KR100377350B1 - 씨알티의 컨버전스 측정방법 및 그 장치 및 그 측정방법에적용되는 영상신호 발생장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고정세(高情細) CRT의 컨버전스 측정의 반복측정오차를 저감하고, 신속히 고정도인 측정을 가능하게 하는 것이다.

컬러 CRT(6)에는 신호발생기(4)로부터 출력되는 구형파로 이루어지는 영상 신호(S_P;전자빔의 조사구간이 구형파로 나타난 신호)가 필터 회로(41)에서 평활화된 후, 입력된다. 컬러 CRT(6)에서는 평활화된 영상 신호(S_P')에 근거하여 소정의 테스트 패턴이 표시되고, 이 테스트 패턴의 촬상 화상의 신호를 이용하여 화상처리장치 (3)의 제어부(36)로 컨버전스량이 산출된다. 구형파를 평활한 신호(S_P')로 전자빔의 조사를 제어하는 것으로 형광면에 조사되는 전자 에너지 분포의 처음과 끝 부분을 완만하게 하고, 형광체 배열에 대한 전자 에너지 분포의 위치의 변화에 기인하는 휘도중심의 변화를 저감하고, 이것에 의해 반복측정에서의 오차를 저감하도록 한다.

Description

씨알티의 컨버전스 측정방법 및 그 장치 및 그 측정방법에 적용되는 영상신호 발생장치{Method and apparatus for measuring a convergence of CRT and apparatus for generating an image signal applied to the same measuring method}

본 발명은 컬러 CRT(color cathode ray tube)의 3개의 전자빔의 집중상태를 평가하기 위한 컨버전스(convergence)량을 측정하는 컨버전스 측정 방법 및 그 측정 방법을 이용한 컨버전스 측정 장치 및 그 측정 방법에 적용되는 영상신호 발생장치에 관한 것이다.

컬러 CRT에 소정의 테스트 패턴을 표시시키고 이 테스트 패턴을 촬상하여 얻어지는 화상 신호를 이용하여 컨버전스량을 측정하는 컨버전스 측정장치가 종래에 알려져 있다.

예를 들어, 일본국 특공평 8-34594호의 공보에는 컬러 CRT에 백색의 크로스 해치 패턴 또는 도트 패턴의 테스트 패턴을 표시시키고, 이 테스트 패턴을 컬러 CCD 카메라로 촬상하여 얻어진 R, G, B의 각 색성분의 화상 데이터를 이용하여 색성분마다 라인 또는 도트의 휘도중심(重心) Dr, Dg, Db를 산출하고, 예를 들어, G의 색성분의 휘도중심(Dg)과 R, B의 색성분의 휘도중심(Dr, Db)과의 차이(Cr=Dr-Dg, Cb=Db-Dg)를 컨버전스량으로서 산출하는 방법이 개시되어 있다.

또한, 미국특허 제 4,408,163호의 공보에는 R, G, B의 각 색성분마다 대응하는 색의 특정의 1개의 형광체에 대한 전자빔의 조사위치를 상하, 좌우로 미소 변위시켜서 각 조사위치에서의 발광 형광체를 컬러 CCD 카메라로 촬상하여 각 조사위치에 있어서의 전자빔 내의 형광체의 상대적인 발광위치와 발광휘도를 이용하여 전자빔의 스폿 프로파일(spot profile)을 산출함과 동시에, 휘도중심을 산출하고, 각 색성분의 휘도중심의 차이를 컨버전스량으로서 산출하는 방법이 개시되어 있다.

또한, 미국특허 제 5,473,394호의 공보에는 R, G, B의 각 색성분을 동시에 도트 표시시키고, 그 도트 표시의 위치를 소정의 피치로 변화시키면서 각 표시위치에서의 발광 형광체를 컬러 CCD 카메라로 각각 촬상하고, 각 표시 위치에 있어서의 전자빔 내의 형광체의 상대적인 발광위치와 발광휘도를 이용하여 전자빔의 스폿 프로파일을 산출함과 동시에, 휘도중심을 산출하고, 각 색성분의 휘도중심의 차이를 컨버전스량으로서 산출하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 근래의 CRT 디스플레이의 고정세화에 따라서 전자빔의 스폿 지름이 작아져서 컨버전스 상태와 동일하지만, 예를 들어, 도 19 및 도 20에 나타내는 바와 같이, 반복측정에 있어서 전자빔의 조사위치가 다르면 빔 내에 있어서의 발광 형광체의 위치관계가 달라지고, 종래의 휘도중심법에 의해 산출되는 컨버전스량이 달라지는 문제가 발생되고 있다.

도 19 및 도 20은 개구 그릴형(aperture grill type)의 컬러 CRT의 형광체면에 R, G, B의 3개의 전자빔을 조사하여 도트 표시한 상태를 나타내고, 도 20은 도 19에 있어서 3개의 전자빔의 조사위치를 형광체 1 라인분만 좌측으로 비켜 놓은 것이다.

양 도면에 있어서 타원(Qr, Qg, Qb)은 각각 R, G, B의 각 색성분의 전자빔의 빔 스폿(beam spot)이다. 또한, 가로 방향으로 배열된 복수의 대(F)는 형광체이고,각 형광체(F)에 붙인 「R」, 「G」,「B」의 문자는 각각 R, G, B의 색의 형광체임을 나타내고 있다. 또한, 형광체(F)의 하단에 나타낸 막대 그래프는 형광체(F)의 발광 레벨을 나타내고, Dr, Dg, Db는 각각 R, G, B의 각 색의 빔 스폿(Qr, Qg, Qb)의 휘도중심을 나타내고 있다.

도 19와 도 20을 비교하면 분명한 바와 같이, 양자는 3개의 전자빔의 컨버전스 상태는 동일하지만, 전자빔의 조사위치가 형광체 1 라인분만 비켜져 있으므로 각 색의 빔 스폿 내에 있어서의 발광 형광체(F)의 발광위치가 달라지고, 각 색의 빔 스폿(Qr, Qg, Qb)의 가로 방향의 휘도중심(Dr, Dg, Db)이 달라진다. 그러므로, 예를 들어, G의 색의 빔 스폿의 휘도중심(Dg)과 R, B의 각 색의 빔 스폿의 휘도중심(Dr, Db)과의 가로 방향의 비틀린 양(Crx=│Dr-Dg│, Cbx=│Db-Dg│)을 가로 방향의 컨버전스량으로 하면 도 19 경우의 컨버전스량(Crx, Cbx)과 도 20 경우의 컨버전스량(Crx, Cbx)은 다른 것이 된다.

또, 개구 격자형의 컬러 CRT에서는 형광체(F)가 세로 방향으로 연속적으로 도포되어 있으므로 도트의 표시위치가 세로 방향으로 변화하여도 세로방향의 컨버전스량의 반복측정의 오차는 거의 발생되지는 않지만, 도트 매트릭스형의 컬러 CRT에 있어서는 세로 방향에 대해서도 가로방향과 동일하게 컨버전스량의 반복 측정의 오차가 발생한다.

상술한 종래의 공보에는 CRT 디스플레이의 고정세화에 따른 전자빔의 스폿 지름이 작아진 경우의 상기 문제는 전혀 언급되어 있지 않고, 그 해결수단의 시사도 전혀 없다. 따라서, 상기 공보에 기재된 것으로는 컨버전스 상태가 동일하여도반복측정에 있어서 CRT의 페이스 플레이트에서의 전자빔의 조사위치가 다르면 컨버전스량의 반복측정의 오차가 발생하게 된다.

또한, 미국특허 제 5,473,394 호의 공보의 것은 완전한 프로파일(profile)을 얻기 위해 형광체 피치(β)의 1/n(n:정수)로 도트의 표시위치를 이동시키지만, CRT의 구동전원의 고압변동이나 외부의 전자장의 변동에 의한 지터(jitter)에 의해 도트의 표시위치의 변동량이 다르기 때문에 휘도중심의 산출결과에 오차가 발생하고, 그 측정오차가 컨버전스량의 측정결과에 영향을 미친다. 측정시마다 교정을 하면 도트의 표시위치의 이동량의 정도를 높일 수 있으나, 측정시간이 길어지고 컨버전스량의 측정속도가 저하된다는 문제가 발생한다.

또한, 예를 들어 측정을 여러 차례 실시하고, 이들의 평균치를 컨버전스량으로 하는 것으로 반복오차의 저감을 고려할 수 있지만, 이 방법으로는 측정회수가 많아지면 측정결과가 출력될 때까지의 시간이 길어지기 때문에, 측정 정도(精度)와 측정 속도와의 관계로 측정회수를 설정할 필요가 있고, 충분한 측정 정도가 얻어지지 않는 경우도 발생할 수 있다는 문제가 있다.

