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專利名稱：陰極射線管電子束直徑測定法和測定儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測定陰極射線管(CRT)電子束直徑的一種方法和儀器，更具體地說，涉及經(jīng)改進(jìn)的這種方法和儀器，這種方法和儀器可以測出CRT電子槍發(fā)射出來的電子束直徑的大小及其偏心度，并將其以三維方式顯示出來。
通常，測定電子束的目的是通過分析電子槍發(fā)射出來的電子的偏心度和亮度分布來分析電子槍的精密度，從而改進(jìn)電子槍的性能，最終制造出質(zhì)量優(yōu)異的CRT。
迄今為止測定電子槍在CRT熒光屏上形成的電子束光點(diǎn)的方法有各式各樣，其中最常用的特別是二維測定法的光讀法。在這種二維測定法中所要求的數(shù)據(jù)是從電子束光點(diǎn)在熒光屏上形成的變焦照片求出的。
但這種方法有這樣一些缺點(diǎn)，例如，測量的精確度因測量過程的手動操作而變差，照相后沖洗軟片、印片等費(fèi)的時間很多等等。此外數(shù)據(jù)量不足，因?yàn)橹挥卸S數(shù)據(jù)可以從所拍出的照片求出，這導(dǎo)致工作效率降低，測定值的可靠性變差。
另一方面，作為對于陰極射線管而采用的另一種傳統(tǒng)的電子束直徑測定儀采用這樣一種手動操作法，其中對從電子槍出來的電子束的位置和信號幅度分別加以調(diào)整以便測出電子束的直徑和亮度。但按照這種方法，測定熒光面上的每一個光點(diǎn)時就得用肉眼檢測每個光點(diǎn)的位置，因此進(jìn)行反復(fù)測定時，就產(chǎn)生很大缺點(diǎn)。
為克服上述缺點(diǎn)，有人提出了如

圖1所示的陰極射線管電子束測定儀的信號發(fā)生電路。
參看圖1。用以產(chǎn)生準(zhǔn)備顯示在陰極射線管20上的視頻信號的視頻信號發(fā)生部分2配備有顯示裝置，使測量人員調(diào)節(jié)視頻信號的脈沖周期和脈沖寬度時能觀測所顯示的內(nèi)容。這樣，視頻信號在加到受測試的陰極射線管20的陰極KR、KG、KB上之前要借助視頻信號放大器1放大到所調(diào)整的電平，即將其幅度加以放大。
此外，電源部分3給偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)DY的偏轉(zhuǎn)線圈提供偏轉(zhuǎn)電流，該電源部分配備有一個電壓表和一個電流表，以便調(diào)節(jié)電子束的水平和垂直位置時可以觀測該電壓表和電流表。
另一方面，高壓發(fā)生器4給陰極射線管20的柵極G1、G2、G3、G4和外殼提供適當(dāng)?shù)碾妷海垢麝帢OKR、KG、KB出來的電子束在作為圖象顯示在陰極射線管20的熒光屏上之前能加以控制、加速和聚焦，以形成電子束。
在這個傳統(tǒng)的方法中，手動調(diào)節(jié)視頻信號的脈沖周期和寬度時必須對裝在視頻信號發(fā)生部分2上的顯示裝置進(jìn)行觀測。另外，在逐點(diǎn)觀測圖象以檢測電子束位置的同時，調(diào)節(jié)電子束的垂直和水平位置時還必須觀測電壓表和電流表。因此測量工作非常麻煩，而且還有另外一個問題，即不可能對某一點(diǎn)反復(fù)進(jìn)行測試。
本發(fā)明的主要目的是提供一種能夠自動測定電子束直徑而提高可靠性、多方面收集有關(guān)數(shù)據(jù)因而提高精確度、縮短工作時間因而提高效率的CRT電子束直徑測定儀，因此這種測定儀甚至可用以測試CRT的質(zhì)量。
本發(fā)明的另一個目的是提供這樣一種CRT電子束直徑測定儀，該測定儀能提供防止CRT的熒光面燒毀的穩(wěn)定電流，方法是使信號發(fā)生器提供出的位置移動信號與向CRT陰極方面發(fā)射熒光物質(zhì)的器件提供出的脈沖電壓同步，并反復(fù)測定CRT熒光面的測定點(diǎn)，從而得出數(shù)據(jù)。
本發(fā)明提供一種測定陰極射線管電子束直徑的方法，該方法包括下列各驟拍攝CRT的電子束光點(diǎn)，然后計(jì)算圖象數(shù)據(jù)的坐標(biāo)值(X，Y)和亮度電平;以彩色色調(diào)(shades of color)指示計(jì)算出來的數(shù)據(jù)中的最小和最大亮度電平;確定電子束光點(diǎn)的垂直和水平亮度電平的直方圖(histogram)中的極值點(diǎn);然后再產(chǎn)生原電子束的亮度，并計(jì)算電子束光點(diǎn)的大小和偏心度。
