KR0129775B1 - 동적포커스 제어회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 수상관의 전자빔 포커스 제어 회로에 관한 것으로서, 수직 톱니파형(P1)을 미분 회로(10) 및 적분 회로(20)를 이용하여 파라볼라 전압으로 변형시켜 전자 4중극(40)의 코일(VL)에 인가하므로 전자빔의 수직방향 포커스를 조절하며, 수평 동기신호를 적분 회로(50)를 이용해 파라볼라 전압으로 변형시켜 전자 4중극의 코일(HL)에 인가하므로서 전자빔의 수평 방향 포커스를 자동으로 조절하는 것이다.

Description

동적포커스 제어회로

제1도는 종래 트리니트로관의 개략도.

제2도는 전자 렌즈의 작용을 설명하기 위한 도면.

제3도는 제2도의 등가적인 광학 모델을 나타낸 도면.

제4도(a)∼제4도(e)는 종래 전자 4중극의 작용을 설명하기 위한 도면.

제5도는 종래 전자 4중극의 작용을 설명하는 사시도.

제6도는 종래 전자 4중극의 회로도.

제7도 (a),(b)는 본 발명에 따른 동적 포커스 제어 회로도 및 블록도.

제8도는 본 발명에 따른 동적 포커스 제어 회로의 주요 부분 파형도.

제9도는 본 발명에 따른 동적 포커스 제어 회로에서 파라볼라 전압에 대한 화면의 대응 상태를 나타내는 도면.

＊ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 미분부 20,50 : 적분부

30,60 : 증폭부 40,70 : 전자 4중극

HL,VL : 코일

본 발명은 수상관의 전자빔 포커스 제어 회로에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 전자층에서 방사되는 전자빔들이 수상관의 어느 위치에서도 포커스가 맞도록한 동적 포커스 제어 회로에 관한 것이다.

수상관상에 소정의 화상이 디스플레이되기 위해서는 전자총으로부터 방사되는 전자빔이 수상관의 해당 발광 물질에 정확히 주사되어야 한다. 예컨대, 칼라텔레바젼에서 적, 청, 녹의 전자총에서 나오는 적, 청, 녹 전자빔은 수상관의 해당위치에 놓여 1조의 도트를 이루는 적, 청, 녹의 형광체에 정확히 도달하여야 한다.

제1도에 이와같이 전자총에서 방사되는 각 전자빔들이 음극선관의 형광체에 도달시키는 칼라텔레비젼의 수상관이 도시되어 있다. 도시된 수상관은 일분 소니(SONY)사의 트리니트론(Trinitron)관을 개략적으로 도시한 것이다.

트리니트론관은 전자총은 1개이나 독립된 캐소우드 3개가 수평으로 고정되어 (인라인 방식이라 한다) 3전자 빔을 내도록되어 있고, 캐소우드에서 방출되는 전자량을 제어하기 위한 제어그리드(G1), 전자를 1차로 가속시켜주기 위한 가속 그리드(G2), 전자를 집속시켜 주기 위한 집속 그리드(G2), 전자를 2차로 가속시켜주기 위한 가속 그리드(G4), 3차로 전자를 가속시켜주기 위한 애노우드 전극(G5)이 구성되어 있다.

이때, 상기 제 1 가속그리드(G2)와 제 2 가속그리드(G3)는 전계에 의한 정전렌즈를 형성하여 1차로 정전 집속을 하고, 집속 그리드(G4)가 2차로 정전 집속을 하도록 되어 있으며, 애노우드 전극(G5)의 선단에는 정전 작용으로 편향하여 전자빔을 집중시켜주기 위한 콘비어젼스전극(G6)이 있게 된다. 따라서, 전자빔의 진로는 집속 그리드(G4)에서 집중되어 교차된 다음, 형광면 바로 앞에서 샤도우마스크와 같은 역할을 하는 어퍼어쳐 그릴(Aperture Gril)에서 다시 집중되어 교차되는 것이다.

제2도는 집속 그리드(G4)와 콘비어젼스 전극(G6)에 의한 전계의 렌즈 작용이 간략히 도시되어 있으며, 제3도에 제2도의 등가적인 광학 모델이 도시되어 있다.

