JP3100385B2 - 画像表示装置の自動調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、スクリーン上の画面を垂直方向に複数の区
分に分割したときのそれぞれの区分毎に電子ビームを発
生させ、各区分毎にそれぞれの電子ビームを垂直方向に
偏向して複数のラインを表示し、全体としてテレビジョ
ン画像を表示する装置の自動調整装置に関する。

従来の技術 従来の画像表示素子の基本的な構造を第３図に示して
説明する。

この表示素子は後方からアノード側に向かって順に背
面電極１、ビーム源としての線陰極２、ビーム引き出し
電極３、ビーム流制御電極４、集束電極５、水平偏向電
極６、垂直偏向電極７、スクリーン８などが配置されて
構成されており、これらが真空容器の内部に収納されて
いる。

ビーム源としての線陰極２は水平方向に線状に分布す
る電子ビームを発生するように水平方向に張られてお
り、線陰極２はさらに垂直方向に間隔をもって複数本
（第３図では２（イ）〜２（ト）の７本のみを示してい
る）設けられている。本実施例では線陰極２の間隔は3m
m、本数は30本設けられているものとして、前記線陰極
を２（イ）〜２（マ）とする。また、線陰極２の間隔は
自由に大きくとることはできず、後述する垂直偏向電極
７とスクリーン８の間隔により規制されている。これら
の線陰極２の構成として10〜30μｍφのタングステン線
の表面に酸化物陰極材料を塗布している。この線陰極２
は後述するように、上方の線陰極２（イ）から下方の２
（マ）まで順番に一定時間ずつ電子ビームを放出するよ
うに制御される。背面電極１は該当する線陰極以外の線
陰極からの電子ビームの発生を抑止するとともに、電子
ビームをアノード方向のみに押し出す作用もしている。
第３図では真空容器は記してないが、背面電極１を利用
して真空容器と一体となす構造をとることも可能であ
る。ビーム引き出し電極３は線陰極２（イ）〜２（マ）
のそれぞれと対向する水平方向に一定間隔で多数個並べ
て設けられた貫通孔10を有する導電板11で構成され、線
陰極２から放出された電子ビームをその貫通孔10を通し
て取り出す。ビーム流制御電極４は線陰極２（イ）〜２
（マ）のそれぞれと対向する位置に貫通孔14を有する垂
直方向に長い導電板15で構成されており、所定間隔を介
して水平方向に複数個並設されている。本実施例では12
0本の制御電極用導電板15a〜15nが設けられている。
（第３図では８本のみを示している）。このビーム流制
御電極４はビーム引き出し電極３により水平方向に区分
された電子ビームのそれぞれの通過量を、映像信号の絵
素に対応して、しかも後述する水平偏向のタイミングに
同期させて、制御している。集束電極５はビーム流制御
電極４に設けられた各貫通孔14と対向する位置に貫通孔
16を有する導電板17で構成され、電子ビームを集束して
いる。

水平偏向電極６は集束電極５に設けられた貫通孔16の
それぞれ水平方向の両サイドに沿って垂直方向に複数本
配置された導電板18a,18bで構成されており、それぞれ
の導電板18a,18bには水平偏向用電圧が印加されて、各
絵素ごとの電子ビームはそれぞれ水平方向に偏向され、
スクリーン８上でR,G,Bの各蛍光体を順次照射して発光
している。本実施例では、電子ビームごとに２トリオ分
偏向している。垂直偏向電極７は集束電極５に設けられ
た貫通孔16のそれぞれ垂直方向の中間の位置に水平方向
に複数本配置された導電板19a,19bで構成されており、
垂直偏向用電圧が印加されて電子ビームを垂直方向に偏
向している。本実施例では、一対の導電板19a,19bによ
って１本の線陰極２から生じた電子ビームを垂直方向に
８ライン分偏向している。そして31個で構成された垂直
偏向電極７によって、30本の線陰極２のそれぞれに対応
する30対の垂直偏向導電体対が構成され、スクリーン８
上に垂直方向に240本の水平走査ラインを描いている。