본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 전자빔과 형광체와의 위상관계가 측정에 영향을 주는 경우도 측정의 반복오차를 저감시켜서 안정적이고 고정도로 컨버전스량을 측정할 수 있는 컨버전스 측정장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 CRT 형광면의 소정의 위치에 전자빔을 조사하여 CRT의 표시면에소정의 테스트 패턴을 표시시키고 그 테스트 패턴을 촬상수단으로 촬상하고, 연산수단에서 이 촬상화상의 신호를 이용하여 각 색성분마다 상기 테스트 패턴의 휘도중심을 산출한 후, 그 산출 결과에 근거하여 상기 CRT의 컨버전스량을 산출하는 CRT의 컨버전스 측정방법에 있어서, 상기 전자빔을 조사함으로써 상기 CRT 형광면의 소정 위치에 형성되는 전자 에너지 분포의 공간 주파수를 소정의 저주파 영역에 제한하는 것이다(청구항 1항).

또한, 본 발명은 CRT의 표시를 제어하기 위한 영상신호를 발생하는 영상신호 발생수단과, 상기 CRT의 표시면에 대향 배치되고 상기 영상신호에 근거하여 형광면의 소정 위치에 전자빔이 조사되어 상기 CRT의 표시면에 표시된 소정의 테스트 패턴을 촬상하는 촬상수단과, 상기 테스트 패턴의 촬상화상을 구성하는 신호를 이용하여 각 색성분마다 상기 테스트 패턴의 휘도중심을 연산하고 그 연산결과에 근거하여 상기 CRT의 컨버전스량을 산출하는 연산수단을 갖춘 CRT의 컨버전스 측정장치에 있어서, 상기 영상신호 발생수단은 상기 전자빔을 조사함으로써 상기 CRT의 형광면의 소정 위치에 형성되는 전자 에너지 분포의 공간 주파수를 소정의 저주파 영역에 제한하는 영상신호를 발생하는 것이다(청구항 3항).

또한, 상기 전자 에너지 분포의 공간 주파수는 상기 CRT의 형광체 피치에 대응한 소정의 저주파 영역에 제한하면 좋다(청구항 2항 및 4항).

청구항 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서의 발명에 의하면, CRT로 영상신호에 근거하여 형광면의 소정 위치에 전자빔이 조사되어 상기 CRT의 표시면에 소정의 테스트 패턴이 표시된다. 전자빔의 조사에 의해 CRT의 형광면에 형성된 전자 에너지 분포는 전자빔의 정지(靜止)시의 빔 형상과 영상신호의 파형의 중첩입력에 의해 결정되고, 전자 에너지 분포의 공간 주파수는 영상신호의 파형에 의해 소정의 저주파 영역에 제한되고 CRT의 표시면에는 선예도(鮮銳度)가 낮은 테스트 패턴(흐릿함이 걸린 테스트 패턴)이 표시된다. 이 테스트 패턴의 화상은 촬상수단으로 촬상되고, 그 촬상화상을 이용하여 각 색성분마다 테스트 패턴의 휘도중심이 산출되고 그 산출결과에 근거하여 CRT의 컨버전스량이 산출된다.

예를 들어, 테스트 패턴으로서 세로 라인이 표시된 경우, R, G, B의 각 색의 세로 라인의 폭 방향(가로방향)의 휘도중심을 Dr, Dg, Db로 하면, 예를 들어 G의 색의 휘도중심을 기준으로 한 R, B의 색의 휘도중심의 차이(Cr=Dr-Dg, Cb=Db-Dg)가 가로방향의 컨버전스량으로서 산출된다. 이 경우, CRT의 형광면의 세로 라인의 표시위치에서의 전자 에너지 분포(전자빔을 라인 폭만큼 주사시킴으로써 상기 표시위치에 형성되는 전자 에너지 분포)의 공간 주파수는 소정의 저주파 영역에 제한되어 있기 때문에 에너지 분포의 처음과 끝 부분이 완만하게 변화하고, CRT의 표시면에는 선예도가 낮은 세로 라인이 표시된다. 그러므로, 반복측정에 있어서 형광체 배열에 대한 전자 에너지 분포의 위치가 미소 변화한 경우에도 각 형광체의 발광량의 변화는 세로 라인의 선예도가 높은 경우보다도 적어진다. 이 결과, 각 측정에서의 각 색성분마다의 테스트 패턴의 휘도중심의 오차가 작아지고, 컨버전스 측정의 반복오차가 저감된다.

또한, 청구항 제 2 항 또는 제 4 항에 기재된 발명에 의하면, 전자 에너지 분포의 공간 주파수는 측정대상의 CRT의 형광면의 형광체 피치에 따른 소정의 저주파 영역에 제한된다. 즉, CRT의 형광체 피치가 커질수록 전자 에너지 분포의 공간 주파수는 보다 저주파 영역에 가깝고 전자 에너지 분포의 처음과 끝 부분의 경사가 완만해진다.

또한, 본 발명은 상기 CRT의 컨버전스 측정장치에 있어서, 상기 영상신호 발생수단은 전자빔의 조사기간에 대응한 구형파로 이루어지는 신호를 발생하는 구형파 신호발생수단과, 상기 구형파 신호발생수단으로부터 출력되는 신호의 소정의 고주파 성분을 제거하는 필터수단으로 이루어지는 것이다(청구항 5항).

상기 구성에 의하면, 구형파 신호발생수단으로 전자빔의 조사기간에 대응한 구형파로 이루어지는 신호가 발생되고, 또한 이 신호의 소정의 고주파 성분이 필터수단에서 제거되어 각 구형파의 처음과 끝 부분이 평활화된 영상신호가 생성된다.

그리고, 상기 영상신호에 근거하여 CRT의 형광면에 전자빔이 조사되면, 조사위치에서의 전자 에너지 분포는 전자빔의 정지시의 빔형상과 전자빔이 조사되는 기간의 중첩입력에 의해 얻어지고, 처음과 끝 부분이 완만하게 변화하는 분포가 된다. 예를 들어, 전자빔의 정지시의 빔형상을 가우스 분포로 하고, 전자빔의 조사기간을 빔지름과 거의 동일하다고 하면, 전자 에너지 분포는 가우스 분포에 유사한 산(山)형의 형상이 되지만, 구형파의 처음과 끝 부분은 완만하게 변화하고 있기 때문에 전자 에너지 분포는 폭이 넓은 산형(표준편차가 큰 산형)이 된다.

또한, 본 발명은 상기 컨버전스 측정장치에 있어서, 상기 영상신호 발생수단은 계단형으로 레벨을 변화시켜 가우스 분포에 근사(近似)한 계단파로 이루어지는 영상신호를 발생하는 것이다(청구항 6항).

상기 구성에 의하면, 계단형으로 레벨을 변화시켜 가우스 분포에 근사한 계단파로 이루어지는 영상신호가 발생되고, 이 영상신호는 측정대상의 CRT에 입력된다. 그리고, 상기 영상신호에 근거하여 CRT의 형광면에 전자빔이 조사되면, 조사위치에서의 전자 에너지 분포는 전자빔의 정지시의 빔형상과 가우스 분포에 근사한 계단파의 중첩입력에 의해 얻어지고, 처음과 끝 부분이 완만하게 변화한 분포가 된다. 즉, 전자빔의 정지시의 빔형상을 가우스 분포로 하면, 전자빔의 조사위치에 있어서는 전자빔의 주사에 의해 계단파의 각 레벨에 따른 레벨을 갖는 산형의 전자빔이 중첩되므로 전자 에너지 분포는 폭이 넓은 가우스 분포에 근사한 산형의 형상(표준편차가 큰 산형)이 된다.

또한, 본 발명은 상기 CRT의 컨버전스 측정방법에 적용되는 영상신호 발생장치로서, 전자빔을 조사함으로써 상기 CRT의 형광면의 소정 위치에 형성되는 전자 에너지 분포의 공간 주파수를 소정의 저주파 영역에 제한하는 영상신호를 발생하는 것이다(청구항 7항).

상기 구성에 의하면, 영상신호 발생장치에서 발생된 영상신호는 측정대상의 CRT에 입력되고, CRT에서는 이 영상신호에 근거하여 형광면의 소정 위치에 전자빔이 조사되어 상기 CRT의 표시면에 소정의 테스트 패턴이 표시된다. 전자빔의 조사에 의해 CRT의 형광면에 형성되는 전자 에너지 분포는 전자빔의 정지시의 빔형상과 영상신호의 파형의 중첩 입력에 의해 소정의 저주파 영역에 제한되고, CRT의 표시면에는 선예도가 낮은 테스트 패턴(흐릿함이 걸린 테스트 패턴)이 표시된다.