이때, 물점을 이루는 점(화살표로 도시됨)에는 집속 그리드(G4)가 위치할 것이다. 일반적으로 전자 렌즈는 렌즈의 중앙 부근 렌즈 작용이 약하고 주변부근 렌즈 작용이 강해서 제3도에 도시된 바와같이 물점으로부터 방출된 빔은 렌즈 중심부근을 통과하게 되면 스크린상(S)에서 상이 맺어지게 되고, 렌즈 중심으로부터 멀어질수록 스크린면 보다 짧은 곳에서 상이 맺어지게 되어, 스크린에서는 흐린 역상의 상이 만들어 지게 된다 (이러한 현상을 구면 수차라 한다). 즉, 전자총에서 방출된 전자빔은 원래 의도하였던 R,G,B의 형광체에 도달하는 것이 아닌 다른 R,G,B,의 형광체에 도달하여 화상이 불선명해지는 것이다.

따라서, 선명한 화상을 재현하기 위해서는 이러한 구면 수차를 최소화하여야 한다.

그러나, 영상 처리 장치, 특히, 텔레비젼이 대형화되고 있는 것이 최근의 추세이며, 대형 수상관의 경우 화면의 휘도를 유지하기 위해서는 전자총의 빔전류량을 증가시키므로 빔직경도 증가되어 집속 그리드(G4)(이하 포커스 전극이라 한다) 중심축으로부터 떨어진 곳을 통과하는 빔은 구면 수차의 영향을 받게된다. 즉, 대형 수상관의 경우 전자총의 빔전류는 포커스 전극으로부터 형상체까지의 길이가 상대적으로 길어 구면 수차가 증가할 것이며, 편향 요크의 자계의 불균일성에 기이한 편향요크의 자계의 불균일성에 기인한 편향 수차에 의하여 수상관의 화면은 제4도(a) 또는 (b)와 같이 세로 또는 가로의 늘어진 형상의 빔스포트(Bean-Spot)가 형성된다. 이는 상술한 바와 같이 전자총이 전자빔이 의도하였던 R,G,B 형광체 뿐만아니라 주위의 다른 형광체에도 도달하기 때문에 형성되는 것으로 결과적으로 포커스가 맞지 않게 된다.

종래에는 이러한 문제를 해결하기 위하여 전자 4중극을 이용하였다.

종래의 전자 4중극은 제 5 도에 도시된 바와 같이 포커스 전극(G4)의 위치에 자계를 형성하여 전자빔에 힘(F)을 가함으로서 포커스를 제어하도록 한 것이다. 즉, 제4 (a)와 같이 빔스포트가 가로로 되는 경우, 상기 전자 4중극은 제4도(c)와 같이 힘(F)이 형성되도록 코일(L1∼L4)에 전류를 인가함으로서, 가로로 형성된 빔스포트를 제5도(e)와 같이 둥근 빔스포트로 교정하게 하였다. 또한, 제5도(b)와 같이 빔스포트가 세로로 된 경우에는 제5도(d)에 도시된 바와같은 방향으로 힘(F)이 전자 4중극에 형성되게 하여야 할 것이다. 즉, 전자 4중극에 형성되는 자계의 힘(로렌쯔의 법칙에 의한 힘)에 의해 포커스를 조절하게 한 것이다.

제6도에는 이러한 전자 4중극의 코일(HC) 또는 (VC)에 인가되는 전류량을 제어하는 회로가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 종래의 전자 4중극 전류제어 회로는 사용자가 수동으로 코일에 인가되는 전류량을 제어하게 하였다. 즉, 사용자가 가변 저항(VR1)을 조절하여, 그 저항값을 증가시키면, 트랜지스터(Q3), (Q4) 및 바이어스 저항(R8),(R9),(R10)으로 되는 에미터 결합 차동 증폭 회로의 접점(a) 전위가 증가하여 트랜지스터(Q4)의 콜랙터 전압이 낮아지게 된다. 따라서, 트랜지스터(Q4)의 콜렉터 전류를 증가시켜 접점(b)의 전위를 증가시키므로 트랜지스터(Q6)의 에미터 전류를 증가시켜 결국 전자 4중극의 코일(HL)에 흐르는 전류가 증가하는 것이다. 사용자가 가변 저항(VR1)을 그 저항값이 감소하도록 조절한 경우는 상술한 바와는 상이하게 전자 4중극의 코일(HL)에 흐르는 전류량은 감소하게 된다.

