система тестирования и регулировки электронных дисплейных устройств

Формула изобретения

1. Система для тестирования и регулировки блока ЭЛТ, содержащая генератор видеоструктур, подключаемый к указанной ЭЛТ для формирования изображения видеоструктур на ЭЛТ, отличающаяся тем, что она содержит множество оптических датчиков с независимым полем зрения, содержащих множество цветных ПЗС-камерных головок, установленных на испытательном стенде и предназначенных для приема и воспроизведения сигналов изображения, соответствующих отдельным деталям указанного изображения видеоструктур на блоке ЭЛТ, причем каждый из указанных оптических датчиков содержит цветную ПЗС-камерную головку, контроллеры ПЗС-камерных головок, каждый из которых снабжен цифровым мультиплексором для направления цифровой информации от ПЗС-камерных головок к процессору канала видеосигнала, компьютер, содержащий указанный процессор канала видеосигнала для обработки указанной цифровой информации, и графический интерфейс пользователя для оказания поддержки оператору при настройке указанного блока ЭЛТ в соответствии с процедурой тестирования и регулировки блока ЭЛТ.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что каждая указанная ПЗС-камерная головка снабжена линзой и подвижным ПЗС-кристаллом, установленным с возможностью возвратно-поступательного перемещения относительно указанной линзы под управлением контроллера ПЗС-камерной головки для автоматической фокусировки указанной ПЗС-камерной головки.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что указанный испытательный стенд содержит множество по существу горизонтальных держателей, установленных с взаимным вертикальным смещением для указанных ПЗС-камерных головок, каждая из которых связана с соответствующим ей приводом, управляемым от связанного с ним контроллера ПЗС-камерных головок для перемещения указанной ПЗС-камерной головки по соответствующему держателю для индивидуальной настройки положения каждой из указанных ПЗС-камерных головок относительно указанного тестируемого блока ЭЛТ.

4. Система по п.2, отличающаяся тем, что указанное ПЗС-устройство установлено на каретке, выполненной с возможностью линейного движения, под воздействием привода, вдоль оси, параллельной оптической оси, проходящей через указанную ПЗС-камерную головку.

5. Система по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что она содержит средства индивидуального позиционирования каждой из цветных ПЗС-камерных головок на испытательном стенде относительно блока ЭЛТ в соответствии с параметрами конкретной модели тестируемого блока ЭЛТ.

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что указанный испытательный стенд содержит множество по существу горизонтальных держателей, установленных с взаимным вертикальным смещением, при этом на каждом указанном держателе установлено множество указанных ПЗС-камерных головок, а указанные средства индивидуального позиционирования указанных ПЗС-камерных головок содержат двигатели, установленные в указанных ПЗС-камерных головках и управляемые указанными контроллерами ПЗС-камерных головок для перемещения указанных ПЗС-камерных головок в поперечном направлении по указанным держателям.

7. Система по п.3 или 6, отличающаяся тем, что указанные держатели выполнены настраиваемыми в вертикальном направлении.

8. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что указанные оптические датчики дополнительно содержат фотодиодные устройства, адаптированные для измерения чистоты цвета и яркости.

9. Система по п. 8, отличающаяся тем, что указанные фотодиодные устройства закреплены на соответствующих им цветных ПЗС-камерных головках.

10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит множество полосовых оптических фильтров, при этом каждый из указанных оптических фильтров установлен впереди соответствующего ему указанного фотодиодного устройства.

11. Система по любому из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит множество генераторов качающейся частоты, установленных на указанном испытательном стенде для регулировки положения проекции луча в указанном блоке ЭЛТ, влияющего на чистоту цвета.

12. Система по п.11, отличающаяся тем, что указанные генераторы качающейся частоты выполнены подвижными относительно указанного испытательного стенда между своими положениями, когда указанные генераторы качающейся частоты расположены в непосредственной близости от блока ЭЛТ, и положениями, когда указанные генераторы качающейся частоты расположены вне полей зрения индивидуальных ПЗС-камерных головок.

13. Способ тестирования и регулировки блока ЭЛТ, предусматривающий позиционирование блока ЭЛТ в системе тестирования и регулировки и выполнение операций тестирования и настройки, включая генерирование на указанном блоке ЭЛТ изображения видеоструктур, отличающийся тем, что операции тестирования и настройки включают прием и воспроизведение сигналов изображения, соответствующих отдельным деталям указанного изображения видеоструктур на указанном блоке ЭЛТ с использованием множества оптических фотодатчиков с взаимно независимыми полями зрения, причем указанные оптические фотодатчики установлены на указанном испытательном стенде и каждый из оптических фотодатчиков содержит цветную ПЗС-камерную головку, включающую подвижное ПЗС-устройство и фиксированную линзу, подачу цифровой информации от указанных ПЗС-камерных головок к процессору канала видеосигнала с использованием контроллеров ПЗС-камерных головок, каждый из которых имеет цифровой мультиплексор, обработку указанной цифровой информации с использованием компьютера, содержащего указанный процессор канала видеосигнала, тестирование и настройку указанного блока ЭЛТ с учетом указанной цифровой информации, и перемещение указанного ПЗС-устройства относительно указанной линзы под управлением контроллера ПЗС-камерной головки для автоматического изменения фокуса указанной ПЗС-камерной головки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области регулировки и проверки электронных дисплейных устройств, включая электронно-лучевые трубки (ЭЛТ) для компьютерных мониторов и телевизионных приемников (кинескопы). Более конкретно, изобретение относится к системе регулировки и проверки ЭЛТ, которая способна осуществить широкий набор требуемых испытаний в зоне испытаний с одновременным отображением результатов измерений на графическом интерфейсе пользователя. Изобретение относится также к цифровой ПЗС-камере и к устройству на базе набора фотодиодов высокой чувствительности.

