DE10347724A1

DE10347724A1 - Compensating for changes in image characteristics in trichromatic picture tubes or cooperating monochromatic picture tubes, by controlling beam currents based on operating time of tube

Info

Publication number: DE10347724A1
Application number: DE10347724A
Authority: DE
Inventors: Jacques Chauvin; Günter Gleim
Original assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Current assignee: Deutsche Thomson Brandt GmbH
Priority date: 2003-10-14
Filing date: 2003-10-14
Publication date: 2005-05-19

Abstract

The picture tubes emit visible light when electron beams hit phosphor material. The operating time of the picture tubes is detected, and the average beam currents are regulated by a control unit based on the operating time, so as to keep the set color balance constant over time. An independent claim is included for a television apparatus.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Geräte mit Bildröhren zur Wiedergabe von Farbbildern. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Kompensation der Effekte der Alterung der Phosphorstoffe auf die Farbreinheit.The The present invention relates to picture tube apparatuses for Playback of color images. In particular, the invention relates a method of compensating for the effects of aging of the phosphors on the color purity.

In Geräten zur Wiedergabe von Farbbildern mit trichromatischen Bildröhren oder mehreren zusammenwirkenden monochromatischen Bildröhren wird ein Farbbild auf einem Bildschirm erzeugt, indem ein Elektronenstrahl rasterartig über den Bildschirm gelenkt wird. Der Elektronenstrahl wird in sogenannten Elektronenkanonen erzeugt, welche innerhalb der Bildröhre angeordnet sind. Bei der Wiedergabe von Farbbildern ist für jede der Grundfarben Rot, Grün und Blau ein einzelner Elektronenstrahl vorgesehen. Die Elektronenstrahlen sind in ihrer Intensität steuerbar, um verschiedene Helligkeitsstufen wiederzugeben. Die Ansteuerung der Elektronenkanonen erfolgt über Ansteuerverstärker, welche die von einer Bilderzeugerschaltung gelieferten Signale verstärken. Für jede der Grundfarben sind auf dem Bildschirm spezielle Phosphorstoffe aufgetragen. Beim Auftreten des Elektronenstrahls auf die Phosphorstoffe wird an der Stelle des Auftreffens Licht in der jeweiligen Grundfarbe abgestrahlt. Phosphorstoffe für die Grundfarben liegen jeweils dicht beieinander und werden von den drei Elektronenstrahlen zur gleichen Zeit angesteuert. Die Mischung der drei Grundfarben mit individuellen Helligkeiten ermöglicht die Wiedergabe einer großen Anzahl von Farben.In devices for reproducing color images with trichromatic picture tubes or a plurality of cooperating monochromatic picture tubes a color image generated on a screen by an electron beam grid over the screen is steered. The electron beam is in so-called Electron guns generated, which are arranged inside the picture tube are. When reproducing color images, each of the primary colors is red, Green and Blue a single electron beam provided. The electron beams are in their intensity controllable to reflect different levels of brightness. The Control of the electron gun via control amplifier, which amplify the signals supplied by an imaging circuit. For each of the Basic colors are applied on the screen special phosphors. At the Occurrence of the electron beam on the phosphor materials is at the Point of impact Light emitted in the respective base color. Phosphorus materials for The basic colors are close together and are from the three electron beams are driven at the same time. The mixture The three basic colors with individual brightnesses enable the Play a big one Number of colors.

Die Phosphorstoffe für die Grundfarben Rot, Grün und Blau weisen unterschiedliche Eigenschaften auf, insbesondere hinsichtlich der Alterung. Die Alterungsabhängigkeit äußert sich im wesentlichen durch eine mit zunehmendem Alter der Phosphorstoffe verminderte Abstrahlung von Licht beim Auftreffen eines Elektronenstrahls, wenn der Strahlstrom konstant gehalten wird. Die Alterung der Phosphorstoffe ist bei im wesentlichen konstanter Temperatur und Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahls stark von der Gesamtmenge der Elektronen des Elektronenstrahls abhängig, welche über die Zeit auf die Phosphorstoffe auftrifft.The Phosphorus materials for the basic colors red, green and blue have different properties, in particular in terms of aging. The aging dependency manifests itself essentially a reduced radiation with increasing age of the phosphors of light upon impact of an electron beam when the beam current is constant is held. The aging of the phosphors is at substantially constant temperature and acceleration voltage of the electron beam strongly dependent on the total amount of electrons of the electron beam, which over the Time hits on the phosphors.