前記に説明したように本実施例では水平偏向電極６、
垂直偏向電極７をそれぞれ複数本クシ状に張り巡らして
いる。さらに水平、垂直の各偏向電極間の距離に比べる
とスクリーン８までの距離を長く設定することにより、
小さな偏向量で電子ビームをスクリーン８に照射させる
ことが可能となる。これにより水平、垂直共偏向歪みを
少なくすることができる。

スクリーン８は第３図に示すように、ガラス板21の裏
面に蛍光体20をストライプ状に塗布して構成しており、
また図示していないが、メタルバック、カーボンも塗布
されている。蛍光体20はビーム流制御電極４の１つの貫
通孔14を通過する電子ビームを水平方向に偏向すること
により、R,G,Bの３色の蛍光体対を２トリオ分照射する
ように設けられており、垂直方向にストライプ状に塗布
している。

第３図において、スクリーン８に記入した水平方向の
破線は複数本の線陰極２のそれぞれに対応して表示され
る垂直方向の区分を示し、垂直方向の２点鎖線は複数本
のビーム流制御電極４のそれぞれに対応して表示される
水平方向の区分を示す。これら破線、２点鎖線で仕切ら
れた１つの区画の拡大図を第４図に示す。第４図に示す
ように、水平方向では２トリオ分のR,G,Bの蛍光体、垂
直方向では８ライン分の幅を有している。また、１区画
の大きさは本実施例では水平方向1mm、垂直方向3mmであ
る。なお、第４図ではR,G,Bの各々３色の蛍光体はスト
ライプ状に図示しているが、デルタ状に配置しても良
い。ただしデルタ状に配置したときはそれに適合した水
平偏向、垂直偏向波形を印加する必要がある。また、第
４図では説明の都合で縦横の寸法比が実際のスクリーン
に表示したイメージと異なっている。

また本実施例では、ビーム流制御電極４の１つの貫通
孔14に対してR,G,Bの蛍光体が２トリオ分設けられてい
るが、１トリオ分あるいは３トリオ分以上で構成されて
いても良い。ただしビーム流制御電極４には１トリオ、
あるいは３トリオ以上のR,G,B映像信号が順次加えら
れ、それに同期して水平偏向をする必要がある。

次に、この表示素子を駆動するための駆動回路の動作
を、第５図を参照して説明する。まず電子ビームをスク
リーン８に照射して表示する駆動部分の説明を行う。第
５図において、電源回路22は表示素子の各電極に所定の
バイアス電圧を印加するための回路で、背面電極１には
V1、ビーム引き出し電極３にはV3、集束電極５にはV5、
スクリーン８にはV8の直流電圧を印加する。線陰極駆動
回路26は垂直同期信号Ｖと水平同期信号Ｈを用いて線陰
極駆動パルス（イ〜マ）を作成する。第６図Ｃおよび第
７図にそのタイミング図を示す。各線陰極２（イ）〜２
（マ）は第７図（イ〜マ）に示すように、駆動パルスが
高電位の間に電流が流れて加熱されており、駆動パルス
（イ〜マ）が低電位の期間に電子を放出するように加熱
状態が保持される。これにより30本の線陰極２（イ）〜
（マ）より、それぞれ低電位の駆動パルス（イ〜マ）が
加えられた８水平走査期間のみ電子が放出される。高電
位が加えられる期間には、背面電極１とビーム引き出し
電極３とに加えられているバイアス電圧によって定めら
れた線陰極２の周辺における電位よりも線陰極２（イ）
〜２（マ）に加えられている電位のほうが高くなるた
め、線陰極からは電子が放出されない。１画面を構成す
るには、上方の線陰極２（イ）から下方の線陰極２
（マ）まで順次８水平走査期間ずつ電位を切り替えて行
けば良い。

