JP2004069837A - 陰極線管における信号抽出回路および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な回路構成でありながら、不要信号成分の影響を軽減でき、電気インデックス法によって出力された検出信号から、所望の信号成分を精度良く抽出することができるようにする。
【解決手段】インデックス検出信号Ｓｉｎｄとリファレンス信号Ｓｒｅｆとを微分回路６０によって微分波形にした後、差動アンプ部６２によって差分を取り、インデックス情報信号Ｓｉｎｆを検出する。その後、波形整形してインデックス情報信号Ｓｉｎｆの微分波形をデジタル処理可能なパルス状の信号に復元する。微分回路６０によって信号抽出の前段階において、不要信号成分（Ｈパルス成分等）を減衰させているので、不要信号成分の影響を軽減でき、インデックス検出信号Ｓｉｎｄとリファレンス信号Ｓｒｅｆとの振幅・位相を調整するための調整回路が不要となる。また、信号抽出部６１の回路のダイナミックレンジを小さくできる。
【選択図】　　　図７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームの軌道を検出するための検出手段を有する陰極線管に用いられる信号抽出回路および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、テレビジョン受像機や各種のモニタ装置などには、陰極線管（ＣＲＴ；Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）が広く使用されている。陰極線管は、電子銃を備えており、その電子銃から入力信号に対応して電子ビームが放出される。この電子ビームが、パネル側に形成されている蛍光面に対して照射され、走査されることにより、画面が形成される。
【０００３】
陰極線管は、単一の電子銃を備えた構成が一般的であるが、近年では、複数の電子銃を備えた構成のものが開発されている。以下、複数の電子銃を用いる方式を“複電子銃方式”、単一の電子銃を用いる方式を“単電子銃方式”と呼ぶ。複電子銃方式の陰極線管（複電子銃陰極線管）は、複数の電子銃により画面を構成するため、１つの電子銃のみを用いた場合に比べて、高輝度化（電子ビーム電流密度の向上）、全体の奥行きの短縮化、および電子ビームのスポット特性改善等の利点がある。
【０００４】
複電子銃陰極線管では、画面領域を複数に分割すると共に、その分割された複数の画面領域（以下、「分割画面」ともいう。）を互いに繋ぎ合わせることにより、全体として１つの画面を形成する。電子銃は、通常、画面の分割数に対応した数だけ設けられる。各分割画面は、それぞれ、対応する電子銃から放出された電子ビームによって走査される。複電子銃方式の陰極線管における画面構成としては、単に各分割画面の端部を線状に繋ぎ合わせることにより１つの画面を得るようにしたものと、隣接する分割画面同士を部分的に重複（オーバ・ラップ）させて１つの画面を得るようにしたものとがある。
【０００５】
ところで、従来より陰極線管は、その使用条件によって画像の表示状態がさまざまに変化することが知られている。例えば、電子ビームは、地磁気によりローレンツ力を受けているが、地磁気の方向は陰極線管を利用する環境により異なるため、その電子ビームの受けるローレンツ力が変化する。このため、環境によりビーム軌道が変化し、画像の歪み（画歪み）や、色ずれ等の変化が生じる。特に、複電子銃陰極線管においては、繋ぎ合わせ部分が目立たないように各分割画面が適正に繋ぎ合わされている必要があるが、画歪みや色ずれ等は、この繋ぎ合わせの精度にも悪影響を及ぼすので、好ましくない。
【０００６】
そこで、本願出願人は、先に、特許第３０６８１１５号公報および特許第３０５７２３０号公報等において、電子ビームの走査位置に応じて電気的な検出信号を出力し、その検出信号を画像の表示状態の補正に利用する技術を提案している。この技術では、管内における電子ビームの過走査領域に、インデックス電極と呼ばれる電極を設け、電子ビームの入射に応じてインデックス電極から電気的な信号（インデックス検出信号）を出力する。以下、このインデックス電極を用いた信号検出方法を「電気インデックス法」という。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電気インデックス法により取り出される電気（電圧）信号（インデックス検出信号）は、本来必要とされる電子ビームの軌跡に関連する情報（インデックス情報）のみならず、アノード電圧に含まれているさまざまな不要信号成分を含んだ形で取り出される。不要信号成分としては、例えば、高圧発生回路や水平偏向回路によるＨパルス（水平周期パルス）がある。
【０００８】
インデックス情報を精度良く取り出すための方法としては、フィルタなどの回路を利用して余分な波形成分を除去する方法が考えられる。しかしながら、フィルタ回路を利用して精度良く信号を抽出するためには、非常に複雑な回路が必要とされるという問題がある。また、回路によりインデックス情報の波形形状が変化してしまうという問題もある。
【０００９】
そこで、本願出願人は、先に、特願２０００−２７８７５８号（特開２００２−０９３３４９号）において、インデックス検出信号と同様の手法によってアノード電圧から電気的な信号（リファレンス信号）を取り出し、そのリファレンス信号とインデックス検出信号との差分を取ることにより、インデックス情報を抽出する方法を提案している。
【００１０】