Um eine stabile Farbwiedergabe zu erreichen, sind verschiedene Verfahren bekannt. Die Verfahren werden im allgemeinen auch als Weißabgleich bezeichnet. Ein bekanntes Verfahren für den Weißabgleich sieht vor, in der vertikalen Austastlücke eines Bildsignals Testpulse an die Elektronenkanonen anzulegen, welche den Elektronenstrahl erzeugen. Der Strom, der aufgrund der Testpulse in der Bildröhre fließt, wird gemessen und mit einem gespeicherten Sollwert verglichen. Bei einer Abweichung vom Sollwert wird die Offset-Spannung bzw. die Verstärkung des Ansteuerverstärkers der Elektronenkanonen korrigiert. Mittels dieses Verfahrens, welches auch als Cut-Off & Drive Loop bekannt ist, ist ein stabiler Weißabgleich dann möglich, wenn die Ursache für eine Farbverschiebung in Temperaturabhängigkeiten des Verstärkers begründet ist. Bei der Alterung des Phosphors kann diese Regelung nicht greifen, weil kein Licht gemessen wird, sondern nur der in der Röhre fließende Strom. Wenn die Phosphorstoffe der Grundfarben nicht die gleiche Alterungskurve aufweisen, ergibt sich dadurch über die Zeit eine Farbverschiebung des Bildes.Around To achieve a stable color rendering are various methods known. The methods are generally also called white balance designated. A well-known method for white balance provides, in the vertical blanking interval one Image signal to apply test pulses to the electron gun, which generate the electron beam. The current, due to the test pulses in the picture tube flows, is measured and compared with a stored setpoint. at a deviation from the setpoint is the offset voltage or the reinforcement of the drive amplifier the electron gun corrected. By means of this method, which also as a cut-off & drive Loop is known, a stable white balance is possible if the cause of a color shift in temperature dependence of the amplifier is justified. With the aging of the phosphor, this regulation can not be effective, because no light is measured, but only the current flowing in the tube. If the phosphors of the primary colors do not have the same aging curve have, results from over the time a color shift of the picture.

In 1 ist eine schematische Darstellung der Alterung der Phosphorstoffe einer Bildröhre über die Zeit dargestellt. Die Alterung ist dabei als relative Helligkeit über die Zeit dargestellt. Die relative Helligkeit für einen bestimmten Strom ist auf den Ausgangszustand und auf einen Referenzstrom bezogen. Die Grundfarben Rot, Grün und Blau sind durch eine durchgezogene, gepunktete bzw. gestrichelte Linie dargestellt. In der 1 ist zu erkennen, dass die relative Helligkeit der Farben Rot und Grün über die Zeit kaum abnimmt. Außerdem verlaufen beide Kurven dicht beieinander. Ein Betrachter würde hier lediglich ein Nachlassen der Gesamthelligkeit feststellen, wenn die blaue Komponente des Bildsignals diesem Kurvenverlauf ähnelte. Die Kurve, welche die relative Helligkeit des blauen Phosphors zeigt, weist jedoch gegenüber denen des roten und des grünen Phosphors eine relativ starke Abweichung auf. Ein sehr starkes Nachlassen der Farbe Blau bei der Wiedergabe von Farbbildern wird dem Betrachter als Farbverfälschung auffallen.In 1 is a schematic representation of the aging of phosphors of a picture tube over time. The aging is shown as relative brightness over time. The relative brightness for a given current is related to the output state and to a reference current. The basic colors red, green and blue are represented by a solid, dotted or dashed line. In the 1 It can be seen that the relative brightness of the colors red and green barely decreases over time. In addition, both curves are close together. A viewer would only notice a decrease in the overall brightness if the blue component of the image signal resembled this curve. However, the curve showing the relative brightness of the blue phosphor has a relatively large deviation from those of the red and green phosphors. A very strong decrease in the color blue when reproducing color images will attract the attention of the viewer as color distortion.

