(57)【要約】【課題】画面の短軸方向に平行な走査線を形成する短軸偏向方式において短軸方向に映像を容易に伸張および圧縮して表示することができる映像信号処理装置および映像信号処理方法を提供することである。【解決手段】読み出しクロック制御回路により発生される読み出しクロック信号の周波数が変調されることにより画面上に表示される映像の画素の位置が移動し、映像が短軸方向に伸張および圧縮される。同期信号変換回路４から垂直偏向回路６に与えられる垂直同期信号Ｖ２の位相が位相シフト回路９によりシフトされることにより、ＣＲＴ８の画面上で伸張および圧縮される映像が画面上の所定位置に表示される。このように、偏向系における垂直偏向電流の波形を変形させることなく画面上で映像を短軸方向に容易に伸張および圧縮するとともに伸張および圧縮された映像を画面上の所定位置に表示することができる。【選択図】　　　　図１
2004072671.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像信号に基づいて長方形の画面上に短軸方向の偏向により映像を表示する短軸偏向方式に従って画面上に映像を表示するとともに映像を短軸方向に伸張および圧縮するための映像信号処理装置であって、
短軸偏向方式において短軸方向走査周期を規定する第１の同期信号および長軸方向走査周期を規定する第２の同期信号を発生する同期信号発生手段と、
前記同期信号発生手段により発生される第１の同期信号に応答して、電子ビームを短軸方向に偏向するための第１の偏向電流を発生する第１の偏向手段と、
前記同期信号発生手段により発生される第２の同期信号に応答して、電子ビームを長軸方向に偏向するための第２の偏向電流を発生する第２の偏向手段と、
映像信号を記憶するための記憶手段と、
前記記憶手段に記憶された映像信号を読み出すための読み出しクロック信号を発生する読み出しクロック発生手段と、
前記読み出しクロック発生回路により発生される読み出しクロック信号に応答して前記記憶手段から短軸偏向方式に従う映像信号を読み出す読み出し手段と、
画面上に表示される映像の画素の位置を移動させることにより映像を短軸方向に伸張および圧縮するために前記読み出しクロック発生手段により発生される読み出しクロック信号の周波数を変調する読み出しクロック変調手段と、
画面上で伸張および圧縮される映像が画面上の所定位置に表示されるように前記同期信号発生手段から前記第１の偏向手段に与えられる第１の同期信号の位相をシフトさせる位相シフト手段とを備えたことを特徴とする映像信号処理装置。
【請求項２】
前記読み出しクロック変調手段は、画面上の短軸方向の第１の領域で映像が伸張されるように各短軸方向走査周期内の第１の期間に読み出しクロック信号の周波数を所定値よりも低い第１の値に設定し、画面上の短軸方向の第２の領域で映像が圧縮されるように各短軸方向走査周期内の第２の期間に読み出しクロック信号の周波数を前記第１の値から前記所定値を超えて第２の値まで上昇させることを特徴とする請求項１記載の映像信号処理装置。
【請求項３】
前記第２の領域での映像の圧縮率を変化させるために前記第２の期間における読み出しクロック信号の周波数の変化率および前記第２の値を変化させる圧縮率変化手段と、
前記圧縮率変化手段による圧縮率の変化に応じて各短軸方向走査周期において読み出しクロック信号の周波数の平均が所定値となるように各短軸方向走査周期内の帰線期間における読み出しクロック信号の周波数を調整する調整手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項２記載の映像信号処理装置。
【請求項４】
前記読み出しクロック変調手段は，
映像を短軸方向に伸張および圧縮するための伸張圧縮波形を発生する伸張圧縮波形発生手段と、
前記伸張圧縮波形発生手段により発生される前記伸張圧縮波形に基づいて、前記読み出しクロック発生手段により発生される読み出しクロック信号の周波数を制御する読み出しクロック制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の映像信号処理装置。
