JP2764234B2 - Crt管面補正用デジタル波形発生装置 - Google Patents

Crt管面補正用デジタル波形発生装置

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JP2764234B2 JP4240904A JP24090492A JP2764234B2 JP 2764234 B2 JP2764234 B2 JP 2764234B2 JP 4240904 A JP4240904 A JP 4240904A JP 24090492 A JP24090492 A JP 24090492A JP 2764234 B2 JP2764234 B2 JP 2764234B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はCRT管面補正用デジタ
ル波形発生装置に関する。より詳しくは、CRTのラス
タスキャン補正用として特に垂直走査系に用いられる種
々の波形をデジタル的に発生する装置に関する。さらに
詳しくは、かかるデジタル波形発生装置のIC化技術に
関する。
【0002】
【従来の技術】先ず最初に本発明の背景を明らかにする
為に、図10を参照して従来のCRT管面補正用波形発
生装置の出力波形を簡潔に説明する。複合ビデオ信号に
含まれる垂直同期信号(Vsync)に同期した一定の
周期で数種類の波形を出力する。一次出力としてのこぎ
り波が得られ、CRTのラスタスキャンにおける電子ビ
ームの垂直方向走査を制御する。二次出力としてパラボ
ラ波が得られ、例えばサイドピンクション補正に用いら
れる。さらに、三次出力としてS字波が得られ、一次出
力のこぎり波の調整に用いられる。
【0003】図11はCRT101のラスタスキャンを
示す原理図である。図示する様に電子ビーム102は偏
向中心103を基準として、水平方向(H)及び垂直方
向(V)に偏向走査される。一般にCRT螢光面あるい
は管面104は偏向中心103を基準とする球面105
からずれており、所謂非球面補正が必要になる。この為
に前述したパラボラ波やS字波が用いられる。
【0004】図12は所謂サイドピンクション補正を説
明する為の模式図である。図示する様に、電子ビームの
水平スキャンライン106は何等の補正を施さない場
合、CRT中央部から上端側及び下端側に向かうに従っ
て延長され画像歪が現われる。この様なサイドピンクシ
ョンはCRT管面の上端部及び下端部が中央部に比べて
偏向中心から遠く離れている事に起因する。この画像歪
を除去する為に、水平スキャンライン106の垂直方向
移動に伴なって、パラボラ波に基き水平偏向電圧の振幅
を補正する。
【0005】図13は電子ビーム102の垂直偏向状態
を示す模式図である。垂直偏向角θが同一であっても、
CRT管面104の中央部と端部では電子ビーム102
の垂直移動量が異なり画像の歪が生じる。管面104の
端部側では中心部に比べ偏向中心103からの距離が大
きい為、移動量α2はα1に比べて大きくなる。
【0006】図14は、上述した画像歪を除去する為に
調整されたのこぎり波を示している。元ののこぎり波1
07に所定のゲインでS字波108が加算されており、
合成された波形の始点側及び終点側で傾きが小さくなっ
ている。この様に調整されたのこぎり波で電子ビームの
垂直偏向走査を行なうと、CRT管面の上下両端側で垂
直偏向速度が比較的小さくなり効果的な補正が行なえ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の波形発生装置で
は、のこぎり波を形成する為に定電流源とキャパシタを
組み合わせ所謂CR積分を利用していた。しかしなが
ら、垂直同期信号の周波数が60Hz程度であり比較的遅
い為、CR積分に用いるキャパシタの値がμFオーダと
なりMOSIC化に適さないという課題あるいは問題点
があった。又、パラボラ波及びS字波については従来個
別のキャパシタ及びインダクタを組み合わせたLC共振
回路を用いて形成する技術が知られていた。インダクタ
を利用するのでやはりMOSIC化に適さないという課
題あるいは問題点があった。