次に偏向部分の説明を行う。偏向電圧発生回路40は、
ダイレクトメモリアクセスコントローラ（以下DMAコン
トローラと称す）41、偏向電圧波形記憶用メモリ（以下
偏向メモリと称す）42、デジタル−アナログ変換器（以
下D/A変換器と称す）43h,43vなどによって構成され、垂
直偏向信号v,v′および水平偏向信号h,h′を発生する。

本実施例においては垂直偏向信号v,v′に関して、オ
ーバースキャンを考慮して、１フィールドで240水平走
査期間表示している。またそれぞれのラインに対応する
垂直偏向位置情報を記憶しているメモリアドレスエリア
を第１フィールドおよび第２フィールドに分けそれぞれ
１組のメモリ容量を有している。表示する際は該当の偏
向メモリ42からデータを読みだしてD/A変換器43vでアナ
ログ信号に変換して、垂直偏向電極７に加えている。偏
向メモリ42に記憶された垂直偏向位置情報は８水平走査
期間毎にほぼ規則性のあるデータで構成されており、D/
A変換された波形もほぼ８段階の垂直偏向信号となって
いるが、前記のように２フィールド分のメモリ容量を有
して、各水平走査線毎に位置を微調整できるようにして
いる。

また、水平偏向信号に対しては、１水平走査期間に６
段階に電子ビームを水平偏向させる必要性と水平走査毎
に偏向位置を微調整可能なようにメモリを持っている。
したがって１フレーム間に480水平走査期間表示すると
して、480×６＝2880バイトのメモリが必要であるが、
第１フィールドと第２フィールドのデータを共用してい
るために、実際には1440バイトのメモリを使用してい
る。表示の際は各水平走査ラインに対応した偏向情報を
前記偏向メモリ42から読み出して、D/A変換器43hでアナ
ログ信号に変換して、水平偏向電極６に加えている。要
約すると、垂直周期のうちの垂直帰線期間を除いた表示
期間に、線陰極２（イ）〜２（マ）のうちの低電位の駆
動パルスを印加している。線陰極から放出された電子ビ
ームは、ビーム引き出し電極３によって水平方向に120
区分に分割され、120本の電子ビーム列を構成してい
る。この電子ビームは、後述するように各区分毎にビー
ム流制御電極４によってビームの通過量が制御され、集
束電極５によって集束された後、第７図に示すようにほ
ぼ６段階に変化する一対の水平偏向信号h,h′を加えら
れた水平偏向電極18a,18bなどにより、各水平表示期間
にスクリーン８のR1,G1,B1およびR2,G2,B2の蛍光体に順
次、水平表示期間/6ずつ照射される。かくして、各水平
ラインのラスターは120個の各区分毎に電子ビームをR1,
G1,B1およびR2,G2,B2に該当する映像信号によって変調
することにより、スクリーン８の上にカラー画像を表示
することができる。