В процессе настройки модулей электронно-лучевых трубок (ЭЛТ) для компьютерных мониторов и телевизионных приемников требуется проведение прецизионных механических и оптических электронных настроек, чтобы обеспечить оптимальное воспроизведение качества изображения. Неисчерпывающий перечень таких настроек включает фокусировку, чистоту цвета, сведение лучей, равномерность цвета, геометрию и яркость. Обычно каждая такая настройка выполняется, независимо от других, специалистом с применением системы тестирования. Однако, ранее применявшиеся системы тестирования были неудовлетворительными, поскольку не позволяли провести все тесты, необходимые для точной настройки ЭЛТ, и медленными, не обеспечивающими обратную связь в режиме реального времени для выполнения настроек оператором. Кроме того, они были недостаточно точными и интегрированными, что не позволяло выполнить каждое измерение в оптимальной последовательности, а затем провести повторную проверку и необходимые измерения после настройки.

Задачей настоящего изобретения является создание системы и способа тестирования и регулировки электронных дисплейных устройств, устраняющих трудности и ограничения, присущие известным системам.

Дальнейшей задачей настоящего изобретения является разработка усовершенствованных системы и способа тестирования и регулировки электронных дисплейных устройств, позволяющих быстро и легко устанавливать ЭЛТ на испытательный стенд для тестирования и/или регулировки и снимать ее.

Еще одной задачей настоящего изобретения является разработка усовершенствованных системы и способа тестирования и регулировки электронных дисплейных устройств, способных осуществить все тесты, необходимые для точной регулировки блока ЭЛТ, и обеспечить обратную связь в режиме реального времени для осуществления регулировок оператором.

Еще одной задачей настоящего изобретения является разработка усовершенствованных системы и способа тестирования и регулировки электронных дисплейных устройств, обеспечивающих интеграцию всех измерений, и позволяющих осуществлять по мере необходимости повторные регулировки по результатам предыдущих измерений.

Дополнительной задачей настоящего изобретения является разработка усовершенствованной ПЗС-камеры, которая способна сохранять фокусировку независимо от неоднородностей толщины и кривизны переднего стекла экрана ЭЛТ.

Согласно изобретению предлагается устройство в виде системы для тестирования и регулировки блока ЭЛТ. Система включает в себя генератор видеоструктур для формирования тестовых структур в блоке ЭЛТ. Множество оптических датчиков установлено на испытательном стенде перед ЭЛТ, чтобы принимать и воспроизводить сигналы изображения, соответствующие изображению тестовой структуры на ЭЛТ. В систему входит также контур синхронизации и мультиплексирования сигналов изображения, генерирования цифрового сигнала, а также тестирования и регулировки блока ЭЛТ в соответствии с цифровым сигналом. Кроме того, система обеспечивает автоматическую регулировку испытательного стенда и установленных на нем оптических датчиков для достижения соответствия конкретной геометрии тестируемого блока ЭЛТ. Система включает также один или несколько генераторов качающейся частоты (вобуляторов) для создания переменного магнитного поля, чтобы облегчить определение места локализации луча и его настройку. Эти генераторы установлены вблизи передней поверхности тестируемой ЭЛТ под испытательным стендом с возможностью воздействовать на зону экрана, отслеживаемую оптическими датчиками.

В данном описании термины ЭЛТ или блок ЭЛТ охватывают все средства, необходимые для формирования изображения на ЭЛТ, включая следующие элементы (но не ограничиваясь ими): контуры формирования электронного луча (лучей), отклоняющие элементы и схемы горизонтального и вертикального сканирования электронного луча (лучей), элементы и схемы изменения взаимного положения электронных лучей и их положения относительно маски или матрицы на ЭЛТ, а также элементы и схемы для фокусировки электронного луча (лучей).

Согласно изобретению один из оптических датчиков содержит множество цветных передающих ПЗС-камерных головок и первую группу устройств типа двигателя в каждой цветной камерной головке для автоматической фокусировки цветных передающих ПЗС-камерных головок, размещенных на испытательном стенде в определенном положении относительно светящейся поверхности блока ЭЛТ. Далее, предусматривается вторая группа устройств типа двигателя в каждой цветной камере или рядом с ней для индивидуального позиционирования каждой цветной передающей ПЗС-камерной головке на испытательном стенде относительно блока ЭЛТ в соответствии с характеристиками конкретной испытуемой модели ЭЛТ. Обе группы устройств управляются контуром, обеспечивающим функции мультиплексирования и управления двигателями.

Согласно изобретению, оптические датчики содержат фотодиодные устройства, адаптированные для приема красного, зеленого и синего излучения, испускаемого соответствующими люминофорными материалами ЭЛТ, и используемые для измерения чистоты цвета и яркости. Фотодиодные устройства могут быть закреплены на цветных передающих ПЗС-камерных головках или использоваться независимо в сочетании с генераторами качающейся частоты (вобуляторами) или без них.

Согласно изобретению способ тестирования и регулировки блока ЭЛТ предусматривает в качестве первой операции установку блока ЭЛТ в зоне системы регулировки и все следующие операции или любой из них: регулировку фокусировки ЭЛТ до соответствия требованиям по фокусировке; регулировку отклоняющей системы ЭЛТ до соответствия по меньшей мере установленным требованиям по чистоте цвета, вертикальному сдвигу растра и повороту отклоняющей системы; регулировку ЭЛТ до соответствия требованиям на статическое сведение; регулировку ЭЛТ до соответствия требованиям на динамическое сведение и регулировку ЭЛТ до соответствия различным требованиям теста на передачу геометрических размеров, таким как размеры и положение по горизонтали и вертикали, ортогональность и дисторсия. Способ далее включает следующие операции: повторную проверку каждой из регулировок ЭЛТ, чтобы гарантировать, что ЭЛТ удовлетворяет всем требованиям; и выбраковка ЭЛТ, если одно или более требований тестирования не выполнено.

