Brevet FR2497399A1 — publié le 19820702

La présente invention se rapporte à des ajustements dans des téléviseurs et plus particulièrement, à un procédé et à un dispositif pour détecter la focalisation optimale d'un faisceau d'électrons dans un tube-image de télévision en couleur, Un téléviseur fonctionne en faisant explorer un faisceau d'électrons, horizontalement et verticalement, sur un écran de visualisation de phosphors pour produire une trame. Le faisceau est modulé en intensité par un signal vidéo pour produire une image sur l'écran de visualisation. Dans des téléviseurs couleurs, trois faisceaux d'électrons sont produits. L'écran de visualisation comprend un motif d'éléments de phosphor produisant la couleur, habituelle- ment rouge, bleu et vert. Une électrode de sélection de couleur, comme un masque à ouvertures, est placée entre la source des faisceaux d'électrons et l'écran de visuali- sation pour contrôler les positions d'impact des faisceaux d'électrons de façon que chaque faisceau d'électrons fasse avantageusement impact sur un seul type de phosphor producteur d'une couleur particulière. Dans la plupart des tubes-images couleui couramment fabriqués, le masque. à ouvertures se compose de petites fentes rectangulaires correspondant aux trois types de phosphori producteurs de couleur agencés en raies verticales sur l'écran de visualisation. Un facteur important de la performance d'un tube-image est la qualité de la focalisation ou l'acuité des faisceaux d'électrons quand ils font impact sur l'écran de visualisation, ce qui est directement en rapport avec la dimension du spot des faisceaux. La focalisation des faisceaux est contrôlée par l'application d'une tension à une électrode de focalisation dans l'en- semble des canons d'électrons du tube-image. La tension de focalisation est généralement déterminée par l'optique électronique associée à l'ensemble des canons d'électrons, mais des facteurs tels qu'une interaction des faisceaux avec les champs du bobinage déflecteur peuvent dégrader la focalisation et nécessitent un ajustement de celle-ci. 2 2497399 Il est important de maintenir une focalisation optimale des faisceaux et par conséquent une dimension minimale du spot, afin d'obtenir vune acuité et uns clarté maximum de l'image visualisée. Avec les -Ltiéviseurs, la focalisation est habituellement ajustte pendant lsse4 oage final du tubeimage ou téléviseur Ce, simple ajh-t±smenr est habi+ tuellemernt suffisant pour produire une focalisation acceptable pendant toute la durée de vie du téléviseur. Il est évidemment critique que ce seul ajustement de focalisation soit effectué correctement. Cela peut être acóompli par un opérateur qui ajuste un potentiomètre de l'électrode de focalisation tout en regardant un spot ou un motif de taches sur l'écran de visualisation du tube- image. Ce procédé, cependant, peut prendre du temps, et il repose sur le jugement de l'opérateur. Dans des téléviseurs couleun ayant des bobinages déflecteurs autoconvergents, la distorsion du spot, due à une défocalisation de déviation provoquée par les champs déflecteurs du bobinage déflecteur, se produit tandis que les faisceaux sont déviés au loin du centre de l'écran. Il est par conséquent souhaitable de rendre la meilleure possible la focalisation en un certain point au loin du centre de l'écran afin de diminuer l'effet de cette défocalisation de déviation. Cela peut présenter des difficultés pour l'opérateur lorsqu'il tente de rendre optimale la focalisation d'un spot mal formé. La présente invention concerne un moyen pour ajuster rapidement at avec précision la focalisation des faisceaux pour optimiser la dimension du spot d'un faisceau sans reposer sur le jugement de l'opérateur. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, un dispositif est prévu pour détecter la focalisation d'un faisceau d'électrons dans un tube-image ayant un ensemble de canon d'électrons produisant un faisceau d'électrons qui fait impact sur un écran de visualisation pour exciter un certain nombre d'éléments de phosphors. Des moyens dévient le faisceau à travers l'écran pour exciter les éléments de phosphore en un ordre prédéterminé. Des moyens sont prévus pour détecter la sortie de l'excitation des éléments de phosphois tandis que le faisceau d'électrons est dévié à travers l'écran. Des moyens sensibles à la sortie détectée dérivent un signal, dont la variation indique la condition de focalisation du faisceau d'élec- trons. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - la figure 1 donne un schéma-bloc d'un agencement de focalisation selon la présente invention; - la figure 1A illustre un autre mode de réalisa- tion d'une partie du circuit de la figure 1; et - la figure 2 illustre un schéma d'un dispositif de détection de Localisation selon l'invention. En se référant aux figures 1 et 2, on décrira un appareil qui dérive un signal à la fréquence d'excitation de balayage, de la sortie de lumière d'une zone explorée de l'écran de visualisation, et qui traite cette composante pour développer un signal indiquant la qualité de la focalisation du faisceau. Sur la figure 1, un téléviseur comprend une antenne 10 qui reçoit des signaux à haute fréquence et les applique à un circuit tuner et fréquence intermédiaire 13. Unésortie du circuit 13 est appliquée à un dispositif de traitement vidéo 14 qui applique des signaux d'attaque à l'ensemble des canons d'électrons d'un tube-image 11. Des signaux de synchronisation dérivés de la sortie du circuit 13 sont appliqués à un circuit de déviation et haute tension 15, qui à son tour produit des courants de balayage pour les bobines de déviation horizontale et verticale d'ut bobinage déflecteur 12. Le circuit 15 applique également 1 tension finale à l'anode du tube-image 11, et la tension de focalisation à un potentiomètre de focalisation 28 qui contrôle la tension appliquée à l'électrode de Localisation de l'ensemble des canons d'électrons du tube-image 11. Un détecteur 17, qui peut être une photodiode, est placé adjacent à l'écran de visualisation du tube-image afin de recevoir la lumière émise par un certain nombre de zones de phosphorx dans le champ de vue du détecteur. Le masque à ouvertures ou masque d'ombre.comme on l'a précédemment décrit, contrôle les positions d'impact des trois faisceaux d'électrons sur l'écran de visualisa- tion en phosphors. Un pourcentage important des électrons produits par l'ensemble de canon d'électrons sera bloqué par le masque d'ombre, avec un nombre contrôlé d'électrons passant à travers les ouvertures du masque pour faire impact et exciter les phosphors de l'écran de visualisation. L'écran de visualisation est par conséquent excité selon un motif de zones minuscules, correspondant aux électrons qui passent par une ouverture particulière du masque. Comme le masque est relativement proche de l'écran de visualisation, les électrons qui passent par une ouverture du masque ne divergent pas de façon appréciable avant de faire impact sur l'écran. La dimension de chaque zone excitée, par conséquent, est à peu près de la dimension d'une seule ouverture. Cependant, la dimension du spot d'un faisceau d'électrons qui fait impact sur le masque d'ombre, correspond typiquement à quatre ouverturesdu masque ou plus, même avec un faisceau très focalisé et par conséquent, excite quatre zones ou plus de l'écran de visualisation. La zone' totale excitée est cependant assez faible. Un faisceau mal focalisé peut exciter beaucoup plus de zones de phosphori qu'un faisceau très focalisé, ce qui a pour résultat un manque d'acuité et une luminosité apparente moindre des images visualisées. Un faisceau mal focalisé présente également um contour bien moins clairement défini qu'un faisceau focalisé. Tandis que les faisceaux d'électrons explorent 2497399 l'écran de visualisation, en direction horizontale, par exemple, les électrons traversent des ouvertures successi- ves du masque et excitent des zones successives de phosphorx sur l'écran de visualisation. Cette fréquence d'excitation d'exploration est déterminée par la vitesse d'exploration ou de balayage du faisceau et la distance entre les zones excitées de phosphori selon la formule f = v o f = fréquence d'excitation d'exploration (nombre d'éléments de phosphoisexplorés/temps unitaire); v = vitesse de balayage du faisceau; d = distance entre des zones de phosphore excitées en succession. Dans des buts d'explication, on peut supposer qu'une zone