Um die Farbverfälschung zu verringern ist es möglich, für die Farbe Blau einen höheren Strom als zunächst benötigt einzustellen. In 2 ist eine schematische Darstellung der Alterung der Phosphorstoffe wiedergegeben, wobei der eingestellte Strahlstrom für die Farbe Blau um einen bestimmten Faktor höher ist als der Strahlstrom für die übrigen Farben. Nach einer gewissen Zeit (in der 2 etwa 200 Stunden) nähern sich die relativen Helligkeiten der drei Farben einander an. Während der ersten Zeit ist jedoch eine Farbverfälschung sichtbar.In order to reduce the color distortion, it is possible to set a higher current than originally required for the color blue. In 2 is a schematic representation of the aging of the phosphors reproduced, wherein the set beam current for the color blue by a certain factor is higher than the beam current for the other colors. After a while (in the 2 about 200 hours), the relative brightness of the three colors approach each other. During the first time, however, a color corruption is visible.

Eine weitere Möglichkeit der festen Kompensation ist in 3 dargestellt. Hierbei wird nur ein gewisser Teil der zu erwarteten Alterung des blauen Phosphorstoffes kompensiert, indem der Strahlstrom für die Farbe Blau gegenüber den anderen Farben größer eingestellt wird. Die Größe des Strahlstromes wird jedoch nicht so hoch eingestellt wie bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel. Anfänglich tritt dadurch eine Farbverschiebung hin zu einem blauen Farbton auf, welche sich über die Zeit verringert. Im weiteren Verlauf der Alterung lässt die relative Helligkeit des blauen Phosphors weiter nach und eine Farbverschiebung stellt sicht erneut ein. Verglichen mit der Farbverschiebung aus der 1 ist die Farbverschiebung im Mittel kleiner, sie ist jedoch anfangs und im späteren Verlauf sichtbar. Eine echte Kompensation ist nur innerhalb eines kleinen Zeitfensters erreicht, welches in der Figur bei etwa 40 Stunden liegt.Another way of fixed compensation is in 3 shown. In this case, only a certain part of the expected aging of the blue phosphor substance is compensated for by setting the beam current for the color blue greater than the other colors. However, the size of the beam current is not set as high as in the example described above. Initially, this results in a color shift towards a blue hue, which decreases over time. In the course of aging, the relative brightness of the blue phosphor continues to decrease and one Color shift is set again. Compared with the color shift out of the 1 the color shift is smaller on average, but it is visible at the beginning and later. A true compensation is achieved only within a small time window, which is in the figure at about 40 hours.

Es ist daher wünschenswert, ein Verfahren anzugeben, mittels welchem die Alterung des Phosphors über die Zeit mit einfachen Mitteln kompensiert werden kann.It is therefore desirable to provide a method by which the aging of the phosphorus over the Time can be compensated with simple means.

