JPS6057269B2 - 表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は陰極線管（以下ＣＲＴと称す）を用いた表示
装置に関するものである。

通常のＣＲＴ表示装置においては、表示される画像の輝
度を上げるために、ＣＲＴのビーム電流を増加すると、
ビームの収束状態が劣化し、シャープな輝点が得られな
くなると共に、輝度が飽和する。

これはブルーミングとして知られているが、この現象が
ＣＲＴ表示装置の輝度上限を決める大きい原因となつて
いた。この発明は、このような難点を克服するためにな
されたもので、電子ビームを画像信号の振幅で変調する
と共に、電子ビームの走査速度、すなわち電子ビームの
各輝点における滞在時間を制御して画像を表示すること
により、輝度の高い表示を可能ならしめる表示装置を提
供するものである。

はじめに、この発明の基本的な概念を第１図により説明
する。第１図において、表示画面は電子ビームにより形
成された輝点１３が螢光面１１をラスタ走査して形成さ
れるものである。このラスタの第ｍ番目の走査線に注目
し、この走査線上の第ｎ番目の絵素における輝点１３の
走査速度をＶｎとすると、走査周期を一定とすれば、そ
の絵素の時間平均輝度はＶｎに比例する。したがつて、
Ｖｎをその絵素に表示すべき画像信号ｆ（Ｘｎ）の振幅
で変調することにより、画像を表示することができる。
このような走査速度を信号により変調するものは、後述
するように、走査速度を一定とする従来のものにくらべ
て表示される画像の最大輝度を大きくできるという特徴
をもたせることができる。しかし、走査回路の性能上、
走査速度には上限があるので走査速度のみによる輝度変
調では表示し得る画像のコントラスト比に制限がある。
この発明は適切な非線形特性をもたせた走査速度変調と
、ビーム電流による変調とを併用することにより、従来
方式にくらべて最大輝度を大きくなし得ると共に、コン
トラスト比の大きい画像を表示し得るものである。以下
この発明の実施例を図により詳細に説明する。

この発明の一実施例による表示装置を第２図に示し説明
する。

第２図において、１はＣＲＴで、その螢光面１１上に電
子銃１５からの電子ビーム１２が偏向ヨーク１４により
偏向を受けて輝点１３を生するものである。２０は同期
信号発生回路で、垂直走査回路２１へ垂直周期信号２２
の信号線を介して接続され、さらに水平走査回路４０へ
水平周期信号２３の信号線を介して接続されており、垂
直走査回路２１及び水平走査回路４０のそれぞれの出力
はＣＲＴｌに設けられた偏向ヨーク１４に接続され電子
ビーム１２を制御するものである。

３０は入力端子で、画像信号ｅが入力する−ものである
。

３１Ａ〜３１Ｄは電子スイッチで、同期信号発生回路２
０と切換信号２４の信号線を介して接続されており、同
期信号発生回路２０の出力によりスイッチ動作制御され
るものである。

３２Ａ，３２Ｂはそれぞれアナログ遅延メモリ．で、そ
れぞれの入力は電子スイッチ３１Ａを介して入力端子に
、それぞれの出力は電子スイッチ３１Ｂ及びγ回路５０
Ａ並びに５０Ｂを介して電圧制御発振器３３（以下ＶＣ
Ｏとする）並びにＣＲＴｌのカソードグリッド間に接続
されたものであｊる。

ＶＣＯ３３は入力端子３０に入力された画像信号の振幅
に応じて発振制御されたもので、その出力である可変ク
ロック３４は水平走査回路４０及び電子スイッチ３１Ｃ
，３１Ｄを介してそれぞれのアナログ遅延メモリ３２Ａ
，３２Ｂを制御す４るものである。２５はクロック発生
回路で、電子スイッチ３１Ｃ，３１Ｄを介してアナログ
遅延メモリ３２Ａ，３２Ｂを制御するものである。