【0008】上述したアナログ的な手法に代えて乗算器
を利用したデジタル的な手法によりパラボラ波及びS字
波を形成する技術も知られている。しかしながら、乗算
器を用いた場合には必ずしも精度の良い出力波形が得ら
れない。又、特に精度面を改善した乗算器は複雑な構造
を有しMOSIC化には適さないという課題あるいは問
題点がある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上述した従来の技術の課
題を解決する為、本発明はMOSIC化に適したCRT
管面補正用デジタル波形発生装置を提供する事を目的と
する。かかる目的を達成する為に図1に示す手段を講じ
た。即ち、本発明にかかるCRT管面補正用デジタル波
形発生装置は、垂直同期信号Vsyncを逓倍してカウ
ンタデータを出力するPLL回路1を備えている。この
PLL回路1には位相同期制御された発振器が内蔵され
ており、垂直同期信号の2N の周波数で発振する。さら
に、カウンタを内蔵しており、内部発振した信号を計数
してNビットのカウンタデータを出力する。このカウン
タデータは垂直同期信号に位相の合ったのこぎり波デジ
タルパターンあるいはのこぎり波形データを表わしてい
る。
【0010】このPLL回路1にはアダー2とレジスタ
3のループからなる第一の積分回路4が接続されてお
り、該カウンタデータを積分してパラボラ波形データを
形成する。なお、PLL回路1と第一の積分回路4との
間には所定のオフセットを与える為のアダー5が挿入さ
れている。この第一の積分回路4には、アダー6とレジ
スタ7のループからなる第二の積分回路8が接続されて
おり、該パラボラ波形データを積分してS字波形データ
を形成する。なお第一の積分回路4と第二の積分回路8
の間にはパラボラ波形データに対して所定のオフセット
を与える為のアダー9が介在している。
【0011】第二の積分回路8の出力端子にはDAコン
バータ10が接続されており、S字波形データをS字波
電圧信号に変換する。このDAコンバータ10は外付け
のボリューム11により可変の基準電圧VREF の印加を
受けており、S字波振幅を調整できる様にしている。な
お外部ボリュームに代えてROMデータによるデジタル
調整を行なっても良い。同様に、第一の積分回路4の出
力端子にもDAコンバータ12が接続されており、パラ
ボラ波形データをパラボラ波電圧信号に変換している。
このDAコンバータ12にも外部ボリュームにより可変
の基準電圧VRE F が印加されておりパラボラ波の振幅調
整が行なえる。DAコンバータ12の出力端子にはフィ
ルタ13が接続されておりパラボラ波出力が得られる。
さらに、PLL回路1の出力端子にはDAコンバータ1
4が接続されており、前述したカウンタデータを変換し
てのこぎり波電圧信号を得ている。このDAコンバータ
14も外部ボリュームにより可変の基準電圧VREF の印
加を受けておりのこぎり波振幅を調整できる様になって
いる。DAコンバータ14とPLL回路1の間にはフィ
ルタ15が挿入されており同期化を図っている。DAコ
ンバータ14とDAコンバータ10には加算器16が接
続されており、所定の比率でのこぎり波電圧信号とS字
波電圧信号を加算し、フィルタ17を介して調整のこぎ
り波出力を得ている。
【0012】
【作用】本発明によればカウンタを内蔵したPLL回路
1を用いて垂直同期信号Vsyncに位相の合ったカウ
ンタデータあるいはのこぎり波形データを形成してい
る。又、アダー2とレジスタ3の閉ループからなる第一
の積分回路4により、のこぎり波形データをデジタル的
に逐次積分してパラボラ波形データを形成している。さ
らに、アダー6とレジスタ7の閉ループからなる第二の
積分回路8により、パラボラ波形データを逐次デジタル
的に積分してS字波形データを形成している。これらの
波形データはDAコンバータやフィルタを介して対応す
る波形出力に変換される。本発明にかかるCRT管面補
正用デジタル波形発生装置を構成する回路要素は全てM
OSトランジスタ、半導体抵抗、半導体容量等で構築で
き、全体としてワンチップのMOSICに集積化する事