【請求項５】
前記読み出しクロック発生手段は、前記読み出しクロックを発生する電圧制御型発振器を有する位相同期ループを含み、
前記伸張圧縮波形発生手段は、前記伸張圧縮波形を伸張圧縮電圧として出力し、
前記読み出しクロック制御手段は、前記伸張圧縮波形発生手段により出力される前記伸張圧縮電圧を前記位相同期ループの前記電圧制御型発振器の発振周波数制御電圧に重畳することを特徴とする請求項４記載の映像信号処理装置。
【請求項６】
前記位相同期ループは、前記電圧制御型発振器から出力される読み出しクロック信号を分周する分周器と、前記分周器の出力信号の位相と所定の基準信号の位相を比較する位相比較器と、前記位相比較器の出力電圧を平滑化するローパスフィルタとをさらに有し、
前記読み出しクロック制御手段は、前記伸張圧縮波形発生手段により出力される前記伸張圧縮電圧と前記位相同期ループの前記ローパスフィルタの出力電圧とを加算して前記電圧制御型発振器に与える加算手段を含むことを特徴とする請求項５記載の映像信号処理装置。
【請求項７】
画面上で伸張される映像はレターボックス形式の映像を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の映像信号処理装置。
【請求項８】
画面上で圧縮される映像は字幕を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の映像信号処理装置。
【請求項９】
映像信号に基づいて長方形の画面上に短軸方向の偏向により映像を表示する短軸偏向方式に従って画面上に映像を表示するとともに映像を短軸方向に伸張および圧縮するための映像信号処理方法であって、
短軸偏向方式において短軸方向走査周期を規定する第１の同期信号および長軸方向走査周期を規定する第２の同期信号を発生するステップと、
前記発生される第１の同期信号に応答して、電子ビームを短軸方向に偏向するための第１の偏向電流を発生するステップと、
前記発生される第２の同期信号に応答して、電子ビームを長軸方向に偏向するための第２の偏向電流を発生するステップと、
映像信号を記憶手段に記憶するためのステップと、
前記記憶手段に記憶された映像信号を読み出すための読み出しクロック信号を発生するステップと、
前記発生される読み出しクロック信号に応答して前記記憶手段から短軸偏向方式に従う映像信号を読み出すステップと、
画面上に表示される映像の画素の位置を移動させることにより映像を短軸方向に伸張および圧縮するために前記発生される読み出しクロックの周波数を変調するステップと、
画面上で伸張および圧縮される映像が画面上の所定位置に表示されるように前記第１の同期信号の位相をシフトさせるステップとを備えたことを特徴とする映像信号処理方法。
【請求項１０】
前記読み出しクロック信号の周波数を変調するステップは、
画面上の短軸方向の第１の領域で映像が伸張されるように各短軸方向走査周期内の第１の期間に読み出しクロック信号の周波数を所定値よりも低い第１の値に設定するステップと、
画面上の短軸方向の第２の領域で映像が圧縮されるように各短軸方向走査周期内の第２の期間に読み出しクロック信号の周波数を前記第１の値から前記所定値を超えて第２の値まで上昇させるステップとを含むことを特徴とする請求項９記載の映像信号処理方法。
【請求項１１】
前記第２の領域での映像の圧縮率を変化させるために前記第２の期間における読み出しクロック信号の周波数の変化率および前記第２の値を変化させるステップと、