Ein solches Verfahren ist in Anspruch 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterentwicklungen sind in den Unteransprüchen angegeben.One such method is given in claim 1. Advantageous embodiments and further developments are specified in the subclaims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die gesamte Betriebszeit der Bildröhre erfasst, und entsprechend der akkumulierten Betriebsdauer eine Korrektur der Strahlströme vorgenommen. Hierbei wird die Erkenntnis ausgenutzt, dass die Farbverteilung der Bildinhalte insbesondere bei der Wiedergabe von Fernseh- oder Filmbildern statistisch relativ gleichmäßig verteilt ist. Weiterhin wird die Tatsache ausgenutzt, dass der Strahlstrom bei üblicher Benutzung innerhalb eines begrenzten Bereichs liegt. Damit ist auch die Gesamtmenge der Elektronen innerhalb des Bereiches abschätzbar, welche pro Zeiteinheit auf die jeweiligen Phosphorstoffe auftreffen, und somit eine Abschätzung der Alterung der Phosphorstoffe möglich. Mittels Messungen an Referenzröhren ist ein Kennfeld mit Referenzkennlinien des typischen Kurvenverlaufs der Alterung der Phosphorstoffe über die Zeit und bei unterschiedlichen Strahlströmen ableitbar. Das Kennfeld wird in der Ansteuereinheit der Bildröhre oder einer damit verbundenen Steuereinheit gespeichert. Es ist auch denkbar, einen mathematischen Algorithmus zu bestimmen, welcher anstelle des Referenzkennlinienfeldes abgespeichert wird. In diesem Fall ist es möglich, den Korrekturwert zu jedem Zeitpunkt in der Steuereinheit zu berechnen. Dabei kann die Speichergröße zu verringert werden. Erfindungsgemäß wird nun die gesamte akkumulierte Betriebszeit der Bildröhre erfasst. Der Helligkeitsverlust einer der Farben gegenüber den anderen lässt sich durch entsprechende Erhöhung des mittleren Strahlstroms der jeweiligen Farbe in Abhängigkeit von der Betriebszeit ausgleichen. Dazu wird anhand des Kennfeldes bzw. der Referenzkennlinie und der akkumulierten Betriebszeit ein Korrekturwert bestimmt, gemäß welchem die Verstärkung der Ansteuerverstärker der Elektronenkanonen angepasst wird. Die Helligkeit der drei Farben bezogen auf einen Referenzstrom lässt sich dadurch unabhängig von der Betriebsdauer mit sehr geringem Aufwand zueinander konstant halten und die Farbverschiebung lässt sicht somit reduzieren bzw. eliminieren.at the method according to the invention the entire operating time of the picture tube is detected, and accordingly the accumulated operating time made a correction of the beam currents. Here, the knowledge is exploited that the color distribution the picture content especially when playing TV or Film images statistically distributed relatively evenly. Farther the fact is exploited that the beam current at usual Use is within a limited range. This is also true the total amount of electrons within the range which can be estimated per time unit impinge on the respective phosphors, and thus an estimate the aging of phosphorous possible. By means of measurements reference tubes is a characteristic map with reference characteristic curves of the typical curve the aging of phosphorous over the time and at different beam currents derivable. The map is in the drive unit of the picture tube or an associated control unit saved. It is also possible to use a mathematical algorithm to determine which is stored instead of the reference characteristic field. In this case it is possible calculate the correction value at any time in the control unit. The memory size can be reduced. According to the invention will now recorded the total accumulated operating time of the picture tube. The brightness loss one of the colors opposite leaves the other one by increasing accordingly the average beam current of the respective color in dependence compensate for the operating time. This is based on the map or the reference characteristic and the accumulated operating time Correction value determined according to which the reinforcement the drive amplifier the electron gun is adjusted. The brightness of the three colors Based on a reference current can be independent of the operating time with very little effort to each other constant hold and the color shift can thus reduce sight or eliminate.

In der einfachsten Version des Verfahrens wird lediglich die akkumulierte Betriebszeit erfasst und zur Korrektur herangezogen. Aufwändige Messungen der einzelnen Strahlströme können dadurch entfallen, und die Implementierung des Verfahrens erfordert lediglich die Auswertung eines Zeitsignals und eine gespeicherte Kennlinie.In the simplest version of the procedure is just the accumulated Operating time recorded and used for correction. Elaborate measurements the individual jet streams can This eliminates and requires the implementation of the process only the evaluation of a time signal and a stored Curve.

In einer Weiterentwicklung der Erfindung ist es vorgesehen, die vom Betrachter einstellbaren Stellgrößen für Farbsättigung, Helligkeit und/oder Kontrast in die Berechnung mit einzubeziehen und dadurch die Genauigkeit der Kompensation zu verbessern.In a further development of the invention, it is provided that of the Viewer adjustable manipulated variables for color saturation, Brightness and / or contrast should be included in the calculation and thereby improve the accuracy of the compensation.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung werden die Messergebnisse der Cut-Off & Drive Loop in die Berechnung einbezogen. Wie schon weiter oben beschrieben dient die Cut-Off & Drive Loop zur Kompensation von Temperaturabhängigkeiten in den Ansteuerverstärkern der Elektronenkanonen. Die Messergebnisse liefern praktisch zu jeder Zeit eine Information über die Höhe des Strahlstromes.In Another embodiment of the invention, the measurement results the cut-off & drive loop included in the calculation. As already described above serves the Cut-Off & Drive Loop for compensation of temperature dependencies in the drive amplifiers of the Electron guns. The measurement results deliver practically to everyone Time information about the height of the jet stream.