ができる。
【0013】
【実施例】以下図面を参照して本発明の好適な実施例を
詳細に説明する。図2は、図1に示した本発明にかかる
CRT管面補正用デジタル波形発生装置の基本的な回路
構成に対して、具体的な各種デジタルパラメータを与え
て構築した具体例を示す回路図である。この例ではカウ
ンタを内蔵するPLL回路1(図示せず)によりN=1
0ビットのカウンタデータあるいはのこぎり波形データ
が形成されている。従って、十進数で表わすとカウンタ
データは0から1023まで段階的に変化する。アダー
5にはオフセットとして512が与えられる。この結
果、カウンタデータはレベルシフトし−512から+5
11までの振幅を有する事になり、ビット数Nは11と
なる。以下、各デジタル処理毎に変化するビット数Nを
丸印でかこんで対応するライン上に記載しておく。第一
の積分回路を構成するレジスタ3には初期値として217
+256が与えられる。この第一の積分回路の出力端子
には1/512の係数器18が接続されており、8ビッ
トのパラボラ波出力を得ている。この第一の積分回路の
出力端子には1/256の係数器19も接続されてお
り、第二の積分処理を行なう前にビット調整を施してい
る。係数器19の出力端子にはアダー9が接続されてお
りパラボラ波形データに対して170のオフセットを加
える。
【0014】第二の積分回路を構成するレジスタ7には
初期値として215+1024が与えられる。この第二の
積分回路の出力端子には1/128の係数器20が接続
されておりビット調整を施す。さらに、(1−1/
N )形の係数器21が接続されており、S字波形デー
タのスケーリングを行なう。本例ではN=5に設定され
ており、係数器21はアダー22と1/32の割算器2
3とから構成されている。
【0015】図3は、図2に示した具体的なデジタル回
路構成によって得られる出力パターンを示している。出
力パターンは周期が1023ステップで構成されてい
る。パラボラ波出力はその振幅が0から255まで変化
する。又S字波出力はスケーリングされた結果その振幅
が511になる。
【0016】図4は図2に示した構成の変形例を示す。
基本的に同一の構成を有しており、対応する部分には対
応する参照番号を付して理解を容易にしている。図2に
示す構成と異なる点は、パラボラ波形データに対してオ
フセットを与えるアダー9と第二の積分回路を構成する
アダー6との間に追加のレジスタ24を介在させた事で
ある。図2に示した構成ではデジタルデータがフルアダ
ーを57段通過する事になり演算時間の遅延をもたらす
惧れがある。この為、図4に示す構成では、フルアダー
演算時間の短縮化を図る為、57段を29段と28段の
2つに分割し、追加のレジスタ24を介在させている。
【0017】次に図5〜図7を参照して、図2に示した
具体例の動作を詳細に説明する。先ず図5を参照しての
こぎり波形データからパラボラ波形データへの第一の積
分処理を説明する。(A)に示す様に、0〜1023の
のこぎり波形データを、正負略同一振幅となる様にアダ
ー5により−512のオフセットを加える。これは左右
対称のパラボラ波形を作成する為に必要である。このオ
フセット処理の結果、のこぎり波形データはY=X−a
で表わされる。なお、Xは0〜1023までのステップ
数値をとり、aは中間点512を表わす。
【0018】(B)に示す様にオフセットを加えられた
のこぎり波形データを積分すると左右対称ののこぎり波
形データが得られる。数式で表わすと、Y=X2 /2−
aXの様になる。これを変形するとY={(X−a)2
−a2 }/2の様になる。グラフから明らかな様にパラ
ボラ波のピークレベルは−a2 /2の位置にある。この
ピークレベルを0にする為に、第一の積分回路のレジス
タ3に所定の初期値を与える。即ち、(C)に示す様に
Y=(X−a)2 /2の形となる様に、初期値(51
2)2 /2=217を設定する。さらに、8ビットデータ
とする為に、係数器18により所定の係数b1 =1/5
12の割算処理を施す。この係数b1 は、Y=28 −1
=b1 (X−a)2 /2の式から算出できる。この様に
