JP2004201352A - 水平偏向装置 - Google Patents

Abstract

【目的】 アスペクト比が選択可能な陰極線管表示システムに使用して、選択されたアスペクト比に適合するように水平偏向幅と偏向補正パラメータとを制御する。
【構成】 偏向巻線（Ｌｈ）と、この偏向巻線に偏向電流（ｉＬ）を供給する手段（Ｑ２）と、水平偏向の幅を制御するために上記偏向巻線に選択的に結合されるインダクタンス（Ｗｂ）と、偏向巻線に結合された第１のリトレース・キャパシタンス（Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）と、第１のリトレース・キャパシタンスに選択的に結合されて、水平偏向の幅が変更されたときリトレース期間を実質的に一定に維持する第２のリトレース・キャパシタンス（Ｃ５）と、を具備している。
【選択図】 図２

Description

この発明は、偏向電流制御、及び、画像内容を幾何学的に変形させたり消失させたりすることなく、あるいは、線時間画像圧縮を生じさせることなく、種々のアスペクト比の画像を表示することができる水平偏向装置に関するものである。

１６：９のアスペクト比の映像管が導入されて、表示の幅と高さを、表示されるべき画像のフォーマットに適合させる方法が必要となった。即ち、４：３のアスペクト比の画像を１６：９の映像管で表示する時は、表示幅を縮めなければならない。この表示幅の減縮は、適当なデジタルビデオ信号処理によって、あるいは、単に偏向電流の振幅を小さくすることによって行うことができる。水平走査の幅を減少させるようにすると、アスペクト比４：３の信号をアスペクト比１６：９の管で表示するに先立って、デジタル処理する（縮める）必要がなくなる。

この発明によれば、水平走査幅を２５％減じるスイッチイング構成が提供される。この減縮率はアスペクト比４：３のビデオ信号源を幾何学的歪みを生じさせることなく、１６：９のビデオ表示器で表示できるようにするために必要なものである。

この回路は接地されたヨークを有するラスタ補正された水平偏向回路を利用している。この回路の構成により、１つのトランジスタスイッチによって、例えば、偏向電流の振幅、リトレース時間、ラスタ補正、Ｓ字修正等の偏向に関する全てのパラメータが制御されるという、費用のあまりかからない解決法が提供される。

発明の概要
陰極線管表示システムは、陰極線管とこの陰極線管に取り付けられ、かつ、陰極線管のスクリーン上にラスタが走査されるようにする偏向電流を発生させる偏向手段に結合されたヨークとを含んでいる。少なくとも２つの選択可能な偏向状態が設定される。第１の偏向状態では、第１のアスペクト比に対応する水平偏向の幅と偏向補正パラメータを持ったラスタが生成される。第２の選択可能な偏向状態では、第２のアスペクト比に対応する水平偏向の幅と偏向補正パラメータを持ったラスタが生成される。

実施形態において、偏向手段が接地点に分路結合されたヨークを駆動して、水平偏向幅及び水平偏向歪みの補正パラメータを、選択されたアスペクト比に適合させて簡単に制御することができる水平偏向装置を提供することができ、この水平偏向装置は、偏向巻線（Ｌｈ）と、この偏向巻線に結合された偏向電流（ｉＬ）の源（Ｑ２）と、上記偏向巻線に結合されたＳ字修正キャパシタンスであって、上記偏向巻線とある共振周波数を呈する上記Ｓ字修正キャパシタンス（Ｃｓ）と、上記偏向巻線をインダクタンス（Ｗｂ）に結合して水平偏向の幅を変化させる第１のスイッチング手段（Ｑ３）と、この第１のスイッチング手段に応答して上記共振周波数およびＳ字修正の量を変化させる第２のスイッチング手段（Ｄ２、Ｄ３）と、を具備している。

この発明の特徴によれば、選択されたアスペクト比に特有の偏向補正を与える選択可能な付加的な水平偏向歪みの補正パラメータを設定することができる水平偏向装置を提供することができ、この水平偏向装置は、偏向巻線（Ｌｈ）と、その偏向巻線に偏向電流（ｉＬ）を供給する手段（Ｑ２）と、水平偏向の幅を制御するためにその偏向巻線に選択的に結合されるインダクタンス（Ｗｂ）と、その偏向巻線に結合された第１のリトレース・キャパシタンス（Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４）と、その第１のリトレース・キャパシタンスに選択的に結合されて、水平偏向の幅が変更されたときリトレース期間を実質的に一定に維持する第２のリトレース・キャパシタンス（Ｃ５）と、を具えている。