この方法によってインデックス情報を精度良く抽出するためには、インデックス検出信号とリファレンス信号とのそれぞれに含まれる不要信号の波形（振幅および位相）が、一致している必要がある。これを改善する方法としては、それぞれの不要信号の振幅と位相とを調整するための専用の調整回路を設けることが考えられる。しかしながら、必要なインデックス情報信号の値が１００ｍＶ程度であるのに対し、高圧発生回路や水平偏向回路によるＨパルスの値は、例えば１０Ｖでありその影響が大きい。このため、実際には、調整回路を用いた方法では、高精度な回路を用いた正確な調整が必要になるなど、精度良くインデックス情報を抽出することが困難である。
【００１１】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡単な回路構成でありながら、不要信号成分の影響を軽減でき、電気インデックス法によって出力された検出信号から、所望の信号成分を精度良く抽出することができるようにした陰極線管における信号抽出回路および方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による陰極線管における信号抽出回路および方法は、管内の過走査領域に設けられ、電子ビームの入射に応じて電気的な検出信号を出力する検出手段と、外囲器の一部を利用して形成され、検出信号を管外に出力するための第１の信号出力用キャパシタと、外囲器の一部を利用して形成され、アノード電圧に応じたリファレンス信号を管外に出力するための第２の信号出力用キャパシタとを備えた陰極線管に適用されるものである。
【００１３】
本発明による陰極線管における信号抽出回路は、第１の信号出力用キャパシタを含んで構成され、検出信号に含まれる不要な信号成分を減衰させる第１の微分回路と、第２の信号出力用キャパシタを含んで構成され、リファレンス信号に含まれる不要な信号成分を減衰させる第２の微分回路と、第１の微分回路から出力された信号と第２の微分回路から出力された信号とに基づいて、検出信号に含まれる所望の信号成分を抽出する信号抽出手段とを備えたものである。
【００１４】
本発明による陰極線管における信号抽出方法は、第１の信号出力用キャパシタを含んで構成された第１の微分回路によって、検出信号に含まれる不要な信号成分を減衰させると共に、第２の信号出力用キャパシタを含んで構成された第２の微分回路によって、リファレンス信号に含まれる不要な信号成分を減衰させ、第１の微分回路から出力された信号と第２の微分回路から出力された信号とに基づいて、検出信号に含まれる所望の信号成分を抽出するようにしたものである。
【００１５】
本発明による陰極線管における信号抽出回路および方法では、第１の信号出力用キャパシタを含んで構成された第１の微分回路によって、検出信号に含まれる不要な信号成分が減衰させられると共に、第２の信号出力用キャパシタを含んで構成された第２の微分回路によって、リファレンス信号に含まれる不要な信号成分が減衰させられる。そして、第１の微分回路から出力された信号と第２の微分回路から出力された信号とに基づいて、検出信号に含まれる所望の信号成分が抽出される。信号抽出の前段階において不要な信号成分を減衰しているので、次段において、所望の信号成分を抽出するときに、その抽出精度が向上する。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１（Ａ），（Ｂ）に示したように、本実施の形態に係る陰極線管（複電子銃陰極線管）は、内側に蛍光面１１Ａが形成されたパネル部１０と、このパネル部１０に一体化されたファンネル部２０とを備えている。ファンネル部２０の後端部の左右にはそれぞれ電子銃３１Ｌ，３１Ｒを内蔵した２つのネック部３０Ｌ，３０Ｒが形成されている。パネル部１０、ファンネル部２０およびネック部３０Ｌ，３０Ｒよりなる全体形状部分は「外囲器」とも呼ばれる。パネル部１０の表面は、蛍光面１１Ａの発光により画像が表示される画像表示面（管面）１１Ｂとなっている。
【００１８】
この陰極線管の内部には、蛍光面１１Ａに対向するように配置された金属製の薄板よりなる色選別機構（ｃｏｌｏｒ　ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）１２が配置されている。色選別機構１２は、その外周がフレーム１３によって支持されている。
【００１９】
ファンネル部２０には、アノード電圧（高電圧）ＨＶを供給するための図示しないアノード端子（アノードボタン）が設けられている。ファンネル部２０から各ネック部３０Ｌ，３０Ｒにかけての外周部分には、偏向ヨーク２１Ｌ，２１Ｒと、コンバーゼンスヨーク３２Ｌ，３２Ｒとが取り付けられている。偏向ヨーク２１Ｌ，２１Ｒは、電子銃３１Ｌ，３１Ｒから放出された各電子ビーム５Ｌ，５Ｒを偏向走査するためのものである。コンバーゼンスヨーク３２Ｌ，３２Ｒは、各電子銃３１Ｌ，３１Ｒから放出された各色用の電子ビームのコンバーゼンス（集中）を行うためのものである。
【００２０】
ネック部３０Ｌ，３０Ｒからパネル部１０の蛍光面１１Ａに至る内周面は、導電性の内部導電膜２２によって覆われている。内部導電膜２２は、アノード端子に電気的に接続され、アノード電圧ＨＶに保たれている。ファンネル部２０の外周面は、導電性の外部導電膜２３によって覆われている。
【００２１】
電子銃３１Ｌ，３１Ｒは、図示しないが、それぞれカソード（熱陰極）を有している。カラー陰極線管の場合、それぞれ、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に対応した３本のカソードを有している。電子銃３１Ｌ，３１Ｒから放出された電子ビーム５Ｌ，５Ｒは、色選別機構１２を通過して蛍光面１１Ａの対応する色の蛍光体に照射される。