次に、第２図に示した表示装置の動作について説明する
。ＣＲＴｌの電子ビーム１２は、後述するγ回路５０Ａ
の出力により、ブルーミングを起さない範囲で最大の振
幅が得られるように制御されている。この電子ビーム１
２は、垂直走査回路２１及び水平走査回路４０で駆動さ
れる偏向ヨーク１４により偏向され、螢光面１１を走査
する。ここで垂直走査回路２１は従来のラスタ走査の場
合と同形式のもので、同期信号発生回路２０が発生する
垂直同期信号２２を垂直走査回路２１にｊ入力し、垂直
走査回路２１はこれによソー定周期ののこぎり波電流を
発生し、電子ビームを垂直方向に一定速度で走査する。
水平走査回路４０は、後述する方法により走査速度を画
像信号により変調された水平走査波形を発生する。この
結果螢光・面１１上にラスタが形成される。この走査の
模様は先に第１図に示した通りである。第２図において
、画像信号ｅは入力端子３０に印加される。この画像信
号ｅとして、通常の走査形式により発生したものを考え
る。すなわち走査線上の位置をＸ，ｔを時刻としてｘ＝
αｔである。また、画像信号ｅの大きさをｅ（ｔ）＝ｆ
（ｘ）とする。画像信号ｆ（ｘ）の性質としてｆ（ｘ）
〉０である。電子スイッチ３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃおよ
び３１Ｄは同期信号発生回路２０が発生する切換信号２
４により、水平走査周期毎に切換えられる。また、アナ
ログ遅延メモリ３２Ａおよび３２Ｂはそれぞれ走査線上
の絵素数にひとしい容量をもつもので、その絵素当りの
遅延時間は、それに印加されるクロック信号発生回路２
５からのクロック信号により制御される。このような遅
延メモリとしてたとえばＣＣＤ（チャージ・カツプルド
・デバイス）やＢＢＤ（パケット・ブリゲード・デバイ
ス）などが利用できる。今、電子スイッチ３１Ａ〜３１
Ｄが図示の位置にある水平周期を考えると、画像信号ｅ
はクロック発生回路２５が発生する周期一定のクロック
信号２６により制御される遅延メモリ３２Ａに順次読込
まれ、次の水平周期まで保持される。一方、遅延メモリ
３２Ｂには一つ前の水平周期の画像信号が保持されてお
り、これが、可変クロック３４により制御されて読出さ
れる。この読出信号をｅ″とする。

遅延メモリ３２を理想化すると第ｎ番目の信号について
ｅ″ｎ＝Ｅｎ＝ｆ（Ｘｎ），（ｎ＝１，２・・・・・・
Ｎ）であるから以下ではｅ″を画像信号として扱う。読
出信号ｅ″は第１のγ回路５０Ａを経てＣＲＴｌに印加
され、そのビーム電流を制御すると共に、第２のγ回路
５０Ｂを経て電圧制御発振器（以下ＶＣＯとする）３３
に印加され、絵素の滞在．時間、すなわち走査速度（の
逆数）を制御する。

第１および第２のγ回路５０Ａおよび５０Ｂの出力をｅ
１＝ｈ１（ｅ″）およびＥ２＝Ｈ２（ｅ″）とする。Ｖ
ＣＯ３３は、その発振周波数が読出信号Ｅ２に反比例す
るように構成されている。すなわち、ＶＣＯ３３の出力
である可変クロック３４の第ｎパルスから第（ｎ＋１）
パルスまでの時間間隔をτｎとするとき、なるように構
成されている。

このようなＶＣＯ３３自身は通常の回路技術により構成
し得るのでその内容はのべない。上記の遅延メモリ３２
Ｂはこの可変クロック３４により制御されているので、
画像信号ｅはこの可変クロック毎に読出される。すなわ
ち、第ｎ番目の絵素の信号ｆ（Ｘｎ）は第一ｎ番目のク
ロックにより読出され、τｎ間保持される。一方、水平
走査回路４０は、計数回路４０ＡとＤＡ変換回路４０Ｂ
とで構成されており、計数回路４０Ａは上記の可変クロ
ック３４を計数するように接続されている。

また、この計数回路４０Ａは同期信号発生回路２０が発
生する水平同期信号２３毎にリセットされる。したがつ
て、第ｎ番目の可変クロックの発生時刻をＴｎとすると
、Ｔｎにおいてこの計数回路４０Ａの計数値はｎであり
、ＤＡ変換回路４０Ｂの出力電流はｎに比例する。した
がつて、ＤＡ変換回路４０Ｂて駆動される偏向ヨーク１
４により偏向せしめられる輝点１３のｘ座標はｎに比例
する。すなわちＸｎに比例する。かつこの輝点１３は、
次に可変クロック３４が発生するまでその位置に滞在す
る。この滞在時間τｎは（１）式によりＥ２に比例して
おり、信号ｆ（Ｘｎ）の関数となつている。ところで前
記のγ回路５０Ａの出力で制御される電子ビームによつ
て得られる輝点の瞬時輝度は、αをＣＲＴｌのγ値とし
てｂ（Ｅｌ，ｎ）＝Ｅｆｘ，ｎであり、かつ一定周期で
走査される輝点の時間平均輝度は、その輝点位置におけ
る輝点滞在時間にも比例する。したがつて、上記のＸｎ
における輝点の平均輝度はＫを比例定数として、となる
。