Zur Erfassung der Betriebszeit sind zusätzliche Zeitgeberbausteine oder eine in einer ohnehin vorhandenen Steuereinheit implementierte interne Uhr verwendbar. Die interne Uhr kann dabei auch als Programmroutine ausgeführt sein.to Recording the operating time are additional timer modules or implemented in an already existing control unit internal clock usable. The internal clock can also be used as a program routine accomplished be.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden zur Messung der Betriebszeit Zeitinformationen aus Videotext, EPG (aus dem Englischen: Electronic Program Guide-Elektronischer Programmführer) oder anderen mit einem Fernsehprogramm assoziierten Diensten abgeleitet.In a further embodiment of the invention are used to measure the Operating time Time information from Teletext, EPG (Electronic Program Guide-Electronic Program Guide) or others with one TV program associated services derived.

Die Erfindung soll im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnung detailliert beschrieben werden. In der Zeichnung zeigtThe Invention will be described in detail below with reference to the drawings to be discribed. In the drawing shows

1 exemplarische Kennlinien der Alterung der Phosphorstoffe für die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau bei gleicher Anfangshelligkeit; 1 exemplary characteristics of the aging of the phosphors for the three primary colors red, green and blue with the same initial brightness;

2 exemplarische Kennlinien der Alterung der Phosphorstoffe für die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau bei Anfangskompensation der Helligkeit für 200 Stunden; 2 exemplary characteristics of the aging of the phosphors for the three primary colors red, green and blue at initial compensation of the brightness for 200 hours;

3 exemplarische Kennlinien der Alterung der Phosphorstoffe für die drei Grundfarben Rot, Grün und Blau bei Anfangskompensation der Helligkeit für 40 Stunden; 3 exemplary characteristics of the aging of the phosphors for the three primary colors red, green and blue at initial compensation of the brightness for 40 hours;

4 ein schematisches Schaltbild einer Schaltung zum Weißabgleich bei einer trichromatischen Bildröhre; 4 a schematic diagram of a White balance circuit in a trichromatic picture tube;

5 ein schematisches Schaltbild einer Schaltung zum Weißabgleich bei drei monochromatischen Bildröhren. 5 a schematic diagram of a circuit for white balance in three monochromatic picture tubes.

In den Figuren sind gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In The figures are the same or similar elements marked with the same reference numerals.

Auf die 1 bis 3 wurde bereits weiter oben Bezug genommen. Sie werden nachfolgend nicht näher erläutert.On the 1 to 3 has already been referred to above. They are not explained in detail below.

In der 4 ist ein schematisches Schaltbild einer Schaltung zum Weißabgleich bei einer trichromatischen Bildröhre dargestellt. Einer Bildröhre 13 werden Signale R, G, B für die Grundfarben Rot, Grün und Blau über einstellbare Verstärker 3, 4, 6 zugeführt. Eine Steuereinheit 1 steuert die einstellbaren Verstärker 3, 4, 6. Üblicherweise ist zur Kompensation der Temperaturabhängigkeit der einstellbaren Verstärker 3, 4, 6 das Ausgangssignal R', G', B' der jeweiligen Verstärker an die Steuereinheit 1 zurückgeführt. Die Rückführungen sind mit den gestrichelten Pfeilen 8, 9 und 11 bezeichnet. Erfindungsgemäß wird der Steuereinheit 1 ein der Betriebszeit oder Betriebsdauer entsprechendes Signal einer Zeitgebereinheit 2 zugeführt. Die Zeitgebereinheit 2 kann eine Uhr oder einen Zeitgeberbaustein enthalten, oder die Zeitinformation aus den einem Fernsehprogramm zugeordneten Diensten ableiten. In diesem Fall ist beispielsweise eine Videotext-Decoder-Einheit 12 mit der Zeitgebereinheit 2 verbunden. Die Zeitinformationen, welche im Videotextsignal enthalten sind, werden hierbei an die Zeitgebereinheit 2 übermittelt. Weiterhin ist es denkbar, die Stellwerte für Helligkeit, Kontrast und Farbsättigung, welche vom Benutzer einstellbar sind an die Steuereinheit 1 zu führen. In diesem Fall ist eine Bedieneinheit 7 mit der Steuereinheit 1 verbunden.In the 4 a schematic diagram of a circuit for white balance in a trichromatic picture tube is shown. A picture tube 13 Signals R, G, B for the primary colors red, green and blue are adjustable amplifiers 3 . 4 . 6 fed. A control unit 1 controls the adjustable amplifiers 3 . 4 . 6 , Usually, to compensate for the temperature dependence of the adjustable amplifier 3 . 4 . 6 the output signal R ', G', B 'of the respective amplifier to the control unit 1 recycled. The returns are with the dashed arrows 8th . 9 and 11 designated. According to the invention, the control unit 1 a signal corresponding to the operating time or operating time of a timer unit 2 fed. The timer unit 2 may include a clock or a timer module, or derive the time information from the services associated with a television program. In this case, for example, a teletext decoder unit 12 with the timer unit 2 connected. The time information contained in the teletext signal is sent to the timer unit 2 transmitted. Furthermore, it is conceivable to set the control values for brightness, contrast and color saturation, which are adjustable by the user 1 respectively. In this case, there is a control unit 7 with the control unit 1 connected.