【００２２】
ここで、図１（Ｂ）および図２を参照して、この複電子銃陰極線管の画面構成および電子ビームの走査方式の具体例を説明する。この複電子銃陰極線管では、左側に配置された電子銃３１Ｌからの電子ビーム５Ｌによって、画面の約左半分が描画されると共に、右側に配置された電子銃３１Ｒからの電子ビーム５Ｒによって、画面の約右半分が描画される。そして、左右の電子ビーム５Ｌ，５Ｒによって形成された各分割画面６Ｌ，６Ｒの端部を、部分的に重ねて繋ぎ合わせることにより、全体として単一の画面ＳＡを形成して画像表示が行われる。画面ＳＡの中央部分は、左右の分割画面６Ｌ，６Ｒがオーバ・ラップする領域ＯＬとなる。オーバ・ラップ領域ＯＬにおける蛍光面１１Ａは、各電子ビーム５Ｌ，５Ｒに共有される（共通して走査される）ことになる。
【００２３】
なお、この複電子銃陰極線管において、過走査領域とは、電子ビーム５Ｌ，５Ｒの各々の走査領域において、有効画面を形成する電子ビーム５Ｌ，５Ｒの各々の走査領域の外側の領域のことをいう。図１においては、領域ＳＷ１が、電子ビーム５Ｒについての水平方向の有効画面領域であり、領域ＳＷ２が、電子ビーム５Ｌについての水平方向の有効画面領域である。
【００２４】
図２（Ａ），（Ｂ）に示した走査方式は、いわゆるライン走査（主走査）を画面上の上下方向（縦方向）に行い、いわゆるフィールド（またはフレーム）走査を水平方向（横方向）に行うようにしたものである。この走査方式は、ライン走査を縦方向に行っているので、以下では、“縦走査方式”と呼ぶ。なお、図２（Ａ），（Ｂ）に示した走査例において、ライン走査を、画面の下から上（−Ｙ方向）に向けて行うことも可能である。
【００２５】
図２（Ｃ）に示した走査方式は、一般的な陰極線管と同様に、ライン走査を水平方向に行い、フィールド（またはフレーム）走査を上下方向に行うようにしたものである。この例では、図２（Ｂ）に示した走査方式に対して、電子ビーム５Ｌ，５Ｒによるそれぞれのライン走査およびフィールド走査をちょうど逆転させた形となっている。
【００２６】
この複電子銃陰極線管の管内において、隣接する左右の分割画面６Ｌ，６Ｒの繋ぎ目側（画面全体のほぼ中央部分）における電子ビーム５Ｌ，５Ｒの過走査（オーバ・スキャン）領域ＯＳには、図１（Ａ）の紙面に垂直な方向に細長い、長方形の平板状のインデックス電極７０が、蛍光面１１Ａに対向する位置に設けられている。インデックス電極７０は、管内において、重複領域ＯＬに対応する位置に設けられているともいえる。インデックス電極７０は、電子ビーム５Ｌ，５Ｒのそれぞれについて、インデックス検出信号Ｓｉｎｄを出力する。
【００２７】
この複電子銃陰極線管の管内において、さらに、インデックス電極７０と蛍光面１１Ａとの間には、ビームシールド２７が配置されている。ビームシールド２７は、過走査領域ＯＳを過走査した電子ビーム５Ｌ，５Ｒが蛍光面１１Ａに到達して不用意に発光しないように、電子ビーム５Ｌ，５Ｒを遮蔽する機能を有している。このビームシールド２７は、断面が例えばＶ字形状で、インデックス電極７０と同様、図１（Ａ）の紙面に垂直な方向に細長い形状となっている。このビームシールド２７は、その両端部が、例えばフレーム１３に取り付けられている。
【００２８】
インデックス電極７０は、電子ビーム５Ｌ，５Ｒの軌道を検出するためのものであり、電子ビーム５Ｌ，５Ｒの入射に応じて電気的な検出信号を出力する機能を有している。インデックス電極７０は、金属などの導電性の物質からなるものであり、例えば、フレーム１３を基台にして図示しない絶縁物を介して架設されている。
【００２９】
このインデックス電極７０において、過走査した電子ビーム５Ｌ，５Ｒが入射すると、インデックス電極７０における電位が、通常より電圧降下する。本陰極線管においては、この電圧降下した信号が、インデックス検出信号Ｓｉｎｄとしてインデックス信号出力用キャパシタＣｉｎｄを経由して管外に導かれ、主として画像状態の補正に利用されるようになっている。
【００３０】
インデックス電極７０には、インデックス抵抗Ｒ２の一端が電気的に接続されている。インデックス抵抗Ｒ２の他端は、アノード電圧ＨＶが保たれている部分（例えばフレーム１３）に電気的に接続されている。インデックス電極７０には、インデックス抵抗Ｒ２を介してアノード電圧ＨＶが供給される。また、インデックス電極７０は、インデックス信号出力用キャパシタＣｉｎｄの管内側の電極にリード線２６を介して電気的に接続されている。
【００３１】
図２（Ｃ）の走査方式の場合には、インデックス電極７０として、例えば図４に示した構造のものを用いることができる。すなわち、長手方向に例えば逆三角形状の切り欠き孔７１を等間隔に複数設けた構造のものを用いることができる。このような切り欠き孔７１が設けられていることにより、図４に示したように、走査位置の異なる電子ビームＢ１，Ｂ２によって走査されると、インデックス電極７０からは、切り欠き孔７１の形状に応じたパルス信号が出力される。このパルス信号を解析することにより、そのビーム軌道を直接的に検出することが可能となる。
【００３２】
一方、例えば図２（Ａ），（Ｂ）の縦走査方式の場合には、例えば図５に示したような構造のインデックス電極７０Ａを用いることができる。このインデックス電極７０Ａには、電極を部分的に切り欠いて形成された複数のスリットが設けられている。図の例では、２種類のスリット１３１，１３２が、交互に複数配置されている。第１のスリット（垂直スリット）１３１は、例えば水平方向（電子ビーム５の走査方向に直交する方向）に長い長方形状となっている。第２のスリット（斜めスリット）１３２も略長方形状であり、第１のスリット１３１に対して斜めに配置されている。このインデックス電極７０Ａにおいても、走査位置の異なる電子ビームＢ１，Ｂ２によって走査されると、インデックス電極７０から、スリット１３１，１３２が設けられている位置およびその形状に応じたパルス信号が出力される。このパルス信号を解析することにより、そのビーム軌道を直接的に検出することが可能となる。