図１Ａは、順次走査表示に必要な水平周波数の２倍で動作する、水平偏向回路１０００により駆動される水平偏向巻線を有する、例えば、VideoColor（ビデオカラー）社製１６：９映像管A86 ECT 13×10型のような、陰極線管（ＣＲＴ）３０００を示す。垂直偏向回路２０００が垂直偏向巻線に結合されている。図１ＢはＣＲＴ３０００の表示面と２種類のラスタ幅とを示す。１６：９のアスペクト比のラスタが参照番号３１００で示されており、参照番号３２００は４：３のアスペクト比のラスタを示す。

図２において、水平発振器１００は入力ビデオ水平同期信号に位相ロックされており、駆動段は出力トランジスタＱ２のベースに結合されている。トランジスタＱ２のコレクタは、Ｅ−Ｗ（左右）スイッチングＭＯＳトランジスタＱ１とフライバック変成器Ｔ１の１次巻線Ｗ１との直列接続回路を通してＢ＋電源に接続されている。トランジスタＱ２のコレクタ端子は、Ｅ−Ｗ制御回路２００の入力と、偏向リトレース時間を決めるキャパシタＣ２、Ｃ３、Ｃ４及びＣ５にも結合されている。このＥ−Ｗ制御回路２００の動作は米国特許第５，１１５，１７１号に詳細に説明されている。

トランジスタＱ２のコレクタは、更に、Ｓ字補正を施すキャパシタＣｓと抵抗Ｒ１０によって分路されている直線性コイルＬｌｉｎとを介して偏向ヨークＬｈに結合されている。偏向ヨークＬｈは、１６：９フォーマットのラスタを表示する時には、トランジスタＱ３によって接地される。

４：３のアスペクト比の画像を表示するためには、単巻変成器Ｌ１の巻線ＷｂがヨークＬｈと交流接地を与えるキャパシタＣ６とに直列に接続される。トランジスタＱ１は、リトレースの前半部の可変期間中にＴ１の１次巻線からの必要なエネルギを偏向回路に供給し、リトレースの残りの部分はターンオフする。このように、Ｑ２の両端間のリトレース電圧はＱ１によって制御される。従って、フライバック変成器のリトレース時間はキャパシタＣ１によって決められる。偏向回路とフライバック変成器は５．８μ秒という同じリトレース時間を持つように選定されている。

フライバック変成器Ｔ１は２つの２次巻線、Ｗ２とＷ３とを有し、巻線Ｗ２は走査適合回路３００のための制御電圧とトランジスタＱ３のベース駆動電流とを生成し、巻線Ｗ３はアルタ電源ＥＨＴのためのリトレースパルスを生成する。

フライバック変成器と出力トランジスタＱ２の間にＥ−Ｗ補正回路によって与えられる分離により、アルタ電源ＥＨＴが、偏向システムの変動、例えば、水平偏向の幅の変化に対し、実質的に不感になる。

Ｑ２のコレクタと接地点との間に結合されたキャパシタＣ２とＣ３により形成される容量性分圧器によって、ヨークリトレース電圧サンプルが供給される。この電圧サンプルはダイオードＤ１によって接地電位にクランプされ、水平発振器に帰還されて、発振器をビデオ信号水平同期信号に同期させるための入力を供給する。水平発振器用の位相ロック入力としてヨークリトレースパルスを用いることにより、水平発振器をビーム電流に関係させて位相変調する必要がなくなる。

クランプされたヨークリトレース電圧パルスはＥ−Ｗ制御回路２００用の帰還信号を供給する。Ｅ−Ｗ制御回路には、偏向歪み補正に適した種々の波形を生成するように整形される垂直周波数の波形が供給されている。Ｅ−Ｗ制御回路はトランジスタＱ１のターンオフ時間を、処理された垂直周波数波形によって変調する。従って、偏向回路に流入するエネルギが振幅変調され、その結果、トランジスタＱ２の両端間のリトレース電圧、及び、ヨークを流れるヨーク電流が変調される。その結果、Ｅ−Ｗラスタ歪み、例えば、ピンクッション歪みや台形歪みが補正される。