次に電子ビームの変調制御部分について説明する。ま
ず第５図において、信号入力端子23R,23G,23Bに加えら
れたR,G,Bの各映像信号は、120組のサンプルホールド回
路31a〜31nに加えられる。各サンプルホールド回路31a
〜31nはそれぞれR1用,G1用,B1用、およびR2用,G2用,B2
用の６個のサンプルホールド回路で構成されている。サ
ンプリングパルス発生回路34は、水平周期（63.5μＳ）
のうちの水平表示期間（約50μＳ）に、前記120組のサ
ンプルホールド回路31a〜31nの各々R1用,G1用,B1用、お
よびR2用,G2用,B2用のサンプルホールド回路に対応する
720個（120×６）のサンプリングパルスRa1〜Rn2（第６
図Ａ）を順次発生する。前記720個のサンプリングパル
スがそれぞれ120組のサンプルホールド回路31a〜31nに
６個ずつ加えられ、これによって各サンプルホールド回
路には、１ラインを120個に区分したときのそれぞれの
２絵素分のR1,G1,B1,R2,G2,B2の各映像信号が個別にサ
ンプリングされホールドされる。サンプルホールドされ
た120組のR1,G1,B1,R2,G2,B2の映像信号は１ライン分の
サンプルホールド終了後に120組のメモリ32a〜32nに転
送パルスｔ（第６図Ａ）によって一斉に転送され、ここ
で次の１水平走査期間保持される。保持された信号は12
0個のスイッチング回路35a〜35nに加えられる。スイッ
チング回路35a〜35nはそれぞれがR1,G1,B1,R2,G2,B2の
個別入力端子とそれらを順次切り替えて出力する共通出
力端子とを有する回路により構成されており、スイッチ
ングパルス発生回路36から加えられるスイッチングパル
スr1,g1,b1,r2,g2,b2（第６図Ｂ）によって同時に切り
替え制御される。スイッチングパルスr1,g1,b1,r2,g2,b
2は、各水平表示期間を６分割して、水平表示期間/6ず
つスイッチング回路35a〜35nを切り替えR1,G1,B1,R2,G
2,B2の各映像信号を時分割して順次出力し、パルス幅変
調回路37a〜37nに供給している。各スイッチング回路35
a〜35nの出力は、120組のパルス幅変調（以下PWMと称
す）回路37a〜37nに加えられ、R1,G1,B1,R2,G2,B2の各
映像信号の大きさに応じてパルス幅変調され出力され
る。このパルス幅変調回路37a〜37nの出力は電子ビーム
を変調するための制御信号として表示素子のビーム流制
御電極４の120本の導電板15a〜15nにそれぞれ個別に加
えられる。

次に、水平偏向と表示のタイミングについて説明す
る。スイッチング回路35a〜35nにおけるR1,G1,B1,R2,G
2,B2の映像信号の切り替えと、水平偏向駆動回路である
DMAコントローラ41による電子ビームR1,G1,B1,R2,G2,B2
の蛍光体への水平偏向の切り替えタイミングと順序が完
全に一致するように同期制御されている。これにより電
子ビームがR1蛍光体に照射されているときには、その電
子ビームの照射量がR1制御信号によって制御され、以下
G1,B1,R2,G2,B2についても同様に制御されて、各絵素の
R1,G1,B1,R2,G2,B2の各蛍光体の発光がその絵素のR1,G
1,B1,R2,G2,B2の映像信号によってそれぞれ制御される
ことになり、各絵素が入力の映像信号にしたがって発光
表示されるのである。かかる制御が１ライン分の120組
（各２絵素ずつ）分同時に実行されて、１ライン240絵
素の映像が表示され、さらに１フィールド240本のライ
ンについて上方のラインから順次行われて、スクリーン
８上に画像が表示される。さらに上記の諸動作が入力映
像信号の１フィールド毎に繰り返されて、テレビジョン
信号などがスクリーン８に表示される。

なお、本実施例に必要な基本クロックは第５図に示す
パルス発生回路39から供給されており、水平同期信号
Ｈ、および垂直同期信号Ｖでタイミングをコントロール
している。

発明が解決しようとする課題 上記のような画像表示素子は、一本の線陰極を持つ画
像表示ユニットを垂直方向に複数個つなぎ合わせた構造
をもっているため、各画像表示ユニット毎に機械的な組
立て誤差を発生するおそれがあり、このため偏向電圧と
電子ビームの偏向量の関係は各画像表示ユニット毎に異
なる。

上記の理由により、上記のような画像表示素子を用い
て均一性のよいラスタ（各画像表示ユニットのつなぎ目
が特異なパターンとして目につかないラスタ）を得るた
めには、各電子ビームの垂直偏向電圧を正確に調整する
必要がある。しかし従来では、目視により電子ビームス
ポットで形成されるそれぞれの走査線について調整して
いたため、１台当り１時間程度の調整時間を要してい
た。

