(57)【要約】ビデオディスプレイは置換式走査方式を有する。置換式走査方式は正弦波走査を利用し、ブラウン管の表示画面の短軸に沿った双方向走査を提供する。従って、達成が難しくなると、偏向のエネルギーを最小限に抑制するため、より高い周波数走査の動作を短軸に割り当てることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
より短い第１の軸と前記第１の軸に垂直なより長い第２の軸の表示画面を有するブラウン管；
第１の偏向周波数で前記ブラウン管の電子ビームのビーム経路に第１の偏向フィールドを発生させる第１の偏向フィールド発生器であって、前記電子ビームの位置を前記第１の軸の方向および前記第１の軸と反対の方向に、交互に変化させ、双方向走査を行う第１の偏向フィールド発生器；および
前記第１の偏向周波数よりも低い第２の偏向周波数で前記ビーム経路に第２の偏向フィールドを発生させる第２の偏向フィールド発生器であって、前記電子ビームの位置を前記第２の軸の方向および前記第２の軸と反対の方向に、交互に変化させる第２の偏向フィールド発生器；
を有するビデオ表示偏向装置。
【請求項２】
前記第１の軸は通常の視聴において視聴者から見て縦方向に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のビデオ表示偏向装置。
【請求項３】
前記第１および第２の偏向フィールド発生器のうち少なくとも１つは磁界偏向フィールドを生じる偏向巻線を有することを特徴とする請求項１に記載のビデオ表示偏向装置。
【請求項４】
前記第１の偏向フィールドは正弦波方式で変化することを特徴とする請求項１に記載のビデオ表示偏向装置。
【請求項５】
前記第２の偏向フィールドはフライバック方式で変化する部分を有することを特徴とする請求項４に記載のビデオ表示偏向装置。
【請求項６】
前記表示画面はアスペクト比が４対３、または１６対９のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のビデオ表示偏向装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はビデオ表示の偏向回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
娯楽用テレビおよびコンピュータシステムには視聴者に画像と情報を提供するため、通常ブラウン管（ＣＲＴ）ディスプレイが使用されている。ＣＲＴ画面はほぼ長方形型であり、普通、図３および４各々に示すように、約４対３または１６対９のアスペクト比となっている。アスペクト比は画面の長軸Ｘの短軸Ｙに対する比で定義される。典型的には画面は、画面の長軸と平行に高周波走査でラスター走査される。通常この長軸は、水平方向Ｘの向きである。水平走査はスイッチ式共振回路によって提供される鋸歯状の偏向電流によって行うことができる。
【０００３】
低い周波数での走査は時折「リフレッシュレート」と呼ばれ、管の短軸と平行に行われる。これは通常、縦方向Ｙの向きである。短軸または垂直方向の走査は、準直線増幅器により供給される鋸歯状の偏向電流によって行われる。しばしば高速再描画を行うため、走査にはスイッチ式共振部品が追加されることもある。
【０００４】
テレビ受信機は、多数の水平なビデオ線を含む入力ビデオ信号を受信し、これを処理する。所与のビデオ線に含まれる情報はフィールドを形成する走査線に表示される。各フィールドは多数の走査線を含んでいる。
【０００５】
図１は４対３のアスペクト比の表示画面２２２を示す。画面２２２の長軸は軸Ｘと平行である。一方、画面２２２の短軸は軸Ｙと平行である。
【０００６】
画面２２２内の実線２２２ａは、左から右に進む図示されていない電子ビームによって作られる情報を表示する、アクティブな走査線である。破線２２２ａは、電子ビームが閉塞されたときの不可視の再描画線を表す。ビームが塞がれないと、次のアクティブ走査線の開始の際、ビームは右から左に進行することになってしまう。説明目的のため５本の線２２２ａのみが示されている。数回の水平走査のインターバル期間を利用する垂直方向の再描画は、わかり易くするため示されていない。垂直方向における線２２２ａの間隔は説明目的のため誇張してある。さらに、わかり易くするため順次式に走査が示されている。
【０００７】