走査適合回路３００は、単巻変成器Ｌ１に結合されたトランジスタスイッチＱ３を含んでいる。単巻変成器Ｌ１は２つの巻線ＷａとＷｂとを有し、巻線Ｗｂはヨーク延長コイル、あるいは、インダクタを構成し、巻線Ｗａは逓昇単巻変成器を形成する。キャパシタＣ６がヨーク延長コイルＷｂに対し、接地のための低い交流インピーダンスを与える。リトレース・キャパシタンスは、単巻変成器の巻線Ｗａを介してトランジスタスイッチＱ３に結合されているダイオードＤ２とＤ３によって切り換えられる。スイッチトランジスタＱ３は、トランジスタＱ５によって駆動されるＭＯＳトランジスタＱ４に結合されている。トランジスタＱ５はアスペクト比表示選択スイッチＳ１に結合されている。

１６：９モードが選択されると、水平偏向ヨークＬｈの低電圧側は、飽和したスイッチトランジスタＱ３のコレクタによって、この実施例では接地電位である基準電位に接続される。トランジスタＱ３のコレクタは、このトランジスタＱ３が飽和した時に接地される、単巻変成器Ｌ１の巻線ＷａとＷｂの相互接続点にも接続されている。巻線Ｗｂの他方の端部は１０μＦのキャパシタＣ６によって交流的に短絡されている。従って、変成器作用によって、巻線ＷａはダイオードＤ３の陰極を接地電位にクランプする短絡回路を提供する。ダイオードＤ２とＤ３はキャパシタＣ４とＣ５の相互接続点を接地電位にクランプする。従って、キャパシタＣ５はダイオードＤ２とＤ３によって短絡され、偏向回路のリトレース時間は、キャパシタＣ４に並列に接続されたキャパシタＣ２とＣ３の直列接続体によって決まる。画像幅とラスタ補正は、１６：９モードでは、スクリーン全面を用いた１６：９表示が得られるように、Ｅ−Ｗ制御回路を介して調整される。

４：３表示モードでは、トランジスタＱ３はターンオフされて、偏向電流がヨーク延長巻線ＷｂとキャパシタＣ６とを通って流れるようにし、その結果、偏向電流振幅が減少する。巻線ＷａとＷｂの接続点に於けるリトレース電圧は巻線Ｗａによって逓昇され、リトレース中に、ダイオードＤ３の両端間に逆バイアスを生成する。従って、ダイオードＤ３がオフになって、キャパシタＣ５がキャパシタＣ４と直列になるように切り換えられ、全体としてのリトレース・キャパシタンスが減少する。このようにリトレース・キャパシタンスが減少することにより、偏向ヨークＬ１に直列に巻線Ｗｂが付加されたことによる偏向回路のインダクタンスの増大が補償される。これらの総合的な結果として、１６：９と４：３の間でアスペクト比が切り換えられる時、一定したリトレース時間が得られる。

直列接続されたリトレース・キャパシタＣ２とＣ３を用いたので、インダクタンスの切り換えを補償するために必要なリトレース・キャパシタンスの変化によって、キャパシタＣ４とＣ５の直列接続が形成する分圧器は、巻線ＷｂとヨークＬｈの相互接続点に現れるリトレースパルス振幅よりも大きいリトレースパルス振幅を生成する。

リトレースのピークでダイオードＤ３が導通することがないようにするためには、ダイオードＤ３の陰極に対し、より大きな逆バイアスリトレースパルスを供給する必要がある。そこで、巻線（Ｗａ＋Ｗｂ）／Ｗｂによって形成される逓昇単巻変成器Ｌ１が、ダイオードＤ３を逆バイアスするに充分な約１５０％のパルス振幅を生成する。このリトレース電圧の違いを図３に示す。波形ＡはキャパシタＣ４とＣ５の相互接続点Ａにおけるリトレース電圧波形を、波形Ｂは巻線ＷａとＷｂの相互接続点Ｂにおけるリトレース電圧を示す。両波形に付されている陰影はＥ−Ｗパラボラ振幅変調があることを示している。

トランジスタＱ３の両端間に負の電圧が発生しないようにするために、巻線ＷａとＷｂの相互接続点のトレース電圧をダイオードＤ２とＤ３及びトランジスタＱ３内の集積ダイオードによってクランプすることにより、キャパシタＣ６が正に充電される。これによって、約６０ボルトの正の直流電圧がキャパシタＣ６の両端間に生成される。