Согласно изобретению цветная ПЗС-камера содержит линзу, ПЗС-кристалл и механизированную систему для перемещения ПЗС-кристалла относительно линзы для фокусировки ПЗС-камеры. Далее, цветная ПЗС-камера содержит первый двигатель, установленный в камере для перемещения ПЗС-кристалла относительно линзы, держатель для установки камеры на испытательный стенд и второй двигатель для перемещения камеры относительно испытательного стенда. Второй двигатель может быть интегральной частью держателя для установки камеры.

Далее, в соответствии с изобретением фотодиодное устройство, адаптированное для измерения чистоты цвета и яркости, содержит от одного до трех фотодиодов, чувствительных к интенсивности излучения, от одного до трех отдельных полосовых оптических фильтров (один для красного, один для зеленого и один для синего цветов), каждый из которых установлен перед одним из фотодиодов, и от одной до трех линз для сбора излучения. Каждая из этих линз размещена перед одним из оптических фильтров, чтобы направлять излучение от заданного участка на ЭЛТ через оптический фильтр на соответствующий фотодиод. Кроме того, фотодиодное устройство содержит держатель для установки его на испытательный стенд и позиционирующее устройство для перемещения фотодиодного устройства относительно испытательного стенда. Если фотодиодное устройство монтируется на ПЗС-камере, то для перемещения его и ПЗС-камеры может быть использовано единое приспособление.

Структура, действие и преимущества предпочтительного варианта осуществления изобретения станут ясны при рассмотрении следующего описания, анализируемого в сочетании с сопровождающими чертежами, на которых изображено:

Фиг. 1 - блок-схема системы тестирования и регулировки блока ЭЛТ в соответствии с настоящим изобретением;

Фиг. 2 - вид в аксонометрии испытательного стенда, на котором закреплена ЭЛТ с целью ее тестирования и регулировки согласно изобретению;

Фиг. 3 - вид в аксонометрии испытательного стенда по фиг. 2 с удаленной платформой для ЭЛТ и основанием стенда;

Фиг. 4 - блок-схема взаимосвязи компонентов системы тестирования и регулировки блоков ЭЛТ;

Фиг. 5 - блок-схема, иллюстрирующая последовательность действий при тестировании и регулировке блоков ЭЛТ;.

Фиг. 6 - диаграмма, представляющая экран оператора при статической регулировке фокусировки;

Фиг. 7 - диаграмма, представляющая экран оператора при статической регулировке чистоты цвета;

Фиг. 8 - диаграмма, представляющая экран оператора при регулировке статического сведения;

Фиг. 9 - диаграмма, представляющая экран оператора при регулировке динамического сведения;

Фиг. 10 диаграмма, представляющая экран оператора при регулировке ортогональности:

Фиг. 11 - диаграмма, представляющая экран оператора при повторной проверке чистоты цвета;

Фиг. 12 - упрощенное изображение поперечного сечения ПЗС-камеры, используемой в системе согласно настоящему изобретению;

Фиг. 13 - упрощенное изображение фотодиодного устройства и генератор качающейся частоты, предназначенные для измерения чистоты цвета.

На фиг. 1 приведено упрощенное изображение контрольной системы 10 для проверки, тестирования и регулировки электронных дисплейных устройств 12, включая блоки ЭЛТ, телевизионные кинескопы и компьютерные мониторы на основе блоков ЭЛТ, созданной согласно настоящему изобретению. Система 10 состоит из испытательного стенда 18, содержащего множество датчиков 19, один или более многоканальных контроллеров 80, 82 ПЗС-камерных головок, многоканальный контроллер 86 двигателей вертикального перемещения, один или более промежуточных модулей чистоты/яркости и компьютер 84, подключенный к дисплею 14 оператора. Компьютер 84 связан также с модулем 110 сканирования, упрощающим работу с ЭЛТ 12, в частности, управляющим изображениями, выводимыми на ЭЛТ. Компьютер 84 может быть подключен также к программируемому логическому контроллеру (ПЛК) 112, управляющему перемещением блоков 12 ЭЛТ с помощью обычной конвейерной ленты 16. Компьютер 84 оборудован специализированными модулями для выполнения специальных, нестандартных функций, связанных с формированием тестовых структур и обработки сигналов датчиков, как это будет подробно описано далее со ссылкой на фиг. 4. На фиг. 1 показан также специальный генератор 69 качающейся частоты, функции которого будут описаны далее со ссылкой на фиг. 2.

Система 10 осуществляет широкий набор функций тестирования и регулировки, которые требуются при производстве дисплеев указанного типа. Функции тестирования и регулировки охватывают: чистоту цвета, фокусировку, статическое и динамическое сведение, поворот отклоняющей системы, перпендикулярность, или ортогональность, размер и центровку тестовой структуры, измерение геометрических характеристик и яркости, включая яркостный порог. Хотя каждая из этих функций тестирования и регулировки может выполняться на отдельном стенде, система 10 имеет модульную конструкцию и может перестраиваться на различные конфигурации. Изобретение охватывает также и выполнение любой комбинации функций и тестов одновременно на единственном стенде.