이와같이 전자 4중극의 코일(HL)이 흐르는 전류량이 증가하면, 전자 4중극에 형성되는 자계의 힘은 증가하고, 코일(HL)에 흐르는 전류양이 감소하면 전자 4중극에 형성되는 자계힘은 감소하므로 사용자는 수상관의 빔스포트 상태를 관찰하여 가변 저항(VR1)을 적당히 조절하므로서 전자빔의 포커스를 조절할 수 있는 것이다. 그러나, 대형 수상관의 경우, 전자총으로부터 화면까지의 거리는 종래의 수상관에 비하여 상대적으로 멀다.

따라서 포커스를 화면의 중심부에 맞춘 경우 화면의 상하측은 제4도 (e)와 같이 빔스포트가 세로 방향으로 형성될 것이며, 화면의 좌우측은 제4도 (e)와 같이 빔스포트가 가로 방향으로 형성될 것이다.

그러나, 종래의 포커스 제어 회로는 화면 위치에 따라 포커스를 자동으로 변경하여 주는 장치가 없어 화면의 중심부에 포커스가 맞추어지도록 전자 4중극의 코일 전류량을 제어하거나, 화면의 전체가 평균적으로 포커스가 맞추어지도록 전자 4중극의 코일 전류량을 제어하므로서 화상이 열화되는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 전자총의 전자빔이 도달하는 스크린의 위치에 따라 전자 4중극의 코일에 인가되는 전류량을 자동으로 조절하므로서 스크린 전체에 대하여 포커스가 맞도록한 동적 포커스 제어 회로를 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 수상관의 전자빔 포커스 제어 회로에 있어서, 미분용 제 1 캐패시터 및 제 1 저항으로 되어 수직 편향 회로의 수직 톱니 파형을 미분하는 제 1 미분 회로와; 제 1 미분 회로의 출력을 증폭하는 증폭용 제 1 트랜지스터와, 상기 제 1 트랜지스터에 연결되어 제 1 트랜지스터의 출력을 적분하는 적분용 제 2 캐패시터(C2) 및 제 2 저항과, 제 1 트랜지스터에 연결되어 있는 바이어스용 제 2 및 제 3 저항과, 제 2 캐패시터와 연결된 임피던스 매칭용 제 2 트랜지스터 및 제 4 항과, 제 2 트랜지스터에 연결된 잡음 제거용 제 3 캐패시터로 되어 제 1 미분 회로의 출력을 적분하는 제 1 적분 회로와; 제 1 적분부와 연결되며, 제 3, 제 4 트랜지스터 및 바이어스용 제 5,6,7 저항으로 되는 에미터 결합 차동 증폭 회로와, 제 4 트랜지스터의 입력 전압을 가변시키는 가변 저항과, 제 4 트랜지스터의 콜렉터단에 연결되어 제 4 트랜지스터와 역구동하는 증폭용 제 5 트랜지스터와, 제 5 트랜지스터의 컬렉터단에 연결되며 증폭용 제 6,7트랜지스터(Q6,Q7)로 되는 푸시풀 증폭 회로로 구성되는 제 1 증폭 회로와; 자계가 전자빔을 수직으로 압축하도록 코일이 권선되어 있으며, 제 1 증폭 회로의 출력에 따라 코일(VL)이 자계를 형성하여 전자빔의 수직 포커스를 조절하는 제 1 전자 4중극과; 제 1 적분 회로와 동일한 구성을 갖고 수평 동기 신호를 적분하는 제 2 적분 회로와; 제 1 증폭 회로와 동일 한 구성을 갖고 제 1 적분 회로의 출력을 증폭하는 제 2 증폭 회로와; 자계가 전자빔을 수평으로 압축하도록 코일이 권선되어 있으며, 제 2 증폭 회로의 출력에 따라 코일이 자계를 형성하여 전자빔의 수평 포커스를 조절하는 제 2 전자 4중극을 구비한다.