したがつてＨｌ，Ｆｌ２を適切に選ぶと共に、ｎを順次
進めることにより考えている走査線上の画像が表示でき
たことになる。

次に２つのγ回路５０Ａおよび５０Ｂの特性の決定方法
を説明する。

今、第２のγ回路５０Ｂの出力Ｅ２の最大値、最小値お
よび平均値をそれぞれＡ，ｂ，およびｃとする。

走査速度の最大値は、走査線の長さをＬ１走査線上の絵
素数をＮとしてである。

ところが、水平走査回路４０の構成上、周知のように走
査速度には上限があつて、たとえば帰線期間における帰
線走査速度を越えることはできない。こ）では実現可能
な走査速度の最大値をＬ／μＴｈとする。こ）でＴｈは
通常の走査速度一定なる場合の水平走査時間で、μは走
査速度の最下値を与えるパラメータである。通常の回路
技術ではμ＝０．１５〜０．３位が実現可能な値である
。したがつて、でなければならない 一方、一つの走査線を走査するに要する時間Ｔはで与え
らｉるが、”このＴは前述のｎより短くなければならな
い。

すなわち、あるいｈ平均走査速度ｖを考えて したがつて（３）式と（５）式とから すなわち、 μから変調可能な信号の最小値がきまる。

もし、γ回路５０Ｂがなければ入力画像信号ｅの最小値
が（６）式できまることになるので、表示のコントラス
ト比ａ／ｂが大きくとれない。γ回路５０Ｂはこれを防
ぐためのもので、入力画像信号ｅの小信号部分に対して
圧縮特性（黒圧縮）をもたせ、入力画像信号ｅの小さい
ときにもＥ２が（６）式を満たすようにすることができ
る。また、入力画像信号ｅが大きいときに、ＣＲＴｌの
ビーム電流をブルーミングを起さない範囲に押えるため
に、γ回路５０Ａには大信号部分に対して圧縮特性をも
たせ、一方、第２のγ回路５０Ｂに伸長特性をもたせる
ようにする。

すなわち、先にのべたように、第２図におけるＣＲＴｌ
の輝点１３の輝度はｙｌ ｌ （１１Ｘνノノｕ八
（■２（Ｃノノで与えられるようになるが、これが、ｅ
を入力とする通常の場合の輝度に等しくなるようにしつ
つ、上述のような圧伸特性を実現することにより、目的
とする表示が可能になる。

具体的な例としてα＝２の場合のｈ１およびへの設定例
を第３図ａおよびｂに示す。ａは第２のγ回路の大信号
部における伸長特性をｂの場合にくらべて大きくとつた
場合の例であ−る。

次に第２図に例示したこの発明の一実施例による表示装
置による輝度改善比についてのべる。

輝度最大となる輝点に対するビーム電流をこの発明の一
実施例によるものと、従来のものとで等しくとるものと
すると、両者の輝度比はそれぞれの輝点におけるビーム
の滞在時間の比、すなわちその輝点における走査速度の
逆数に比例する。すなわち、この発明の一実施例によつ
て得られる最大輝度をＢ１、従来のものの最大輝度を八
とすると、５輝度改善比はＢ１／ＢＯ＝τＭａｘ／（Ｔ
ｈ／Ｎ）で与えられる。ところで前述の如く、Ｅ２の最
大値および平均値をそれぞれａおよびｃとするとである
。

前述の如くＴ≦Ｔｈでなければならない４が、Ｂ１／へ
の上限として、Ｔ／Ｔｈなる場合を考えると、＆−ａと
なる。

すなわち、この発明の一実施例によるものにおいては、
Ｅ２の振巾分布を考えて、その最大値と平均値の比だけ
、従来のものに対して輝度が改善されることになる。こ
の改善比の設定可能な上限、ａ／ｃは画像信号の振巾分
布ならびにγ回路５０Ｂの特性により変わるが、一般画
像に対しても２〜３程度になし得る。また、白黒２値の
線画像に対してはｍ程度になし得るので、この表示方式
により大巾な輝度改善が期待される。なお、フγ回路５
０Ｂに入力画像信号ｅの大きい部分に対する伸長特性を
もたせると、Ｅ２におけるａ／ｃの値は、入力ｅ自身の
ａ／ｃの値よりも大きくできるので、この回路の伸長特
性をこの輝度改善比にも注目して決めることにより、大
きい輝度改善比門が期待できることになる。ところで、
この発明の一実施例によるものにおいては各走査線の走
査時間は前述の（２）式に示すごとく、その走査線上の
信号Ｅ２の平均値によりきまる。

第ｍ番目の走査線における平均値をＣｍとす・るとき、
Ｃｍはｍ毎に必ずしも一定値をとらない。このＣｍの中
の最大のものに対してＴ≦Ｔｈが成立せねばならないの
で、輝度改善比ａ／Ｃｍは画面全体の平均値をｃとして
期待てきる値より小さくなる場合が起り得る。この難点
を改善したこの発明の他の実施例を第４図に示し説明す
る。