Система 10 обеспечивает полуавтоматическое управление последовательностью тестов, которое оказывает помощь оператору, проводящему регулировку блока ЭЛТ с применением графического интерфейса пользователя, на протяжении всего процесса регулировки. Управление последовательностью тестов фактически представляет собой серию выводимых на дисплей видеоструктур и других графических индикаторов, включенных во введенную в компьютер 84 программу и появляющихся на дисплее 14 оператора. Часть программного обеспечения системы, соответствующая графическому интерфейсу, включает выводимые на дисплей структуры или шаблоны, каждый из которых может содержать цветной кодовый индикатор или символ, например в виде стрелки, иглы, кружка или шара, который может дополняться перекрестием. Альтернативным вариантом может быть линейный видеошаблон. Когда оператор регулирует какой-либо орган управления на мониторе или на тестируемой ЭЛТ 12, индикатор перемещается по дисплею 14. Когда измеряемый параметр на мониторе находится вне заданных пределов, рамка соответствующего индикатора или сам индикатор окрашиваются в красный цвет. Но как только оператор настраивает ЭЛТ так, что индицируемый параметр оказывается в требуемых пределах, индикатор меняет свой цвет на зеленый. Зеленый цвет указывает оператору, что ЭЛТ прошла определенный тест. Только после успешного завершения теста программа позволяет оператору перейти к следующему тесту. Тем самым система делает процесс настройки не зависящим от субъективности оператора. Одновременно для каждого протестированного дисплея система 10 может выводить на принтер 94 сообщение "годен" или "брак". Существенно, что если ЭЛТ 12 не прошла тест, проведенный системой 10, не только будет выведено сообщение "брак" на дисплей и/или принтер, но и ЭЛТ лишится возможности продолжать свое движение по производственной линии и будет автоматически снята с конвейерной системы 16, которая продвигает ЭЛТ 12 по системе 10. В некоторых случаях система 10 может быть даже интегрирована с конвейерной системой 16 производственной линии и изменять маршрут отбракованной ЭЛТ 12, или удалять ее с линии.

Еще одной важной чертой системы 10 является короткое время отклика (обычно от 0,20 до 0,33 секунд), в течение которого результаты теста или регулировки выводятся на дисплей 14 оператора. Поскольку этот отклик происходит практически в режиме реального времени, индикаторы перемещаются почти одновременно с регулирующим воздействием оператора на органы управления блока ЭЛТ 12.

На фиг. 2 и 3 представлен вид в аксонометрии предпочтительного варианта испытательного стенда 18. На фиг. 3 показаны детали стенда 18 при снятой крышке 17. Испытательный стенд 18 снабжен датчиками 19, включающими в себя множество цифровых цветных ПЗС-камер 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38 (20-38) и множество высокочувствительных фотодиодных устройств 42, 44, 46 (42-46). Как показано на фиг. 2 стенд может быть закрыт кожухом или крышкой 17. Датчики 19 с независимым полем зрения устанавливаются с возможностью регулировки положения на подвижных держателях 48, 50 и 52 (48-52) внутри испытательного стенда. Каждый из держателей 48-52 имеет возможность независимого вертикального перемещения для установки закрепленных на нем датчиков 19 в нужное положение. Желательно, чтобы держатели 48-52 перемещались посредством обычных сервоприводов или шаговых двигателей 54, 56, 58 (54-58) соответственно. Цветные камеры 20-38 могут передвигаться по держателям в горизонтальной плоскости. Уникальной особенностью изобретения, подробнее раскрытой далее, является введение в каждую камеру двигателя для независимого управления ее движением в горизонтальной плоскости. Хотя датчики 19 состоят из датчиков двух типов: цифровых цветных ПЗС-камер 20- 38 и высокочувствительных фотодиодных устройств 42-46, изобретение предусматривает установку любого числа датчиков 19 - от одного до ста двадцати восьми, с использованием любого требуемого вида датчиков и любого числа держателей. Еще одна важная особенность изобретения состоит в том, что каждая ПЗС-камера 20-38 имеет электронное управление, обеспечивающее автоматическую фокусировку под контролем компьютера 84, как это будет описано ниже.

Важным достоинством системы 10 является возможность менять под управлением программы положение датчиков 19 в соответствии с параметрами различных моделей ЭЛТ. Например, если производятся ЭЛТ различных моделей и/или размеров, их параметры могут храниться в компьютере 84. Размеры типичных блоков ЭЛТ могут лежать в пределах от 30 до 130 см. Когда оператору требуется перейти от 20 дюймовых ЭЛТ к 29 дюймовым ЭЛТ, из меню программы просто выбирается нужная модель и система 10 автоматически настраивает положение датчиков 19 и выбирает требуемые тесты в пределах соответствующего диапазона для проведения требуемых измерений. Так, подвижные держатели 46-50 перемещаются внутри стенда 18 двигателями 54, 56, 58 соответственно, а каждый датчик 19 автоматически сдвигается по горизонтали в положение, соответствующее тестируемой модели ЭЛТ. Затем каждый датчик типа ПЗС-камеры автоматически фокусируется. Все необходимые инструкции по каждой модели ЭЛТ хранятся на соответствующем носителе, например на жестком диске, связанном с компьютером 84.

Как показано на изображении предпочтительного варианта (фиг. 2), в передней части испытательного стенда 18 закреплена несущая пластина 60. Четыре резиновые присоски 62, 64, 66, 68 (62-68) закреплены на пластине 60, выступая из нее наружу. На пластине 60 шарнирно закреплены также генераторы 70, 72, 74 (70-74) качающейся частоты, используемые, как это будет описано далее, при измерении чистоты цвета. Каждый генератор 70-74 имеет, по крайней мере, одну, а предпочтительнее пару прецизионных катушек, заключенных в прямоугольный кожух с прямоугольным отверстием в центре. Это отверстие позволяет датчикам 19 воспринимать излучение, испускаемое экраном ЭЛТ. В ситуациях, когда требуется убирать генераторы 70-74, предусматриваются пневмоцилиндры 76 и 78, смещающие генераторы из поля зрения датчиков 19. Если же желательно иметь возможность размещения большого числа катушек генераторов качающейся частоты между экраном ЭЛТ и датчиками 19, изобретение предусматривает использование специального генератора 69 качающейся частоты (как это показано на фиг. 1) и размещение его катушки в той части ЭЛТ, где размещены электронные прожекторы. Через катушку генератора пропускается ток такой величины, чтобы создать электромагнитное поле, отклоняющее электронные пучки таким образом, чтобы было возможно измерить эффект их прихода в модифицированное положение.

