KR100346187B1 - 텔레비젼의 주사장치 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야

텔레비젼에서 영상 디스플레이를 위한 주사장치에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제

블랭킹 기간을 짧게 하여도 주사신호처리에 부작용을 초래하지 않는 CRT의 주사장치를 제공함에 있다.

3. 발명의 해결방법의 요지

텔레비젼의 주사장치에 있어서, 수평동기 기간 사이에 유효화소를 포함하는 비디오신호를 입력하는 수단과, 상기 유효화소를 저장하며, 상기 저장된 유효화소를 입력순에 의거 출력하는 선입선출메모리와, 상기 유효화소를 저장하며, 상기 저장된 유효화소를 입력의 역순에 의거 출력하는 선입후출메모리와, 순차적으로 상기 선입선출메모리와 상기 선입후출메모리를 상호 교번적으로 지정하는 출력제어신호를 발생하는 수단과, 상기 출력제어신호에 응답하여 상기 선입선출메모리 혹은 상기 선입후출메모리로부터 출력되는 유효화소를 선택적으로 출력하는 수단으로 구성됨을 특징으로 한다.

4. 발명의 중요한 용도

편향코일의 시상수 응답에 필요한 동기신호에 의한 귀선기간을 삭제하여 유효화소 구간을 늘임으로써 비디오신호의 효율적인 사용을 가능하게 하는 데 이용한다.

Description

텔레비젼의 주사장치

본 발명은 텔레비젼(television)에 있어서 영상 디스플레이(display)를 위한 주사장치 및 방법에 관한 것으로, 특히 블랭킹 기간을 짧게 하여도 주사신호처리에 부작용을 초래하지 않는 CRT의 주사장치에 관한 것이다.

텔레비젼 카메라는 피사체를 가는 횡선으로 분해하고 그것을 다시 CRT에서 조립해나간다. 이렇게 화면을 분해 혹은 조립하는 것을 주사라 하며, 횡선을 주사선이라 한다. 일본의 표준 양식에서는 주사선을 525본으로 정하고 있다.

편향코일은 전자총에서 방출되는 빔의 방향을 화면의 좌측에서 우측으로 수평편향, 위에서 아래로 수직편향 주사되도록 한다.

수평편향회로는 전자빔을 화면의 좌우 방향에 주사하기 위해 수평 동기 신호에 동기한 15.75KHz의 구동펄스를 만들어 수평 편향전류를 발생시킴과 동시에 수상관에 가하는 고압도 만든다. 여기에는 발진주파수를 항상 수평동기신호에 맞추기 위한 자동주파수제어회로가 포함된다. 제1도는 수평 편향코일에 인가되는 전류의 양과 주사되는 영상 데이타와의 관계를 나타낸 것이다.

수직편향회로는 전자빔을 화면의 상하 방향에 주사하기 위해 수직 동기 신호에 동기한 톱니파를 만들어 편향코일에 가함으로써 수상관의 전자빔을 편향시킨다.

전자빔을 수평 및 수직으로 편향시켜 주사할 경우 빔은 주사의 종료점에서 다시 출발점으로 되돌아오지 않으면 않된다. 이것을 귀선 기간이라 하는데, 이 기간의 주사선(귀선)이 화면에 나타난다면 텔레비젼 시청이 어렵게 되므로 귀선을 지우기 위한 귀선소거신호를 가해준다. 이 기간에 동기신호를 중첩하고 있다. 또한이 기간에는 영상신호가 포함되어 있지 않으므로 실제의 화면을 만드는 유효 주사폭은 상기 제1도에 도시한 바와 같이 좁아지게 된다.

화상의 분해 및 조립을 위한 주사의 한 방법으로 비월주사가 있는데, 제2도는 이러한 비월주사시의 주사선과 주사방향을 나타낸다. 우측끝까지 주사된 빔의 방향 1∼1'를 다음 주사 2∼2'를 위하여 왼쪽으로 회귀시켜주기 위해 수평 편향코일에 주사기간중 인가한 전압과 반대극성의 전압을 인가한다. 이렇게 되면 우측에서 좌측으로의 주사시 전류방향과 반대방향의 전류가 인가된다. 전류에 따라 빔의 방향을 수평동기(H-sync) 기간중 왼쪽으로 회귀시켜 다음 라인의 영상 데이타의 주사가 되도록 한다. 빔의 방향을 원래의 위치로 바꾸는 동안에는 CRT에 데이타가 맺히지 않도록 하기 위해 블랭킹(blanking)신호를 인가하고 전자총의 출력을 오프(off)시킨다.