【００３３】
図３は、インデックス電極７０の周辺部の構造を示している。インデックス電極７０には、インデックス抵抗Ｒ２の一端が電気的に接続されている。インデックス抵抗Ｒ２の他端は、アノード電圧ＨＶが保たれている部分に電気的に接続されている。図３では、インデックス抵抗Ｒ２の他端が内部導電膜２２に接続されているが、実際には、例えばフレーム１３に接続されている。従って、インデックス電極７０には、インデックス抵抗Ｒ２を介してアノード電圧ＨＶが供給される。また、インデックス電極７０は、インデックス信号出力用キャパシタＣｉｎｄの内部電極４２にリード線２６を介して電気的に接続されている。
【００３４】
インデックス信号出力用キャパシタＣｉｎｄは、インデックス電極７０によって発生した電気的なインデックス検出信号Ｓｉｎｄを管外に出力するためのものである。このインデックス信号出力用キャパシタＣｉｎｄは、管外側に設けられた外部電極４１と、管内側に設けられた内部電極４２と、誘電体部４３とを有している。誘電体部４３は、ファンネル部２０などの誘電性を有する構成部分２０Ａの一部を利用したものである。外部電極４１と内部電極４２は、誘電体部４３を介して互いに対向配置されている。外部電極４１は、インデックス検出信号Ｓｉｎｄを出力するための出力端子に電気的に接続されている。
【００３５】
この複電子銃陰極線管には、また、リファレンス信号出力用キャパシタＣｒｅｆが設けられている。このリファレンス信号出力用キャパシタＣｒｅｆは、リファレンス信号Ｓｒｅｆを管外に出力するためのものである。リファレンス信号Ｓｒｅｆは、インデックス検出信号Ｓｉｎｄから、必要とされるインデックス情報信号Ｓｉｎｆを抽出するために用いられる信号である。
【００３６】
リファレンス信号出力用キャパシタＣｒｅｆは、実質的にインデックス信号出力用キャパシタＣｉｎｄと同一の構造となっている。すなわち、リファレンス信号出力用キャパシタＣｒｅｆは、インデックス信号出力用キャパシタＣｉｎｄと同様に、管外側に設けられた外部電極４４と、管内側に設けられた内部電極４５と、誘電体部４６とを有している。外部電極４４と内部電極４５は、誘電体部４６を介して互いに対向配置されている。外部電極４４は、リファレンス信号Ｓｒｅｆを出力するための出力端子に電気的に接続されている。内部電極４５は、リード線２８を介して、アノード電圧ＨＶが保たれている部分（例えばフレーム１３）に電気的に接続されている。これにより、内部電極４５には、リード線２８を介してアノード電圧ＨＶが供給され、リファレンス信号出力用キャパシタＣｒｅｆからは、アノード電圧ＨＶに応じたリファレンス信号Ｓｒｅｆが出力される。
【００３７】
図６は、この陰極線管における画像の表示状態を制御するための信号処理回路を示している。この信号処理回路は、演算部５０と、インデックス情報抽出回路５１と、映像信号処理部５３Ｌ，５３Ｒと、偏向制御部５４Ｌ，５４Ｒとを備えている。演算部５０は、マイクロ・コンピュータなどにより構成され、補正量演算部５２を有している。
【００３８】
インデックス情報抽出回路５１は、インデックス検出信号Ｓｉｎｄとリファレンス信号Ｓｒｅｆとに基づいて、電子ビーム軌道に関するインデックス情報信号Ｓｉｎｆを抽出し、それを補正量演算部５２に出力するようになっている。補正量演算部５２は、インデックス情報信号Ｓｉｎｆを解析し、電子ビーム軌道を求め、それに基づいて、画歪み補正など、映像表示を適正化するための補正データを算出するようになっている。補正データは、映像信号処理部５３Ｌ，５３Ｒおよび偏向制御部５４Ｌ，５４Ｒに出力される。
【００３９】
映像信号処理部５３Ｌ，５３Ｒは、補正量演算部５２からの補正データに基づいて、映像信号を補正し、その補正後の信号に基づいて電子銃３１Ｌ，３１Ｒを駆動するようになっている。偏向制御部５４Ｌ，５４Ｒは、同期信号および補正量演算部５２からの補正データに基づいて、偏向ヨーク２１Ｌ，２１Ｒおよびコンバーゼンスヨーク３２Ｌ，３２Ｒを制御し、電子ビーム５Ｌ，５Ｒの走査制御を行うようになっている。
【００４０】
なお、インデックス電極７０を用いた電子ビーム軌道の検出手法、ならびにインデックス情報信号Ｓｉｎｆを用いた映像表示の適正化の手法などについては、本願出願人による特許第３０６８１１５号公報および特許第３０５７２３０号公報等に、より具体的に記載されている。
【００４１】
図７は、インデックス情報抽出回路５１の概略構成であり、図９は、その具体的な回路構成例を示している。インデックス情報抽出回路５１は、図７に示したように、微分回路６０と、信号抽出部６１とを有している。信号抽出部６１は、例えば、差動アンプ部６２と、切替回路６３と、コンパレータ部６４と、反転出力ドライバ部６５とを含んで構成されている。
【００４２】
微分回路６０は、ハイパスフィルタとしての機能を有しており、インデックス検出信号Ｓｉｎｄとリファレンス信号Ｓｒｅｆとに含まれる不要信号成分（Ｈパルス成分やノイズ成分など）を減衰させるようになっている。
【００４３】