して以下の数式1により表わされる8ビットのパラボラ
波出力が得られる。
【0019】
【数1】
【0020】なおパラボラ波形データの積分処理を行な
う第二の積分回路に対しては9ビットデータを供給す
る。この為に、係数器19の係数b2 は1/256に設
定される。従ってS字波形成に用いられる9ビットパラ
ボラ波形データは以下の数式2により表わされる。
【0021】
【数2】
【0022】さらに、X=0の時Y=511となる様
に、K=256を加える。従って、第一の積分回路を構
成するレジスタ3に加えられる初期値は217+256と
なる。
【0023】次にS字波形データ作成の為の第二の積分
処理を説明する。図6に示す様に、一般にY=X2 で表
わされる波形の積分値が0から始まり0で終わる為に
は、ハッチングで示す部分の面積が互いに等しくなる様
にオフセットαを加える必要がある。このαは以下の数
式3の計算から明らかな様に1/3となる。
【0024】
【数3】
【0025】図6の説明から明らかな様に、パラボラ波
形データに対してそのフルスケールの1/3のオフセッ
トを与えれば良い事になり、その数値は以下の数式4に
示す様に170となる。このオフセット量170はアダ
ー9により加えられる。又、この様にして得られたパラ
ボラ波形は図7の(A)に示す様になり、以下の数式5
で表わされる。
【0026】
【数4】
【0027】
【数5】
【0028】この数式5で表わされるパラボラ波形デー
タを第二の積分回路により積分すると(B)に示す様な
S字波形が得られ、以下の数式6により表わされる。
【0029】
【数6】
【0030】次に、数式6で表わされるS字波形のピー
ク値を求める。このピークの位置は数式5でY=0とし
た時のXの値になり、以下の数式7を計算する事により
求められる。
【0031】
【数7】
【0032】数式7の計算結果から明らかな様に、a=
512を代入するとXは約216.4と807.6にな
る。X=216.4を数式6に代入してS字波形の第一
ピーク値Vp1を求めると33633になり、X=80
7.6を数式6に代入して第二ピーク値Vp2を求めると
−33633になる。
【0033】S字波形データのピーク振幅はVp1−Vp2
=67266となる。これを2のベキ乗でフルスケール
になる様にスケーリングし、ダイナミックレンジの有効
活用を図る。ピーク振幅Vp1−Vp2に最も近い数は216
=65536であり、スケーリング係数は以下の数式8
で計算される。
【0034】
【数8】
【0035】このスケーリングの為に回路構成が最も容
易な(1−1/2N )形の係数器21を用いる。(1−
1/2N )≦0.97429の関係からN≦5.28が
得られ、N=5として(1−1/32)の係数が設定さ
れる。
【0036】積分されたS字波形データの初期値は、第
二のピーク値Vp2が0以上となる様に、215+1024
(33792)に設定し、レジスタ7に与える。又、最
終的なS字波形データの9ビットへの切り捨てを行なう
為、およそ216のS字波形ピーク振幅を29 に縮小す
る。この為、レジスタ7の出力段に接続された係数器2
0に、1/27 =1/128の係数を与える。この様に
して最終的に得られたS字波出力を図7の(C)に示
す。
【0037】以上に説明した様に、本発明にかかるCR
T管面補正用デジタル波形発生装置はPLL回路、アダ
ーとレジスタのループからなる積分回路、DAコンバー
タ等から構成され、ワンチップとしてMOSICに集積
化できる。この場合のチップ面積を試算したのでその結
果を以下の表1に示す。これから明らかな様に、各構成
要素の占有面積を合計したチップ面積は13.9mm2
なり4mm角以下のサイズのICチップで良い事になる。
【0038】
【表1】
【0039】図8は、図2に示した具体的な回路構成例
をMOSICに集積化した場合のレイアウト例を示す。
オフセット用のアダー5は1個のインバータで構成で
き、第一の積分回路を構成するアダー2は19段のビッ
ト加算器で構成でき、同じく第一の積分回路を構成する
レジスタ3は19段のフリップフロップで構成できる。
又、パラボラ波に対して所定のオフセットを加えるアダ