전술한 바와같이 텔레비젼 카메라로 포착한 영상을 분해하거나 CRT의 형광면에 화상을 조립(재현)하기 위해 전자빔의 방향을 바꾸어 주사시키는 것을 편향이라 하는데, 제3도는 수평 및 수직 편향코일과 CRT의 관계를 나타낸다. 상기 각 수평 및 수직 편향코일에는 NTSC방식의 경우 15.75KHz, 59.94Hz의 톱니파가 인가되어 전자빔을 발생시키게 된다.

한편, 편향코일에 인가된 방향을 스위칭하여 블랭킹기간중 전류의 방향을 바꾸어 주기 위하여 편향코일에는 순간적으로 8-10배정도의 반대극성을 갖는 전압을 인가하여야 한다. 1H의 신호는 블랭킹기간(수평동기, H-sync)과 유효 화소 구간으로 구성되어 있다. 이중에서 수평 동기 신호 구간은 NTSC신호의 경우 전체 H기간의17%가 되며 수직동기(V-sync)기간은 전체 H기간의 7%이고 전체 필드 기간중 동기기간은 23%에 달한다. 단, HDTV 신호의 경우 수평 동기 기간은 전체 H기간의 13%가 되고 수직 동기 기간은 8%로서 전체적으로 20%가 동기신호로 사용된다.

이러한 기간은 실제로 화상 데이타의 디스플레이에는 불필요한 시간이며, 그만큼의 낭비로 생각될 수 있다. 과거의 시스템에서는 신호처리중 동기검출을 위하여 다소간의 동기신호를 유지하여 주는 것이 필요하였으나, 시스템의 신호처리 및 전송이 디지탈화 됨에 따라 동기검출을 위한 신호처리 시간은 극히 짧아져도 관계가 없게 되었다. SAV(Start Active Value), EAV(End Aetive Value)등의 특정 값으로서 동기신호를 대체하여 사용한다.

결과적으로, 현재 필요한 수직 및 수평 동기 기간은 카메라 CCD로부터 유효화소 구간을 신호처리부에 전송하거나 모니터등의 디스플레이장치에서 편향코일에 의한 빔의 방향을 좌측 혹은 위로 원위치 시켜주는데 필요한 시간이다. 그러므로 상기 동기기간이 짧아질 경우 단위 시간당 유효정보의 전송 및 디스플레이 시간은 증가하므로 시스템 이용면에서는 유리하지만 다음의 문제점이 발생한다.

첫째, 카메라에서 CCD출력시 동기기간중 데이타를 전송을 행하므로 전송시간이 매우 짧아져야 한다.

둘째, CRT측의 편향코일에 블랭킹 기간중 순간적으로 과부하가 인가되며 동기신호가 극히 짧아지면 신호처리가 불가능해진다.

첫번째의 문제는 CCD내부의 전송선로를 재설계하거나 필요한 만큼의 일정한 동기신호를 할당하여 데이타를 얻은후 동기신호를 삭제한 신호데이타를 재편집함으로써 해결할 수 있다. 두번째 문제는 코일의 특성을 개선하거나 코일에 인가되는 전압을 높임으로써 부분적인 해결이 가능하지만 일정분 이상의 개선은 불가능하며 소자의 가격을 높이거나 시스템의 성능이 불안정해지는 부작용이 발생한다.

따라서 본 발명의 목적은 블랭킹 기간을 짧게 하여도 주사신호처리에 부작용을 초래하지 않는 CRT의 주사장치를 제공함에 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 텔레비젼의 주사장치에 있어서, 수평동기 기간 사이에 유효화소를 포함하는 비디오신호를 입력하는 수단과, 상기 유효화소를 저장하며, 상기 저장된 유효화소를 입력순에 의거 출력하는 선입선출메모리와, 상기 유효화소를 저장하며, 상기 저장된 유효화소를 입력의 역순에 의거 출력하는 선입후출메모리와, 순차적으로 상기 선입선출메모리와 상기 선입후출메모리를 상호 교번적으로 지정하는 출력제어신호론 발생하는 수단과, 상기 출력제어신호에 응답하여 상기 선입선출메모리 혹은 상기 선입후출메모리로부터 출력되는 유효화소를 선택적으로 출력하는 수단으로 구성됨을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한 하기 설명에서는 구체적인 회로의 구성 소자등과 같은 많은 특정(特定) 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정사항들 없이도 본 발명이 실시될수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게는 자명하다할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제4도는 본 발명에 따른 수평 편향코일에 인가되는 전압과 전류의 관계를 종래와 비교한 것으로서, 종래의 편향코일을 위한 통상의 설계에서 오른쪽 끝까지 굴절주사된 빔의 방향을 왼쪽 끝으로 블랭킹 기간동안 굴절시키려면 VB_old가 매우 높아진다. 예를들어 블랭킹 기간이 액티브 기간의 0.1%가 된다면 통상적인 설계의 경우 블랭킹기간중 편향코일에 인가된 전압은 순간적으로 액티브기간중의 전압에 비해 1000배만큼 되어야 한다. 현재는 NTSC의 경우 블랭킹기간의 H기간중 비율은 17%며 전압은 8-10배가 된다. 편향코일에 인가가능한 전압은 시스템의 구동상 한계가 있으므로 통상적인 주사방법으로 신호처리를 하면 블랭킹기간을 줄이는 것도 한계가 있다.