この微分回路６０は、図９に示したように、例えば、インデックス信号出力用キャパシタＣｉｎｄおよびリファレンス信号出力用キャパシタＣｒｅｆと、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２とを含んで構成されている。微分回路６０において、インデックス信号出力用キャパシタＣｉｎｄと抵抗Ｒ１１とにより、インデックス検出信号Ｓｉｎｄ用の第１のハイパスフィルタが構成され、リファレンス信号出力用キャパシタＣｒｅｆと抵抗Ｒ１２とにより、リファレンス信号Ｓｒｅｆ用の第２のハイパスフィルタが構成されている。抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の抵抗値は、小さめ（例えば１０ｋΩ〜数１０ｋΩ）であることが望ましい。
【００４４】
この微分回路６０において、インデックス検出信号Ｓｉｎｄおよびリファレンス信号Ｓｒｅｆの取り出しには、例えば図８に示したような２芯シールド線８０を用いることができる。この場合、２芯シールド線８０の第１の入力線８１とインデックス信号出力用キャパシタＣｉｎｄの外部電極４１とを接続する。また、第２の入力線８２とリファレンス信号出力用キャパシタＣｒｅｆの外部電極４４とを接続する。インデックス検出信号Ｓｉｎｄおよびリファレンス信号Ｓｒｅｆは、それぞれ、出力線８３，８５から出力される。
【００４５】
なお、２芯シールド線８０は、できるだけ短い（１００ｍｍから１５０ｍｍ程度）ほうが良い。インデックス検出信号Ｓｉｎｄに含まれるインデックス情報信号Ｓｉｎｆは、例えば数百ｍＶと微弱であるため、シールド線で減衰すると、後段の回路での信号抽出が困難になる。また、シールド部８４は、回路側のＧＮＤ（接地端子）にのみ接続したほうが信号が安定する。
【００４６】
信号抽出部６１は、微分回路６０の第１のハイパスフィルタから出力されたインデックス検出信号Ｓｉｎｄと、第２のハイパスフィルタから出力されたリファレンス信号Ｓｒｅｆとに基づいて、インデックス検出信号Ｓｉｎｄに含まれる所望の信号成分であるインデックス情報信号Ｓｉｎｆを抽出する機能を有している。
【００４７】
差動アンプ部６２は、微分回路６０から出力されたインデックス検出信号Ｓｉｎｄとリファレンス信号Ｓｒｅｆとの差分を取って不要信号成分を除去するためのものである。この差動アンプ部６２は、図９に示したように、例えばインスツルメンテーションアンプの構成となっており、抵抗Ｒ１３〜Ｒ２１およびアンプＡＭＰ１〜ＡＭＰ３を含んで構成される。
【００４８】
切替回路６３は、差動アンプ部６２からの出力信号に残っている不要信号成分を、さらに除去するためのものであり、Ｈパルスのタイミングで出力信号に残っているＨパルス成分Ｓｈを０Ｖレベルの信号に挿げ替えるようになっている。この切替回路６３は、図９に示したように、例えば、キャパシタＣ１、抵抗Ｒ２２，Ｒ２３、およびスイッチＳＷ１を含んでいる。スイッチＳＷ１は、例えばアナログスイッチＩＣ等で構成することができる。スイッチＳＷ１は、Ｈパルスのタイミング信号に基づいて、信号の挿げ替えを行う。タイミング信号としては、例えばＨパルスに同期した切替回路用制御信号、例えば水平ＡＦＣ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌ）用のＨパルスを分割した信号などを使用することができる。
【００４９】
コンパレータ部６４は、微分回路６０によって微分波形となった信号を波形整形し、インデックス情報信号Ｓｉｎｆのパルス幅を復元する機能を有している。コンパレータ部６４は、例えば、基準レベルにヒステリシスを持たせたシュミット回路で構成することができる。例えば、図９に示したように、コンパレータ９１と抵抗Ｒ２４，２５とを含むシュミット回路で構成することができる。
【００５０】
反転出力ドライバ部６５は、図９に示したように、例えば、反転ドライバ９２と抵抗Ｒ２６とを含んで構成されている。インデックス情報信号Ｓｉｎｆは、最終的にこの反転出力ドライバ部６５を介して出力される。
【００５１】
なお、本実施の形態において、インデックス電極７０が、本発明における「検出手段」の一具体例に対応し、インデックス信号出力用キャパシタＣｉｎｄが、本発明における「第１の信号出力用キャパシタ」の一具体例に対応し、また、リファレンス信号出力用キャパシタＣｒｅｆが、本発明における「第２の信号出力用キャパシタ」の一具体例に対応する。また、インデックス信号出力用キャパシタＣｉｎｄおよび抵抗Ｒ１１が、本発明における「第１の微分回路」の一具体例に対応し、リファレンス信号出力用キャパシタＣｒｅｆおよび抵抗Ｒ１２が、本発明における「第２の微分回路」の一具体例に対応する。また、信号抽出部６１が、本発明における「信号抽出手段」の一具体例に対応する。
【００５２】
次に、以上のような構成の陰極線管およびその信号処理回路の動作について説明する。
【００５３】
この陰極線管では、各電子銃３１Ｌ，３１Ｒから放出された電子ビーム５Ｌ，５Ｒが、偏向ヨーク２１Ｌ，２１Ｒの電磁的な作用により偏向走査され、各分割画面６Ｌ，６Ｒを形成する。このとき、左側の電子ビーム５Ｌによって、画面の約左半分が描画され、分割画面６Ｌが形成されると共に、右側の電子ビーム５Ｒによって、画面の約右半分が描画され、分割画面６Ｒが形成される。このように形成された左右の分割画面６Ｌ，６Ｒの端部がオーバ・ラップ領域ＯＬにおいて、部分的に重なるように繋ぎ合わされることにより、全体として単一の画面ＳＡが形成される。
【００５４】
電子ビーム５Ｌ，５Ｒが、それぞれ過走査領域ＯＳを走査し、インデックス電極７０に入射すると、それに応じてインデックス検出信号Ｓｉｎｄが、インデックス信号出力用キャパシタＣｉｎｄを経由して管外に出力される。
【００５５】