Обычно конвейер 16 доставляет ЭЛТ к испытательному стенду 18. Затем экран ЭЛТ прижимается к присоскам 62-68 на пластине 60, так что он надежно фиксируется и не смещается во время процедур тестирования и регулировки. По завершении этих процедур ЭЛТ отделяется от присосок 62-68 и перемещается к следующей (не изображенной) рабочей станции для выполнения следующей операции.

Как уже указывалось, уникальная особенность изобретения связана с применением в системе 10 особых датчиков 19. Среди них имеются датчики 20-38 типа камер, представляющие собой цветные ПЗС-камеры, в отличие от монохромных камер, обычно используемых в известных системах. Трудность при работе с монохромными камерами состоит в больших затратах времени на измерение преобразования цвета. Например, чтобы определить положение красной, зеленой и синей полоски на цветном мониторе, последовательно воспринимаются красный, зеленый и синий шаблоны. Этот процесс не столь быстр и точен, как при применении цветной камеры, которая не требует ни измерений преобразования, ни более, чем однократного воспроизведения шаблона. Хотя цветные камеры имеются в продаже, их цена высока.

В предпочтительном варианте осуществления в систему 10 вводятся цветные камеры специального назначения. Цифровые цветные ПЗС-камеры 20-38, отвечающие данному изобретению, обычно называются камерными головками. Каждая камерная головка 20-38 снабжена линзой (например линзой с фокусом 50 мм, поставляемой японской фирмой TAMRON Corp.), ПЗС-кристаллом, воспринимающим изображение, и связанной с ним электроникой. Камерные головки 20-38 связаны с контроллерами камерных головок 80 и 82. Одной из особенностей цветных ПЗС-камер 20-38 является возможность автофокусировки, обеспечиваемая за счет электронного управления, благодаря чему камера всегда сфокусирована. Конструкция камеры будет описана далее со ссылкой на фиг. 12. Достоинство камерных головок - в их способности поддерживать точную фокусировку и устранять трудности, связанные с непостоянством толщины и кривизны переднего стекла ЭЛТ. Камерные головки 20-38 вырабатывают цифровой видеосигнал, допускающий прямое мультиплексирование выходных сигналов от многих камер при крайней нечувствительности к электрическому шуму.

В процессе работы генератор 104 видеоструктур (фиг. 4) через блок 110 сканирования формирует тестовую структуру (испытательную таблицу) на ЭЛТ 12 и камерные головки 20-38 воспринимают изображение на экране тестируемой ЭЛТ. Компьютер 84 определяет качество фокусировки ЭЛТ и при необходимости регулирует фокусировку, как это описано выше. Введенное в компьютер 84 программное обеспечение для анализа фокусировки - это обычное программное обеспечение по анализу качества изображения.

Как показано на фиг. 4, восьмиканальный быстродействующий цифровой мультиплексор, имеющийся в контроллерах 80 и 82 камерных головок, управляет цифровой информацией от камерных головок 20-38 и направляет ее на процессор 100 канала видеосигнала. Это позволяет мультиплексировать сигналы от восьми из камерных головок 20-38 на один контроллер 80 или 82, который обычно устанавливается на стенде 18. Поскольку система 10 имеет модульную конструкцию, в нее может входить несколько групп камер, в каждую из которых входит до 8 камер и контроллер камерных головок типа 80, 82, например 24 камеры и 3 контроллера.

Предусмотрен также контроллер 86 двигателей вертикального перемещения. Обычно он устанавливается на испытательном стенде 18 для управления двигателями 54-58 вертикального перемещения, устанавливающими в заданное положение держатели 48-52. Контроллер 96 двигателей вертикального перемещения подключен к компьютеру 84 и к источнику 88 питания, который обеспечивает также заданное напряжение питания для других модулей стенда 18.

Входные сигналы на генераторы 69 и/или 70-74 качающейся частоты подаются от промежуточного контроллера 90 чистоты/яркости, в свою очередь связанного с компьютером 84. Контроллер 90 связан также с наборами 42-46 фотодиодов, которые используются для измерения яркости и (в сочетании с генераторами качающейся частоты) чистоты цвета. Электрические сигналы, формируемые высокочувствительным фотодиодными устройствами 42-46 под действием излучения, испускаемого ЭЛТ, обрабатываются процессором 95 чистоты/яркости, установленным в компьютере 84. Высокая точность цветовых измерений может быть достигнута с помощью колориметрической измерительной головки 92, связанной с процессором 95 чистоты/яркости. В предпочтительном варианте колориметрическая измерительная головка 92 содержит четыре кремниевых фотодиода с высококачественными калиброванными оптическими фильтрами, отвечающими международным стандартам по измерению цвета, например колориметрической системе МКО.

Видеосигнал от ПЗС-камер 20-38 через модуль 80, 82 передается с последующим мультиплексированием в процессор 100 канала видеосигнала в компьютере 84. Быстродействующий процессор 100 канала видеосигнала обрабатывает сигналы от камер "на лету" в реальном масштабе времени, например, со скоростью 30 кадров в секунду. Он осуществляет ряд базовых операций по обработке изображения, включая пороговую обработку, интерполяцию, преобразование цветового пространства и т. д. Процессор 100 осуществляет также управление цветными камерными головками 20- 38 и интерпретирует цифровой выходной сигнал, поступающий от камерных головок через контроллеры 80, 82, образуя сигнал процессора канала видеосигнала. Затем этот сигнал поступает в конвертор цветового пространства, входящий в процессор 100 канала видеосигнала, который преобразует его из значений яркости и цветности в значения красного, зеленого и синего для их обработки вторичным процессором 102 изображения и последующей интерпретации центральным процессором 85 в компьютере 84.