(4-1)은 수평편향코일 회로에 입력되는 동기신호이다. 상기 동기신호는 유효주사 구간의 정확한 위치와 편향코일에 인가되는 전압신호의 시작점 발생위치를 제어한다.

(4-2)는 종래의 방식에서 편향코일에 흐르는 전류의 양 및 방향을 나타낸다. 유효화소 구간에서는 선형으로 증가하며 전류값이 A위치일 때 화면의 왼쪽끝에, B점일때는 화면의 오른쪽 끝에 영상신호에 의한 전자빔이 위치하게 된다. H동기기간중에는 귀선하여 다음 라인의 주사를 위해 화면의 오른쪽으로 빔을 회귀시켜야 한다. B점에서 C점 사이는 전류의 양을 감소시켜 빔의 회절 방향을 왼쪽끝으로 되게 한다.

(4-3)은 수평 편향코일에 인가되는 전압을 나타낸다. 유효화소 구간에는 +전압을 귀선구간에서는 -전압을 인가하여 코일에 흐르는 전류를 조정한다.

(4-4)는 권선코일에 흐르는 전류의 양에 따라서 편향코일에 전자장이 발생하고 발생된 전자장의 크기에 따라 빔의 방향이 바뀌게 되는것을 표시한다. 유효화소 구간에서는 빔의 방향이 왼쪽에서 오른쪽으로 귀선구간에서는 빔의 방향이 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하게 된다.

(4-5)는 본 발명에 따른 편향코일에 인가되는 전류의 변화를 표시한다. 첫번째 라인(홀수)에서는 유효화소 구간에서(A'B') 선형으로 증가하며 동기기간중에는(B'C') 전류량을 유지하고 두번째 라인(짝수)의 유효화소 구간에서는(C'D')형으로 감소되도록 한다.

(4-6)은 본 발명의 편향코일에 인가되는 전압의 변화를 나타낸다. (4-5)의 전류를 형성하기 위해 홀수 라인에서는 +전압을 짝수 라인에서는 -전압을 인가하기만 하면 되며 동기기간중에 인가되는 전압은 없다.

(4-7)은 권선코일에 흐르는 (4-5)의 전류에 따라서 편향코일에 전자장이 발생하고 발생된 전자장의 크기에 따라 빔의 방향이 바뀌게 되는 것을 표시한다. 홀수의 유효화소 구간에서는 빔의 방향이 왼쪽에서 오른쪽으로, 짝수의 유효화소 구간에서는 빔의 방향이 오른쪽에서 왼쪽으로 이동하게 된다. 동기기간중에는 빔의 방향은 마지막 유효화소 부분에 머물러 있게 된다.

한편, 코일에 흐르는 전류와 전압과의 관계는 다음 식(1)로 나타낼 수 있으며, 이때 전류는 전압의 적분치로서 형성된다.

또한 종래의 주사방법중 코일에 인가된 전압과 전압 유지 시간과의 관계는 다음 식(2)로 나타낼 수 있으며, 액티브 구간과 블랭킹 기간의 비율이 1:1일 경우 각 구간에서 인가되는 전압의 양은 같지만 유효화소 구간의 비율이 증가할수록 블랭킹 기간의 인가되는 전압이 증가함을 알 수 있다.

여기서 T_A는 액티브 시간이고 V_A는 액티브 전압이다. T_B는 블랭킹 시간이고 V_B는 블랭킹 전압이다.

제5도는 비월주사 방식일 경우 주사되는 빔의 방향을 나타낸다. 1-1'구간(홀수라인)에서는 빔의 방향이 왼쪽에서 오른쪽으로 2-2'구간(짝수라인)에서는 반대가 됨을 표현한다.

