DE2729403A1

DE2729403A1 - Verfahren zur untersuchung der frontscheibe einer kathodenstrahlroehre auf zu beanstandende schlieren

Info

Publication number: DE2729403A1
Application number: DE19772729403
Authority: DE
Inventors: Harry Robert Frey; Harvey Andrew Gross; Pa Lancaster; John David Messner; Raymond Frederick Walters
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1976-06-29
Filing date: 1977-06-29
Publication date: 1978-01-05
Also published as: JPS533052A; FR2357054A1; CA1077258A; US4076426A; FR2357054B1; IT1077541B; GB1582185A; FI771954A

Description

Verfahren zur Untersuchung der Frontscheibe einer Kathodenstrahlröhre auf zu beanstandende Schlieren

Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Untersuchung gläserner Sichtscheiben von Kathodenstrahlröhren, um unzulässige Schlieren zu ermitteln. Insbesondere handelt es sich um ein Verfahren für eine solche Untersuchung in der Glasfabrik oder der Eingangsinspektion des Röhrenherstellers. Die im angelsächsischen Sprachgebrauch mit "Cords" bezeichneten UnregelmäBigkeiten (Schlieren) sind geringfügige Veränderungen des Brechungsindex an begrenzten Bereichen der Bildröhrenscheibe.

Eine Kathodenstrahlröhre, etwa eine Fernsehbildröhre, enthält üblicherweise eine Glasscheibe, deren Innenseite den Leuchtschirm trägt. Auf dem Schirm werden Bilder in Form einer Anordnung von Bildelementen erzeugt und durch die Scheibe betrachtet. Die Bildelemente sind kleine, lichtemittierende Schirmbereiche gleicher Größe in sich wiederholender Anordnung. Ein Bildschirm enthält normalerweise Hunderttausende solcher Elemente. Bei Lochmaskenröhren mit positiver Toleranz werden die Elemente durch die Größe und Form der Auftreffpunkte der Elektronenstrahlen auf dem Schirm bestimmt. Bei Lochmaskenröhre!! mit negativer Toleranz werden die Elemente durch die Größe und Form von Löchern in einer lichtabsorbierenden Matrix bestimmt, die zwischen demBildschirm und der Glasscheibe angeordnet ist. Die innere Oberfläche der Scheibe ist aus durch die Herstellung der Scheibe und/oder des Bildschirms bedingten Gründen aufgerauht. Diese rauhe Oberflächenbeschaffung bewirkt eine Streuung des hindurchtretenden Lichtes.

Nach der Fabrikation weisen die gläsernen Sichtscheiben von Kathodenstrahlröhren in größerem oder kleinerem Ausmaß Schlieren auf. Die Schlieren befinden sich innerhalb der Glasschicht und können in verschiedenen Abständen von der inneren Oberfläche der Scheibe auftreten. Sie entstehen normalerweise infolge geringer

709881/1153

Änderungen der Glaszusammensetzung, obgleich auch andere Gründe möglich sind. Die Schlieren sind transparent und rufen keine Färb- oder Helligkeitsänderungen hervor, wo sie auftreten. Die geringen Änderungen des Brechungsindex, welche für Schlieren charakteristisch sind, können aber an begrenzten Bereichen der Scheibe Verzerrungen des wiedergegebenen Bildes bewirken. Diese Verzerrungen sind insbesondere dann zu beanstanden, wenn die Brechungsindexänderung relativ scharf und groß ist und ihre Begrenzung parallel oder nahezu parallel zu Kanten von Bildelementen des wiedergegebenen Bildes verläuft. In vielen Fällen, wo die Schlierengrenze die Kante eines Bildes unter einem größeren Winkel als nahezu parallel schneidet, ist das Vorhandensein von Schlieren nicht zu beanstanden, selbst wenn der übergang groß und/oder scharf ist. Die Ausrichtung von Bildelementen bezieht sich hier auf den sichtbaren Effekt von Reihen von Elementen, die in einer bestimmten Richtung oder Richtungen in wiederkehrender Anordnung der Elemente ausgerichtet sind.