典型的には画像は、実質上水平に、例えば先に説明したようにＣＲＴ表示画面２２２上を、左から右に走査される走査線２２２ａで形成される。画像情報は水平方向に走査される線２２２ａの成分に割り当てられている。水平走査線２２２ａが上部から底部まで連続的に走査される結果、既定の数の水平線がフィールドを形成する。
【０００８】
示されていない配置において、フレームは、例えばインタレース走査のための２つのフィールド、または順次走査のための単一のフィールドを含む。例えば欧州テレビジョン放送標準規格（ＰＡＬ）によれば、フレームは、各々３１２．５本の線の２つのインタレースフィールドで構成される。フィールド周波数は５０Ｈｚであり、線周波数は１５６２５Ｈｚである。
【０００９】
ＣＲＴの長さを短くするため、より大きな偏向角、例えば１３０度が取り入れられている。さらに、より大きな走査速度が必要である。これらの高走査速度化および高偏向角化は、水平偏向回路におけるより高速のスイッチ装置の要求につながるが、一方でこれは、高電力消費およびスイッチ装置の高コスト化を招く。
【００１０】
Ｇｒｏｅｎｅｗｅｇらの「双方向ブラウン管走査の正弦波偏向回路」という題号の米国特許第４６３４９４０号明細書には、ＣＲＴの水平偏向巻線に定常正弦波電流を提供する、容量成分として結合された方形波発生器が開示されている。偏向巻線および追加のコンデンサは、双方向水平走査を可能にする偏向巻線に正弦波電流を提供するため、方形波発生器の半端な高調波をフィルタ除去するタンク回路または同調回路を形成する。双方向水平走査という言葉は、電子ビームが軸Ｘと平行に一方向に移動したとき、および軸Ｘと平行な逆の方向に移動したとき、のいずれの場合にもビデオ情報を表示する走査技術を意味する。
【００１１】
ビデオ信号は走査の進行方向および逆方向の双方向で、示されていない走査電流のサイン波との同調回路の「リング」として、ＣＲＴに提供される。
【００１２】
図２には１６対９のアスペクト比を有する表示画面２２３を示す。画面２２３の長軸は軸Ｘと平行である。一方、画面２２３の短軸は軸Ｙに平行である。画面２２３内の走査線２２３ａは左から右に進み次に右から左に進む図示されていない電子ビームによって作られる情報を表示するアクティブな走査線である。説明目的のため１０本の線のみが示されている。数回の水平走査のインターバル期間を利用する垂直方向の再描画は、わかり易くするため示されていない。垂直方向における線２２２ａの間隔は説明目的のため誇張してある。
【００１３】
上部線の走査時にビームは、管の長軸Ｘと平行に左から右に掃引され、線の走査後直ちに、ビームは前述のように右から左に掃引される。そのような処理では、進行方向または逆方向それぞれにおける別のビデオ線のビデオ信号画素を「読み出す」必要がある。Ｇｒｏｅｎｅｗｅｇらの特許では、前方掃引の間、次の表示のため先入れ先出しメモリ（ＦＩＦＯ）に画素を保存し、復路掃引の間、次の表示のため後入れ先出しメモリ（ＬＩＦＯ）に画素を保存することを提案している。
【００１４】
正弦波走査方式は、高周波走査回路における偏向装置に対する要求を著しく軽減できるという利点を有する。これは、正弦波偏向を利用するシステムでは巻線を流れる電流が主として、駆動電流の基本周波数であるためである。一方、高速のフライバックでは高調波成分はより多くなる。偏向電流の高調波成分が多くなると、巻線のフェライトにおける電力消費および損失が、スキン効果のため大きくなる。
【００１５】
Ｄｏｙｌｅらの「走査方向転置を利用した画像表示装置」とういう題号の米国特許第４９８９０９２号明細書（Ｄｏｙｌｅらの特許）には、置換式走査方式が開示されている。置換式走査においては、線はより高い線走査周波数で、画像上部から垂直方向に走査される。水平走査は、より低いフィールド走査周波数で、左から右に行われる。垂直方向の線走査のため、高周波走査はより小さな走査角で、従って水平線走査の際の値よりも小さな振幅で行うことができる。従って損失はかなり抑制される。
【００１６】
Ｄｏｙｌｅらの特許には、画像情報を受信し、垂直方向に走査された線の成分に逐次的に画像情報を割り当てる走査方向転置ビデオ処理回路が開示されている。これによって実際のシステムとの互換性が保たれる。入力画像情報は、１フィールド期間の間の到達順にメモリに書き込まれ、一方、既に第２メモリに保存された画像情報は、書き込み方向と垂直な方向に読み出される。置換式走査はさらに、ＫｒｉｊｎらのＳＩＤ０１ＤＩＧＥＳＴに発表された３６．２：置換式走査：超薄型ＣＲＴを実現する方法という題号の記事に説明されている。
【特許文献１】米国特許第４６３４９４０号明細書