Важным достижением системы 10 является ее способность осуществлять измерения с применением множества датчиков 19, установленных в зоне формирования изображения на ЭЛТ, и одновременно обрабатывать сигналы от различных датчиков. Это проявляется в том, что чистота цвета, вертикальный сдвиг растра и поворот изображения могут измеряться и отображаться одновременно, поскольку все эти параметры зависят от настройки и положения тех же самых электромагнитных элементов блока ЭЛТ 12. Для целей измерений сведения отдельные цветные точки на ЭЛТ не могут анализироваться индивидуально по двум причинам. Цветные точки на ЭЛТ не являются идеально круглыми, а обычно имеют очень неправильную форму, причем как следствие значительного поперечного сечения электронного луча освещается целая группа точек. Чтобы учесть неправильность формы электронного луча, для каждого цвета анализируется группа точек и рассчитывается относительное положение их центров масс. Анализируя проекцию луча, можно компенсировать неправильность его формы и обеспечить более точное измерение.

Еще одна важная операция настройки относится к фокусировке электронного луча. Не существует точного аналитического описания того, что люди воспринимают как хорошая фокусировка. Например, при наличии на экране двух маленьких пятен, из которых одно вдвое больше другого, а меньшее пятно вдвое ярче большего, они будут восприниматься как одинаковые по размеру. В связи с этим для измерений фокусировки используется комбинированная программная методика, предусматривающая сначала измерение ширины линии для оценки размера пятна, а затем измерение глубины контраста. Путем определения центра масс и измерения размера пятна в центре глубины контраста достигается очень хорошая корреляция с тем, как глаз человека воспринимает хорошую фокусировку. Эти вычисления выполняются вторичным процессором 102 изображения.

Принципиальная особенность изобретения связана с программируемым генератором 104 видеоструктур. Генератор 104 совместно с вторичным процессором 102 изображения обеспечивает возможность динамического слежения за видеоструктурой, так что тестовая структура может удерживаться в пределах поля зрения независимо от регулировок, влияющих на изображение на ЭЛТ или качество отклоняющей системы.

Программное обеспечение, установленное на компьютере 84, включает инженерное меню, которое позволяет техникам и операторам, которые настраивают испытательное оборудование на заводах, производящих ЭЛТ и мониторы, осуществлять через клавиатуру выбор вариантов изменения широкого набора параметров системы. Так, можно ввести параметры нового дисплея и требования к нему, например изменить пределы годности/выбраковки для производимого дисплея. Можно также легко модифицировать графический интерфейс на дисплее 14 оператора через адаптер 87 графического дисплея, а также тестируемые видеопараметры. Программа может быть также настроена на тестирование и калибровку различных компонентов системы с применением процедуры автокалибровки, которая позволяет технику просто выбирать режимы калибровки из меню, после чего система автоматически калибрует датчики.

Еще одной важной особенностью изобретения является способность системы 10 автоматически изменять конфигурацию при переходе от одной ЭЛТ к другой. Типичное время перестройки - порядка секунд; оно меньше минуты и зависит от физических различий между тестируемыми дисплеями. В отличие от изобретения большинство известных систем требует перестройки вручную: когда размер дисплея изменяется, техник должен вручную перемещать датчики. Такой метод малопроизводителен и неточен по сравнению с системой 10, раскрытой в данном описании.

Еще одна особенность изобретения связана со скоростью выполнения измерений. Максимальное время на одно измерение - около 30 мс. Поскольку в системе 10 реализована параллельная архитектура обработки сигналов, в течение этих 30 мс может быть выполнено большое число измерений. Другими словами, большое число измерений выполняется одновременно и благодаря модульной архитектуре системы 10 количество требуемых измерений не имеет значения. Например, измерения с 8 датчиками могут быть выполнены столь же быстро, как и с 4 датчиками.

Чтобы лучше понять систему 10, далее следует описание предпочтительной процедуры тестирования со ссылками на блок-схему по фиг. 5 и на варианты дисплея оператора по фиг. 6-11.

Запуск системы

После подачи напряжения на систему 10 она становится готовой к началу работы и на мониторе 14 оператора появляется изображение "Открывающего экрана" 120. Теперь система 10 находится в состоянии "Ожидание команды" на начало работы от модуля 112 и/или от оператора через обычные средства ввода типа клавиатуры 96 или модуля управления (не изображен).

Последовательность тестирования и регулировки

При получении команды на начало работы от модуля 112 или от оператора модуль 110 сканирования автоматически подает все рабочие напряжения на ЭЛТ 12 и начинает процесс тестирования, обычно с фокусировки на операции 122.

Фокусировка

Система 10 измеряет фокусировку и регулирует напряжение фокусировки ЭЛТ; если автоматическая установка невозможна, оператор может сам отрегулировать это напряжение. На интерфейс пользователя выводится графическое изображение, а также сообщение "ГОДЕН" или "БРАК", как это показано на фиг. 6. Фокусировка тестируемого блока ЭЛТ 12 считается находящейся в допустимых пределах, если красный "шарик" находится внутри пунктирного прямоугольника. Чем этот "шарик" ближе к центру перекрестия, тем фокусировка лучше. Если ЭЛТ прошла тест, система автоматически перейдет к отображению табло "Чистота цвета /Вертикальный сдвиг растра/ Поворот отклоняющей системы" на операции 124.