또, 상기 영상신호 발생장치에 있어서, 상기 전자 에너지 분포의 공간 주파수를 상기 CRT의 형광체 피치에 따른 소정의 저주파 영역에 제한하는 영상신호를 발생하면 좋다(청구항 8).

상기 구성에 의하면, 전자 에너지 분포의 공간 주파수를 측정대상의 CRT의 형광면의 형광체 피치에 따른 소정의 저주파 영역에 제한하는 영상신호가 영상신호 발생장치에서 발생된다. 즉, CRT의 형광체 피치가 커질수록, 전자 에너지 분포의 공간 주파수가 보다 저주파 영역으로 치우치는 것과 같은 영상신호가 발생된다. 따라서, 형광체 피치가 큰 CRT일수록 전자빔의 조사에 의해 형광면에 형성된 전자 에너지 분포는 처음과 끝 부분이 완만하게 변화하는 형상이 된다.

또한, 본 발명은 상기 영상신호 발생장치에 있어서, 전자빔의 조사기간에 대응한 구형파로 이루어지는 신호를 발생하는 구형파 신호발생수단과, 상기 구형파 신호발생수단으로부터 출력되는 구형 신호의 소정의 고주파 성분을 제거하는 필터수단으로 이루어지는 것이다(청구항 9항).

상기 구성에 의하면, 구형파 신호발생수단에서 전자빔의 조사기간에 대응한 구형파로 이루어지는 신호가 발생되고, 또한 이 신호의 소정의 고주파 성분이 필터수단에서 제거되어 각 구형파의 처음과 끝 부분이 평활화된 영상신호가 생성되고, 이 영상신호가 측정대상의 CRT에 입력된다. CRT에서 이 영상신호에 근거하여 형광면에 전자빔이 조사되면, 상기 형광면에는 구형파의 레벨에 따른 레벨을 갖는 산형의 전자빔이 중첩되고 처음과 끝 부분이 완만하게 변화하는 산형 또는 사다리형의 전자 에너지 분포가 형성된다.

또한, 본 발명은 상기 영상신호 발생장치에 있어서, 계단형으로 레벨을 변화시켜서 가우스 분포에 근사한 계단파로 이루어지는 영상신호를 발생하는 것이다(청구항 10항).

상기 구성에 의하면, 영상신호 발생장치에서 계단형으로 레벨을 변화시켜서 가우스 분포에 근사한 계단파로 이루어지는 영상신호가 발생되고, 이 영상신호는 측정대상의 CRT에 입력된다. CRT에서 이 영상신호에 근거하여 형광면에 전자빔이 조사되면, 상기 형광면에는 계단파의 각 레벨에 따른 레벨을 갖는 산형의 전자빔이 중첩되기 때문에 폭이 넓은 가우스 분포에 근사한 산형의 형상(표준편차가 큰 산형)의 전자 에너지 분포가 형성된다.

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참고하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 컨버전스 측정장치를 이용한 컨버전스 측정계의 구성을 나타내는 도면.

도 2는 컨버전스 측정장치의 블록 구성을 나타내는 도면.

도 3은 측정대상의 컬러 CRT의 구조를 나타내는 도면.

도 4는 CCD 에리어 센서의 화소구성을 나타내는 도면.

도 5는 개구 격자형의 CRT의 페이스 플레이트의 구조를 나타내는 요부 사시도면.

도 6은 컬러 CRT에 표시되는 세로 라인 패턴과 영상 신호와의 관계를 나타내는 도면.

도 7은 세로 라인 패턴의 발광상태와 수평 주사에서의 전자빔의 프로파일 (profile) 상태의 관계를 나타내는 도면.

도 8은 형광체 피치의 산출방법을 설명하기 위한 도면으로서, (a)는 단색전발광된 CRT 표시면을 촬상하여 얻어지는 줄무늬 모양의 화상을 나타내는 도면, (b)는 화소 데이터를 추출하여 얻어지는 신호를 나타내는 도면.

도 9는 전자빔의 주사에 의해 형광면에 조사되는 전자 에너지의 분포를 나타내는 도면.

도 10은 형광체 배열에 대한 실질 빔 분포의 위치를 변화시킨 상태를 나타내는 도면.

도 11은 도 10의 실질 빔 분포(E1)에 대한 발광 형광체 분포와 실질 빔 분포 (E2)에 대한 발광 형광체 분포를 나타내는 도면.

도 12는 전자빔의 빔 형상을 가우스 분포로 하고, 영상 신호를 구형파로서 세로 라인의 부분의 형광체 배열에 대한 실광선 분포의 위치를 형광체 배열 피치의 범위로 변화시켰을 때의 수평 방향의 휘도중심의 최대 변화량을 시뮬레이트한 도면.

도 13은 도 10에 있어서, 분포폭이 좁은 실질 빔 분포의 위치를 형광체 배열에 대하여 변화시킨 상태를 나타내는 도면.

도 14는 도 13의 실질 빔 분포(E1)에 대한 발광 형광체 분포와 실질 빔 분포 (E2)에 대한 발광 형광체 분포를 나타내는 도면.

도 15는 구형파를 필터 회로에서 평활화한 경우의 파형을 나타내는 도면.

도 16은 구형파로 이루어지는 영상신호를 로우패스 필터로 평활화한 경우의 시정수와 휘도중심의 최대 변화량과의 관계를 시뮬레이트한 도면.

도 17은 실질 빔 분포의 고주파 성분을 제한하기 위한 영상신호의 다른 예로서, 사다리형의 파형을 갖는 신호를 나타내는 도면.

도 18은 실질 빔 분포의 고주파 성분을 제한하기 위한 영상신호의 다른 예로서, 레벨을 계단 형태로 변화시켜서 포락선이 가우스 분포에 근사한 파형을 갖는 신호를 나타내는 도면.

도 19는 개구 격자형의 컬러 CRT에 있어서, 가로 방향의 컨버전스 측정을 반복하여 행하였을 때의 1회째의 도트 패턴의 표시위치와 휘도중심과의 관계를 나타내는 도면.

도 20은 개구 격자형의 컬러 CRT에 있어서, 가로 방향의 컨버전스 측정을 반복하여 행하였을 때의 2회째의 도트 패턴의 표시위치와 휘도중심과의 관계를 나타내는 도면.

(부호의 설명)

1 : 컨버전스 측정장치 2 : CCD 카메라(촬상수단)

3 : 화상처리장치 31 : 앰프

32 : A/D 변환기 33 : VRAM

34 : RAM 35 : ROM

36 : 제어부(연산수단)

4 : 신호발생기(구형파 신호발생수단, 영상신호 발생장치)

41 : 대역제한회로(필터 수단) 5 : 측정제어장치(연산 수단)

51 : 연산처리부 52 : 입력부

53 : 표시부 6 : 컬러 CRT

61 : 컬러브라운관 62 : 구동제어회로

도 1은 본 발명에 따른 컨버전스 측정장치를 이용한 컨버전스 측정계의 구성을 나타내는 도이다. 또한, 도 2는 동 컨버전스 측정계의 블록 구성도이다.

컨버전스 측정장치(1)는 CCD 카메라(2), 화상처리장치(3), 신호발생기(4), 대역제한회로(41) 및 측정제어장치(5)로 구성되어 있다. CCD 카메라(2) 및 측정제어장치(5)는 각각 케이블에 의해 화상처리장치(3)에 접속되어 있다. 또, 화상처리장치(3)는 측정제어장치(5)와 통신 가능하게 접속되어 있다. 컨버전스 측정시에는 측정대상의 컬러 CRT(6)가 대역제한회로(41)를 통해서 신호발생기(4)에 접속된다.

컬러 CRT(6)는 전자(電磁)편향형 컬러 CRT로서, 도 3에 나타내는 바와 같이 화상을 표시하는 컬러 브라운관(61)과 이 컬러 브라운관(61)의 구동을 제어하는 구동제어회로(62)를 갖추고 있다. 컬러 브라운관(61)은 도 5에 도시되는 바와 같이 베이스 플레이트 이면에 수평방향으로 규칙적으로 배열된 스트라이프상의 R(적), G(녹), B(청)의 형광체(F_R, F_G, F_B)를 도포한 형광면(611)이 형성되어 있다. 또한, 브라운관(61) 내의 형광면(611)의 바로 앞에 소정 간격을 두고 발(blind)격자형의 개구 격자(612; aperture grill)가 설치되어 있다. 전자총 마운트(613) 내에는 R, G, B의 각 색에 대응하여 3개의 전자총(614)이 설치되고, 전자총 마운트(613)의 선단의 외측에 요크(615)가 설치되어 있다.