donnée de phosphorsest totalement excitée quand le centre du spot du faisceau d'électrons coïncide avec le centre de la zone. Pratiquement, du fait de la forme asymétrique du faisceau, il est difficile de déter- miner le centre du spot. Par conséquent, il est plus pratique de considérer qu'un spot de phosphoisest excité quand sa sortie de lumière atteint un maximum. Bien que la fréquence d'excitation de balayage soit indépendante de la focalisation du faisceau, un faisceau très focalisé excitera plus rapidement des zones successies de ç pmizs- à uux la- min odté mdmum, qu 'un fisceau mal foc&isé, car le électrons di:iMceau focalisé sont plus concentrés que ceux d'un faisceau mal focalisé. Le spot d'un faisceau mal focalisé est étendu sur une large surface et le bord menant du spot du faisceau est moins bien défini que celui d'un faisceau focalisé. La sortie de lumière d'une région de l'écran de' visualisation contiendra un signal à la fréquence d'excita- tion d'exploration ou de balayage. L'amplitude crête à crête de ce signal pour une sortie de lumière donnée sera partiellement déterminée par le degré de condition de focalisation ou d'acuité du spot du faisceau d'électrons de balayage. Comme on l'a précédemment décrit, un spot d'un faisceau très focalisé a pour résultat une mise en fonctionnement rapide des zones de phosphorsexcitées en succession. Cette mise en fonctionnement rapide force la sortie de lumière de cette région de l'écran de visualisa- tion à augmenter de façon aiguë par étapes bien définies à la fréquence d'excitation d'exploration. Un spot d'un faisceau mal focalisé produit une mise en fonotionnement plus lente des zones de phosphorz- exctres en successQion Par conséquent, les augmentations de lumi re de sortie à la fréquence d'excitation d'exploration se produiront à une amplitude plus faible et par mtapes Coins bien définies que dans le cas d'un faisceau focalisé. Le signal à la fréquence d'excitation d'exploration aura par conséquent une amplitude plus faible avec un spot du faisceau mal focalisé qu'avec un spot du faisceau très focalisé, pour une sortie donnée de lumière. Par conséquent, une augmenta- tion de l'amplitude du signal à la fréquence d'excitation d'exploration a tendance à indiquer une augmentation de la qualité de la focalisation. Le détecteur 17, qui est éclairé par les zones excitées de phosphors dans son champ de vue, produira une sortie ayant une composante à la fréquence d'excitation de balayage. La sortie du détecteur est amplifiée par un amplificateur 20 puis est traitée par wu filtre passe-haut 21, dont la fréquence de coupure est en dessous de la fréquence d'excitation d'exploration. Pour un tube-image du type RCA 19VKGP22, exploré à la fréquence NTSC, la fréquence d'excitation d'exploration sera à peu près de MHz. Pour une dimension plus grande de l'écran, cette fréquence sera supérieure, car l'espace des ouvertures dans le masque est sensiblement égal pour toutes les dimensions d'écran, et cependant la vitesse d'exploration du faisceau augmente. De façon correspondante, la fréquence d'excitation d'exploration sera plus faible pour des dimensions plus petites de l'écran. Les composantes du signal à la sortie du filtre passe-haut 21 aux harmoniques d'ordre supérieur de la fréquence fondamentale d'excitation d'exploration augmenteront également en amplitude avec l'augmentation de l'acuité du spot du faisceau. Ces composantes harmoniques peuvent également contribuer à la sortie générale du signal du filtre passe-haut 21. Le signal à la sortie du filtre passe-haut 21 contenant la composante à la fréquence d'excitation d'exploration à 10 MHz, est appliqué à un détecteur crête à crête 22 qui, par exemple, peut produire une sortie indiquant l'amplitude de la composante à la fréquence d'excitation de balayage. Ce signal de sortie est appliqué à une interface 27 par une ligne 23 qui utilise ce signal comme entrée d'un moyen d'ajustement de focalisation tel qu'un potentiomètre de focalisation 28. Le potentiomètre 28 est électriquement connecté à l'électrode de focalisation de l'ensemble des canons d'électrons du tube-image. Le fonctionnement de l'interface 27 sera décrit en plus de détail ci-après. L'amplitude de la composante