巻線Ｗｂを挿入したことと、リトレース・キャパシタンスの低下による循環エネルギの低下によって、４：３アスペクト比においては、偏向電流振幅が低下する。Ｓ字整形の量は、巻線Ｗｂの挿入による偏向電流の減少に応じて減少する。別の説明のしかたをすると、付加されたインダクタンスが、Ｓ字キャパシタＣｓと偏向ヨークＬｈにより形成される直列偏向回路の同調を低下させ、それによって、周波数補正波形の低下を生じる。即ち、波形の両端における湾曲が小さい、即ち、Ｓ字修正量の小さい波形が生じる。

図４は１６：９と４：３の両方の偏向幅の時の偏向電流ｉＬを示す。トランジスタＱ２の両端間のリトレース電圧は、１６：９から４：３へ切り換えられる時も変化しないので、ラスタ補正の相対的な量は一定のままである。従って、ピーク−ピークラスタ補正電流は偏向電流の減少に伴って減少する。その結果、１６：９と４：３の間で偏向が切り換えられても、ラスタの幾何学は正しい形に維持されるという利点がある。

偏向感度は映像管の端部に向かうにつれて増大し、偏向電流のＳ字整形を必要とする。１６：９のアスペクト比から４：３のアスペクト比への切り換えのためには、走査振幅を２５％減少させることが必要である。しかし、この特定の管に必要とされるＳ字修正のために、偏向電流は１８％だけ減少させられる。従って、延長コイルＷｂの図示の値は、ヨークＬｈと飽和していない直線性コイルＬｌｉｎのインダクタンスの和の１８％である。

４：３のアスペクト比の表示モードで動作する時は、偏向幅が減少するために、水平走査の開始は水平過走査によってぼやけることはなくなる。従って、どのような走査リンギングであれ他の乱れであれ、それは画像の左端に垂直の縞として目に見えることになろう。

図２の回路部分４００は、偏向ヨークと共振して、リトレースパルスの終了後にリトレース電流を流れさせてしまう浮遊キャパシタンスの影響を補償する。この浮遊キャパシタンスは偏向ヨークとそれに隣接する他の素子との間に存在するものである。回路４００の構成は他のアスペクト比での動作にも等しく適用でき、その場合、より小さい水平過走査を採用することが可能で、それによって、ぼやけが少なく、かつ、明るい画像を得ることができる。

１６：９のアスペクト比モードでは、トランジスタＱ３を飽和させるに必要なベース電流はフライバック変成器Ｔ１の巻線Ｗ２によって生成される。巻線Ｗ２からの正のリトレースパルスはダイオードＤ５、抵抗Ｒ６、インダクタＬ２、及び飽和したトランジスタＱ４を介してトランジスタＱ３のベース・エミッタ接合に結合される。インダクタＬ２は、トレース期間中はダイオードＤ４とトランジスタＱ４を介してトランジスタＱ３のベース電流を提供する、リトレース電流からのエネルギを蓄積する。インダクタＬ２はダイオードＤ４とトランジスタＱ３によって、トレース中、ほぼ短絡される。従って、トレース期間中の電流の減衰は小さい。連続するリトレースパルスがインダクタＬ２中のエネルギを補給し、その結果、２アンペアの直流ベース電流が生じる。

４：３のアスペクト比のモードでは、アスペクト比選択スイッチＳ１が開かれ、抵抗Ｒ９がキャパシタＣ８を正の電圧に充電して、トランジスタＱ５を飽和させる。トランジスタＱ５が飽和している状態では、コレクタにおける接地電位に近い電位が抵抗Ｒ７を介してＭＯＳトランジスタＱ４に供給され、トランジスタＱ４はターンオフされる。トランジスタＱ４のソースは抵抗Ｒ５を介して接地されており、また、バイポーラトランジスタＱ３のベースにも結合されており、トランジスタＱ３も遮断される。

抵抗Ｒ４はトランジスタＱ４の両端間の電圧ピークを防止するために、インダクタＬ２に対してダンピング作用を行う。キャパシタＣ６の両端間の電圧がダイオードＤ５を逆バイアスする。抵抗Ｒ１とＲ２が、それぞれ、キャパシタＣ５とＣ６に対する放電路を提供し、それらに加えられる直流電圧を規定する。ダンピング回路網の抵抗Ｒ３とキャパシタＣ７が、水平偏向ヨークＬｈと単巻変成器Ｌ１の相互接続点における寄生発振を防止する。

