JP2539143B2 - Crt表示装置におけるフォ―カス制御回路 - Google Patents

Crt表示装置におけるフォ―カス制御回路

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JP2539143B2
JP2539143B2 JP4232183A JP23218392A JP2539143B2 JP 2539143 B2 JP2539143 B2 JP 2539143B2 JP 4232183 A JP4232183 A JP 4232183A JP 23218392 A JP23218392 A JP 23218392A JP 2539143 B2 JP2539143 B2 JP 2539143B2
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利枝子 片岡
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    • H04N3/00Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages
    • H04N3/10Scanning details of television systems; Combination thereof with generation of supply voltages by means not exclusively optical-mechanical
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  • Signal Processing (AREA)
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  • Control Of Amplification And Gain Control (AREA)
  • Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCRT表示装置における
フォーカス制御回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から良く知られているように、CR
T表示装置には、CRTの管面での電子ビームの焦点を
調整するフォーカス調整回路がある。フォーカス調整
は、ごく簡単に説明すると、CRT内の電子銃を構成す
る複数の電極の中に静電効果を利用した電子レンズを形
成させる目的の電極(グリッド)があり、この電極に印
加する電圧レベルにより電子レンズの収束能力を変化さ
せる(倍率を変化させる)ということである。
【0003】次に電子銃の構造を示す図2に沿って簡単
に説明の補足を行う。
【0004】カソードKから発射された電子ビームEB
は制御グリッド(G1)および加速グリッド(G2)に
より収束され、クロスオーバーポイントPを持つことに
なる。電子レンズ1は、このクロスオーバーポイントP
の像を蛍光体面2で結像するような働きをするものであ
って、フォーカスグリッドG3,G4に印加されるフォ
ーカスバイアス電圧によって制御される。
【0005】図3に従来のフォーカスバイアス回路の一
例を示す。例えば、UPF(UniPotential
Focus)の場合は+B1 =1kV,−B2 =−1
50V程度である。例えば80NIT輝度の文字画面を
出力し、目視もしくはマイクロスコープを使用して、フ
ォーカスが合うようにフォーカス調整用の可変抵抗VR
1を調整する。
【0006】なお、電子レンズまたは電子レンズ系で要
求される性能は、一般的な光学系レンズ(例えばカメ
ラ)で要求される性能とほぼ同一であり、レンズを多段
にすることにより収差を減らす努力やレンズ口径を大き
くすることにより収差を減らす等の手段が実施されてお
り、様々なタイプの電子銃が発表されている。
【0007】上記で述べたことは主にCRTの管軸上の
静止スポットについてのフォーカス改善に寄与する。し
かし、次に問題になってきたのが、焦点距離の問題であ
る。
【0008】つまり、再び図2に戻って考えると、CR
T管軸上の静止スポットがベストの状態で焦点が合った
時の電子レンズの倍率は、 クロスオーバーポイントPと電子レンズ1との間の距離
=a 電子レンズ1と蛍光体面2との間の距離=b を前提に決定する。しかし、図4に示すようにCRT管
軸上における電子レンズ1と蛍光体面2との間の距離:
bは管軸上のスポットと蛍光体面2の端部とでは同じで
はない。この差はCRTの管面がフラットに近づくほど
大きくなる。図中ではCの分だけ電子レンズ1と蛍光体
面2との間の距離が長くなることを示す。
【0009】以上から管軸上の最適スポットを与えるた
めの各グリッドに印加するフォーカスバイアス電圧は管
軸以外では何らかの補正が必要であることが容易に想像
できる。
【0010】以上をまとめると、
【0011】