구동제어회로(62)는 전자총(614)으로부터 방사되는 R, G, B의 각 색에 대응하는 전자빔(Bm)을 제어하는 것이다. 구동제어회로(62)는 신호발생기(4)로부터 대역제한회로(41)를 통하여 입력되는 영상신호에 근거하여 전자총(614)의 구동을 제어한다.

CCD 카메라(2)는 컬러 CRT(6)의 표시면에 표시된 소정의 테스트 패턴을 촬상하는 촬상장치이다. CCD 카메라(2)는 컬러 CCD 에리어 센서로 이루어지는 촬상소자와 이 촬상소자의 촬상면에 테스트 패턴의 화상을 결상시키는 광학배율일정의 결상렌즈를 갖추고 있다. CCD 에리어 센서는 도 4에 나타내는 바와 같이, 예를 들어(수평 768 ×수직 484)개의 화소(g)가 2차원 매트릭스형으로 배열되어 이루어지는 것으로, 1개의 화소(g)는 예를 들어, 수평 8.4㎛ ×수직 9.8㎛의 사이즈를 갖고 있다.

CCD 카메라(2)는 컬러 CCD 에리어 센서(이하, "CCD"로 약칭한다)의 전하축적시간을 제어함으로써 임의의 셔터 속도에 따른 노출제어가 가능하게 되어있다. CCD 카메라(2)로부터는 촬상화상을 구성하는 화상신호가 R, G, B의 색성분으로 분리되어 출력된다.

화상처리장치(3)는 컬러 CRT(6)에 표시된 소정의 테스트 패턴(예를 들어, 도트 패턴, 라인 패턴 또는 크로스 해치 패턴 등)의 화상을 CCD 카메라(2)로 받아들임과 동시에 그 받아들인 화상을 이용하여 테스트 패턴의 휘도중심의 산출처리를 행하는 것이다.

신호발생기(4)로부터는 테스트 패턴의 모양에 대응한 소정의 구형파 열로 이루어지는 영상신호(하이 레벨의 부분에서 전자빔이 형광면(611)에 조사되고, 그 조사위치의 형광체를 발광시키는 것과 같은 신호)가 출력되고, 이 영상신호는 대역제한회로(41)에서 각 구형파열의 처음과 끝 부분이 완만하게 변화하도록 평활화된 후, 컬러 CRT(6)에 입력되고, 이에 따라 컬러 CRT(6)의 표시면에 소정의 테스트 패턴이 표시된다. 예를 들어, 컬러 CRT(6)의 표시면에 좌단으로부터 거리(L)의 위치에 라인폭(W)의 세로 라인 패턴을 표시시키는 경우, 도 6에 나타내는 바와 같이, 수평동기신호(S_H)로부터 소정의 시간(t; 전자빔(Bm)이 거리 L만큼 수평주사하는데 필요한 시간)만큼 지연시킨 펄스폭(τ; 전자빔(Bm)이 거리(W)만큼 수평주사하는데 필요한 시간)의 구형파(P)로 이루어지는 영상신호(S_P)가 신호발생기(4)로부터 출력된다. 이 영상신호(S_P)는 대역제한회로(41)에 의해 구형파(P)의 엣지 부분이 평활화된 영상신호(S_P')로 변경되어 컬러 CRT(6)에 입력된다.

컬러 CRT(6)에서는 구동제어회로(62)에 의해 영상신호(S_P')에 근거하여 전자총(614)이 구동되고, 컬러 CRT(6)의 표시면의 세로 라인(P_L)의 위치에서는 도 7에 나타내는 바와 같이 전자빔(Bm)이 형광면(611)상을 수평주사한다. 상기 도면에 나타내는 바와 같이, 세로 라인(P_L)의 엣지 부분에서는 전자빔(Bm)의 피크 값이 변화하기 때문에(잠증 또는 잠감하기 때문에) 형광면(611)의 세로 라인(P_L)의 표시위치에서의 전자 에너지 분포는 영상신호(S_P')에 근거하여 컬러 CRT(6)을 구동한 경우에 비해 기슭이 넓어지고 세로 라인(P_L)의 윤곽의 명료도는 저하하는 것으로 되어 있다. 즉, 세로 라인(P_L)의 화상은 흐릿한 화상(선예도가 낮은 화상)이 되어 있다.

이와 같이, 컬러 CRT(6)의 표시면에 표시된 테스트 패턴(P_L)의 선예도를 낮게 하고 있는 것은 컨버전스량의 측정치의 반복오차를 저감시켜서 안정적으로 고정도의 컨버전스량 측정을 가능하게 하기 위해서이다. 또, 테스트 패턴의 선예도와 컨버전스 측정에서의 반복오차와의 관계에 대해서는 후술한다.

화상처리장치(3)는 CCD 카메라(2)의 노광동작(촬상동작)의 구동을 제어하여 컬러 CRT(6)에 표시된 테스트 패턴의 화상을 받아들인다. 그리고, 그 테스트 패턴의 화상을 이용하여 R, G, B의 색성분마다 빔의 휘도중심을 산출한다.

화상처리장치(3)는 도 2에 나타내는 바와 같이 증폭기(31), A/D변환기(32), VRAM(33; Video RAM), RAM(34; Random Access Memory), ROM(35; Read Only Memory)(35) 및 제어부(36)를 갖추고 있다.

증폭기(31)는 CCD 카메라(2)로부터 R, G, B의 색성분으로 분리되어 출력되는 화상신호(CCD의 각 화소의 수광신호)를 소정의 레벨로 증폭하는 것이다. A/D변환기(32)는 화상신호(아날로그 신호)를, 예를 들어 10비트의 디지털 신호(이하, "화상 데이터"라 한다)로 변환하는 것이다. VRAM(33)은 A/D변환기(32)로부터 출력되는 화상 데이터를 R, G, B의 색성분마다 기억하는 메모리이다. 따라서, VRAM(33)은 적어도 각 색성분마다 화상을 기억할 수 있는 기억용량을 갖고 있다.

ROM(35)은 컨버전스 측정을 위한 테스트 패턴의 촬상, 촬상화상의 화상처리및 미스컨버전스량 연산 등을 하기 위한 제어 프로그램이 기억된 메모리이다. 또한, RAM(34)은 제어부(36)가 상기 제어 프로그램에 따라서 소정의 처리를 하기 위한 메모리이다.

제어부(36)는 CCD 카메라(2)에 의한 이 테스트 패턴의 촬상제어, 촬상화상의 화상처리 및 촬상화상에 근거한 각 색성분마다 휘도중심위치의 연산을 행하는 것이다.

각 색성분마다 휘도중심위치의 연산은, 예를 들어 도 6에 나타내는 백색의 세로 라인(P_L)의 촬상화상을 이용하여 수평방향의 휘도중심을 연산하는 경우를 예로 설명하면 이하와 같이 행하여진다.

우선, 휘도중심의 연산에 앞서, 컬러 CRT(6)의 동일 색의 형광체의 수평방향의 거리(px; 이하, 형광체 피치(px)라고 한다)의 연산이 행하여진다. 또, 형광체 피치(px)를 이미 알고 있는 경우는 측정제어장치(5)의 입력부(52)로부터 그 데이터를 입력하도록 하여도 좋다.

형광체 피치(px)는 CCD 카메라(2)를 CRT 표시면의 소정의 위치에 대향 배치한 상태로 컬러 CRT(6)를 단색전발광시켜 해당 CCD 카메라(2)를 구동하여 이 전발광상(全發光像)을 촬상하고, 이 촬상화상의 데이터를 이용하여 산출된다. 또, 단색전발광이란 R, G, B의 색성분중에서 1개의 색성분의 형광체의 전체를 발광시키는 것으로, 예를 들어 G의 색의 형광체를 전발광시킬 때는 전자총(614)으로부터 일정한 에너지 강도로 G의 색에 대한 전자빔(Bm)을 CRT 표시면의 전역에 걸쳐서 소인(掃引) 조사함으로써 행하여진다. 또, 전자빔(Bm)의 조사범위를 CCD 카메라(2)의 촬상범위에 한정하도록 하여도 좋다.