【特許文献２】米国特許第４９８９０９２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の特徴を具体化した置換式走査方式では正弦波走査を利用して、ＣＲＴの短軸Ｙに沿った双方向走査を提供する。従って、達成が難しくなると、偏向のエネルギーを最小限に抑制するため、より高周波走査の動作を短軸に割り当てることができるという点で有利である。正弦波形での高周波方向の走査を行うことによって、電気的な要求はさらに軽減される。制限回路機能に対する要求が軽減されるため、そうでない場合よりも高い周波数またはより広い偏向角、（または両方）を提供するようにシステム全体を構築することができる。
【００１８】
水平正弦波走査方式において、例えば入力ビデオ信号のジッタによってビデオ線間のタイミングのオフセットが空間的に二重化されるという不都合が生じる。これは、左から右に走査された際の所与の線が、１つの方向に置き換えられるときに生じる。さらに右から左に走査される次の線は他の方向に置き換えられる。水平正弦波走査方式は外乱の寄与の影響を２倍にする。従って、タイミングジッタを含む信号が再生された際、線から線へのジッタはこの走査の反転によって見かけ上増幅される。結果として、安価で安定性の劣るＶＣＲおよび他の局部信号発生器によって生じるこのような急速なタイミングジッタは特性を劣化させる。
【００１９】
ジッタの脆弱性は、ＣＲＴの短軸Ｙに沿った双方向縦走査の提供による正弦波走査を利用する、本発明の置換式走査方式においては抑制される。これは、垂直タイミングは水平タイミングに比べてジッタの影響を受けにくいことによる。双方向縦走査という言葉はここでは、電子ビームが軸Ｙと平行なある方向および軸Ｙと平行な逆の方向に移動した際、いずれの場合にもビデオ情報を表示させるという本発明の走査技術を表す。
【００２０】
さらなる利点は、通常のビデオ処理ハードウェアで置換式走査の特徴と正弦波走査の特徴の両方が得られるような分離が行えることである。これは各特徴を得るため、送信および受信された順番とは別の順番でビデオが保存され、「読み出し」されることによる。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明の特徴を具体化したビデオ表示偏向装置は、より短い第１の軸と、第１の軸に垂直なより長い第２の軸の表示画面を有するブラウン管を有する。第１の偏向フィールド発生器は、第１の偏向周波数でブラウン管の電子ビームのビーム経路に第１の偏向フィールドを発生させ、前記電子ビームの位置を第１の軸の方向および第１の軸と反対の方向に、交互に変化させ、双方向走査を提供する。第２の変更フィールド発生器は、第１の偏向周波数よりも低い第２の偏向周波数でビーム経路に第２の偏向フィールドを発生させ、電子ビームの位置を第２の軸の方向および第２の軸と反対の方向に、交互に変化させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図６に示されている、本発明の特徴を具体化した、双方向走査による正弦波電流発生器１９は、垂直偏向巻線２０を通る正弦波のような定期的な偏向電流６３を提供する。電流６３は置換式の双方向縦走査を行う。電流６３の周波数は、例えばインタレース走査方式の場合は約１５．７５ｋＨｚであり、順次走査システムの場合は３１．５ｋＨｚである。偏向巻線２０はブラウン管（ＣＲＴ）３０における電子ビームを方向付けるため使用され、電子ビームはＣＲＴ３０の画面３１の上部から底部に周期的に移動し、次に周期的に正弦波方式で上部に戻る。ＣＲＴ３０は水平軸Ｘよりも短い垂直軸Ｙを有し、図３および４に示すように、アスペクト比はそれぞれ４対３または１６対９となっている。
【００２３】
走査回路１９は前述の例えば、Ｇｒｏｅｎｅｗｅｇらの特許と同様のトポロジーを有する。主な違いは図６の配置において回路１９は正弦波電流６３で垂直偏向巻線２０を駆動することである。これに対してＧｒｏｅｎｅｗｅｇらの特許においては、水平偏向巻線が正弦波電流によって駆動される。
【００２４】
フィールド偏向増幅器２１は水平走査を行うための水平偏向巻線Ｌｘを通る鋸歯状の偏向電流６４を発生させる。電流６４の周波数は、例えば米国のＮＴＳＣ方式においては６０Ｈｚであり、または欧州のＰＡＬ方式においては５０Ｈｚである。偏向巻線ＬｘはＣＲＴ３０において電子ビームを方向付けるため使用され、電子ビームは描画間隔の間に、比較的遅い速度で管の画面３１の片側から離れ、次に比較的速い速度で同じ側に戻る。