【外1】
【0012】となる。
【0013】従って、従来から管面のビーム走査位置に
対してフォーカス電圧を自動補正する「ダイナミックフ
ォーカス制御」という技術が開発され、多数の論文発表
や発明がなされている。
【0014】ところで、ダイナミックフォーカス制御を
適用することに関して、管面の曲率によるフォーカスず
れについて少し具体的な量を示す。管種によって若干の
差はあるが、例えば、15インチのフラット・スクエア
型のCRTの場合には、 a=25mm b=310mm程度である。
【0015】また、管軸を通る水平方向の画面端部は管
軸から130mmの位置であり、曲率は1200mmで
ある。曲率中心は0である。この時C≒20mm程度と
なる。
【0016】従って、このCRTの場合には、
【0017】
【数1】
【0018】程度となり、ダイナミックフォーカス制御
によりCを補正するための倍率としては、
【0019】
【数2】
【0020】の変動が必要となる。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来技術では、所定輝度におけるフォーカス調整およ
びこのフォーカス調整に加えてダイナミックフォーカス
制御を行っているにすぎない。
【0022】したがって、後述するように、ある輝度で
フォーカスバイアス電圧を調整してベストフォーカスを
得た後に、輝度を変えると、フォーカスがずれてしまう
が、このようなフォーカスずれに関しては従来技術では
対処することができない。
【0023】そこで本発明の目的は、以上のような問題
を解消し、輝度が変わっても、常にベストフォーカスが
得られるようなCRT表示装置におけるフォーカス制御
回路を提供することにある。
【0024】
【課題を解決するための手段】従来は、クロスオーバー
ポイントPと電子レンズ1との間の距離:aの変動につ
いては、全く考えられてこなかったが、本発明者は、輝
度を変えると、カソードからのエミッション(エミッシ
ョン面積)が変わり、このためクロスオーバーポイント
が移動し、前記aが変動して、フォーカスがずれてしま
うということを見出した。
【0025】例えば、80NITという輝度でフォーカ
ス調整を行った時のベストフォーカスが得られるフォー
カスバイアス電圧と、230NITという輝度でフォー
カス調整を行った時のベストフォーカスが得られるフォ
ーカスバイアス電圧とは異なる。
【0026】このような輝度が異なることによって生じ
るクロスオーバーポイントのずれは、極めて微少でも先
に述べたダイナミックフォーカス制御による補正と同等
レベルの補正が必要となる。先の6.5%の倍率の差を
仮に80NITでのクロスオーバーポイントと電子レン
ズとの間の距離a=25mmに関する距離の差として求
めると、実に1.5mmとなり、この1.5mmの補正
が必要となる。
【0027】
【数3】
【0028】図5は、フォーカス(スポット径)と固定
的な各輝度でのフォーカス調整後の輝度(NIT)の変
化との関係を示したものである。図5において、白丸は
その位置の輝度(ビーム電流)でベストフォーカス調整
して得られたスポット径を示し、曲線および黒丸は、ベ
ストフォーカス調整時のフォーカスバイアス電圧のまま
で輝度(ビーム電流)を変えたときのスポット径を示
す。例えば230NITでベストフォーカス調整を行っ
た場合、フォーカスバイアス電圧はそのままで輝度を8
0NITにしたときはオーバーフォーカスとなり、スポ
ット径はベスト時に比べて大きい。逆に80NITでベ
ストフォーカス調整を行ったものは、230NITの
時、アンダーフォーカスとなり、やはりスポット径はベ
スト時に比べて大きくなる。すなわち、各輝度におい
て、ベストフォーカスが得られるフォーカスバイアス電
圧は各々異なったものとなる。逆に、ある特定フォーカ
スバイアス条件では、ある特定の輝度のみでしか、ベス
トフォーカスが得られない。図5中、点線で示した曲線
は各輝度でのベストフォーカス時のスポット径を示す。
【0029】したがって、図5において、点線で示すよ
うなベストフォーカス調整によるエンベロープ曲線が得
られるようにすればよいことがわかる。
【0030】一方、CRTにおけるG1−K間電圧、す
なわち、ビデオ信号が黒のときに、電子ビームをオフに
するための制御グリッドG1とカソードKとの間の電位
差は、CRTの製造時のばらつきによって、各CRT毎
に異なったものとなる。図6は、カソードK電圧を固定
し、加速ゲートG2に印加する電圧を調整して実験的に
G1−K電圧を50V,70Vおよび90Vにしたとき
のビーム電流とベストフォーカスが得られるフォーカス
バイアス電圧との間の関係を示したものである。
【0031】図6からわかることは、 CRT毎にG1−K間電圧が異なっていると、ベス
トフォーカスを得るためのフォーカスバイアス電圧とビ
ーム電流との間の関係を示す特性曲線がCRT毎に異な
る。また、同様に各曲線の傾斜が異なる。