In 5 ist ein schematisches Schaltbild einer Schaltung zum Weißabgleich bei drei monochromatischen Bildröhren zur Wiedergabe eines Farbbildes dargestellt. Die Schaltung sowie das Verfahren entsprechen im wesentlichen der Beschreibung der 4. Im Unterschied zur 4 ist für jede der Grundfarben Rot, Grün und Blau eine eigene Bildröhre 13-1, 13-2, 13-3 vorhanden.In 5 Fig. 12 is a schematic circuit diagram of a white balance circuit in three monochromatic picture tubes for reproducing a color image. The circuit and the method essentially correspond to the description of 4 , In contrast to 4 is a separate picture tube for each of the primary colors red, green and blue 13-1 . 13-2 . 13-3 available.

Claims

Method for compensating changes in the image characteristics in trichromatic picture tubes or in a plurality of cooperating monochromatic picture tubes for the reproduction of the colors red, green and blue, in which electron beams are converted into visible light on impinging phosphors, characterized in that the operating time of the picture tubes is detected and the mean beam currents are controlled by a control unit as a function of the operating time so that a set color balance over time is kept substantially constant.

Method according to claim 1, characterized in that a reference characteristic field is determined for the picture tube and the control unit performs the control based on the reference characteristic field.

Method according to claim 1 or 2, characterized that values for Image brightness, color saturation and / or contrast are detected and the control unit as additional Controlled variables for Control supplied become.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized that for recording the operating time data from a television program associated information services are used.

Method according to claim 4, characterized in that that the information services teletext, teletext, VPS or electronic program guide include.

Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the beam currents are detected and the control unit as additional Controlled variables for Control be supplied.

TV for reproducing color images with one trichromatic or more cooperating monochromatic picture tubes for the reproduction of the colors Red Green and blue, being in the picture tubes Electron beams upon impact on phosphors in visible Be converted to light, means for controlling the jet streams and a Control unit, characterized in that means for detection the operating time are provided and the average beam currents individually or together in dependence of the recorded operating time are so adjustable that a set Color balance over the time is essentially constant.

TV according to claim 7, characterized in that a memory is provided is, in which reference characteristics or a rule for calculation the reference characteristics of the aging of the phosphors storable are, and which is connected to the control unit.

Television apparatus according to claim 7 or 8, characterized in that the means for detecting the operating time with means for receiving a TV program associated information services are connected, wherein time data from the information services for detecting the operating time can be used.

TV according to claim 9, characterized in that the information services Include teletext, teletext, VPS or electronic program guides.

TV according to one of the preceding claims, characterized that means for capturing the values for image brightness, color saturation and / or contrast, and that the detected values the control unit for controlling the average beam currents as additional Controlled variables can be fed.

TV according to one of the preceding claims, characterized that the jet streams be detected and the control unit as additional control variables for Control are fed.