【００２５】
偏向増幅器２１は、前述の通常の垂直増幅器、例えばＷｉｌｂｅｒらの、「ビデオ表示用偏向装置と適合した抵抗器」という題目の米国特許第５５８７６３１号明細書の増幅器と同じトポロジーを有しても良い。主な違いは図６の配置における増幅器２１は水平偏向巻線Ｌｘを駆動することである。これに対してＷｉｌｂｅｒらの特許においては、同様に構成された増幅器は垂直偏向巻線を駆動する。
【００２６】
ビデオプロセッサ２５は、示されていないが、入力ビデオ線を保存するためのビデオメモリを有し、例えば欧州テレビジョン放送標準規格で定義されるような入力ビデオ線は、示されていないが、ビデオプロセッサ２５の入力部に到達する。ビデオプロセッサ２５の、示されていないが、１つのメモリはビデオ画素に関する１つのフレームを完全に保存する。第２のプロセッサ２５のメモリに既に保存されているビデオ画素のフレームは、書き込み方向と垂直な方向に読み出され、Ｄｏｙｌｅらの特許に記載されたものと同様の方法ではあるが、以下のような差異を有する方法で、示されていない、垂直ビデオ線を発生させる。示されていない垂直ビデオ線は、ＣＲＴ３０の短軸Ｙの方向の表示のため、示されていないビデオ増幅器に導入される。
【００２７】
図５には１６対９のアスペクト比を有する図６の表示画面を示す。画面３１の長軸は軸Ｘと平行である。一方、画面３１の短軸は軸Ｙと平行である。図５と６において同じ符号および数字は同じ部品および同じ機能を表す。図５の画面３１内の走査線２２４ａは、示されていない電子ビームによって生じる情報を表示するアクティブな走査線であり、電子ビームは軸Ｙに沿って上方および下方の両方に移動する。説明目的のため、１０本の線２２４ａのみが示されている。数回の垂直走査のインターバル期間を利用する水平方向の再描画は、わかり易くするため示されていない。水平方向における線の間隔はわかり易くするため誇張してある。
【００２８】
図６のプロセッサ２５の垂直ビデオ線は、図５の互い違いの走査線２２４ａそれぞれにおいて、上部から底部および底部から上部の順に交互に読み出され、示されていないビデオ増幅器に導入される。従って、図６のプロセッサ２５の垂直ビデオ線は双方向縦走査を提供する。図５の連続的な垂直ビデオ線２２４ａは、前述のように、画面３１の長軸Ｘに沿って左から右に順次に表示される。
【００２９】
広角偏向およびフラット画面またはそのいずれか一方の場合には、示されていないが、通常のテレビ受信機において行われているものと同様の方法での、図６の電流６４の直線性の補正が必要となる。糸巻形ひずみ補正（短軸と平行なラスター形状の湾曲）に対しては、偏向電流６４の振幅変調が必要な場合がある。
【００３０】
双方向走査においては走査の短軸Ｙに沿って不均一に走査線間隔が開いたり、走査線が画面のふちで相互に極めて接近したりすることがある。これは、水平描画全体にわたって徐々に変化する鋸歯状の電流６４を使用する代わりに、示されていない、ステップ状の走査方式を用いることによって補正することが可能である。電流６４の個別のまたはステップ状の増分は、各高周波垂直走査線の端部に提供される。
【００３１】
別の方法として、双方向走査を軸ＸおよびＹの各軸において行うことも可能である。従って、前述の垂直方向Ｙにおける双方向走査に加えて、水平方向Ｘにおける双方向走査を行うことができる。この場合、電流６４も正弦波電流であっても良い。正弦波電流６４に関する利点は、高速な再描画を得ることに関連して生じる複雑さが除去できるということである。そのようなジュアル双方向運転形式においては、ビデオプロセッサ２５は相応のものに変更する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】従来技術の一方向走査による表示画面を示した図である。
【図２】従来技術の長軸方向における双方向走査による表示画面を示した図である。
【図３】従来技術に対応したアスペクト比を有する表示画面を示した図である。
【図４】従来技術に対応したアスペクト比を有する表示画面を示した図である。
【図５】本発明の特徴を具体化した、短軸方向における双方向走査による表示画面を示した図である。
【図６】本発明の特徴を具体化した、図５の表示画面における電子ビーム走査用の偏向回路を示した図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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