此外本發(fā)明還提供這樣一種陰極射線管電子束直徑測定儀，該測定儀包括一個主系統(tǒng)，用來以坐標(biāo)值提供測定數(shù)據(jù)和電子束光點(diǎn)的亮度電平，具有一個圖形發(fā)生單元和母體單元(stem block)及圖象處理單元，圖形發(fā)生單元用以給陰極射線管的偏轉(zhuǎn)線圈提供預(yù)定的脈沖信號，母體單元和圖象處理單元用以分析來自拍攝出的電子束光點(diǎn)的輸入圖象信號;一個鍵盤，用以提供各種給定值;一個攝象機(jī)，用以拍攝陰極射線管的電子束光點(diǎn)，從而提供圖象數(shù)據(jù);一個圖象測試監(jiān)視器，用以重新產(chǎn)生陰極射線管的電子束光點(diǎn);一個打印機(jī)，用以提供主系統(tǒng)的測定數(shù)據(jù);和一個監(jiān)視器，用以提供主系統(tǒng)的測定數(shù)據(jù)。
作為另一個特點(diǎn)，本發(fā)明的陰極射線管電子束直徑測定儀包括一個視頻信號放大器;用以(給陰極射線管的陰極)提供足以使熒光層發(fā)光的高電壓;一個電流放大器，用以給陰極射線管的偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)提供垂直和水平位移信號;一個信號發(fā)生器，用以給視頻信號放大器的輸入端提供頻率可調(diào)且脈沖寬度可調(diào)的視頻信號，并用以給電流放大器提供脈沖信號;一個計(jì)算機(jī)，用以提供控制信號，以防燒毀陰極射線管的各熒光點(diǎn)，并反復(fù)測定熒光面上的各點(diǎn);一個接口部分，用以從計(jì)算機(jī)收到控制信號之后將其輸出到數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換部分;和一個數(shù)/模轉(zhuǎn)換部分，用以從接口部分收到數(shù)字信號之后將其轉(zhuǎn)換成模擬信號，并用以提供出使電子束偏轉(zhuǎn)所需要的那樣的模擬信號。
從下面的說明和附圖可以更全面地了解本發(fā)明的上述和其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)及其一個實(shí)施例的詳細(xì)情況。附圖中圖1是傳統(tǒng)的CRT電子束直徑測定儀的圖形發(fā)生電路的方框圖;
圖2是本發(fā)明的CRT電子束直徑測定儀的簡要方框圖;
圖3則為圖2所示本發(fā)明最佳實(shí)施例的圖形發(fā)生單元的方框圖;
圖4是圖2所示本發(fā)明的CRT電子束直徑測定儀的工作流程圖;
圖5(A)、5(B)、5(C)和5(D)是表示電子束光點(diǎn)的亮度電平與電子束直徑測定值之間關(guān)系的示意圖。
現(xiàn)在參附圖更詳細(xì)地說明本發(fā)明的內(nèi)容。
圖2是CRT電子束直徑測定儀的方框圖。該測定儀由下列各部分組成主系統(tǒng)10，包括一個圖形發(fā)生單元11和一個圖象處理單元12;一個鍵盤13，用以給主系統(tǒng)10提供測定等之用的參考值;一個攝象機(jī)14，用以拍攝待測試的CRT熒光屏上的電子束光點(diǎn)，從而給主系統(tǒng)10提供圖象數(shù)據(jù);一個圖象測試監(jiān)視器15.用以再產(chǎn)生CRT熒光屏上的電子束光點(diǎn);一個監(jiān)視器17，用以顯示在主系統(tǒng)10中處理過的數(shù)據(jù);和打印機(jī)16，用以打印提供的測試數(shù)據(jù)。
現(xiàn)在更詳細(xì)地進(jìn)行介紹。在主系統(tǒng)10中，圖形發(fā)生單元11通過往CRT 20的偏轉(zhuǎn)線圈(DY)加上預(yù)定的脈沖使熒光屏上某一位置出現(xiàn)電子束光點(diǎn)，圖象處理單元12則在將攝象機(jī)14拍攝出的信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息之后求出并存儲測定數(shù)據(jù)的坐標(biāo)值(X，Y)和在坐標(biāo)值(X，Y)處的亮度電平。