Bei einigen früheren Verfahren zur Untersuchung der Sichtscheibe auf Schlieren hin hat man einen weißen Hintergrund gegen die innere Oberfläche der Scheibe gedrückt und helles Licht durch die Scheibe aus dem weißen Hingrund projiziert, wobei der Beobachtende den Hintergrund durch die Scheibe betrachtet hat und nach Helligkeitsunterschieden (sogenannte Verschattungen) gesucht hat, welche verursacht durch die Schlieren auf den Hintergrund projiziert werden. Der Beobachtende bewegt seine Augen in unterschiedliche Richtungen und Winkel gegenüber der Glasoberfläche in der Hoffnung, die Schlieren zu entdecken. Einige Beobachter sind recht geschickt in dieser Hinsicht. Jedoch sind selbst unter besten Bedingungen und bei überdurchschnittlicher Geschicklichkeit Schlieren schwierig zu entdecken, weil das Glas an den Schlieren selbst und ihren Grenzen durchsichtig ist und nur ein übergang beim Brechungsindex auftritt. Wegen der lichtetreuenden Eigenschaft der inneren Oberfläche der Scheibe wird diese Aufgabe noch schwieriger, da die von den Schlieren verursachten Schatten verlaufen. Auch wegen der üblichen Graueinfärbung des

709881/1153

Glases zur Verringerung der Nichtdurchlässigkeit durch die Scheibe sind die Abschattungen sehr schwierig zu sehen.

Die Erfindung sieht nun bei einem Verfahren zur Untersuchung von Kathodenstrahlröhren Scheiben mit einer lichtstreuenden inneren Oberfläche ein Muster von sichtbar kontrastierenden Flächen vor, welches der Struktur der Anordnung der durch die Scheibe zu betrachtenden Bildelemente angenähert ist. Dieses Muster wird nahe, vorzugsweise unmittelbar an der inneren Oberfläche der Scheibe angeordnet und durch diese hindurch betrachtet. Die örtlichen Bereiche des betrachteten Musters, die verzerrt erscheinen, werden als zu beanstandende Schlieren identifiziert. Diejenigen Schlierenbereiche, die keine Verzerrungen des betrachteten Musters verursachen, werden nicht als zu beanstanden festgestellt.

Das Verfahren läßt sich mit einem Minimum an Ausrüstung, Geschicklichkeit und Arbeit bewerkstelligen und eignet sich für Massenproduktionstechniken sowohl auf Seiten der Glasfabrik vor der Auslieferung als auch auf Seiten der Röhrenfabrik bei der Eingangsinspektion der angelieferten Materialien. Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich nicht nur schneller durchführen als die früheren Verfahren zur Feststellung von Schlieren, sondern es übergeht auch Schlieren (läßt sie also durch die Inspektion gehen), die vom Standpunkt des Betrachters aus nicht beanstandenswert sind.

Die Erfindung ist anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein teilweise schematischer Schnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des Sockelgestells und der Scheibe bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Teilansicht eines Linienmusters, welches sich bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwenden läßt;

709881/1153

Fig. 4 eine Teilansicht eines bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendbaren Punktmusters; und

Fig. 5 eine teilweise schematische Schnittansicht einer anderen Ausführungsform eines Gerätes zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich im "Tischbetrieb" durchführen, wobei eine Lichtabschirmung für die Vorrichtung und den Durchführenden zur mindestens teilweisen Abschirmung gegen das normale Umgebungslicht vorgesehen ist. Wie die Fig. 1 und 2 zeigen, kann die Vorrichtung eine diffuse Lichtquelle und ein darüber befindliches durchsichtiges Gestell aufweisen. Die Lichtquelle ist als flacher Kasten 11 dargestellt, der mehrere parallele Leuchtstofflampen 13 umgibt. Die obere Wand 15 des Lichtkastens 11 ist eine durchscheinende Plastikplatte. Bei dieser Anordnung dringt diffuses Licht oben aus dem Kasten 11.

Das Sockelgestell 17 kann eine durchscheinende Plastikplatte sein, die auf ihrer Oberfläche ein nachfolgend beschriebenes Muster 19 trägt. Die obere Fläche der das Sockelgestell 17 bildenden Plastikplatte, welche das Muster 19 trägt, hat die Form der inneren Oberfläche der zu untersuchenden Scheibe. Das Sockelgestell 17 wird von einem rechtwinkligen RahmenAgetragen, der vier Beine hat, eines an jeder Ecke des Rahmens 20, die auf der oberen Wand 15 des Lichtkastens 11 aufsitzen und vorzugsweise dort befestigt sind. Das Sockelgestell 17 hat eine solche Länge und Breite, daß es in die Frontplatte hineinpaßt und unter der gesamten Bildfläche liegt, jedoch kann es auch kleiner sein, entsprechend nur einem Teilbereich der Bildscheibenfläche.