제6도는 본 발명에 따른 유효 데이타 재배열 장치의 구성도이고, 제7도는 상기 제6도의 동작에 따른 입출력 관계를 나타낸 것이다. (7-1)과 같은 비디오 데이타의 입력에 대하여 본 발명에 따른 주사방식을 채텍하기 위해서는 (7-2)와 같은 형태의 데이타로 변경시켜 주어야 한다. 그러므로 제6도에서 비디오 입력 61은 제7도의 (7-1)에 도시된 보통의 비디오 신호 입력이고, 비디오 출력 65는 (7-2)에 도시된 파형 이다. 입력된 비디오 신호는 유효화소 구간의 데이타를 FIFO(First InFirst Out) 62 및 LIFO(Last In Last out) 63에 입력하거나 홀수 라인은 FIFO 62로 짝수 라인의 데이타는 LIFO 63으로 입력시킬 수 있다. 상기 FIFO 62에 입력된 데이타는 순차적으로 입출력되므로 1H가 지난후에 순차적으로 출력된다. 상기 LIFO 63에 입력된 데이타는 제일 나중에 입력된 데이타가 제일 처음에 출력되므로 유효화소 데이타는 전후가 뒤집어진 형태로 출력된다. 그러므로 홀수라인은 순차적으로 짝수라인은 뒤집어진 형태로 각각의 메모리에서 출력된다. 1H주기가 지난후 FIFO 62에서 1H 데이타가 순차적으로 출력될 동안 LIFO 63에는 2H의 유효데이타가 입력된다. FIFO 62에서 1H의 데이타출력과 동기기간이 끝나면 LIFO 63에서 2H의 유효화소 신호는 전후가 뒤집어진 형태로 출력된다. 이기간중 FIFO 62에서는 3H의 신호가 저장된다. 위 과정이 반복되어 홀수라인은 유효화소 데이타가 순차적으로, 짝수라인은 역전된 형태로 출력된다.

이와같은 장치는 방송국 혹은 비디오장치에서 TV로 신호전송전에 신호 처리하여 주고 TV측에서는 본 발명에 따른 주사방식을 사용할 수 있다. 뿐만 아니라 TV에서 줄어든 동기신호에 여하한 신호처리를 위하여 보통의 방송에 이 장치를 부가하여 사용할 수 있다.

제8도는 본 발명에 따른 수평 편향코일 구동장치의 구성도이다. 수평 및 수직동기신호 81은 유효화소 구간 및 라인의 기수, 우수(홀짝)번째의 구분을 위하여 사용한다. 제어신호 82는 비디오신호 입력이 통상적인 방송방식에 따른 것인지 본 발명의 방식을 채용한 방식인지를 구별하여 신호처리를 할 수 있도록 스위칭하여 주는 신호이다. 동기 및 수평편향코일 구동신호생성부 83은 상기 수평 및 수직동기신호 81와 제어신호 82를 이용하여 각각의 경우에 따른 수평 구동신호를 생성하는 부분이다. 통상적인 방송방식의 비디오 신호 입력일 경우 수평편향코일 구동신호는 (8-4)와 같은 형태가 되며, 본 방식을 채용한 신호처리일 경우 (8-5)와 같은 형태의 구동신호를 출력한다. 참조부호 86은 각각의 경우에 따른 위 구동신호의 출력 패스(path)이며 수평편향코일 구동신호 증폭부 87에 입력한다. 상기 수평편향코일 구동신호 중폭부 87은 상기 소신호 입력을 편향코일 구동을 위한 고전압신호로 변환하여 CRT측의 편향코일로 출력한다. 참조부호 88은 이와같이 편향코일 구동을 위해 증폭된 신호의 출력을 나타낸다.

본 실시예에서는 수평귀선기간을 줄이기 위하여 수평 편향코일에 대한 주사방식에 적용한 것이다. 그러나 필드(field) FIFO, LIFO등을 사용하여 수직귀선구간의 감소를 위해 사용할 수도 있다. 즉 수직주사를 위한 수직편향코일의 구동에 의해 빔의 주사를 상측에서 하측으로 이동시키고 하측의 마지막을 라인을 주사한후 하측에서 상측으로 선형으로 증가하도록 하는 방식을 사용하여 수직주사함으로써 보다 확장된 기능을 구현할 수 있다.

한편 카메라로부터의 출력을 (7-2)와 같은 형태의 소오스(source)신호를 사용함으로써 제6도와 같은 장치 및 신호처리를 생략할 수도 있다.