另一方面，主系統(tǒng)10的圖形發(fā)生部分11可取圖3所示的那種結(jié)構(gòu)。這里說的就是這樣一種電子束直徑測定儀，該測定儀是以這樣的方式測定電子束的直徑的使來自陰極射線管的陰極KR、KG、KB的熱離子電子(thermionic electron)通過由柵極G1、G2、G3、G4組成并加有高壓發(fā)生器170供來的高壓的電極而使其形成電子束，然后使電子束撞擊熒光屏;該電子束直徑測定儀包括一個視頻信號放大器150，用以給陰極射線管的陰極KR、KG、KB提供適當(dāng)?shù)碾妷?一個電流放大器160，用以給陰極射線管20偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)DY的偏轉(zhuǎn)線圈提供水平和垂直位移信號;一個信號發(fā)生器140，用以給視頻信號放大器150的輸入端提供頻率可調(diào)且脈沖寬度可調(diào)的視頻信號，并用以給電流放大器180提供脈沖信號;一個計(jì)算機(jī)110，用以提供控制信號以防止陰極射線管20的熒光點(diǎn)燒毀，且使其能反復(fù)測定各熒光點(diǎn)的電子束;一個接口部分120，用以接收來自計(jì)算機(jī)110的控制信號之后將其輸出到數(shù)/模轉(zhuǎn)換部分130;和一個數(shù)/模轉(zhuǎn)換部分130，用以接收來自接口部分120的數(shù)字信號之后將其轉(zhuǎn)換成模擬信號，并將轉(zhuǎn)換成的(供偏轉(zhuǎn)所需用的)模擬信號供給電流放大器160。
主系統(tǒng)10具有一個控制程序，用以根據(jù)規(guī)定的參考值和鍵盤13提供的供其它測定用的其它參考值執(zhí)行適當(dāng)?shù)某绦颉?br> 圖4是根據(jù)主系統(tǒng)10的控制程序的操作流程圖。如圖所示，操作過程包括第一步拍攝陰極射線管20的電子束光束，由此計(jì)算出圖象數(shù)據(jù)的亮度電平和坐標(biāo)(X，Y)值;第二步以彩色色調(diào)(tone of color)表示計(jì)算數(shù)據(jù)最大和最小值的亮度，并從電子束光點(diǎn)水平和垂直亮度電平的直方圖選取極值點(diǎn)，由此再現(xiàn)電子束的亮度;以及第三步計(jì)算再現(xiàn)之后的電子束的束寬和偏心度。
現(xiàn)在介紹本發(fā)明的操作過程和效果。
首先，圖形發(fā)生部分11接收來自計(jì)算機(jī)110的控制信號，通過接口部分120將其供給數(shù)/模轉(zhuǎn)換部分130，以便調(diào)節(jié)陰極射線管20偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)DY的偏轉(zhuǎn)線圈的垂直和水平偏轉(zhuǎn)電流。數(shù)/模轉(zhuǎn)換部分130將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成水平模擬信號，并將它們供給電流放大器160，同時電流放大器160將垂直和水平位移信號供給陰極射線管20偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)DY的偏轉(zhuǎn)線圈。
另一方面，信號發(fā)生器140將頻率可調(diào)且脈沖寬度可調(diào)的視頻信號供給視頻信號放大器150，從而能給陰極射線管20的陰極KR、KG、KB提供一定的脈沖電壓。視頻信號放大器150將視頻信號放大成一定的脈沖電壓之后將它們供給陰極KR、KG、KB。發(fā)生器140能根據(jù)電子束電流調(diào)節(jié)脈沖電壓，從而保護(hù)陰極射線管20的熒光層。
此外，電流放大器160連接到偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)DY的垂直水平偏轉(zhuǎn)線圈上，提供用以移動電子束在熒光面上的位置的電流。另外，電流放大器160在收到來自信號發(fā)生器140的脈沖信號之后將其供給偏轉(zhuǎn)線圈，該信號受到同步作用從而可以使電子束移動等于脈沖寬度那么長的時間，亦即將電壓供到陰極KR、KG、KB的間隔時間。