Zur Durchführung des Verfahrens mit der soeben beschriebenen Vorrichtung wird eine Frontplatte 23 über das Sockelgestell 17 gesetzt, wobei die innere Oberfläche der Scheibe 25 der Frontplatte 23 mit dem Muster 19 in Berührung steht und die Seitenwände 26 nach unten ragen. Diffuses Licht von den Lampen 13 dringt durch die obere Wand 15 und das Sockelgestell 17 und er-

709881/1153

leuchtet das Muster 19, welches eine wiederkehrende Anordnung sichtbar kontrastierender Flächen bildet. Der durch das schematisch dargestellte Auge 27 veranschaulichte Beobachter betrachtet das Muster 19 durch die Scheibe 25 und sucht sie nach Bereichen optischer Fehler, Musterverzerrung und Moire ab. Findet er keine solchen Bereiche, dann sind keine zu beanstandenden Schlieren vorhanden, obwohl durchaus Schlieren grundsätzlich da sein können. Zu beanstandende Schlieren werden angezeigt als ein leicht festzustellendes scharfes Muster, und die betreffende Stelle kann markiert werden, etwa mit einem Glasmarkierstift und die betreffende Scheibe kann als Ausschuß deklariert werden.

Ein Merkmal des neuen Verfahrens besteht darin, daß nur zu beanstandende Schlieren dargestellt werden, so daß Scheiben mit nicht zu beanstandenden Schlieren für die weitere Verarbeitung behalten werden. Dies wird erreicht durch Anpassung der Struktur des Musters 19 der Vorrichtung an die Elementstruktur des Videobildes, das schließlich auf dem auf dieser Scheibe angebrachten Schirm wiedergegeben wird. Das im Detail in Fig. 3 dargestellte Muster besteht aus einer sich wiederholenden Anordnung schwarzer Streifen 29, welche durch helle Bereiche 30 getrennt sind. Ein solches Streifenmuster würde zur Untersuchung von Scheiben benutzt, welche letztlich einen Leuchtschirm aus Streifen von Leuchtstoffmaterial besteht, welche in derselben Richtung verlaufen. Ein solcher Schirm könnte auch schwarze, lichtabsorbierende Streifen zwischen den Streifen aus lumineszierendem Material tragen. Derartige lichtabsorbierende Streifen werden manchmal als Schutzstreifen oder als schwarze Matrix oder als schwarze Umgebung bezeichnet. Das bei dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendete Muster kann praktisch identisch mit solchen lichtabsorbierenden Streifen sein.

Das Streifenmuster auf dem Sockelgestell 17 sollte der später von Schirm getragenen Elementstruktur hinsichtlich Breite und Neigung der Streifen möglichst ähnlich sein. Auf dem Schirm wiedergegebene Bildelemente werden dann ziemlich genau nach dieser Geometrie verlaufen. Bei einigen Leuchtschirmen sind zwi-

709881/1153

schen den Streifen Brücken vorgesehen. Es hat sich jedoch gezeigt, daß es unnötig 1st, solche Brücken oder andere feine Details auch in dem Muster 19 vorzusehen. Bei einem geeigneten Muster waren die undurchsichtigen Streifen 0,10 bis 0,15 mm breit auf 0,25 mm mitten.

Wenn die Scheibe einen Leuchtschirm aus einer hexagonalen Anordnung von Leuchtstoffpunkten trägt, mit oder ohne lichtabsorbierendem Material (Matrix), dann soll das Muster ebenfalls der Struktur der auf dem Bildschirm wiedergegebenen Bildelemente eng angepaßt sein. Für Rohre mit negativer Toleranz, wo die Bildelemente durch eine schwarze Matrix begrenzt werden, kann das Muster praktisch identisch mit der Matrix sein. Das in Fig. 4 gezeigte Muster 31 ist ein Beispiel für ein Muster zur Untersuchung von Scheiben mit Punktleuchtschirmen. Das Muster 31 enthält punktförmige, lichtdurchlässige Bereiche 33, zwischen denen sich lichtundurchlässiges Material 35 befindet. Die Größe und der Abstand der punktförmigen Bereiche sind eng der Größe und dem Abstand der Leuchtstoffpunkte auf dem von der Scheibe getragenen Schirm angeglichen.