Чистота цвета /Вертикальный сдвиг растра/ Поворот отклоняющей системы

Как показано на фиг. 7, табло "Чистота цвета /Вертикальный сдвиг растра/ Поворот отклоняющей системы" содержит несколько видеоизмерителей, которые характеризуют необходимые регулировки отклоняющей системы и чистоты цвета. Когда оператор перемещает отклоняющую систему вперед и назад, "шарики" в обоих верхних крайних квадратных измерителях (рамках) сдвигаются к центру экрана и обратно, а стрелки на нижнем центральном измерителе двигаются вверх и вниз. Поворот отклоняющей системы отображается на двух крайних измерителях "Перекашивания". Движение двух колец, характеризующих чистоту, отображается на всех трех верхних измерителях. Кроме того, верхний центральный измеритель будет отображать вертикальный сдвиг растра, характеризуемый положением "шарика"- индикатора по вертикали. В зависимости от того выполнены ли заданные требования, на дисплей выдается сообщение "ГОДЕН" или "БРАК". Блок, который нельзя отрегулировать для признания годным, отбраковывается и система автоматически начинает работу с новой ЭЛТ. Если выдано сообщение "ГОДЕН", система ждет на операции 126, пока оператор не выдаст вручную на модуль 112 сигнал перейти к тесту "Статическое сведение" на операции 128.

Статическое сведение

Табло "Статическое сведение", как показано на фиг. 8, отображает регулировки устройства магнитной корректировки блока ЭЛТ обычно в виде двух пар колец отклоняющей системы, известных как четырехполюсные кольцевые магниты и шестиполюсные кольцевые магниты. Оператор настраивает две пары этих колец так, чтобы, насколько это возможно, приблизить красный и синий кресты к центру перекрестия. В качестве примера статическое сведение тестируемого блока ЭЛТ приемлемо, если красный и синий кресты находятся внутри пунктирного прямоугольника на расстоянии, меньшем чем половина его ширины. Как только появляется сообщение "ГОДЕН", оператор может приступать к тесту "Динамическое сведение" на операции 130. Если это сообщение недостижимо, оператору следует отбраковать ЭЛТ и начать тестирование новой ЭЛТ.

Динамическое сведение

Табло "Динамическое сведение", как показано на фиг. 9, отображает сведение, измеренное обычно в четырех или более зонах тестируемой ЭЛТ. В рассматриваемом примере эти четыре зоны расположены вдоль горизонтальной и вертикальной осей ЭЛТ, у краев активной зоны дисплея. Сводный результат отображается в центральной части измерителя. Если "шарик" находится внутри пунктирного прямоугольника, четыре измерения сведения лежат в допустимых пределах. Отображается также и поворот отклоняющей системы. Если и этот поворот, и сведение удовлетворяют требованиям, выдается сообщение "ГОДЕН". При его появлении оператор может приступать к тесту на ортогональность (операция 132). Если это сообщение недостижимо, оператору следует отбраковать ЭЛТ и начать тестирование новой ЭЛТ.

Ортогональность

Система 10 автоматически тестирует ортогональность горизонтальных и вертикальных катушек отклоняющей системы и, как показано на фиг. 10, отображает также шаблоны "X" и "Y" и сообщение "ГОДЕН" или "БРАК". Если тест пройден, система автоматически перейдет к отображению табло "Повторная проверка чистоты цвета" (операция 134). Если это сообщение не получено, оператору следует отбраковать ЭЛТ и начать тестирование новой ЭЛТ.

Повторная проверка чистоты цвета

Тест "Повторная проверка чистоты цвета" на операции 134 - это повторение теста "Чистота цвета /Вертикальный сдвиг растра /Поворот отклоняющей системы" с целью удостовериться, что измеренные параметры продолжают соответствовать требованиям годности. Как показано на фиг. 11, на экране оператора в зависимости от результатов измерения появится сообщение "ГОДЕН" или "БРАК".

Если это потребуется, система 10 повторит каждый тест и даст возможность оператору произвести повторную регулировку на операции 136. По завершении последовательности тестов блок ЭЛТ либо будет принят на операции 138 или отбракован на операции 140.

Еще один важный аспект изобретения связан с конструкцией камер 20-38, используемых в предпочтительном варианте. Поскольку все камеры 20-38 имеют, как правило, одинаковую конструкцию, далее будут описаны и приведены на фиг. 12 только детали камеры 20. Камера 20 имеет корпус 148, закрытый с одного конца и снабженный линзой 152, установленной на другом его конце. ПЗС-кристалл 150 размещен позади линзы 152 на таком расстоянии, что изображение определенного элемента, сформированного на экране ЭЛТ, фокусируется на ПЗС-кристалл. ПЗС-кристалл 150 установлен на каретке 154, имеющей возможность линейного возвратно-поступательного движения параллельно оптической оси 156, проходящей через линзу 152. Каретка 154 опирается на направляющую 158, которая определяет направление ее перемещения; каретка приводится в движение первым двигателем 160 через привод 162, например типа винт-гайка. Первый двигатель 160, управляемый компьютером 84, приводит в действие передачу 162, при этом ПЗС-кристалл 150 перемещается в такое положение относительно линзы 152, что изображение, проецируемое на него линзой 152 с экрана ЭЛТ, оказывается резким и сфокусированным.