이하, 본 발명의 일실시예를 첨부된 도면에 따라 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 동적 포커스 제어 회로는 수직 포커스 제어 회로와 수평 포커스 제어 회로로 이루어지며 제7도 (a)에 수직 포커스 제어 회로가 도시되어 있다. 이때, 입력단에 인가되는 신호는 수직 편향 회로의 수직 톱니 파형이며, 부호(10)는 미분부로서 미분용 저항(R1) 및 캐패시터(C1)로 이루어져 있다.

그리고 부호(20)는 적분부로서 본실시예에서는 증폭용 트랜지스터(Q1) 적분용 캐패시터(C2) 및 저항(R3),(R8)와 바이어스용 저항(R2),(R5)으로 되는 밀러적분 회로로 구현하였다. 이때, 트랜지스터(Q2) 및 저항(R6)은 임피던스 대칭용이며, 캐패시터(C3)는 잡음제어용이다. 그리고, 부호(30)는 증폭 회로로서 트랜지스터(Q3),(Q4) 및 바이어스용 저항(R8),(R9),(R10)은 에미터 결합 차동 증폭 회로를 구성하며, 트랜지스터(Q4)의 입력 전압을 가변 저항(VR1)으로 제어하게 하였다. 그리고, 상기 트랜지스터(Q4)의 콜렉터에 트랜지스터(Q4)와 역구동하는 증폭용 트랜지스터(Q5)를 연결하고, 상기 트랜지스터(Q5)에는 푸시풀(Push Pull) 증폭회로를 이루는 트랜지스터(Q6),(Q7)를 연결하였다. 이때, 저항(R12∼R19)는 바이어스용이며 캐패시터(C5)는 잡음제거용이다.

그리고, 부호(40)는 전자 4중극을 의미하는 것으로 철심은 그 도시를 생략하였고 코일(VL)만을 도시하였다. 이때 코일(VL)은 전자 4중극의 코일들을 의미하는 것으로 제4도 (d)와 같이 전자빔을 상하측 방향으로 압축시키는 방향으로 상기 코일(L1∼L4)들을 철심에 권선한다. 이때 전자 4중극(40)을 수직 포커스용 전자 4중극이라 본 명세서에서는 칭한다.

제7도 (b)는 수평 포커스 제어 회로의 블럭도로서 부호(50)는 적분부, 부호(60)는 증폭부이며, 부호(70)는 전자 4중극을 의미하는 것으로서, HL 은 전자 4중극의 코일들을 의미한다. 이때, 상기 적분부(50) 및 증폭부(60)는 상기 수직포커스 제어 회로의 적분부(20) 및 증폭부(30)와 동일하게 구성한다.

이와 같이 구성된 분 발명에 따른 동적 포커스 제어 회로의 작용을 이하에서 설명한다.

먼저, 상기 수직 포커스 제어 회로의 작용을 설명하면, 사용자는 가변 저항(VR1)을 조절하여, 화면의 중심부에 포커스가 맞추어지도록 전자 4중극의 코일(VL)에 인가되는 전류량을 제어한다.

이와 같이 화면의 중심부에 전자빔의 포커스가 맞추어진 상태에서 입력단에 제8도의 수직 톱니 파형의 수직 동기 신호(P1)가 인가되면 미분부(10)는 이를 미분하여 구형파(P2)를 출력하게 된다. 이때 구형파(P2)는 적분부(20)의 적분용 저항(R3),(R4)과 캐패시터(C1)에 의해 적분되어 파라볼라파형(P3)의 전압으로 되고 파라볼라 전압(P3)은 트랜지스터(Q1)에 의해 그 진폭이 증폭된다. 파라볼라 전압(P3)은 트랜지스터(Q2)에 의해 증폭부(30)와 임피던스 매칭된다.