개구 격자형의 컬러 CRT의 경우, CCD 카메라(2)로 촬상된 전발광상은 도 8(a)에 나타내는 줄무늬모양을 이루고, 이 줄무늬모양 화상을 구성하는 화소 데이터(CCD에서의 출력신호를 A/D변환한 데이터)는 VRAM(33)에 격납된다. 그리고, VRAM (33)으로부터 화소 데이터를 독출하고 소정의 신호처리를 행하면, 도 8(b)에 나타내는 정현파형의 신호(S)가 얻어진다. 도 8(a)에 있어서, 세로줄무늬(M(1), M(2), …M(8))은 G 색의 형광체의 발광부분의 형상이고, 신호(S)의 각 산은 동도로부터 분명한 바와 같이 줄무늬모양의 주기(周期)와 동일한 주기를 갖고 있다. 따라서, 예를 들어 세로의 줄무늬 M(1)의 위치(A)와 세로의 줄무늬 M(8)의 위치(B)와의 간격(T_AB)을 CCD의 촬상면에서의 거리(d_AB)로 변환하고, 또한 이 거리(d_AB)를 촬영렌즈의 광학배율(β)을 이용하여 CRT 표시면에서의 거리(D_AB)로 변환함과 동시에 거리 (D_AB)사이에 포함되는 라인 간격수(N_AB; 도 8(a)에서는 7개)로 상기 거리(D_AB)를 나눔으로서 가로방향의 형광체 피치(px)가 산출된다.

제어부(36)는 신호(S)의 각 산(山)의 휘도중심 또는 휘도중심(中心)(산의 좌우반치점의 중점)을 산출하고, 이 산출결과에 대응하는 VRAM(33)상의 화소 어드레스(ADD(i), i=1,2,…8)로 변환함으로써 각 세로의 줄무늬 M(i), i=1,2,…8)의 위치를 특정한다. 그리고, 각 화소 어드레스(ADD(i))를 RAM(34)에 기억한다.

CCD의 수평방향(도 4에 있어서, x 방향)의 화소 피치(동일 색의 화소의 인접간격)를 p_CCD로 하면, 거리(d_AB)는 D_AB=(ADD(8)-ADD(1))·p_CCD에 의해 산출되고, 또한 거리(D_AB)는 D_AB= d_AB/β에 의해 산출된다.

따라서, 제어부(36)는,

px = D_AB/N_AB= {ADD(8)-ADD(1)}·p_CCD/(β·N_AB)

을 연산함으로써 가로방향의 형광체 피치(px)를 산출하고, 그 산출결과를 RAM(34)에 격납한다.

다음에 R, G, B의 색성분마다 가로방향의 휘도중심(Drx, Dgx, Dbx)의 연산이 행하여진다.

휘도중심(Drx, Dgx, Dbx)은 CCD 카메라(2)를 CRT 표시면의 소정의 위치에 대향 배치한 상태로 컬러 CRT(6)에 세로 라인(P_L)으로 이루어지는 백색의 테스트 패턴을 표시시키고, 이 CCD 카메라(2)를 구동하여 이 테스트 패턴을 촬상하고 이 촬상화상의 각 색성분의 화상 데이터를 이용하여 산출된다.

CCD 카메라(2)에 의해 세로 라인(P_L)으로 이루어지는 테스트 패턴의 촬상이 행하여지면, CCD 카메라(2)로부터 R, G, B의 색성분으로 분리하여 화상신호가 출력되고, 그 화상신호는 A/D변환기(32)에서 디지털 신호의 화상 데이터로 변환된 후, VRAM(33)에 기억된다. 계속해서 VRAM(33)에 기억된 R, G, B의 각 색성분의 화상 데이터로부터 세로 라인(P_L)을 구성하는 화상 데이터가 각각 추출되고, 그 화상 데이터를 이용하여 각 색마다 세로 라인(P_L)의 수평방향(x 방향)의 휘도중심(Drx, Dgx, Dbx)이 산출된다.

또, 세로방향의 휘도중심(Dry, Dgy, Dby)는 컬러 CRT(6)에 가로 라인으로 이루어지는 백색의 테스트 패턴을 표시시키고 가로방향의 휘도중심(Drx, Dgx, Dbx)의 연산과 동일한 방법으로 이 테스트 패턴의 촬상화상을 이용하여 산출된다.

도 1로 되돌아가서 신호발생기(4)는 비디오 제너레이터로 이루어지고 컬러 CRT(6)에 표시시키는 컨버전스 측정용의 소정의 테스트 패턴(예를 들어, 도트 패턴 이나 크로스 해치 패턴, 라인 패턴 등)에 해당하는 소정의 영상신호(S_P)를 발생하는 것이다. 신호발생기(4)로부터는 R, G, B의 각 색성분의 영상신호(S_P; 패턴신호)가 출력되고, 대역제한회로(41)를 통해서 컬러 CRT(6)에 입력된다.

대역제한회로(41)는 저주파 필터 회로(로우패스 필터)로 이루어지고, 신호발생기(4)로부터 출력되는 구형파열로 이루어지는 영상신호(S_P)의 주파수대역을 소정의 저주파영역에 제한하는 것이다. 대역제한회로(41, 이하, 로우패스 필터(41)라고 한다)의 회로구성으로서는 정 K형, 유도 m형, 격자형 회로 등의 임의 형태의 LC 필터를 채용할 수 있다. 또한 LC 필터 이외의 메커니컬 필터, 수정 필터, 세라믹 필터 등을 이용하여도 좋다. 또한 본 실시의 형태에서는 고주파 성분을 제한하는 회로로서 로우패스 필터를 이용하고 있지만, 밴드패스 필터를 이용하여 소정의 영역의 고주파 성분을 제한하도록 하여도 좋다.

측정제어장치(5)는 컨버전스 측정 시스템의 동작제어를 행함과 동시에, 컨버전스량의 측정결과를 표시부(53)에 출력하는 것이다. 측정제어장치(5)는 연산처리부(51), 키보드 등의 입력부(52), 컬러 CRT나 LCD 등으로 이루어지는 표시부(53)가 일체적으로 구성된 퍼스널 컴퓨터로 구성되어 있다. 측정제어장치(5)는 입력부(52)로부터 컨버전스 측정의 지시가 입력되면, 화상처리장치(3)와의 사이에서 컨버전스 측정에 필요한 데이터의 교신을 행하고 화상처리장치(3)에 대해서 컬러 CRT(6)에 표시된 테스트 패턴의 촬상 및 이 촬상화상을 이용한 휘도중심의 연산 등의 처리를 행하게 하고 그 연산결과를 받아들인다. 그리고, 그 연산결과를 이용하여 컨버전스량을 산출하고, 그 산출결과를 표시부(53)에 출력한다.

컨버전스량의 측정은 R, G, B의 각 색성분의 휘도중심(Dij, i=r,g,b, j=x,y)중에서 어느 하나의 휘도중심(Dij), 예를 들어 G의 색의 휘도중심(Dgj)를 기준으로 한 휘도중심간의 어긋난 양(△crj=Drj-Dgj, △cbj(=Dbj-Dgj)을 산출하고, 이 산출결과와 촬영렌즈의 광학배율β로부터

△Crx=△crx/β …(1)

△Cbx=△cbx/β …(2)

△Cry=△cry/β …(3)

△Cby=△cby/β …(4)

의 연산식에 의해 컬러 CRT(6)의 수평방향의 컨버전스량(△Crx, △Cbx)과 수직방향의 컨버전스량(△Cry, △Cby)이 산출된다.

다음으로, 컬러 CRT(6)에 선예도가 낮은 테스트 패턴을 표시시켜서 컨버전스 측정을 행한 경우의 측정 정밀도에 주는 효과에 대해서 설명한다.

도 6에 있어서, 영상신호(S_P)에 근거하여 전자빔(Bm)을 수평주사를 하였을 때의 임의의 수평라인에서의 세로 라인(P_L)의 부분에 조사되는 전자빔의 에너지 분포(즉, 형광체 발광에 기여하는 전자 에너지의 분포)는 정지시의 전자빔(Bm) 빔형상과 그 빔형상을 갖는 전자빔(Bm)의 세로 라인(P_L)의 라인폭(W)에서의 주사신호(구형파 신호)의 중첩 입력에 의해 얻어지고, 그 파형은, 예를 들어 도 9에 나타내는 분포(E)의 형상을 갖고 있다.

또, 도 9에서는 전자빔(Bm)의 빔형상을 가우스 분포로 하고, 전자빔(Bm)을 상기 전자빔의 빔 직경 1개분만 주사시키고 있기 때문에 전자 에너지의 분포(E ; 이하, 이 분포를 "실질(實) 빔 분포"라고 한다)도 가우스 분포에 근사한 산형의 형상으로 되어있지만, 주사거리를 더이상 길게 하면 실질 빔 분포(E)는 사다리형상이 된다.

컨버전스 측정의 반복측정에서의 측정오차는 도 10에 나타내는 바와 같이,컬러 CRT(6)의 형광면(611)에 도포된 형광체(F)에 대한 실질 빔 분포(E1, E2)가 상대적인 위치의 어긋남에 기인하여 발생된다.