在本發(fā)明的這種電子束直徑測定儀中，若圖形發(fā)生單元11以圖5(C)所示的預(yù)定寬度和間隔范圍產(chǎn)生的脈沖信號加到CRT 20的偏轉(zhuǎn)線圈(DY)和電子槍上時，則CRT 20的電子槍發(fā)射出來的電子束就在CRT熒光屏上的某一位置形成電子束光點(diǎn)。雖然電子束光點(diǎn)只在加上脈沖時才出現(xiàn)，但電子束光點(diǎn)的效應(yīng)卻通過余輝而持續(xù)下去。此外，通過加脈沖還可以避免為在CRT熒光屏上的某一點(diǎn)形成電子束光點(diǎn)而將直流加到偏轉(zhuǎn)線圈(DY)上因而損壞偏轉(zhuǎn)線圈(DY)。
為提高測量的精確度，各測量過程是根據(jù)電子束光點(diǎn)在CRT 20上的各種位置進(jìn)行的。在那種場合下，如圖5(C)那樣控制脈沖信號的電平高、低就能使電子束光點(diǎn)處在各種不同的位置。然后將攝象機(jī)14拍攝電子束光點(diǎn)得出的圖象信息加到主系統(tǒng)10的圖象處理單元12上，以分析電子束光點(diǎn)的亮度分布。
現(xiàn)在參看圖5(A)。若電子束光點(diǎn)30如虛線所示那樣形成，則只有電子束光點(diǎn)30中的每一個點(diǎn)發(fā)亮，其中中心部分的亮度電平高，周邊部分的亮度電平低，如亮度電平曲線a和h所示。實(shí)際上只有這些點(diǎn)具有如圖5(B)所示的亮度電平曲線上的預(yù)定亮度電平。另一方面，該亮度電平變低，因?yàn)榇┻^蔭罩而射過去的電子束只與上述點(diǎn)碰撞，于是在諸光點(diǎn)之間穿插有黑底。電子束光點(diǎn)30的原形顯示在圖象測試監(jiān)視器15上，并與監(jiān)視器17上的圖象信息進(jìn)行比較。另外，顯示在監(jiān)視器17上的測量數(shù)據(jù)可用打印機(jī)16打印出來，因此能記錄所要求的數(shù)據(jù)。
圖4是控制程序的流程圖，主系統(tǒng)10就是按照這個控制程序控制各單元的每一個功能。更具體地說，測定儀升壓之后，就調(diào)定攝象機(jī)14的焦距。然后在主系統(tǒng)10的圖象處理單元12中分析經(jīng)拍攝的有關(guān)在CRT 20熒光屏上所形成的電子束光點(diǎn)的信息，以便將諸如坐標(biāo)值(X，Y)和亮度電平等之類的三維信息存儲起來。
這之后，選取所存儲的圖象數(shù)據(jù)的最小和最大值，并將圖象的亮度電平根據(jù)準(zhǔn)備顯示在監(jiān)視器17上的最小和最大值轉(zhuǎn)換成彩色色調(diào)(其中，亮度電平是根據(jù)圖5(A)中的水平和垂直部分而取自電子束光點(diǎn)30以便繪制圖5(B)所示的直方圖)，從而將高亮度電平顯示成暗色，低亮度電平顯示成紅、淡紅等淡色。
但電子束的真正形狀不可能取自這種圖象信息，因此在直方圖中按下式設(shè)定極值點(diǎn)(dG)/(dxi-1) ＞0和 (dG)/(d.xi+1) ＜0其中，Xi表示X軸線上的第i個點(diǎn)，G是亮度電平的函數(shù)。
如下所述，電子束的形狀可通過用微分確定極值點(diǎn)之后選配曲線使其與直方圖擬合從而提供出來。這樣就可以將電子束的原形連同相應(yīng)于亮度電平的彩色色調(diào)在監(jiān)視器17上顯示出來。
這之后，計(jì)算原電子束的寬度和偏離電子束中心的偏心度，并由監(jiān)視器17和打印機(jī)16提供出來，這樣就不僅可以看到而且從數(shù)值上得知電子束的總的資料。這些資料可按用戶所要求的各種格式顯示出來。
如下所述，本發(fā)明測定陰極線管電子束直徑的方法和儀器可以分別從拍攝出來的CRT的電子束光點(diǎn)計(jì)算出坐標(biāo)值(X，Y)和亮度電平，再由此求出彩色色調(diào)連同最小和最大亮度電平，最后將其顯示出來，而且可以通過再現(xiàn)電子束的亮度連同在電子束光點(diǎn)的垂直和水平亮度電平直方圖中確定的極值點(diǎn)，由此而計(jì)算出電子束的大小和偏心度。因此按照本發(fā)明，在研制CRT和測試其質(zhì)量時，可以更為精確地測定電子束光點(diǎn)的電子束直徑和亮度分布，從而縮短研制周期，進(jìn)一步提高測定數(shù)據(jù)的可靠性，進(jìn)而從長遠(yuǎn)的觀點(diǎn)看提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。
此外，按照本發(fā)明的CRT電子束直徑測定儀，圖形發(fā)生部分提供到CRT陰極上的視頻脈沖信號與來自電流放大器的電子束位移信號同步，因而不僅可避免熒光面燒毀，而且可以防止偏轉(zhuǎn)線圈過載。最后，控制電子束的位移程度即可對應(yīng)于其極值點(diǎn)反復(fù)測定CRT的熒光面，從而易于得出各項(xiàng)數(shù)據(jù)。