이때, 트랜지스터(Q3),(Q4)로 되는 차동 증폭 회로의 트랜지스터(Q4) 콜렉터 전압은 파라볼라 전압(P3)이 최소로 되는 시점(t1)(전자빔이 화면의 중간 부분을 주사하는 시점이 될 것이다)에서는 가변 저항(VR1)으로 조절한 소정 전압을 출력할 것이다. 그러나, 파라볼라의 전압(P3)이 최고값으로 되는 시점(t2)(전자빔이 화면의 최상단을 주사하는 시점이될 것이다)에서는 트랜지스터(Q3)의 베이스측 전위가 증가되어 결국 트랜지스터(Q4)의 콜렉터 전위는 떨어지게 된다. 따라서, 트랜지스터(Q5)의 콜렉터 전위는 증가하고, 접점(b)의 전위를 상승하여 결국 저자 4중극의 코일(VL)에 인가되는 전류는 증가한다.

코일(VL)의 전류량이 증가하게 되면 코일(VL)에 의해 전자빔을 수직으로 압축하는 자계의 힘이 커지게되므로 포커스가 맞게되는 것이다. 이때, 파라볼라 전압(P3)은 시점(t2)이후 시점(t1)까지 계속하여 감소하게 되므로, 결국 전자빔이 화면의 최상부로부터 중간 부분으로내려가면서 주사되는 동안 코일(VL)의 전류량은 점차로 감소하여 전자빔을 수직으로 압축하는 자계의 힘이 약해지게 된다. 이때 시점(t1)이후 시점(t3)(전자빔이 화면을 최하단을 주사하는 시점이 될 것이다)까지는 파라볼라 전압(P3)은 점차로 증가하게 되어 코일(VL)의 전류량이 증가하므로 전자빔을 수직으로 압축하는 힘이 다시 강해진다. 따라서, 전자빔이 화면을 수직으로 스캐닝하는 위치에 따라 코일(VL)이 전자빔을 수직으로 압축하는 힘이 가변되어 화면의 수직 포커스는 자동으로 맞게 되는 것이다.

제9도에 화면(S)이 위치에 따라 인가되는 파라볼라 전압(P3)이 도시되어 있다.

수평 포커스 제어 회로의 작용 역시 수직 포커스 제어 회로와 동일하다는 것을 용이하게 알 수 있을 것이다. 다만, 전자의 전자빔은 화면의 중심 부분을 주사하는 것보다 화면의 좌우측을 주사할 때 그 거리가 중심부분 보다 상대적으로 멀어 제4도(e)와 같이 빔스포트가 가로방향으로 형성됨은 먼저 서술하였다. 그러나, 본원에서는 제4도(d)에 도시된 바와 같이 빔스포트를 가로 방향으로 압축하는 가졔힘(F)이 발생하도록 코일(HL)이 권선된 전자 4중극을 포커스 전극(G4)에 형성한다.

이 경우, 상술한 수평 동기 신호(H-SYNC)는 적분부(50)에 의해 파라볼라전압으로 변경되어 전자총의 전자빔이 화면의 최좌측 및 우측을 주사할 때 최고 전압으로 코일(HL)에 흐르게 되고, 전자총의 저자빔이 화면의 중앙부분을 주사할 때 파라볼라 전압의 최저 전압으로 코일(HL)에 흐르게 된다. 즉, 전자빔이 화면의 최좌측 및 우측을 주사할 때, 전자빔을 세로방향으로 압축하는 코일(HF1)의 자계힘이 최고로되고, 전자빔이 화면의 중앙 부분을 주사할 때 전바빔을 세로 방향으로 주사하는 코일(HL)의 자계힘은 최하로 되어 화면의 수평 방향의 포커스는 자동으로 조절될 수 있는 것이다.

이때, 수직 포커스 조정용 전자 4중극은 전자빔을 가로 방향으로 압축하는 한편, 세로 방향으로 신장하게 자계힘이 생성된다. 또한, 수평 포커스 조정용 전자 4중극은 전자빔을 세로 방향으로 압축하는 한편, 가로 방향으로 자계힘이 생성된다.