Eine alternative Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 5 gezeigt. Hierbei enthält das Sockelgestell 37 eine Tragplatte mit einem Muster 39, die auf einem Rahmen 41 montiert ist, der vier Beine 43 hat, wie in Fig. 2. Das Sockelgestell 37 ruht auf einem Tisch 45. Anders als bei der Vorrichtung gemäß Fig. 2 ist jedoch eine diffuse Lichtquelle 47 oberhalb und unter einem Winkel zur oberen Fläche des Sockelgestelles 37 angeordnet. Eine Frontplatte ist über dem Sockelgestell 37 plaziert, wobei die Innenfläche der Scheibe 49 gegen das Muster 39 liegt und die Seitenwände 51 der Frontplatte nach unten ragen. Der symbolisch durch ein Auge 53 angedeuteter Beobachter sieht das Muster 39 durch die Scheibe 49 im von der Lichtquelle 47 reflektierten Licht, wobei er nach Bereichen optischer Störungen, Moire oder Musterunregelmäßigkeiten sucht, wie dies oben erwähnt war. Diese alternative Art der Be-

709881/1153

trachtung des Musters im reflektierten anstatt im durchgelassenen Licht ist jedoch nicht zu bevorzugen, weil die Bereiche des Musters für den Betrachter keinen so starken Kontrast bieten. In beiden Fällen sind aber Schlieren feststellbar, und die Beobachtung wird durch eine Bewegung des Beobachtenden gegenüber der Vorrichtung erleichtert.

Ein anderer Faktor beträchtlicher Bedeutung liegt im Abstand des Musters von der Innenfläche der Scheibe. Eine bevorzugte Beziehung steht in einer unmittelbaren Berührung des Musters mit der Innenseite der Scheibenoberfläche, obwohl ein guter optischer Kontakt nicht notwendig ist. Das Muster kann sich auch in einem kleinen Abstand bis etwa 4,0 mm von der inneren Oberfläche der Scheibe befinden. Die innere Scheibenoberfläche ist aufgerauht oder in anderer Weise lichtstreuend. Der mittlere Unterschied zwischen den Erhöhungen und Vertiefungen dieser Rauhheit liegt typisch bei etwa 0,4 Mikron. Je kleiner der Abstand des Musters von der Oberfläche ist, desto besser wird das beobachtete Muster aufgelöst.

Bei dem anhand der Fig. 1 und 5 dargestellten Verfahren befindet sich das Muster an der Innenseite der Scheibe und wird durch diese von ihrer Außenseite aus betrachtet. Ein auf der Außenseite der Scheibe angeordnetes Muster kann dagegen nicht von der Innenseite beobachtet werden, da die lichtstreuende innere Oberfläche eine solche Betrachtung stört.

Das Muster kann auch durch andere Mittel getragen und in Berührung mit der inneren Scheibenfläche gebracht werden. Beispielsweise kann das Muster auf einem Schwamm oder einem anderen nachgiebigen Material aufgebracht sein, so daß das Gewicht der Frontplatte das Muster zur Formangleichung mit der Scheibenfläche bringt. Alternativ kann sich das Muster auch auf einem flexiblen Träger befinden, also ein Teil einer aufblasbaren Kammer. Hierbei wird die Scheibe dem Muster gegenüber angeordnet und die Kammer wird aufgeblasen, so daß sich das Muster gegen die Innenseite der Scheibe drückt.

709881 /1153

Der bevorzugte Aufbau ist jedoch in den Fig. 1 und 2 dargestellt. Das Muster dieser Struktur kann hergestellt werden durch Schneiden eines Stückes weißen, durchscheinenden Plexiglases (Opalglas) oder eines anderen Polyacrylmaterials in Form eines Blattes zur gewünschten Größe, so daß es in die Innenseite der Frontplatte paßt. Dann wird das Blatt bei 125 bis 150° C, vorzugsweise bei 135° C in die gewünschte Form gedrückt und dann langsam abgekühlt. Dieses geformte Blatt wird dann auf dem Rahmen montiert. Das Muster wird nun auf photographischem Wege auf einem Stück Bahn ausgebildet, etwa ein Kodak-Streifenfilm vom Typ 3, wobei man bekannte photographische Verfahren zur Ausbildung eines stark kontrastreichen Bildes auf einer Silberhalogenschicht herstellt. Die zur Ausbildung des Musters verwendete photographische Vorlage kann ein normgerechtes Streifenmuster sein, welches kommerziell erhältlich ist, oder es kann ein photographisches Master sein, welches auf photographischem Wege durch drei Offsetbelichtungen photographischer Master hergestellt wird, wie sie für die Ausbildung von Schattenmasken verwendet werden, die bei den jeweiligen Frontplatten benutzt werden. Die Bahn wird durch einen Reifen unterstützt, und während sie noch nach der photographischen Entwicklung naß ist, wird sie über die konvexe Oberfläche des Sockelgestelles 17 gezogen und man läßt sie langsam trocknen, gewöhnlich 1 bis 20 Stunden lang. Das sich ergebende Muster enthält eine Anordnung klarer lichtdurchlässiger Linien oder Punkte, die durch lichtundurchlässige Bereiche getrennt sind.