상술한 바와같은 본 발명은 단위 시간당 유효 데이타가 증가하는 장점이 있다. 즉 종래의 아나로그 신호처리에서는 동기신호검출을 위해서도 일정분의 동기가 필요하였으나 디지탈 신호처리에 의해 유효 신호처리 구간에서는 사용되지 않는 특정 데이타가 유효화소의 시작과 끝을 알리는 동기신호로 사용되면서 동기검출을 위한 신호기간은 불과 1∼2클럭(clock)분이면 충분하게 된다. 결과적으로 이러한 동기기간은 카메라의 CCD로부터 동기기간중 전송되는 화상데이타를 위해서 혹은 CRT의 편향과 동기기간중 귀선을 위해서 사용된다. 상기 카메라의 동기기간중 전송신호처리는 신호처리의 디지탈화에 따라(MPEG2: 화상압축, CCIR601-1, SMPTE240M: 디지탈 신호전송 규약) 화상 편집에서 동기신호의 삭제가 가능하므로 상기 동기기간은 편향코일의 시상수 응답에 필요한 기간이다. 특히 NTSC신호에서 HDTV규격으로 변화함으로써 라인 주파수가 15,75KHz에서 33.75KHz로 상향 조정되고, 신호구간중 동기신호가 차지하는 비율이 감소함에 따라 수평편향코일에 부담되는 전압은 크게 증가하게 된다. 상기 신호처리중에 귀선이 없는 본 주사방식을 사용하게 되면 지선기간의 삭제도 가능하므로 단위시간당 유효데이타의 증가를 도모할 수 있다.

또한 블랭킹기간중의 전자빔 오프기능의 삭제가 가능하다. 왜냐하면 종래의 장치에서는 귀선기간중 전자빔의 오프를 위한 별도의 블럭과 장치가 필요하지만 본 실시예에서는 귀선 자체가 삭제되므로 이 블럭을 삭제할 수 있다.

또한 우수라인은 순차주사 기수 라인의 역전된 전송에 의해 디지탈 데이타의 전송중 보다 효과적인 셔플링을 도모할 수 있다.

또한 CRT의 편향코일 구동중 블랭킹기간에 필요한 순간적인 고전압이 필요없어짐에 따른 시스템의 안정성 및 소자 저가격화, EMI감소등에 효과가 있다.

또한 단위시간당 유효데이타의 양을 증가시킴으로써 전송효율을 증가시킬 수 있다.

한편 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나,본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도내에서 여러가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해저서는 않되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 만 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

제1도는 수평 편향코일에 인가되는 전류의 양과 주사되는 영상 데이타와의 관계를 나타낸 도면

제2도는 비월주사시 주사선과 주사방향을 나타낸 도면

제3도는 수평 및 수직 편향코일과 CRT의 관계를 나타낸 도면

제4도는 본 발명에 따른 수평 편향코일에 인가되는 전압과 전류관계를 종래와 비교한 도면

제5도는 본 발명에 따른 주사방식 및 방향을 나타낸 도면

제6도는 본 발명에 따른 유효 데이타 재배열 장치의 구성도

제7도는 제6도의 동작에 따른 입출력 관계를 나타낸 도면

제8도는 본 발명에 따른 수평 편향코일 구동장치의 구성도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

62: FIFO 63: LIFO

64: 멀티플랙서 87: 수평평향코일 구동신호 증폭부

83: 동기 및 수평평향코일 구동신호 생성부

Claims (2)

1. 텔레비젼의 주사장치에 있어서,

   수평동기 기간 사이에 유효화소를 포함하는 비디오신호를 입력하는 수단과,

   상기 유효화소를 저장하며, 상기 저장된 유효화소를 입력순에 의거 출력하는 선입선출메모리와,

   상기 유효화소를 저장하며, 상기 저장된 유효화소를 입력의 역순에 의거 출력하는 선입후출메모리와,

   순차적으로 상기 선입선출메모리와 상기 선입후출메모리를 상호 교번적으로 지정하는 출력제어신호를 발생하는 수단과,

   상기 출력제어신호에 응답하여 상기 선입선출메모리 혹은 상기 선입후출메모리로부터 출력되는 유효화소를 선택적으로 출력하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.
2. 텔레비젼의 주사장치에 있어서,

   수평동기 기간 사이에 유효화소를 포함하는 비디오신호를 입력하는 수단과,

   상기 입력 유효화소중 홀수라인에 대응하는 유효화소를 저장하며, 상기 저장된 유효화소를 입력순에 의거 출력하는 선입선출메모리와,

   상기 입력 유효화소중 짝수라인에 대응하는 유효화소를 저장하며, 상기 저장된 유효화소를 입력의 역순에 의거 출력하는 선입후출메모리와,

   순차적으로 상기 홀수라인과 상기 짝수라인을 상호 교번적으로 지정하는 출력제어신호를 발생하는 수단과,

   상기 출력제어신호에 응답하여 상기 선입선출메모리 혹은 상기 선입후출메모리로부터 출력되는 유효화소를 선택적으로 출력하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 장치.