管外に出力されたインデックス検出信号Ｓｉｎｄは、図６に示したように、リファレンス信号Ｓｒｅｆと共に、インデックス情報抽出回路５１に入力される。インデックス情報抽出回路５１は、入力された信号に基づいてインデックス情報信号Ｓｉｎｆを抽出し、それを補正量演算部５２に出力する。補正量演算部５２は、インデックス情報信号Ｓｉｎｆを解析し、電子ビーム軌道を求め、それに基づいて、画歪み補正など、映像表示を適正化するための補正データを算出する。補正量演算部５２は、その補正データを映像信号処理部５３Ｌ，５３Ｒおよび偏向制御部５４Ｌ，５４Ｒに出力する。
【００５６】
映像信号処理部５３Ｌ，５３Ｒは、補正量演算部５２からの補正データに基づいて、映像信号を補正し、その補正後の信号に基づいて電子銃３１Ｌ，３１Ｒを駆動する。映像信号を補正することにより、画歪みなどの適正化のほか、左右の分割画面の繋ぎ目部分における輝度分布の適正化を行うことができる。偏向制御部５４Ｌ，５４Ｒは、同期信号および補正量演算部５２からの補正データに基づいて、偏向ヨーク２１Ｌ，２１Ｒおよびコンバーゼンスヨーク３２Ｌ，３２Ｒを制御し、電子ビーム５Ｌ，５Ｒの走査制御を行う。これにより、電子ビーム５Ｌ，５Ｒの走査位置の補正が行われ、画歪みなどが補正される。これにより、左右の分割画面６Ｌ，６Ｒが、位置的にも輝度的にも適正に繋ぎ合わされて表示される。
【００５７】
次に、インデックス情報抽出回路５１による信号抽出動作を説明する。
【００５８】
図１５は、インデックス信号出力用キャパシタＣｉｎｄおよびリファレンス信号出力用キャパシタＣｒｅｆから出力されたインデックス検出信号Ｓｉｎｄおよびリファレンス信号Ｓｒｅｆの波形を示している。また、図１６は、インデックス検出信号Ｓｉｎｄとリファレンス信号Ｓｒｅｆとの差分を取ることにより得られる理想的なインデックス情報信号Ｓｉｎｆの波形を示している。
【００５９】
図１５から分かるように、インデックス検出信号Ｓｉｎｄには、インデックス情報信号Ｓｉｎｆ以外に、Ｈパルス成分Ｓｈやノイズ成分などの不要信号が含まれていて、このままでは電子ビーム軌道を解析するための信号としては使用できない。特に、インデックス情報信号Ｓｉｎｆの振幅が０．１Ｖ程度（図１６）であるのに対し、Ｈパルス成分Ｓｈの振幅は約１０Ｖ（図１５）もあり、影響が大きい。このように、抽出しようとするインデックス情報信号Ｓｉｎｆに対して、不要なＨパルス成分Ｓｈが１００倍程度大きい場合、差動アンプを用いて単純に、インデックス検出信号Ｓｉｎｄとリファレンス信号Ｓｒｅｆとの差分を取ったとしても、図１６に示したような理想的なインデックス情報信号Ｓｉｎｆを抽出することは難しい。
【００６０】
Ｈパルス成分Ｓｈは、リファレンス信号Ｓｒｅｆを用いてインデックス検出信号Ｓｉｎｄから同相除去したい不要な波形であるが、陰極線管内でリファレンス信号Ｓｒｅｆとインデックス検出信号Ｓｉｎｄとの位相および振幅を合わせることにも限界があり、完全には同相除去されない。このため、実際には、図１７に示したように、Ｈパルス成分Ｓｈが残ってしまい、その後の波形整形が難しくなる。そのため、差動アンプの前段もしくは差動アンプ内に位相および振幅の調整回路を設けるなど、高精度な調整回路と正確な調整が必要になる場合がある。また、不要なＨパルス成分Ｓｈのために広い入力ダイナミックレンジの回路が必要となり、コストもかかる。なお、図１７において、細い実線で示した波形部分全体がＨパルス成分Ｓｈにより影響を受けている部分であり、太い実線で示した線状の波形部分がインデックス情報信号Ｓｉｎｆに相当する。
【００６１】
そこで、図１６に示したような理想的な波形のインデックス情報信号Ｓｉｎｆを取り出すことも、ひとつの理想的な方法ではあるが、最終的にはインデックス情報を損なわずに、図１４に示したような、デジタル信号を得ることを考える。すなわち、最終的に、電子ビーム軌道を解析するためのデジタル処理が可能な程度の、デジタル信号を得ることができれば良い。このため、本実施の形態では、インデックス情報信号Ｓｉｎｆを一旦、図１２に示したような微分波形として取り出し、最後に、図１４に示したような波形に復元するという手法を採用する。
【００６２】
図７および図９には、この手法を実現するための回路構成例が示されている。この手法の特徴は、陰極線管からの検出信号を微分回路６０で受けることにより、Ｈパルス成分Ｓｈの影響を小さくできることにある。微分回路６０によって、Ｈパルス成分Ｓｈも微分されるため、入力される振幅も下がり、回路のダイナミックレンジも小さくてすむ。また、振幅が下がることで、図１７に示したほどにはＨパルス成分Ｓｈが残らないので、調整回路の必要なしに、微分された波形ではあるが、インデックス情報信号Ｓｉｎｆを取り出すことができる。その後、波形整形を行うときに、インデックス情報信号Ｓｉｎｆのパルス幅を復元し、図１４に示したようなデジタル処理が可能なインデックス情報信号Ｓｉｎｆを得ることができる。
【００６３】
このインデックス情報抽出回路５１では、例えば図８に示したような２芯シールド線８０を用いて、インデックス信号出力用キャパシタＣｉｎｄの外部電極４１とリファレンス信号出力用キャパシタＣｒｅｆの外部電極４４とから、それぞれ、図１５に示したような波形のインデックス検出信号Ｓｉｎｄおよびリファレンス信号Ｓｒｅｆが取り出される。
【００６４】