du signal à la fréquence d'excitation d'exploration,en plus d'être déter- minée par la quantité de la focalisation ou de l'acuité du faisceau d'électrons, est également affectée par le niveau total de luminosité de la zone excitée de'l'écran. La sortie de l'amplificateur 20 est par conséquent traitée par un filtre passe-bas 24 et un détecteur crête à crête 25 pour dériver un signal indiquant le niveau de la luminosité de l'écran. Ce signal du niveau de luminosité, représenté par la ligne 26, peut être appliqué au circuit du récepteur pour préétablir le réglage de luminosité à un niveau standard de luminosité, qui peut être reproduit sur une base d'un ensemble à un autre pendant des essais et ajuste- ments de focalisation. Si on le souhaite, le signal du niveau de luminosité peut être combiné au signal à la fréquence d'excitation d'exploration, par exemple, comme le montre la figure 1A, afin de soustraire la contribution du signal de luminosité, de l'amplitude du signal total à la fréquence d'excitation d'exploration. Sur la figure 1A, les sorties des détecteurs 22 et 25 sont appliquées à un amplificateur de différence 52, qui produit une sortie à la ligne 53, qui est formée d'un signal ayant la composante du signal à la fréquence d'excitation d'exploration d'o est retirée la composante du signal de luminosité. Une résistance 54 établit le niveau de la composante de luminosité qu'il faut soustraire. Le signal sur la ligne 53 est alors appliqué à l'interface 27, qui fonctionne comme on l'a précédemment décrit. Sur la figure 1, l'interface 27 représente un certain nombre de divers modes de réalisation. Dans un mode de réalisation, l'interface 27 peut un voltmètre. Un opérateur ajustera alors, à la main, le potentiomètre de focalisation 28 en regardant l'appareil de mesure jusqu'à ce qu'il atteigne une lecture prédéterminée (c'est- à-dire un maximum ou une crête). Dans un autre mode de réalisation, l'interface 27 est ul outil d'ajustement à entraînement asservi, qui agit directement avec le poten- tiomètre de focalisation 28. Le moteur asservi est contrôlé par le signal à la ligne 23 de façon que le potentiomètre 28 soit automatiquement ajusté pour optimiser la focalisa- tion du faisceau. Dans urn autre mode de réalisation encore, l'interface 27 peut représenter un système commandé par microprocesseur, qui pourra automatiquement ajuster de nombreux circuits de récepteur en plus de la focalisation. La figure 2 montre un schéma du dispositif de détection de focalisation selon un mode de réalisation de l'invention, que l'on a précédemment décrit en se référant à la figure 1. Le détecteur 17 comprend une photodiode, commercialisée sous la désignation de composant C30810. Dans un mode de réalisation particulier, la surface active ou champ de vision de la photodiode représente environ 12 lignes de balayage horizontal et 15 à 20 fentes d'ouver- ture par ligne. Un nombre relativement important de fentes par ligne est nécessairement vu par le détecteur 17 pour développer un signal à la fréquence d'excitation suffisam- ment important pour obtenir des résultats pouvant être répétés de façon précise. En fonctionnement, une trame à champ plat de couleur verte ou bleue est normalement présentée, car les phosphors verts et bleus répondent plus rapidement que les phosphors rouges et par conséquent, donneront un signal de forte amplitude. L'amplificateur 20 est connecté en amplificateur de courant, avec son entrée essentiellement au potentiel de la masse afin d'éviter toute oscillation de tension à l'entrée. Une telle différence de tension seatt amplifiée et dépasserit fortement le signal à la fréquence d'excita- tion d'exploration de faible niveau. Un trajet de contre- réaction comprenant une résistance 30 et un condensateur 31 empêche l'amplificateur 20 d'osciller. Le filtre passe-haut 21 comprend trois étages qui produisent une fréquence inférieure limite à environ 7 MHz. Comme tous les signaux vidéo de diffusion sont actuellement en dessous de 5 MHz, une fréquence limite inférieure du filtre de 7 MHz empêchera une interférence avec tout signal vidéo superposé et non souhaitable, tout en permettant une mesure de la focalisation sur toute dimension de tube- image sans modifier