本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員參照本發(fā)明的說明書是不難對上述公開的實(shí)施例和本發(fā)明的其它實(shí)施例進(jìn)行種種修改的。因此本說明書所附的權(quán)利要求包括了任何這種實(shí)施例的修改方案，因?yàn)樗鼈兌紝儆诒景l(fā)明的實(shí)際范圍。
權(quán)利要求
1.一種測定陰極射線管電子束直徑的方法，其特征在于，該方法包括下列步驟拍攝陰極射線管的電子束光點(diǎn)，然后計(jì)算圖象數(shù)據(jù)的坐標(biāo)值(X，Y)和亮度電平；以彩色色調(diào)顯示計(jì)算值中的最小和最大亮度電平，并確定電子束光點(diǎn)垂直和水平亮度電平直方圖中的極值點(diǎn)；和再現(xiàn)原電子束的亮度，并計(jì)算電子束光點(diǎn)的大小和偏心度。
2.一種陰極射線管電子束直徑測定儀，其特征在于，它包括一個主系統(tǒng)，用以提供應(yīng)用電子束光點(diǎn)的坐標(biāo)值和亮度電平的被測數(shù)據(jù)，它具有一個圖形發(fā)生單元，用以給陰極射線管的偏轉(zhuǎn)線圈提供預(yù)定的脈沖信號;一個母體單元和一個圖象處理單元，用以分析來自被拍攝的電子束光點(diǎn)的輸入的圖象信號;一個鍵盤，用以提供各種規(guī)定的數(shù)據(jù);一個攝象機(jī)，用以拍攝陰極射線管的電子束光點(diǎn)，以提供圖象數(shù)據(jù);一個圖象測試監(jiān)視器，用以再現(xiàn)陰極射線管的電子束光點(diǎn);一個打印機(jī)，用以提供所述主系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù);和一個監(jiān)視器，用以提供所述主系統(tǒng)的測量數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的測定儀，其特征在于，所述圖形發(fā)生單元包括一個視頻信號放大器，用以給陰極射線管的陰極提供適當(dāng)?shù)碾妷?一個電流放大器，用以給陰極射線管偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)的偏轉(zhuǎn)線圈提供水平和垂直位移信號;一個信號發(fā)生器，用以給視頻信號放大器的輸入端提供頻率可調(diào)且脈沖寬度可調(diào)的視頻信號;一個計(jì)算機(jī)，用以提供控制信號，以避免陰極射線管的熒光面燒毀，并對應(yīng)于其極值點(diǎn)反復(fù)測定電子束;一個接口部分，用以將來自所述計(jì)算機(jī)的控制信號輸出到一個數(shù)/模轉(zhuǎn)換器上;所述數(shù)/模轉(zhuǎn)換器用以將來自所述接口部分的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換成模擬信號，以將它們供給所述電流放大器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的測定儀，其特征在于，所述信號發(fā)生器以與視頻信號同步的形式將偏移量等于視頻信號脈沖寬度的信號提供給所述電流放大器，同時將視頻信號提供給陰極射線管的所述陰極。
全文摘要
本發(fā)明的陰極射線管電子束直徑測定法和測定儀能更精確更可靠地測定陰極射線管電子槍發(fā)射出來的電子束直徑及其偏心度，具體方法是拍攝CRT的電子束光點(diǎn)，然后計(jì)算圖象數(shù)據(jù)的坐標(biāo)值(X，Y)和亮度電平，以便將亮度電平作為彩色色調(diào)顯示出來，并確定電子束光點(diǎn)垂直和水平亮度電平直方圖中的極值點(diǎn)，從而再現(xiàn)原電子束的亮度，進(jìn)而精確可靠地計(jì)算出電子束光點(diǎn)的大小和偏心度。
文檔編號G01B11/08GK1058843SQ9110519
公開日1992年2月19日 申請日期1991年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1990年7月24日
發(fā)明者李常綠 申請人:三星電管株式會社