따라서, 수직 포커스 조정용 전자 4중극과 수평 포커스 전자 4중극을 동시에 채용한 경우, 화면의 모서리측을 주사하는 전자빔은 수직, 수평 포커스 조정용 전자 4중극의 자계 힘에 의해 서로 상쇄되어 가로 또는 세로 형상의 빔스포트를 형성할 것이나 화면의 상, 하측과 좌, 우측은 상기 수직 및 수평 조정용 전자 4중극에 의해 전자빔의 포커스가 자동 조정됨을 알 수 있다.

또한, 사용자는 화면의 빔스포트를 관찰하여 비스포트가 전체적으로 가로형상으로 이루어진 경우, 수직 포커스 조정용 전자 4중극만을 채용할 수 있으며, 빔스포트가 전체적으로 세로 형상으로 이루어진 경우 수평 포커스 조정용 전자 4중극만을 채용할 수 있음을 용이하게 알 수 있을 것이다.

이와 같이 본 발명은 전자 4중극에 수직 또는 수평동기 신호에 동기를 맞추어 파라볼라 전압을 인가하므로서 전자 4중극에 형성되는 자계힘은 전자빔이 주사되는 화면의 위치에 따라 가변되어 포커스가 자동으로 조정되는 효과가 있는 것이다.

Claims (1)

1. 수상관의 전자빔 포커스 제어 회로에 있어서, 미분용 캐패시터(C1) 및 저항(R1)으로 되어 수직 편향 회로의 수직 톱니 파형을 미분하는 제 1 미분 회로(10)와;

   상기 제 1 미분 회로(10)의 출력을 증폭하는 증폭용 트랜지스터(Q1)와, 상기 트랜지스터(Q1)에 연결되어 상기 트랜지스터(Q1)의 출력을 적분하는 적분용 캐패스터(C2) 및 저항(R3)과, 상기 트랜지스터(Q1)에 연결되어 있는 바이어스용 저항(R2),(R8)과, 상기 캐패시터(C2)와 연결된 임피던스 매칭용 트랜지스터(Q2) 및 저항(R6)과, 상기 트랜지스터(Q2)에 연결된 잡음 제거용 캐패시터(C3)로 되어 상기 제 1 미분 회로(10)의 출력을 적분하는 제 1 적분 회로(20)와;

   상기 제 1 적분 회로(20)와 연결되며, 트랜지스터(Q3,Q4) 및 바이어스용 저항(R8),(R9),(R10)으로 되는 에미터 결합 차동 증폭 회로와, 상기 트랜지스터(Q4)의 입력 전압을 가변시키는 가변 저항(VR1)과, 상기 트랜지스터(Q4)의 콜렉터단에 연결되어 상기 트랜지스터(Q4)와 역구동하는 증폭용 트랜지스터(Q5)와, 상기 트랜지스터(Q5)의 컬렉터단에 연결되는 증폭용 트랜지스터(Q6,Q6)로 되는 푸시풀 증폭 회로로 구성되는 제 1 증폭 회로(30)와;

   전자빔을 수직으로 압축하도록 코일(VL)이 권선되어 있으며, 상기 제 1 증폭 회로(30)의 출력에 따라 상기 코일(VL)이 자계를 형성하여 전자빔의 수직 포커스를 조절하는 제 1 전자 4중극(40)과;

   상기 제 1 적분 회로(20)와 동일한 구성을 갖고 수평 동기 신호를 적분하는 제 2 적분 회로(50)와;

   상기 제 1 증폭 회로(30)와 동일한 구성을 갖고 상기 제 2 적분 회로(50)의 출력을 증폭하는 제 2 증폭 회로(60)와;

   전자빔을 수평으로 압축하도록 코일(HL)이 권선되어 있으며, 상기 제 2 증폭 회로(60)의 출력에 따라 코일(HL)이 자계를 형성하여 전자빔의 수평 포커스를 조절하는 제 2 전자 4중극(70)을 구비하는 동적 포커스 제어 회로.