微分回路６０では、インデックス検出信号Ｓｉｎｄとリファレンス信号Ｓｒｅｆとに含まれるＨパルス成分Ｓｈなどの不要信号成分を減衰させる。より具体的には、陰極線管に形成された信号出力容量（インデックス信号出力用キャパシタＣｉｎｄおよびリファレンス信号出力用キャパシタＣｒｅｆ）を利用して、各信号を、１０ｋΩから数１０ｋΩ程度の低抵抗Ｒ１１，Ｒ１２（図９）で受けることで、インデックス情報信号Ｓｉｎｆの抽出に邪魔なＨパルス成分Ｓｈを減衰させる。ここでＨパルス成分Ｓｈを減衰させることで、次段の差動アンプ部６２でのＨパルス成分Ｓｈに近い位置に存在するインデックス情報信号Ｓｉｎｆの取り出しを可能にし、また、差動アンプ部６２のダイナミックレンジを小さくできる。微分回路６０を経ることで、インデックス検出信号Ｓｉｎｄに含まれるインデックス情報信号Ｓｉｎｆも若干影響を受け、微分された波形となる。
【００６５】
図１０は、微分回路６０から出力される各信号の波形を示している。図に示したように、この時点で、Ｈパルス成分Ｓｈの振幅が、元の信号（図１５）の１／３程度になる。このように微分された信号が次段の差動アンプ部６２に入力される。
【００６６】
差動アンプ部６２では、微分されたインデックス検出信号Ｓｉｎｄとリファレンス信号Ｓｒｅｆとの差分を取ってインデックス情報信号Ｓｉｎｆを検出する。このとき差動アンプ部６２として、図９に示したようなインスツルメンテーションアンプを用いると、容易にインデックス情報信号Ｓｉｎｆを検出できる。
【００６７】
図１１は、差動アンプ部６２からの出力信号の波形を示している。この時点ではまだ、Ｈパルス成分Ｓｈが完全には除去できていない。このＨパルス成分Ｓｈが残っている部分は、インデックス情報信号Ｓｉｎｆが存在しないところなので、次段の切替回路６３において、その部分だけ、アナログスイッチＩＣ等で、Ｈパルスのタイミングで０Ｖレベルの信号に挿げ替えを行う。
【００６８】
図１２は、切替回路６３によって信号の挿げ替えが行われた後の信号における、インデックス情報信号Ｓｉｎｆ部分のみを拡大して示している。このように、インデックス情報信号Ｓｉｎｆのみを精度良く抽出できる。ただし、この時点ではインデックス情報信号Ｓｉｎｆは、微分波形になっている。そこで、次段のコンパレータ部６４において、微分波形となった信号を波形整形し、インデックス情報信号Ｓｉｎｆのパルス幅を復元する。このとき、パルス幅を精度良く復元するために、コンパレータ９１（図９）に最適なヒステリシス持たせて、波形整形を行う。
【００６９】
図１３は、コンパレータ部６４（コンパレータ９１）に入力される微分波形のインデックス情報信号Ｓｉｎｆと、そのパルス幅を復元するために用いる基準電圧の信号波形とを示している。コンパレータ部６４として、基準電圧のレベルにヒステリシスを持たせたシュミット回路を用いることで、元のパルス波形にほぼ等価なパルス幅を持ったインデックス情報信号Ｓｉｎｆを復元することができる。
【００７０】
このように復元されたインデックス情報信号Ｓｉｎｆを、反転出力ドライバ部６５を介して、演算部５０（図６）に出力する。復元されたインデックス情報信号Ｓｉｎｆは、場合によって反転もしくは、そのままの極性で出力する。最終的には、図１４に示したようなインデックス情報信号Ｓｉｎｆのみを含んだデジタル信号が出力される。
【００７１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、インデックス検出信号Ｓｉｎｄとリファレンス信号Ｓｒｅｆとを微分回路６０によって微分波形にした後で、差分を取ってインデックス情報信号Ｓｉｎｆを抽出し、その後、波形整形してインデックス情報信号Ｓｉｎｆの微分波形をデジタル処理可能なパルス状の信号に復元するようにしたので、簡単な回路構成でありながら、不要信号成分の影響を軽減でき、電気インデックス法によって出力された検出信号（インデックス検出信号Ｓｉｎｄ）から、所望の信号成分（インデックス情報信号Ｓｉｎｆ）を精度良く抽出することができる。特に、微分回路６０によって信号抽出の前段階において、不要信号成分（Ｈパルス成分Ｓｈ等）を減衰させているので、不要信号成分の影響を軽減でき、インデックス検出信号Ｓｉｎｄとリファレンス信号Ｓｒｅｆとの振幅・位相を調整するための調整回路が不要となる。また、次段において、所望の信号成分を抽出するときに、その抽出精度が向上する。また、振幅の大きいＨパルス成分Ｓｈが小さくなることで、信号抽出部６１の回路のダイナミックレンジを小さくできる。
【００７２】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、本発明は、３つ以上の電子銃を備え、１つの画面を３つ以上の走査画面を合成して形成するようにしたものにも適用可能である。また、本発明は、複電子銃方式に限らず、単電子銃方式の陰極線管にも適用可能である。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の陰極線管における信号抽出回路、または請求項５記載の陰極線管における信号抽出方法によれば、第１の信号出力用キャパシタを含んで構成された第１の微分回路によって、検出信号に含まれる不要な信号成分を減衰させると共に、第２の信号出力用キャパシタを含んで構成された第２の微分回路によって、リファレンス信号に含まれる不要な信号成分を減衰させ、第１の微分回路から出力された信号と第２の微分回路から出力された信号とに基づいて、検出信号に含まれる所望の信号成分を抽出するようにしたので、簡単な回路構成でありながら、不要信号成分の影響を軽減でき、電気インデックス法によって出力された検出信号から、所望の信号成分を精度良く抽出することができる。
【００７４】
特に、請求項３記載の陰極線管における信号抽出回路によれば、第１の微分回路および第２の微分回路を、それぞれ、抵抗値の小さい抵抗素子を含んで構成するようにしたので、不要な信号成分の振幅を小さくでき、信号抽出手段の入力ダイナミックレンジを小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る信号抽出回路および方法が適用される複電子銃方式の陰極線管の構成例を示す図であり、（Ｂ）は、画面構成を示す正面図、（Ａ）は、（Ｂ）におけるＩＡ−ＩＡ線断面図である。