le circuit de filtrage. Chaque étage du filtre comprend, par exemple, un amplificateur opéra- tionnel 32,. une résistance de contre-réaction 33 et un condensateur 34 qui sont reliés en parallèle, ainsi qu'un condensateur d'entrée 35 et une résistance 36 en série. La sortie des trois étages de filtrage du filtre passe-haut 21 est appliquée au détecteur crête à crête 22 qui comprend des diodes 37 et 38. Une bobine d'inductance 40 agit comme filtre de haute fréquence pour empêcher le dispositif de détection de focalisation d'interférer avec le fonctionnement du tube-image ou récepteur. Une résis- tance 50 représente la charge aux bornes du détecteur crête à crête 22, qui contrôle le taux d'affaiblissement de sa sortie. La sortie du détecteur crête à crête 22 sur la ligne 23 peut être appliquée à un circuit d'échantillonnage et de maintien (non représenté) qui stocke la sortie maximum du détecteur 22 et produit une tension continue indiquant la sortie maximum du détecteur. Une telle tension peut être utile, par exemple pour le fonctionnement d'un appareil de mesure, afin d'ajuster facilement la focalisation du faisceau à une condition optimale. Comme alternative au circuit d'échantillonnage et de maintien, une charge de forte impédance à la sortie du détecteur 22, comme une résistance 50, maintiendra sensiblement le niveau de crête du sigl entre 'Les crt d.tectées. Le filtre passe-bas 24, ayant rune f_-úauenoce limite supérieure d'environ 25 kFz, ccmprend rÈ] rplificateur opérationnel 41, un condensateur de contre-reaction 42 et une résistance 43, en parallèle? ainsi quiotre rsistance d'entrée 44. La configuration des composantis du filtre passe-bas 24 est connue de ceux qui sont compétents en la matière. La sortie du filtre passe-bas 24 est appliquée au détecteur crête à crête 25, qui comprend des diodes 45 et 46 et une self è haute fréquence 47 jusqu'à la ligne 26. Une résistance 51 couplée au détecteur crête à crête 25 représente la charge qui contrôle le taux d'affaiblissement du détecteur 25. Un circuit d'échantillonnage et de maintien (non représenté) peut être également être couplé à la ligne de sortie 26 afin de produire une tension continue indiquant l'information de luminosité. L'informa- tion de luminosité sur la ligne 26 est utile pour établir l'ensemble des canons d'électrons du tube-image à un niveau prédéterminé d'attaque. On peut également l'utiliser comme mesure concernant une ganmme définie de luminosité pour inhiber le circuit de détection de focalisation quand la luminosité se trouve en dehors de la gamme souhaitée. Ce dernier processus peut être utilisé avec un système qui estime, sur une chalne de production de tubes ou de téléviseurs, si un tube est capable ou non de répondre aux conditions de focalisation minimum. Quand l'information de focalisation est utilisée uniquement pour contrôler un appareil de mesure afin d'ajuster la focali- sation pour une lecture maximum de l'appareil de mesure, l'information de luminosité n'est pas nécessaire. Bien que le dispositif de détection de focalisation selon l'invention ait été décrit en relation avec un 1 1 2497399 tube-image ayant un masque à ouvertures en fentes, les principes de l'invention s'appliquent également à un tube-image ayant une structure de masque en pointsou taches 12 2497399 R E V E N D I C A T I 0 N S REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour détecter la focalisation d'un faisceau d'électrons dans un tube-image ayant un ensemble de canon d'électrons pour produire lun faisceau d'électrons, ledit faisceau faisant impact sur un écran de visualisation pour exciter un certain nombre d'éléments de phosphori ledit dispositif comprenant: unl moyen pour dévier ledit faisceau à travers ledit écran afin de produire l'excita- tion desdits éléments de phosphoi dans un ordre prédéter- miné; caractérisé par uln moyen (17) pour détecter la sortie desdits éléments de phosphors et des moyens (20, 21, 22) sensibles à ladite sortie détectée pour dériver un signal, dont la variation indique la condition de focalisation du faisceau d'électrons. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de détection précité comprend une photodiode (17). 3.