도 10에 있어서, 실질 빔 분포(E1, E2)를 예를 들어 G의 색의 실질 빔 분포로 하고, 실선으로 나타내는 실질 빔 분포(E1)를 1회째의 측정시의 분포로 하고, 일점쇄선으로 나타내는 실질 빔 분포(E2)를 2회째의 측정시의 분포로 한다. 실질 빔 분포(E1)는 분포의 중심(n1)이 G의 색의 형광체(F_G)에 일치하고, 실질 빔 분포 (E2)의 분포의 중심(n2)은 형광체(F)의 가로방향의 배열 피치(인접하는 형광체간의 거리)를 ξ로 하면, 형광체(F_G2)로부터 ξ만큼 우측으로 어긋난 위치가 된다.

그리고, 실질 빔 분포(E1)에 대한 형광체(F_G1, F_G2, F_G3)의 발광레벨을 각각 a1, a2, a3으로 하고, 실질 빔 분포(E2)에 대한 형광체(F_G1, F_G2, F_G3)의 발광레벨을 각각 b1, b2, b3으로 하면, 도 11에 나타내는 바와 같이 된다.

실질 빔 분포(E1, E2)의 휘도중심을 각각 형광체(F_G2)의 위치를 기준으로서 우측방향에 거리(Dg1, Dg2)만 어긋난 위치로 하면, 실광선 분포(E1)에 대해서는

a1·(px+Dg1)+a2·Dg1-a3·(px-Dg1)=0

a1= a3＞0, a2＞0

이 성립하기 때문에, 상기 식으로부터 Dgx=0이 되고, 실질 빔 분포(E1)의 휘도중심(Dgx)는 기준위치(즉, 형광체(F_G2)의 위치)가 된다.

또한, 실질 빔 분포(E2)에 대해서는,

b1·(px+Dg2)+b2·Dg2-b3·(px-Dg2)=0

b1＞0, b2＞0, b3＞0

이 성립하기 때문에, 상기 식으로부터 Dgx=(b3-b1)·px/(b1+b2+b3)가 되고, 실질 빔 분포(E1)의 휘도중심(Dg1)은 기준위치로부터 우측방향으로 (b3-b1).px/ (b1+b2+b3)만 어긋난 위치가 된다. 따라서, 1회째와 2회째와의 사이에서 G의 색의 휘도중심(Dgx)는 │(b3-b1)·px/(b1+ b2+ b3)│만큼 변화하는 것이 된다.

도 12는 정지시의 전자빔(Bm)의 빔형상을 가우스 분포로 하고, 수평라인에서의 영상신호를 세로 라인에 대응하는 위치에서 기준 레벨로부터 소정 레벨로 변화하는 구형파(도 6의 영상신호 (S_p)에 상당)로 하고, 빔 주행폭(W')을 파라미터로서 세로 라인의 부분의 형광체 배열에 대한 실질 빔 분포(E)의 위치를 형광체 배열 피치(ξ)의 범위로 변화시켰을 때의 수평방향의 휘도중심의 변화량(ξDx)의 최대치 (δDxmax')를 시뮬레이션한 도면이다.

동도에 있어서, 횡축은 전자빔(Bm)의 빔형상의 표준편차(σ')이고, 종축은 휘도중심의 최대변화량(δDxmax')이다. 또 빔 주행폭(W'), 표준편차(σ' 및 δDxmax')의 눈금은 형광체 피치(px)를 단위로 한 것으로, 빔 주행폭, 전자빔(Bm)의 빔형상의 표준편차 및 최대변화량의 실제의 사이즈(W, σ, δDxmax)는 각각 눈금치에 형광체 피치(px)를 곱함으로써 산출된다. 즉, W=W'·px〔㎜〕, σ=σ'·px〔㎜〕, δDxmax=δDxmax'·px〔㎜〕이다.

동도로부터 알 수 있는 바와 같이, 전자빔(Bm)의 빔형상이 급격히 높아질수록, 최대변화량(δDxmax')은 증대하고, 빔형상이 동일하여도 빔 주행폭(W')이 짧아질수록 최대변화량(δDxmax')은 증대한다. 이는 이하와 같이 생각하면 정상적으로 이해할 수 있다. 즉, 전자빔(Bm)의 빔형상의 표준편차(σ')가 작아지면 도 10에 있어서, 실질 빔 분포(E1, E2)의 표준편차도 작아지고, 도 13에 나타내는 바와 같이 분포의 기슭의 확대가 좁아진다. 이 때문에 도 14에 나타내는 바와 같이 실질 빔 분포(E)가 약간 오른쪽에 변화한 경우라도 실질 빔 분포 내의 좌단의 휘도 레벨(a1)과 우단의 휘도 레벨(a3)와의 발란스가 크게 변화하여(도 14에서 b1=0이 되었다), 실질 빔 분포(E)의 휘도중심(Dg)에 우측방향으로 크게 변화하게 된다. 또한, 빔 주행폭(W')을 짧게 하는 경우는 동일한 형광체의 발광시간 내에서의 빔 주행폭(W')을 짧게 하기 위해 실질적으로 실질 빔 분포(E)의 확대가 좁아지게 되고, 결과적으로 도 13 및 도 14의 경우와 같이 된다.

예를 들어, 해상도 1200의 17인치 컬러 CRT에 있어서, 수평방향의 표시 사이즈를 300㎜로 하면, 표시 가능한 세로 라인의 라인 폭은 300/1200=0.25㎜가 된다. 이 라인 폭은 거의 형광체 피치(px=260㎛)와 동일하고, 도 12에서는 빔 주행폭 (W'=0.5)의 그래프에 따라 휘도중심의 최대변화량(δDxmax')가 변화한다고 추정된다. 따라서, 전자빔(Bm)의 빔 형상의 표준편차(σ')가, 예를 들어 0.2(즉, σ=260㎛×0.2=52)로 설정되어 있으면, 컨버전스 측정의 반복측정에서 휘도중심의 최대변화량( δDxmax)는 약 46.8㎛(=δDxmax'×px=0.18×260㎛)이 되는 것을 알 수 있다.

상기한 바와 같이, 형광체 배열에 대한 실질 빔 분포(E)가 상대적인 위치의 어긋남에 따라서 휘도중심(Dx)가 변화하고, 이에 기인하여 컨버전스 측정에 있어서의 반복오차가 생기는 것을 이해할 수 있다.

다음에, 형광체 배열에 대한 실질 빔 분포(E)의 상대위치의 어긋남에 근거하는 휘도중심(Dx)의 변화량을 정량적으로 해석하고, 테스트 패턴의 선예도를 저하시키는 것의 효과에 대해서 설명한다.

또, 이하의 함수해석에 있어서는, 설명을 간단히 하기 위해 형광체가 수평방향으로 일차원으로 배열되고, 이 형광체 배열 라인 상에 전자빔(Bm)이 1차원적으로 주사되어 실질 빔 분포(E)가 생기는 경우에 대해서 설명한다. 또한, 좌표 x나 승산의 기호 「×」와의 혼동을 피하기 위해 각 기호의 가로방향을 나타내는 「x」의 첨자는 생략한다. 따라서, 예를 들어 형광체 피치 「px」는「p」로 나타내는 것으로 한다.

형광체의 배열방향의 좌표를 x로 하고 형광체의 배열을 나타내는 함수를 ph(x)로 하고, 이 형광체의 배열 라인 상에서의 실질 빔 분포(E)를 나타내는 함수를 bp(x)로 하고, 이들 함수 bp(x), ph(x)의 퓨리에(fourier)변환을 각각 BP(ω), PH(ω)로 하면, 형광체 배열함수 ph(x), PH(ω)는 하기 식 (1), (2)와 같이 된다.

또한, 전자빔(Bm)의 조사에 의한 형광체의 발광분포(즉, 휘도 분포)를fm(x), 그 퓨리에 변환을 FM(ω)로 하면, 발광분포함수 fm(x), FM(ω)는 하기 식 (3), (4)와 같이 된다.

여기서 실질 빔 분포의 위치(예를 들어, 도 10의 실질 빔 분포(E)의 위치)와 발광 형광체 분포의 위치(예를 들어, 도 11의 휘도 분포(a1, a2, a3)의 위치)를 각각 휘도중심 XG, XG'로 정의하면, 하기 식 (5), (6)과 같이 된다.

여기서 δXG=XG'-XG로 두면, 이 δXG는 형광체 배열에 대한 전자빔(Bm)의 조사위치를 상대적으로 변화시켰을 때(즉, 실질 빔 분포의 위치를 상대적으로 변화시켰을 때)의 발광 형광체의 휘도중심의 변화량이 된다. 상기 식 (6)에 있어서 휘도중심(XG')의 분모의 제 2 항 이하를 고차(高次)의 변화량으로 보고, 제 2 항 이하를 무시한 근사식과 상기 (5)식을 δXG의 식에 대입하면, 변화량(δXG)는 하기 식 (8)과 같이 된다.