本発明は上記問題を解決するもので、かかる画像表示
素子における垂直偏向電圧の調整を自動的にかつ正確に
行うことができる自動調整装置を提供することを目的と
するものである。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の自動調整装置は、
画像表示装置のラスタ全体をとらえるテレビカメラと、
上記テレビカメラの映像信号を処理する信号処理装置
と、上記画像表示装置の垂直偏向電圧波形を変化させる
ための調整治具とを備えたものである。

さらに、上記信号処理装置は、テレビカメラでとらえ
られた上記画像表示装置のラスタ輝度分布関数（２変数
関数）を画像表示装置のラスタに対して水平方向に輝度
の総和をとることにより垂直方向の輝度分布関数（１変
数関数）に変換する手段と、垂直方向の輝度分布関数に
したがって輝度の高い部分に対応する上記画像表示装置
の走査線を疎とし、輝度の低い部分に対応する走査線は
密とするように上記画像表示装置の垂直偏向電圧波形を
変更する手段と、上記垂直方向の輝度分布関数の垂直位
置と上記画像表示装置の走査線の位置との関係を記憶す
る書き換え可能な記憶手段をもっているものである。

作用 上記構成により、テレビカメラは画像表示装置の垂直
方向の輝度分布関数を測定し、輝度の高い部分に対応す
る上記画像表示装置の走査線を疎にすることにより輝度
を低下させ、逆に輝度の低い部分に対応する位置の走査
線を密にすることにより輝度を増すことができ、上記動
作を垂直方向の輝度分布関数の値が一定になるまでくり
返し実行させることにより、自動的に垂直偏向電圧の調
整を行うことができ、輝度均一性のよいラスタを得るこ
とができる。

実施例 以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す画像表示装置の自動
調整装置の概略構成図である。第１図において、50は調
整すべき画像表示装置、51はCCDカメラ、52はCCDカメラ
51を所定の位置まで移動するためのロボット、53はCCD
カメラ51を制御するカメラコントローラ、54はカメラコ
ントローラ53のデータが入力されるパーソナルコンピュ
ータ、55はパーソナルコンピュータ54で処理されて出力
される垂直偏向データにより画像表示装置50の垂直偏向
電圧波形を変化させて調整する調整治具、56はカメラコ
ントローラ53によって制御され、画像表示装置50に適当
なラスタ表示させる画像表示装置用の映像信号発生器で
ある。

画像表示装置50はCCDカメラ51と同期のとれた映像信
号発生器56から適当な映像信号（たとえば白ラスタ信
号）を受けてラスタ表示を行う。CCDカメラ51はロボッ
ト52により画像表示装置50のラスタ全体をとらえられる
位置にセットされる。このときCCDカメラ51でとらえら
れた画像表示装置50の画像にモアレが発生しないよう
に、カメラの焦点は若干デフォーカスしておく。カメラ
コントローラ53はCCDカメラ51の制御を行うとともに、C
CDカメラから出力される映像出力をA/D変換し、コンピ
ュータ54へ転送する。転送されたデータはコンピュータ
54で処理されて垂直偏向データとなり、調整治具55に転
送される。画像表示装置50の垂直偏向電圧波形は調整治
具55に転送されたデータにしたがって調整治具55により
調整される。