Камера 20 установлена на подвижном держателе 48 или на другом подходящем держателе, например на подвижном держателе 50 или 52. Держатель снабжен линейным направляющим устройством 164 и позиционирующим устройством 166. У подвижного держателя 48 имеется основание 167, из которого выступают вверх боковые стенки 169 и 171. В боковых стенки 169 и 171 имеются прорези 173 и 175 соответственно, которые охватывают линейную направляющую 177 и вращающуюся направляющую 179, расположенные друг против друга между позиционирующим устройством 166 и линейным направляющим устройством 164. Держатель 48 снабжен рейкой 168, связанной с зубчатым колесом 170 и образующей с ним реечную передачу 181. Зубчатое колесо приводится во вращение от второго двигателя 172 через передачу 174, перемещая при этом камеру в поперечном направлении относительно подвижного держателя 48 перпендикулярно оптической оси 156 и устанавливая ее в заданное положение измерения на стенде 18.

Фотодиодное устройство 42 или любое другое фотодиодное устройство 44, 46 показано на фиг. 13 вместе с некоторыми деталями блока генератора 70 качающейся частоты. Для простоты восприятия фотодиодное устройство 42 изображено схематично, и корпус 180, в котором размещены фотодиоды, представлен как прозрачный, а несущественные детали генератора 70 не показаны. Не приведен также контур, связывающий фотодиодное устройство и блок генератора.

Каждый из фотодиодных датчиков 181R, 181G, 181B (181R-181B) содержит фотодиод 182R, 182G, 182B (182R- 182B) соответственно, установленный позади оптического фильтра 184R, 184G, 184B (184R-184B) соответственно, который, в свою очередь, расположен за линзой 186R, 186G, 186B (186R-186B) соответственно. Фотодиодные датчики 181R-181B установлены на оптических осях 188R, 188G, 188B (188R-188B) соответственно. Три оптические оси 188R-188B пересекаются примерно в центре зоны 190 на ЭЛТ 12. Фокусное расстояние линз 186R-186B подобрано так, что когда они установлены на заданное расстояние от ЭЛТ 12, изображение зоны 190 (с площадью примерно 2,54х2,54 см) проецируется на соответствующий фотодиод 182R-182B. Узкий спектральный интервал, выделяемый каждым из оптических фильтров 184R-184B, соответствует полосам испускания люминофоров, используемых в ЭЛТ 12. Так, фильтр 184R пропускает то излучение, которое испускает красный люминофор, фильтры 184G и 184B пропускают соответственно излучение зеленого и синего люминофоров. Хотя фиг. 13 иллюстрирует фотодиодное устройство 42 с тремя оптическими блоками, чувствительными к красному, зеленому и синему излучению, любой из этих блоков (обычно "зеленый") достаточен для большинства задач настройки чистоты цвета. Поэтому во многих применениях можно использовать одноканальное фотодиодное устройство, состоящее из элементов, снабженных индексом G на фиг. 13. Обычно фотодиодные устройства 42, 44 и 46 устанавливаются на камерные головки 26, 28 и 30 соответственно, как это показано на фиг. 3. В этом случае фотодиодные устройства позиционируются на подвижных держателях 48 или на других подвижных держателях, например 50 или 52 посредством линейного направляющего устройства 164 и позиционирующего устройства 166, служащих для установки камерных головок 26, 28 или 30. 5 рамках настоящего изобретения предусмотрена также возможность устанавливать фотодиодные устройства непосредственно на подвижные держатели и позиционировать каждое устройство независимо от камерных головок с помощью средств типа линейного направляющего устройства 164 и позиционирующего устройства 166.

Блок 70 генератора качающейся частоты или аналогичные ему блоки 72 и 74 содержат не менее одной, но обычно пару индукционных катушек 192A, 192B, расположенных вблизи передней поверхности ЭЛТ 12 симметрично тестируемой зоне 190. Пара индукционных катушек 192A, 192B запитывается одновременно током переменной полярности. Каждый полупериод тока охватывает по меньшей мере один период полной вертикальной развертки ЭЛТ 12. Генерируемое при этом вертикальное магнитное поле приводит к горизонтальному отклонению электронных лучей, падающих на люминофор ЭЛТ 12. Симметричное отклонение электронных лучей в двух направлениях относительно точек или полосок люминофора на ЭЛТ 12 приводит к одинаковому снижению яркости испускаемого излучения при условии, что в отсутствие магнитного поля, создаваемого индукционными катушками 192A, 192B генератора, электронные пучки настроены на центры соответствующих точек люминофора. Любое различие в интенсивностях излучения будет свидетельствовать о неточности наведения лучей. Аналогичные измерения могут быть проведены при горизонтальном расположении катушек с получением данных о неточности наведения в вертикальном направлении. Как было описано ранее, для выведения генераторов 70-74 из зоны датчиков 19 при необходимости полностью освободить поле зрения предусмотрены пневмоцилиндры 70-74.

Очевидно, что в соответствии с изобретением разработаны система и способ тестирования и регулировки электронных дисплейных устройств, таких как цветные ЭЛТ, которые отвечают сформулированным выше задачам, средствам и преимуществам. В соответствии с изобретением, система и способ тестирования и регулировки ЭЛТ способны осуществить все тесты, необходимые для точной настройки ЭЛТ, и обеспечить обратную связь в реальном времени для осуществления регулировок оператором. Система способна объединить все измерения и, если потребуется, может обеспечить повторную оценку ранее выполненных измерений. Создана также усовершенствованная цветная ПЗС-камера, которая способна сохранять фокусировку независимо от непостоянства толщины и кривизны переднего стекла экрана ЭЛТ. Для дальнейшего улучшения тестирования и регулировки ЭЛТ в систему могут быть дополнительно введены блоки, состоящие из фотодиода, оптического фильтра и линзы, а также блоки генератора качающейся частоты.

Хотя изобретение было описано на примерах вариантов его осуществления, очевидно, что специалистам в данной области в свете представленных рекомендаций будут ясны многочисленные возможные альтернативы, модификации и изменения. Соответственно, изобретение должно рассматриваться как включающее все подобные альтернативы, модификации и изменения, которые лежат в пределах замысла и объема пунктов формулы.