그런데, 형광체는 이산적으로 배열되어 있으므로, 형광체 배열함수(ph(x))를 하기 식 (9)와 같이 정의한다.

그리고, 상기 (9)식에 있어서, i=0일 때는 하기 (10)식과 같이 되고, i≠0일 때는 하기 식(11)과 같이 되므로, 상기 식 (8)에 있어서 c_-1·BP(2πi/p)'+c₊₁·BP(-2πi/p)'는 하기 식 (12)와 같이 된다.

함수(bp(x))가 실우함수일 때, 퓨리에 변환 BP(ω)는 하기 식 (13)과 같이 되므로 퓨리에 변환 BP(ω)'는 하기 식 (14)와 같이 되고, BP(-ω)'=-BP(ω)'이 된다.

따라서, 상기 식 (12)와 상기 식 (14)로부터 c_-1·BP(2πi/p)'+c₊₁·BP(-2πi/p)'는 하기 식 (15)와 같이 된다.

이상으로부터, 휘도중심의 변화량(δXG)는 상기 식 (8)과 상기 식 (15)로부터 하기 식 (16)으로 나타내어진다.

다음, 상기 식(16)을 간략화하여 휘도중심의 변화량(δXG)를 개산하여 본다.

예를 들어 i=1인 경우만을 생각하고, q/p=0.8×(1/3)≒0.27로 하면(이 수치는 17인치 컬러 CRT에서 가로방향의 해상도가 1,600도트의 경우에 상당한다), sinc(πq/p)는 (π/0.27)·sin(0.27π)≒0.89가 되므로, 여기서 sinc(πq/p)≒1.0으로 근사하면, 휘도중심의 변화량(δXG)는 하기 식 (17)이 된다.

따라서, 휘도중심의 변화량(δXG)의 최대치(δXGmax)는,

이 된다.

그런데, 전자빔(Bm)의 빔형상을 나타내는 함수를 bpsf(x)(표준편차 σ의 가우스 분포함수)로 하고, 전자빔(Bm)의 조사기간을 나타내는 함수를 rect(x)(예를들어, 도 6의 영상신호(S_p)에 나타내는 구형파의 함수)로 하면, 전자빔(Bm)의 조사기간에서의 실질 빔 분포를 나타내는 함수(bp(x))는 하기 식 (19)로 나타내어지고, 퓨리에 변환 BP(ω), BP(ω)'는 하기 식 (20) 및 (21)이 되므로, 상기 식 (18)은 하기 식 (22)가 된다.

상기 식 (22)식에 있어서, w=m·p(m은 정수), σ=k·p(k는 계수)로 하면, 휘도중심의 최대변화량(δXGmax)는 하기 식 (23)이 되고, 도 6에 있어서 세로라인(P_L)의 라인 폭(W)이 형광체 피치(p)의 정수배일 때는 휘도중심의 변화량은 상기 형광체 피치(p)에 관계한 소정의 일정치가 된다.

예를 들어, k=0.2로 하면, δXGmax=(2/π)·exp(-(0.2π)²)≒0.21p가 된다. 따라서, 세로 라인(P_L)의 라인 폭(W)을 단순히 넓혀도 형광체 배열에 대한 전자빔 (Bm)의 조사위치의 변화에 근거한 세로 라인(P_L)의 휘도중심의 변화량은 거의 변화하지 않고, 컨버전스 측정에 있어서의 반복오차를 저감할 수 없음을 알 수 있다.

상기 식 (16)에 나타내는 바와 같이, 휘도중심의 변화량(δXG)는 (q/p)과 (θ/p)의 파라미터에 의존하고(즉, 형광체의 크기와 배열상태에 의존하고), 이들에 관계없이 휘도중심의 최대변화량(δXGmax)을 저감하기 위해서는 BP(2πi/p)'/BP(0)를 작게 해야한다. 즉, 실질 빔 분포의 공간주파수에 대역제한을 만들고, 실질 빔 분포의 확대를 크게 해야한다. 예를 들어, 도 9의 실질 빔 분포(E)의 경우, 경사가 완만한 산형으로 해야한다.

실질 빔 분포의 공간주파수에 대역제한을 만드는 방법으로서는 여러 가지 방법을 고려할 수 있지만, 가장 간단한 방법은 구형파로 이루어지는 영상신호를 평활 화하여 시작과 끝 부분을 완만하게 변화시키는 방법이다. 즉, 본 실시의 형태에 나타내는 바와 같이, 신호발생기(4)로부터 출력되는 구형파로 이루어지는 영상신호를저주파 필터 회로(41)에 통하게 하여 소정의 고주파 성분을 제거하고, 도 16에 나타내는 바와 같이 신호의 시작과 끝 부분에 경사를 갖게 하는 것이다.

도 16은 도 12의 U점에 대응하는 구형파의 영상신호를 여러 가지의 시정수를 갖는 로우패스 필터로 대역제한을 건 경우의 테스트 패턴의 휘도중심의 최대변화량 (δXGmax)를 시뮬레이트한 것이다. 또, 단위 도트 폭을 형광체 피치와 동일하게 한 경우의 것이다.

도 16에 있어서, 종축은 휘도중심의 최대변화량(δDxmax')이다. 또한, 횡축은 로우패스 필터의 시정수(d')이다. 또한, 도 16은 적당히 샘플링한 시정수(d')에 대한 휘도중심의 최대변화량(δDxmax')을 횡축에 등간격으로 배열한 것으로, 시정수 (d')에 대한 휘도중심의 최대변화량(δDxmax')의 변화의 경향을 나타내는 것이고, 각 점을 이은 절선은 시정수(d')에 대한 휘도중심의 최대변화량(δDxmax')의 정확한 특성을 나타내는 것은 아니다. 또한, 시정수(d') 및 δDxmax'의 눈금은 형광체 피치(px)를 단위로 한 것으로, 시정수 및 최대변화량의 실제의 사이즈(d 및 δDxmax)는 각각 눈금치에 형광체 피치(px)를 곱함으로써 산출된다. 즉, d=d'·px〔㎜〕, δDxmax=δDxmax'·px〔㎜〕이다.

동도에 있어서, d'=0.0의 점 Q는 대역제한을 하지 않기 때문에 도 12의 U점에 대응하고 있다. 그리고, 동도에 나타내는 바와 같이 시정수(d')를 크게 하는데 따라서 휘도중심의 최대변화량(δDxmax')가 작아지는 것을 알 수 있다.

영상신호(S_P)에 로우패스 필터를 통하지 않은 경우(도 16의 Q점의 경우), 예를 들어, 해상도가 1200, 수평방향의 표시 사이즈가 300㎜, 형광체 피치(px)가 260㎛인 17인치 컬러 CRT에서는 휘도중심의 최대변화량(δDxmax)이 약 46.8㎛로 되었지만, 영상신호(S_P)에 시정수(d')가 2∼3인 로우패스 필터를 통하면, 형광체 배열에 대한 실광선 분포가 상대적인 위치의 변화에 기인하는 휘도중심의 최대변화량 (δDxmax)은 δDxmax=d'×px=(0.016∼0.011)×260㎛≒4.2∼2.9㎛가 되고, 측정오차로서 거의 문제가 되지 않을 정도로 휘도중심의 최대변화량(δDxmax)을 억제할 수 있음을 알 수 있다.

또, 본 실시의 형태에서는 구형파로 이루어지는 영상신호를 로우패스 필터회로에 통하게 하여 처음과 끝 부분을 완만하게 변화시키게 하였지만, 신호발생기(4)로서 도 17에 나타내는 바와 같이, 엣지부가 직선적으로 경사진 사다리형 파형의 영상신호(S_P)를 출력할 수 있는 신호발생기를 이용하고, 이 사다리형 파형의 영상신호를 직접 컬러 CRT(6)에 입력하도록 하여도 좋다. 또한, 신호발생기(4)로서 도 18에 나타내는 바와 같이, 계단형으로 레벨이 변화하는 계단파로 이루어지는 영상신호(S_P)를 출력할 수 있는 신호발생기를 이용하고, 이 계단파로 이루어지는 영상신호 (S_P)를 직접 컬러 CRT(6)에 입력하도록 하여도 좋다. 도 18에 나타내는 신호는 포락선(R; 包絡線)이 가우스 분포 함수에 근사하도록 도트마다 레벨을 계단형으로 변화시킨 것이다. 이 영상신호(S_P)에 따라서 전자빔(Bm)이 조사된 경우도 실질 빔 분포는 표준편차가 큰 가우스 분포에 근사한 분포가 되고, 휘도중심의 최대변화량(δDxmax)를 억제할 수 있다.