【図２】複電子銃方式の陰極線管における電子ビームの走査方式および画面構成の例を示す説明図である。
【図３】インデックス検出信号の取り出し部分の構成を示す断面図である。
【図４】インデックス電極の構成例を示す図である。
【図５】インデックス電極の他の構成例を示す図である。
【図６】図１に示した陰極線管における信号処理回路の構成例を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施の形態に係る信号抽出回路としてのインデックス情報抽出回路の概略構成を示すブロック図である。
【図８】各信号出力用キャパシタからの信号を取り出すための信号線の構造例を示す図である。
【図９】インデックス情報抽出回路の具体的な構成例を示す回路図である。
【図１０】図９に示したインデックス情報抽出回路における差動アンプ部に入力される、インデックス検出信号とリファレンス信号とを示す波形図である。
【図１１】図９に示したインデックス情報抽出回路における差動アンプ部からの出力信号を示す波形図である。
【図１２】図９に示したインデックス情報抽出回路における切替回路からの出力信号を示す波形図である。
【図１３】図９に示したインデックス情報抽出回路におけるコンパレータ部に入力される信号を示す波形図である。
【図１４】図９に示したインデックス情報抽出回路によって最終的に出力されるインデックス情報信号の波形図である。
【図１５】図１に示した陰極線管から出力された直後のインデックス検出信号およびリファレンス信号の波形図である。
【図１６】理想的に抽出されたインデックス情報信号の波形図である。
【図１７】インデックス検出信号に含まれるＨパルス成分を示す波形図である。
【符号の説明】
Ｃｉｎｄ…インデックス信号出力用キャパシタ、Ｃｒｅｆ…リファレンス信号出力用キャパシタ、Ｓｈ…Ｈパルス成分、Ｓｉｎｄ…インデックス検出信号、Ｓｉｎｆ…インデックス情報信号、Ｓｒｅｆ…リファレンス信号、５Ｌ，５Ｒ…電子ビーム、６Ｌ，６Ｒ…分割画面、５０…演算部、５１…インデックス情報抽出回路、５２…補正量演算部、５３Ｌ，５３Ｒ…映像信号処理部、５４Ｌ，５４Ｒ…偏向制御部、６０…微分回路、６１…信号抽出部、６２…差動アンプ部、６３…切替回路、６４…コンパレータ部、６５…反転出力ドライバ部、７０，７０Ａ…インデックス電極、８０…２芯シールド線。

Claims (5)

1. 管内の過走査領域に設けられ、電子ビームの入射に応じて電気的な検出信号を出力する検出手段と、外囲器の一部を利用して形成され、前記検出信号を管外に出力するための第１の信号出力用キャパシタと、外囲器の一部を利用して形成され、前記アノード電圧に応じたリファレンス信号を管外に出力するための第２の信号出力用キャパシタとを備えた陰極線管、に用いられる信号抽出回路であって、
   前記第１の信号出力用キャパシタを含んで構成され、前記検出信号に含まれる不要な信号成分を減衰させる第１の微分回路と、
   前記第２の信号出力用キャパシタを含んで構成され、前記リファレンス信号に含まれる不要な信号成分を減衰させる第２の微分回路と、
   前記第１の微分回路から出力された信号と前記第２の微分回路から出力された信号とに基づいて、前記検出信号に含まれる所望の信号成分を抽出する信号抽出手段と
   を備えたことを特徴とする陰極線管における信号抽出回路。
2. 前記第１の微分回路および前記第２の微分回路は、陰極線管における水平周期パルスによる不要信号成分を減衰させる
   ことを特徴とする請求項１記載の陰極線管における信号抽出回路。
3. 前記第１の微分回路および前記第２の微分回路は、それぞれ、抵抗値が１０ｋΩ〜数１０ｋΩの抵抗素子を含んで構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の陰極線管における信号抽出回路。
4. 前記陰極線管は、電子銃を複数備え、これら複数の電子銃から放出された電子ビームによって複数の分割画面を形成すると共に、それら複数の分割画面を互いに繋ぎ合わせることにより全体として単一の画面を形成するように構成され、
   前記検出手段は、前記各分割画面の繋ぎ目部分に対応する位置に設けられ、前記各分割画面を形成するそれぞれの電子ビームの有効画面外における軌道を検出するために設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の陰極線管における信号抽出回路。
5. 管内の過走査領域に設けられ、電子ビームの入射に応じて電気的な検出信号を出力する検出手段と、外囲器の一部を利用して形成され、前記検出信号を管外に出力するための第１の信号出力用キャパシタと、外囲器の一部を利用して形成され、前記アノード電圧に応じたリファレンス信号を管外に出力するための第２の信号出力用キャパシタとを備えた陰極線管、に用いられる信号抽出方法であって、
   前記第１の信号出力用キャパシタを含んで構成された第１の微分回路によって、前記検出信号に含まれる不要な信号成分を減衰させると共に、
   前記第２の信号出力用キャパシタを含んで構成された第２の微分回路によって、前記リファレンス信号に含まれる不要な信号成分を減衰させ、
   前記第１の微分回路から出力された信号と前記第２の微分回路から出力された信号とに基づいて、前記検出信号に含まれる所望の信号成分を抽出する
   ようにしたことを特徴とする陰極線管における信号抽出方法。

Images