【0032】 G1−K間電圧が小さいほど、ベスト
フォーカスが得られるフォーカスバイアス電圧が大き
い。
【0033】 ビーム電流が大きいほどベストフォー
カスが得られるフォーカスバイアス電圧が小さい。
【0034】したがって、本発明は上記知見〜に対
応するCRT表示装置におけるフォーカスバイアス電圧
の設定手段と、前記フォーカスバイアス電圧を制御情報
に応答して前記設定手段と併行して制御可能なバイアス
電圧制御手段と、増幅率制御電圧により決められる増幅
率で輝度設定電圧を増幅し、該増幅後の電圧を前記バイ
アス電圧制御手段に制御情報として与える増幅手段と、
制御グリッドに印加する、ビデオ信号が黒レベルのとき
に電子ビームをオフにするための電圧に基づく電圧を増
幅率制御電圧として前記増幅手段に与える増幅率制御電
圧付与手段とを具えたことを特徴とする。
【0035】
【作用】本発明によれば、制御グリッドに印加する電圧
に基づく電圧を増幅率制御電圧として増幅手段に与える
ことにより前記,が達成され、輝度設定電圧を増幅
手段によって増幅し、バイアス電圧制御手段に制御情報
として与えることにより前記が達成される。
【0036】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
【0037】図1は本発明の実施例を示す。
【0038】トランジスタQ1とトランジスタQ2およ
びQ3とは、カスコード接続されている。R3とR4は
各々トランジスタQ2とQ3のエミッタ抵抗である。ト
ランジスタQ2のベース電位は+12Vラインから抵抗
R1,R2および可変抵抗VR2によって分圧された電
圧;Vfとなり、このVfは可変抵抗VR2によって変
化する。
【0039】可変抵抗VR2は、フォーカス調整の役目
を果たし、トランジスタQ2,Q3のVBEを無視して考
えると、Vfの変化:ΔVfに対して、
【0040】
【外2】
【0041】となり、これがトランジスタQ1を介して
フォーカスグリッドG4に印加される。抵抗R1,R
2,R3,R5、可変抵抗VR2およびトランジスタQ
1,Q2はバイアス電圧設定手段を構成する。
【0042】なお、この図1では、高価な高耐圧トラン
ジスタQ1を最低数にするために、トランジスタQ2,
Q3がカスコード接続してあるが、図7のようにしても
よい。
【0043】一方、トランジスタQ3のベースには、増
幅率可変型の増幅器4の出力電圧VCTが印加され、同様
にVCTの変化;ΔVCTに対して、
【0044】
【外3】
【0045】がトランジスタQ1を介してフォーカスグ
リッドG4に与えられる。抵抗R4およびトランジスタ
Q3はバイアス電圧制御手段を構成する。
【0046】以上のように、トランジスタQ1のコレク
タからフォーカスグリッドG4に与えられるフォーカバ
イアス電圧は2つのトランジスタQ2およびQ3の各ベ
ースに印加される電圧のいずれを変化させても変化させ
ることができる。
【0047】+12Vラインから可変抵抗VR3によっ
て取り出された電圧は輝度設定電圧としてビデオ回路
(図示せず)に印加されると同時に、増幅率可変型の増
幅器4の入力端に印加される。なお、増幅器4の増幅率
は、制御電圧VX によって制御される。増幅器4は、増
幅率制御電圧VX に反比例する増幅率で輝度設定電圧を
増幅し、この増幅後の電圧VCTをバイアス電圧制御手段
を構成するトランジスタQ3のベースに制御情報として
与える増幅手段を構成する。今制御電圧VX0が与えられ
たときの増幅器4の増幅率がG(VX0)とすると、可変
抵抗VR3によって増幅器4の入力端に与えられる電
圧;Vinに対して、
【0048】
【数4】Vin×G(VX0)=VCT となり、取り出す電圧が高くなる方向に可変抵抗VR3
を調整することによって輝度が上がるようにビデオ回路
を構成すると、変化量をΔVin(正数)として、
【0049】
【数5】ΔVCT=ΔVin×G(VXo) であり、このような増幅器4の出力の変化量ΔVCTをト
ランジスタQ3のベースに印加することによって、
【0050】
【外4】
【0051】が変化することになる。
【0052】したがって、制御電圧VX0において、輝
度:低(ビーム電流:少)の時、VCTは低いので、フ
ォーカスバイアス電圧は高くなり、輝度:高(ビーム電
流:多)の時、VCTは高いのでフォーカスバイアス電
圧は低くなり、この結果、図6に示す各G1−K特性曲
線のような右下がりの傾斜が得られるようにビーム電流
の増減に対してフォーカスバイアス電圧を制御すること
ができる。
【0053】さらに、図6におけるG1−K間電圧の違
いによる各特性曲線の傾斜の違いおよび位置の違いは次
のように達成される。
【0054】すなわち、図1において、フライバックト
ランス7の2次巻線から、ダイオード8,コンデンサ9
によって高圧交流電圧を整流、平滑して得られた制御グ
リッドG1用電源から、可変抵抗VR4によりG1バイ
アス電圧を取り出し、制御グリッドG1に印加する。こ
