δx=110μm。

視頻接收及處理系統

根據理論分析表明,彩色顯像管的屏特性通常由屏上8個特徵點表征,也就是說,8個特徵點的特性確定了,屏上任一點特性基本上也就確定了。因此,本自動測試系統確定為8個點,每一個點上用一個彩色CCD圖像感測器。彩色CCD前端是一個放大透鏡,這個透鏡要求無畸變,解析度略高於彩色CCD的解析度,放大倍數根據測量目標大小和測量精度而定,對於1/3的彩色CCD,像面為4.8mm×3.6mm,像元面積為6.5μm×10.5μm。理論上目標解析度可達2.17μm×3.5μm。視頻採集卡對經過電子選通進入的視頻信號進行A/D變換,數字解碼,量化為12位的YUV4∶1∶1格式的數字圖像信號,並以圖像檔案格式或數據塊的形式傳遞給計算機。本系統的核心是計算機軟體系統,由它完成對系統正常工作的調配,對輸入的實時圖像進行處理,以及對8個通道的視頻信號進行自動切換,並進行數據計算,結果存儲。

磁場控制系統

這部分主要是偏轉磁場的控制電路。用計算機控制激勵電流,需要一個D/A轉換電路和功率放大電路。偏轉磁場要求電路工作線上性範圍內。由於普通正負電流的放大電路在小電流區域不是線性的,選用合適的器件和電路可擴大線性範圍。採用7909、7908管對稱供電和功放集成塊構成的電路能滿足測量區線性要求,即激勵電流在6～250mA,線性度偏差小於5%。測量軟體:首先判斷電子束是向x1移動還是向x2移動,確定激勵電流是正還是負。逐漸增加激勵電流I絕對值,檢測x1(或x2)處圖像信號,如果小於額定信號的90%,則繼續增加電流值,直到x1處的信號等於90%,反向激勵電流,尋找90%信號線x3,計算(x3--x1)/2=Δx。

測試系統能實時地測量彩色顯像管的電子束著屏誤差,測量誤差小於5%,該系統交付使用單位長期使用,表明自動測試系統實時好、精度較高。電子束著屏誤差自動測試系統的研製成功,為我國HDTV的彩色顯像管的研製和生產提供了分析、研究和檢測的有力工具。