ー9は10段のビット加算器で構成でき、第二の積分回
路のアダー6は18段のビット加算器で構成でき、同じ
く第二の積分回路のレジスタ7は18段のフリップフロ
ップで構成できる。最後に、(1−1/2N )形の係数
器21は7個のインバータと10段のビット加算器から
構成できる。
【0040】図9は、図4に示した第二番目の具体的な
構成例をMOSICで実現した場合のレイアウトを示し
ている。基本的に、図8に示したレイアウトと同一であ
り対応する部分には対応する参照番号を付して理解を容
易にしている。異なる点は、第一の積分回路と第二の積
分回路との間に10段のフリップフロップからなるレジ
スタ24が追加されている事である。
【0041】
【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、P
LL回路を用いて一次ののこぎり波形データを作成した
後、アダーとレジスタのループからなる第一の積分回路
で積分処理を行ない二次のパラボラ波形データを得てい
る。さらに、アダーとレジスタのループからなる第二の
積分回路を用いて三次のS字波形データを得ている。
して、第一及び第二の積分回路は、いずれも、アダーと
レジスタとを結線して成るワイヤードロジックによる構
成を採用して所要の関数を発生させるため、乗算器が不
要となり、回路規模を小さくすることができる。これら
の波形データはDAコンバータを介して対応する電圧信
号に変換される。何れの回路構成要素も半導体化が可能
であり、小規模で済むので、全体としてMOSICに
型化して集積化する事ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるCRT管面補正用デジタル波形
発生装置の基本的な回路構成を示すブロック図である。
【図2】第一の具体例を示すブロック図である。
【図3】第一の具体例により形成されるパラボラ波及び
S字波を示すグラフである。
【図4】第二の具体例を示すブロック図である。
【図5】第一の具体例におけるパラボラ波形データ形成
処理の説明図である。
【図6】第一の具体例におけるS字波形形成処理の説明
図である。
【図7】同じく第一の具体例におけるS字波形形成処理
の説明図である。
【図8】第一の具体例をMOSICで実現した場合のレ
イアウトを示す模式図である。
【図9】第二の具体例をMOSICで実現した場合のレ
イアウトを示す模式図である。
【図10】従来のCRT管面補正用デジタル波形発生装
置の出力波形図である。
【図11】CRTラスタスキャンの説明図である。
【図12】サイドピンクション補正の説明図である。
【図13】垂直方向画像補正の説明図である。
【図14】垂直方向画像補正に用いられる波形図であ
る。
【符号の説明】
1 PLL回路 2 アダー 3 レジスタ 4 第一の積分回路 5 アダー 6 アダー 7 レジスタ 8 第二の積分回路 9 アダー 10 DAコンバータ 12 DAコンバータ 14 DAコンバータ 15 フィルタ 16 加算器

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 垂直同期信号を逓倍してカウンタデータ
    を出力するPLL回路と、該カウンタデータが入力され
    る第一の入力を有する第一のアダーと該第一のアダーの
    出力と該第一のアダーの第二の入力との間に接続された
    第一のレジスタとから成り該カウンタデータを積分して
    前記第一のレジスタからパラボラ波形データを出力する
    第一の積分回路と、前記第一のアダーからの出力に応答
    する第一の入力を有する第二のアダーと該第二のアダー
    からの出力と該第二のアダーの第二の入力との間に接続
    された第二のレジスタとから成り該パラボラ波形データ
    を積分して前記第二のレジスタからS字波形データを出
    力する第二の積分回路とを含んで成ることを特徴とする
    CRT管面補正用デジタル波形発生装置。
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