Das Muster 39 der Struktur gemäß Fig. 5 kann durch ähnliche photographische Verfahren hergestellt werden, außer daß der erwähnte Streifenfilm durch ein photographisches Gewebe, beispielsweise Argenta und Luminos photographic linen der Firma Oscar H. Hirt Co., Reading, Pa., ersetzt wird. Man erhält hierdurch ein Muster aus einer Reihe weißer oder hellfarbiger lichtreflektierender Linien oder Punkte, die durch dunkle lichtabsorbierende Bereiche getrennt sind. Die Platte mit dem Sockelgestellt 37 braucht dabei keine besonderen optischen Qualitäten

709881/1153

zu haben. Wird jedoch ein Streifenfilm (stripping film) verwendet, dann sollte das Sockelgestell 37 eine diffuse lichtreflektierende Oberfläche haben.

Alternativ können die Muster für irgendeine der Ausführungen auch nach anderen Methoden hergestellt werden, einschlieeiich der Verfahren, wie sie zur Ausbildung einer Matrix auf der inneren Oberfläche der Scheibe benutzt werden. Hierzu kann beispielsweise eine auf der inneren konkaven Oberfläche der Frontscheibe befindliche Matrix auf die konvexe Oberfläche eines Sockelgestelles übertragen werden.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Aufbau kann die obere Wand 15 des Lichtkastens aus einem klaren oder durchsichtigen Material bestehen, sie kann auch vollkommen weggelassen werden, sofern man andere Mittel zur Befestigung der Beine 21 und des von ihnen getragenen Aufbaus vorsieht.

709881/1153

Leerseite

Claims

Η0Λ7Ο.64Ο

U.S. Ser. No. 700,892

vom 29. Juni 1976 Dr. Dieter ν. Bezold

DIpI.-Ir.;. V\'c!.'- r;: rc-js

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Patentansprüche

(1)JVerfahren zur Untersuchung der Bildscheibe einer Kathodenstrahlröhre, bei der durch die mit einer aufgerauhten inneren Oberfläche versehenen Scheibe Videobilder betrachtet werden, die auf einem im Inneren der Röhre vorgesehenen und mit einer lichtstreuenden inneren Oberfläche versehenen Leuchtschirm dargestellt werden, wobei die Videobilder eine sich wiederholende Anordnung von Bildelementen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Muster (19,31,39) aus sichtbar kontrastierenden Bereichen (29,30;33,35) ausgebildet wird, das der Anordnung der Bildelemente angeglichen ist, daß dieses Muster an der inneren Oberfläche der Scheibe (25,49) angeordnet wird, daß das Muster durch die Scheibe hindurch betrachtet wird und daß diejenigen örtlichen Bereiche der Scheibe ermittelt werden, an welchen das Muster verzerrt erscheint.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster (19,31) eine Anordnung von lichtdurchlässigen und lichtundurchlässigen Bereichen (30,33 bzw. 29,35) enthält.

709881/1153 ORIGINAL INSPECTED
3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster gegen die innere Oberfläche angelegt wird und daß Licht von einer diffusen Lichtquelle (13,15) durch die lichtdurchlässigen Teile projiziert wird.
4) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster ein photographisches Bild ist, das auf einem transparenten Film ausgebildet ist, welcher sich im wesentlichen der Form der inneren Oberfläche anpaßt.
5) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster (39) eine Anordnung von lichtreflektierenden und lichtabsorbierenden Bereichen aufweist.
6) Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Muster gegen die innere Oberfläche gelegt wird, und daß Licht (47) durch die Scheibe (49) projiziert wird und von den lichtreflektierenden Bereichen zurück durch die Scheibe reflektiert wird.

709881/1153