第４図に於て、第１図と同一符号は同一又は相当部分を
示す。遅延メモリ３２Ａ，３２Ｂはその容量を大きくし
、Ｍ体（Ｍ〉１）の走査線上の信号をＭ体の走査期間に
わたつて読込むと共に、同じくＭ体の走査期間にわたつ
てＶＣＯ３３の制御下で読出す。電子スイッチ３１Ａ〜
３１ＤはＭ周期毎に切換えられる。また、水平走査回路
４０の計数回路４０ＡはＮ進とすると共に、遅延回路４
１を付属せしめ、水平走査終了時に、水平走査の帰線時
間の間、ＶＣＯ３３の発振を停止するように構成する。
このようにすると、画像信号はＭＸＮ絵素について平均
化されるようになるので、この平均値をｃとして
１五ｉ−↓ が成立Ｉｉばよいので、適当な大きさのＭを選ぶことに
より本来の輝度改善比が実現し得るようになる。

また、このような去８ル叔．▼ｔ？チ′７欠ホ太婢柑の
走査時間が変化するので、ＣＲＴｌ上のラスタが波打つ
可能性がある。

第４図の構成例においては垂直走査回路４２を、計数回
路４２ＡとＤＡ変換回路４２Ｂとで構成するようにして
この難点を防いでいる。すなわち、水平走査回路４０の
計数回路４０ＡがＮ絵素走査するたびに発生するリセッ
トパルス２２Ａを計数回路４２Ａで計数することにより
、一つの水平走査期間中垂直走査位置を一定に保つこと
ができる。このように、ビーム電流一定なる電子ビーム
の各絵素における滞在期間、すなわち走査速度の逆数を
それぞれの絵素における画像信号の振巾に比例するよう
に制御しつつ走査することにより、輝度の高い表示をお
こなうことができる。

なお、第２図、第４図における水平走査回路第４図にお
ける垂直走査回路として計数回路とＤＡ変換回路とによ
り構成される例をあげたが、たとえば一定面積を有する
入力パルスで駆動される積分回路など他の手段により、
所要性能を有する水平・垂直の走査回路を構成し得るこ
とは言うまでもない。

更に、走査の帰線時間の帰線消去は従来と同様ビーム電
流をカットオフする信号をｅあるいはｅ１に加えること
により容易に実現できる。

又、この発明の実施例の説明中、メモリとしてアナログ
遅延メモリとして説明したが、一般的なメモリを用いて
その読み出し速度を画像信号に応じて制御することによ
り構成し得ることも明白である。

以上説明したように、この発明は電子ビーム電流を画像
信号の振幅で変調すると共に、電子ビームを走査する走
査速度の逆数が画像信号の振幅に比例するようにした表
示装置を構成することにより、輝度の高い表示を可能な
らしめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の基本概念を説明するための説明図、
第２図はこの発明の一実施例による表示装置の構成図、
第３図は第２図に示したγ回路の非直線特性を設定する
ための曲線図、第４図はこの発明の他の実施例による表
示装置の構成図である。 図において、１はＣＲＴ（陰極線管）、１２は電子ビー
ム、１４は偏向ヨーク、１５は電子銃、２０は同期信号
発生回路、２１は垂直走査回路、２５は遅延メモリを制
御するクロック発生回路、３０は入力端子、３１Ａ〜３
１Ｄは電子スイッチ、３２Ａ，３２Ｂはメモリであるア
ナログ遅延メモリ、３３はＶＣＯ（電圧制御発振器）、
４０，４２は画像信号に応じた偏向信号を発生する水平
及び７垂直走査回路、５０Ａ，５０Ｂはγ回路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 同期信号を発生する同期信号発生回路、画像信号が
   入力するメモリ、このメモリの出力信号の振幅に反比例
   して発振する電圧制御発振回路、この電圧制御発振回路
   の発振信号と上記同期信号に応じて電子線の偏向信号を
   発生する偏向信号発生回路、上記メモリの出力信号の振
   幅で陰極線管のビーム電流を変調するビーム電流制御手
   段、上記偏向信号に応じて電子線を偏向する陰極線管の
   偏向器を備え、上記メモリの読み出し速度を上記電圧制
   御発振回路の発振信号で制御したことを特徴とする表示
   装置。 ２ メモリを、遅延メモリとしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の表示装置。 ３ 遅延メモリの遅延時間をクロック信号で制御するよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   表示装置。 ４ 偏向信号発生回路を水平及び垂直偏向信号発生回路
   で構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項ない
   し第３項のいずれかに記載の表示装置。 ５ 偏向信号発生回路を、水平及び垂直偏向信号発生回
   路と、電圧制御発振回路の発振信号を停止させる信号を
   発生する停止信号発生回路とで構成したことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記載
   の表示装置。 ６ 陰極線管の偏向器を静電偏向板又は電磁偏向コイル
   で構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の表示装置。