１６：９アスペクト比表示モードでは、アスペクト比選択スイッチＳ１は閉じられ、フライバック変成器の巻線Ｗ２を、トランジスタＱ５をターンオフする負の電位を生成するダイオードＤ７とキャパシタＣ８に結合する。トランジスタＱ５のコレクタは抵抗Ｒ８を介して正の電源に結合されており、さらに、ツエナーダイオードＤ６の陰極と抵抗Ｒ７の相互接続点にも結合されている。抵抗Ｒ７はＭＯＳトランジスタＱ４のゲート電極に結合されている。従って、トランジスタＱ５がオフの時、正の電源から抵抗Ｒ８を介してツエナーダイオードＤ６に電流が供給され、それによって抵抗Ｒ７を介してトランジスタＱ４のゲートに正の電圧が供給され、トランジスタＱ４は飽和する。

飽和したトランジスタＱ４は、キャパシタＣ６の正の電位を抵抗Ｒ４を介して、抵抗Ｒ５とスイッチトランジスタＱ３のベースの相互接続点に結合して、トランジスタＱ３を飽和させ、水平偏向ヨークと単巻変成器Ｌ１のタップの相互接続点を実効的に接地する。

単巻変成器Ｌ１のタップの接地は、トランジスタＱ３のベース電流の電流源であるキャパシタＣ６に対して放電路を提供する。しかし、トランジスタＱ３のベース電流は巻線Ｗ２からの整流されたリトレースパルスによって保持される。これらの整流されたリトレースパルスは抵抗Ｒ６、ダイオードＤ５及びインダクタＬ２を介して供給される。トレース期間中、インダクタＬ２に蓄積されていたエネルギが、ダイオードＤ４、抵抗Ｒ５及びトランジスタＱ４を介してトランジスタＱ３のベース電流を維持する。

フォーマット間のスムースな切り換えはトランジスタＱ３の制御によって行われる。４：３アスペクト比モードにおいて、キャパシタＣ６はダイオードＤ２、Ｄ３とトランジスタＱ３の逆並列ダイオードを介してトレース電圧によって正に充電される。４：３表示フォーマットから１６：９表示フォーマットに切り換える時、スイッチＳ１が閉じられ、前述したように、ベース電流が制御される。キャパシタＣ６は抵抗Ｒ１０とトランジスタＱ３及びＱ４によって完全に放電する。

スイッチＳ１は、番組フォーマット識別回路によって生成された、あるいは、この回路によって取り出された制御信号によって付勢されるような電子スイッチとすることもできる。

以上説明した、この発明の構成は他のテレビジョン走査周波数及び／または他の任意のアスペクト比あるいは不足走査構成にも適用できる。

図１Ａは映像管、ヨーク及び偏向系を示し、図１Ｂは１６：９と４：３のアスペクト比のラスタの両方を示した１６：９のアスペクト比の陰極線管の表示面を示す図である。 この発明の走査適合回路の構成によるラスタ補正された水平偏向回路の回路図である。 図２の回路点ＡとＢにおけるリトレース電圧波形を示す図である。 偏向ヨークＬｈを流れる電流ｉＬを示す図である。

符号の説明

Ｌｈ 偏向ヨーク
Ｑ２ 偏向手段
Ｃｓ Ｓ字修正キャパシタンス
Ｗｂ インダクタンス（偏向電流振幅制御手段）
Ｑ２ 偏向電流源
Ｑ３ 第１のスイッチング手段
Ｄ２、Ｄ３ 第２のスイッチング手段
Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４ 第１のリトレース・キャパシタンスを構成するキャパシタ
Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５ 第２のリトレース・キャパシタンス構成するキャパシタ

Claims (1)

1. 偏向巻線と、
   上記偏向巻線に偏向電流を供給する手段と、
   水平偏向の幅を制御するために上記偏向巻線に選択的に結合されるインダクタンスと、
   上記偏向巻線に結合された第１のリトレース・キャパシタンスと、
   上記第１のリトレース・キャパシタンスに選択的に結合されて、水平偏向の幅が変更されたときリトレース期間を実質的に一定に維持する第２のリトレース・キャパシタンスと、
   を具える、水平偏向装置。
   
   

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