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le moyen dérivant précité comprend un filtre passe-haut (21). 4.- Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le filtre passe-haut (21) précité présente une fréquence de coupure de l'ordre de 7 MHz. 5.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal précité présente une augmentation d'amplitude tandis que s'améliore la condition de Localisation du faisceau d'électrons. 6.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de phosphoisprécités présentent une fréquence particulière d'excitation quand le faisceau précité est dévié à travers l'écran précité. 7.- Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la fréquence d'excitation des éléments de phosphortprécités est sensiblement indépen- dante de la condition de focalisation du faisceau d'électrons. 8.Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le signal précité présente une fréquence qui est sensiblement égale à la fréquence d'excitation des éléments de phosphorx 9.- Dispositif pour détecter la focalisation d'un faisceau d'électrons à utiliser avec un tube-image ayant un ensemble de canon d'électrons pour produire un faisceau d'électrons, ledit faisceau faisant impact sur un écran de visualisation pour exciter un certain nombre d'éléments de phosphora et comprenant un moyen, couplé audit tube- imagepour ajuster la focalisation dudit faisceau, ledit appareil de détection comprenant: un moyen pour dévier ledit faisceau à travers ledit écran pour produire l'excitation desdits éléments de phosphoi en ordre pré- déterminé; caractérisé par un moyen (17) pour détecter la sortie desdits éléments de phosphor; des moyens (20, 21, 22) sensibles à ladite sortie détectée pour dériver un signal dont la variation indique la condition de focalisa- tion du faisceau d'électrons; et un moyen (27) sensible audit signal, pour contrôler ledit moyen d'ajustement de focalisation (28). 10.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen précité d'ajustement de Localisation comprend un potentiomètre (28). 11.- Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moyen de contrôle précité comprend un servo-moteur. 12.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le signal dérivé précité contient une composante dont l'amplitude indique la luminosité des éléments de phosphorsexcités et en ce que le moyen de dérivation précité comporte un moyen (24, 25) pour retirer ladite composante indiquant la luminosité dudit signal dérivé. 1 3 13.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyenr de dérivation précité contient un filtre passe-bas (2!,.) pour retirer la composa'te du sigral idiaunt la luminosité. 14.- Procédé pour détecter la ocaisation d'un faisceau d'électrons daIs un tube-image y nt ien enisemble de canon d'électrons pour produire uX. faisceau d'électrons, ledit faiscecau faisant impact sur un écran de visualisation Go pour exciter un certain nombre d'éléments de phosphom, caractérisé par les étapes de: 1) faire explorer ledit faisceau à travers ledit écran pour exciter lesdits éléments de phosphoi en un ordre prédéterminé; 2) détecter une sortie desdits éléments de phosphors en réponse à 'leur excitation; et 3) développer un signal en réponse à ladite sortie détectée, indiquant le degré d'acuité de la focalisation du faisceau d'électrons. 15.- Procédé pour ajuster la focalisation d'un faisceau d'électrons dans un tube-image ayant lun ensemble de canon d'électrons pour produire un faisceau d'électrons, ledit faisceau faisant impact sur un écran de visualisation pour exciter un certain nombre d'éléments de phosphorz et o sont incorporés des moyens, couplés au tube-image, pour ajuster la focalisation dudit faisceau d'électrons, caractérisé par les étapes de: 1) faire explorer ledit faisceau à travers l'écran pour exciter lesdits éléments de phosphors en un ordre prédéterminé; 2) détecter la sortie desdits éléments de phosphors 3) développer une composante de signal en réponse à la sortie détectée, dont les variations indiquent la condition de focalisation du faisceau d'électrons; et 4) faire varier ledit moyen d'ajustement de focalisation jusqu'à ce que les variations du signal indiquent la présence de la condition souhaitée de focalisation des faisceaux d'électrons.