の可変抵抗VR4は、ビデオ信号が黒のときのカットオ
フ調整用として用いられるため、各CRTによって例え
ばG1−K=50Vになったり、G1−K=100Vに
なったりする(Kの電位は固定)。
【0055】他方、G1バイアス電圧は、減圧用の抵抗
網6によって適当なレベルまで電圧変換され、反転増幅
器5に入力される。抵抗網6および反転増幅器5は増幅
率制御電圧付与手段を構成する。
【0056】ここで、K=0Vとすると、 G1−K=50Vの時; G1=−50V G1−K ̄90Vの時; G1=−90V に調整される。
【0057】抵抗網6による分圧レベルを1/10に選
べば、 上記のの時は、入力電圧=−5V の時は、入力電圧=−9V となる。
【0058】反転増幅器5の増幅特性は線型の場合もあ
るし、非線型の場合もある。CRTのタイプによって特
性に応じて選ぶ必要があるが、仮に反転増幅器5の増幅
特性が線型で、増幅率を1とすれば、結局、 G1−K=50Vの時; G1電圧=−50V,入力電圧=−5V,制御電圧VX
=5V G1−K=90Vの時; G1電圧=−90V,入力電圧=−9V,制御電圧VX
=9V となる。
【0059】この時、増幅率可変型の増幅器4の制御電
圧VX 対増幅率の関係が、反比例タイプ(非線型)のも
のであれば、G1−K=90Vの時、増幅器4の増幅率
は小となり、その出力電圧VCTの変化率が小さくなるの
で、図6のG1−K=90Vの曲線のように傾斜が小さ
くなる。一方、G1−K=50Vの時、増幅器4の増幅
率は大となり、その出力電圧VCTの変化率が大きくなる
ので、図6のG1−K=50Vの曲線のように傾斜が大
きくなる。
【0060】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、輝
度を変えても、個々のCRT間でG1−K間電圧が異な
っていても常に、ベストフォーカスが得られるようにフ
ォーカスバイアス電圧を自動的に追従させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の回路図である。
【図2】CRTにおける電子銃の構造を示す図である。
【図3】従来のフォーカスバイアス回路を示す図であ
る。
【図4】電子レンズと蛍光体面との関係を示す図であ
る。
【図5】各輝度におけるベストフォーカス調整後の輝度
変化とスポット径との関係を示す図である。
【図6】各G1−K間電圧におけるベストフォーカスが
得られるフォーカスバイアス電圧とビーム電流との関係
を示す図である。
【図7】フォーカスバイアスを決定する回路の他の一例
を示す図である。
【符号の説明】
Q1,Q2,Q3 トランジスタ VR2,VR3,VR4 可変抵抗 4 増幅率可変型増幅器 5 反転型増幅器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片岡 利枝子 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本 アイ・ビー・エム株式会社 大和事業所 内 (72)発明者 小林 正樹 神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本 アイ・ビー・エム株式会社 大和事業所 内 (56)参考文献 特開 昭63−164681(JP,A) 特開 昭60−86473(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フォーカスバイアス電圧の設定手段と、 前記フォーカスバイアス電圧を制御情報に応答して前記
    設定手段と併行して制御可能なバイアス電圧制御手段
    と、 増幅率制御電圧により決められる増幅率で輝度設定電圧
    を増幅し、該増幅後の電圧を前記バイアス電圧制御手段
    に制御情報として与える増幅手段と、 制御グリッドに印加する、ビデオ信号が黒レベルのとき
    に電子ビームをオフにするための電圧に基づく電圧を増
    幅率制御電圧として前記増幅手段に与える増幅率制御電
    圧付与手段とを具えたことを特徴とするCRT表示装置
    におけるフォーカス制御回路。
  2. 【請求項2】 前記設定手段および前記バイアス電圧制
    御手段は、フォーカスバイアス電圧を出力する第1のト
    ランジスタに共通にカスコード接続された第2および第
    3のトランジスタを含むことを特徴とする請求項1に記
    載のCRT表示装置におけるフォーカス制御回路。
  3. 【請求項3】 前記増幅率制御電圧付与手段は、前記制
    御グリッドに印加する電圧を分圧する抵抗網と、該抵抗
    網から取り出した電圧を反転して前記増幅手段に与える
    反転増幅器とを含むことを特徴とする請求項1に記載の
    CRT表示装置におけるフォーカス制御回路。
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