또한, 도 16으로부터 분명한 바와 같이, 로우패스 필터의 시정수(d)는 측정대상의 컬러 CRT(6)의 형광체 피치(px)에 의존하므로 형광체 피치(px)에 따른 적정한 시정수(d)를 설정하도록 하면 좋다. 즉, 실질 빔 분포의 고주파성분의 제한영역은 형광체 피치(px)가 커질수록 넓어지도록(필터회로(41)의 차단주파수를 낮아지도록)하면 좋다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 CRT의 형광면의 소정의 위치에 전자빔을 조사하여 해당 CRT의 표시면에 소정의 테스트 패턴을 표시시키고, 그 테스트 패턴의 촬상화상의 신호를 이용하여 CRT의 컨버전스량을 산출하는 컨버전스 측정방법 및 그 장치에 있어서, 전자빔을 조사함으로써 CRT의 형광면에 형성되는 전자 에너지 분포의 공간 주파수를 소정의 저주파 영역에 제한하도록 하였기 때문에, 상기 전자 에너지 분포는 처음과 끝 부분이 완만하게 변화하는 형상이 되고, 반복측정에 있어서 형광체 배열에 대한 전자 에너지 분포의 위치가 미소 변화한 경우에도 각 형광체의 발광량의 변화는 전자 에너지 분포의 주파수 제한을 하지 않은 경우에 비해 각 측정에서의 각 색 성분마다의 테스트 패턴의 휘도중심의 오차는 작아지고, 컨버전스 측정의 반복오차를 저감할 수 있다.

또한, 전자 에너지 분포의 공간 주파수를 측정대상의 CRT의 형광면의 형광체 피치에 따른 소정의 저주파 영역에 제한하도록 하였기 때문에 CRT의 형광체 피치에관계없이 컨버전스 측정의 반복오차를 저감할 수 있다.

또한, 영상신호로서 전자빔의 조사기간에 대응한 구형파로 이루어지는 신호를 발생하고, 이 신호의 소정의 고주파 성분을 제거하여 처음과 끝 부분이 완만하게 변화하는 신호를 발생하도록 하였기 때문에, 기존의 신호발생기와 로우패스 필터를 이용하여 본 발명에 따른 CRT의 컨버전스 측정방법 및 그 장치에 적용되는 영상신호 발생수단 또는 영상신호 발생장치를 간단히 구성할 수 있다.

또한, 계단형으로 레벨을 변화시켜 가우스 분포에 근사한 계단파로 이루어지는 신호를 영상신호로서 발생하도록 하였기 때문에, 기존의 신호발생기를 이용하여 본 발명에 따른 CRT의 컨버전스 측정방법 및 그 장치에 적용되는 영상신호 발생수단 또는 영상신호 발생장치를 보다 간단히 구성할 수 있다.

Claims (15)

1. CRT 형광면의 소정 위치에 전자빔을 조사하여 상기 CRT의 표시면에 소정의 테스트 패턴을 표시시키고, 그 테스트 패턴을 촬상수단으로 촬상하고, 연산수단으로 촬상화상의 신호를 이용하여 각 색성분마다 상기 테스트 패턴의 휘도중심을 연산한 후, 그 연산결과에 근거하여 상기 CRT의 컨버전스량을 산출하는 CRT의 컨버전스 측정방법에 있어서,

   상기 전자빔을 조사함으로써 상기 CRT 형광면의 소정의 위치에 형성되는 전자 에너지 분포의 공간 주파수를 소정의 저주파 영역에 제한하는 것을 특징으로 하는 CRT의 컨버전스 측정방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전자 에너지 분포의 공간 주파수는 상기 CRT의 형광체 피치에 따른 소정의 저주파 영역에 제한되는 것을 특징으로 하는 CRT의 컨버전스 측정방법.
3. CRT 형광면의 소정 위치에 전자빔을 조사하여 상기 CRT의 표시면에 소정의 테스트 패턴을 표시시키기 위한 신호를 발생하는 영상신호 발생수단과, 상기 CRT의 표시면에 대향 배치되고, 상기 영상신호에 근거하여 그 CRT 표시면에 표시된 소정의 테스트 패턴을 촬상하는 촬상수단과, 상기 촬상수단으로 상기 테스트 패턴을 촬상하여 얻어진 화상 데이터를 이용하여 상기 CRT의 컨버전스량에 관한 데이터를 산출하는 영상 처리수단을 갖춘 CRT의 컨버전스 측정장치에 있어서,

   상기 영상신호 발생수단은 전자빔의 조사에 의해 CRT 형광면의 소정 위치에 형성되는 전자 에너지 분포의 공간 주파수를 소정의 저주파 영역에 제한하는 영상 신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 CRT의 컨버전스 측정장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 화상 처리수단으로 얻어진 데이터를 이용하여 각 색성분마다 상기의 테스트 패턴 휘도중심을 연산하고, 그 연산결과에 근거하여 상기 CRT의 컨버전스량을 산출하는 연산수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 CRT의 컨버전스 측정장치.
5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 영상신호 발생수단은 상기 전자 에너지 분포의 공간 주파수를 상기 CRT의 형광체 피치에 따른 소정의 저주파수 영역에 제한하는 영상신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 CRT의 컨버전스 측정장치.
6. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 영상신호 발생수단은 전자빔의 조사기간에 대응한 엣지부가 매끄럽게 변화한 구형상의 파형을 갖는 영상신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 CRT의 컨버전스 측정장치.
7. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 영상신호 발생수단은 전자빔의 조사기간에 대응한 엣지부가 직선적으로 경사진 사다리형상의 파형를 갖는 영상신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 CRT의 컨버전스 측정장치.
8. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 상기 영상신호 발생수단은 전자빔의 조사기간에 따른 가우스 분포에 근사한 계단상의 파형을 갖는 영상신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 CRT의 컨버전스 측정장치.
9. CRT 형광면의 소정 위치에 전자빔을 조사하여 상기 CRT의 표시면에 소정의 테스트 패턴을 표시시키기 위한 영상신호를 발생하는 영상신호 발생수단과, 상기 CRT의 표시면에 대향 배치되어 상기 영상신호에 근거하여 이 CRT 표시면에 표시된 소정의 테스트 패턴을 촬상하는 촬상수단과, 상기 촬상수단으로 상기 테스트 패턴을 촬상하여 얻어진 화상 데이터를 이용하여 상기 CRT의 컨버전스량에 관한 데이터를 산출하는 화상처리수단을 구비한 CRT의 컨버전스 측정장치에 있어서, 상기 영상신호 발생수단은 상기 테스트 패턴 표시용의 패턴 신호를 발생하는 신호 발생수단과, 이 신호발생 수단에서 발생된 패턴 신호의 소정의 고주파 성분을 제거하는 필터수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 CRT의 컨버전스 측정장치.
10. CRT의 표시면에 표시된 소정의 테스트 패턴을 촬상하여 그 촬상으로 얻어진 화상 데이터를 이용하여 CRT의 컨버전스량에 관련하는 데이터를 산출하는 컨버전스 측정장치에 이용되는 영상신호 발생장치로서, 전자빔의 조사에 의해 상기 CRT 형광면의 소정 위치에 형성되는 전자 에너지 분포의 공간 주파수를 소정의 저주파 영역에 제한하는 영상신호를 발생하는 것을 특징으로 하는 영상신호 발생장치.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 영상신호는 상기 전자 에너지 분포의 공간 주파수를 상기 CRT의 형광체 피치에 따른 소정의 저주파 영역에 제한하는 것을 특징으로 하는 영상신호 발생장치.
12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 영상신호는 전자빔의 조사기간에 대응한 엣지부가 매끄럽게 변화한 구형상의 파형을 갖는 신호인 것을 특징으로 하는 영상신호 발생장치.
13. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 영상신호는 전자빔의 조사기간에 대응한 엣지부가 직선적으로 경사진 사다리형상의 파형을 갖는 신호인 것을 특징으로 하는 영상신호 발생장치.
14. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 상기 영상신호는 전자빔의 조사기간에 대응한 가우스 분포에 근사한 계단형의 파형을 갖는 신호인 것을 특징으로 하는 영상신호 발생장치.
15. CRT의 표시면에 표시되는 소정의 테스트 패턴을 촬상하여 그 촬상으로 얻어진 화상 데이터를 이용하여 CRT의 컨버전스량에 관련하는 데이터를 산출하는 컨버전스 측정장치에 이용되는 영상신호 발생장치로서, 상기 테스트 패턴 표시용의 패턴신호를 발생하는 신호발생 수단과, 이 신호발생 수단으로 발생된 패턴 신호의 소정의 고주파 성분을 제거하는 필터수단으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 영상신호 발생장치.