第２図は具体的なデータ処理方法を説明するフローチ
ャートである。第２図において、まず画像表示装置50の
ラスタの輝度分布（２変数関数）の水平方向に総和をと
ったもの（以下垂直輝度分布と略記する）を測定し、垂
直方向の輝度分布関数（１変数関数）の垂直位置と上記
画像表示装置の走査線の位置との関係（以下アドレステ
ーブルと略記）を大ざっぱに求めてアドレステーブルを
作成しておく（ステップ60）。次に垂直方向の輝度分布
関数の輝度の高い部分または低い部分を検出する輝度ピ
ーク検出を行う（ステップ61）。このとき輝度ピークが
存在しなければ調整を終了する。輝度ピークが存在する
ときは、輝度ピークの存在する位置に対応する走査線を
アドレステーブルに基づいて指定し、輝度ピークの正負
にしたがって対応する走査線の密度を疎または密になる
ように垂直偏向電圧波形を変更する偏向波形調整を行う
（ステップ62）。偏向電圧波形変更後、再度垂直輝度分
布を測定する輝度測定を行う（ステップ63）。次に、輝
度ピークが調整により小さくなったことを確認し、判定
を行う（ステップ64）。もし逆に輝度ピークが大きくな
った場合は、一旦偏向波形調整を行う以前の状態にもど
した後、垂直輝度分布のピーク位置の近傍のアドレステ
ーブルを１増加または減少するよう書き換えるアドレス
テーブル書換えを行う（ステップ65）。そして、新たに
垂直輝度分布を測定する輝度測定を行い（ステップ6
6）。輝度ピーク検出のステップ61にもどる。以上の動
作を垂直方向の輝度分布関数の値が一定になるまでくり
返す。これにより、輝度均一性のよいラスタを得ること
ができる。

発明の効果 以上のように本発明によれば、垂直偏向電圧波形は自
動的に垂直輝度が均一になるように調整されるため、輝
度均一性のよいラスタを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における画像表示装置の調整
法を実現する自動調整装置の概略構成図、第２図は同自
動調整装置における動作を説明するフローチャート、第
３図は本発明で用いられる画像表示素子の分解斜視図、
第４図は同画像表示素子の蛍光面の拡大図、第５図およ
び第６図は同画像表示装置の駆動回路ブロック図および
各部波形図、第７図は駆動回路の動作説明のための波形
図である。 ２……線陰極、４……ビーム流制御電極、６……水平偏
向電極、７……垂直偏向電極、８……スクリーン、50…
…画像表示装置、51……テレビカメラ、52……ロボッ
ト、53……カメラコントローラ、54……パーソナルコン
ピュータ、55……調整治具、56……映像信号発生器。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−88243（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−278275（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−137292（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−3581（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−3580（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−106974（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−208784（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−208783（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 17/00 - 17/06

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子ビームが照射されることにより発光す
   る蛍光体が塗布されたスクリーンと、上記スクリーン上
   の画面を垂直方向に複数に区分した各垂直区分毎に電子
   ビームを発生する線陰極を有し、上記線陰極から発生さ
   れた電子ビームが垂直および水平方向に偏向を受けた
   後、スクリーン上に塗布された蛍光体に照射されること
   により、スクリーン上に形成される多くのビームスポッ
   トによって画像を得る画像表示装置における垂直偏向電
   圧波形の自動調整装置であって、上記画像表示装置のラ
   スタ全体をとらえるテレビカメラと、上記テレビカメラ
   の映像信号を処理する信号処理装置と、上記信号処理装
   置の出力に応じて上記画像表示装置の垂直偏向電圧波形
   を変化させるための調整治具とを備え、前記信号処理装
   置は、テレビカメラでとらえられた画像表示装置のラス
   タの輝度分布関数（２変数関数）を水平方向に総和をと
   ることにより垂直方向の輝度分布関数（１変数関数）に
   変換する手段と、垂直方向の輝度分布関数の輝度の高い
   部分に対応する上記画像表示装置の走査線は疎とし、輝
   度の低い部分に対応する走査線は密とするように上記画
   像表示装置の垂直偏向電圧波形を変更する手段と、上記
   垂直方向の輝度分布関数の垂直位置と上記画像表示装置
   の走査線の位置との関係を記憶する記憶手段を有するこ
   とを特徴とする画像表示装置の自動調整装置。
2. 【請求項２】記憶手段の輝度分布関数の垂直位置と画像
   表示装置の走査線位置との関係は、画像表示装置の垂直
   偏向電圧波形を変更した後の垂直方向の輝度分布関数に
   したがって適時書き変えられることを特徴とする請求項
   １記載の画像表示装置の自動調整装置。