前記圧縮率の変化に応じて各短軸方向走査周期において読み出しクロック信号の周波数の平均が所定値となるように各短軸方向走査周期内の帰線期間における読み出しクロック信号の周波数を調整するステップとをさらに備えたことを特徴とする請求項１０記載の映像信号処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビームを画面の短軸方向に偏向させることにより画面上に短軸方向の走査線を形成するための映像信号処理装置および映像信号処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常のテレビジョン装置では、電子ビームを水平方向に偏向させることにより画面上に水平方向の走査線を形成している。しかし、近年、ＨＤＴＶ（高品位テレビジョン）装置のように大画面化に伴って電子ビームの偏向角度が増大している。その結果、特に画面が横方向に大きくなると電子ビームの偏向角度がさらに増大し、電子ビームのスポットの形状が画面の左端部および右端部で著しく偏平するという問題が生じる。
【０００３】
特開平０３−１７１５３５号公報には、電子ビームを画面の短軸方向（短辺方向）に偏向させることにより、画面上に短軸方向の走査線を形成する画像表示装置が提案されている。
【０００４】
なお、以下においては、画面が横長であるものとして説明を行う。したがって、画面の短軸方向は縦方向であり、長軸方向は横方向である。
長方形の画面の短軸方向と平行に電子ビームを偏向することにより短軸方向に平行な走査線を形成する方式を縦偏向方式と呼び、長方形の画面の長軸方向（長辺）に平行に電子ビームを偏向することにより長軸方向に平行な走査線を形成する方式を従来の横偏向方式と呼ぶ。
【０００５】
図１８（ａ）は横偏向方式による走査線の形成を説明するための模式図であり、図１８（ｂ）は縦偏向方式による走査線の形成を説明するための模式図である。
【０００６】
横偏向方式では、図１８（ａ）に示すように、横長の画面５００の左端より右端へ長軸と平行な走査線が形成される。また、図１８（ｂ）に示すように、縦偏向方式では、横長の画面５００の上端より下端へ短軸と平行な走査線が形成される。
【０００７】
このように、縦偏向方式では、横偏向方式に比べて画面上での走査距離が短いため、電子ビームの偏向角度も小さくなる。
【０００８】
次に、図１９（ａ）は横偏向方式による電子ビームのスポットの形状を示す模式図であり、図１９（ｂ）は縦偏向方式による電子ビームのスポットの形状を示す模式図である。
【０００９】
図１９（ａ），（ｂ）においては、画面の中央部における電子ビームのスポット５０１、画面の中央上端部における電子ビームのスポット５０２、画面の右上端部における電子ビームのスポット５０３および画面の中央右端部における電子ビームのスポット５０４が示される。以下、画面の中央上端部、画面の右上端部および画面の中央右端部を合わせて画面の周辺部と呼ぶ。
【００１０】
図１９（ａ），（ｂ）に示すように、画面の中央部における電子ビームのスポット５０１はほぼ円形となっているが、画面の周辺部における電子ビームのスポット５０２，５０３，５０４は偏平して楕円形となっている。
【００１１】
縦偏向方式では、横偏向方式と比較して電子ビームの偏向角度が小さいため、画面の周辺部での電子ビームのスポット５０２，５０３，５０４の変形量が小さい。したがって、スポット径を縮小し、解像度を向上させることができる。また、電子ビームの偏向角度が小さいため、電子銃に印加するダイナミックフォーカス電圧を低減することができる。その結果、消費電力を低減することができる。
【００１２】
図２０は横偏向方式で用いられる水平偏向回路の構成を示す回路図、図２１は横偏向方式で用いられる垂直偏向回路の構成を示す回路図である。また、図２２は横偏向方式における同期信号および偏向電流を示す波形図である。
【００１３】
図２２（ａ）は水平同期信号Ｈ１を示し、図２２（ｂ）は水平偏向電流ＩＨ１を示し、図２２（ｃ）は垂直同期信号Ｖ１を示し、図２２（ｄ）は垂直偏向電流ＩＶ１を示す。
【００１４】
水平同期信号Ｈ１の周期を水平走査周期Ｈとし、垂直同期信号Ｖ１の周期を垂直走査周期Ｖとする。図２０の水平偏向回路により水平同期信号Ｈ１に同期する水平偏向電流ＩＨ１が生成される。また、図２１の垂直偏向回路により垂直同期信号Ｖ１に同期する垂直偏向電流ＩＶ１が生成される。
【００１５】
図２０の水平偏向回路は、入力端子１０１、水平出力トランジスタ１０２、電源端子１０３、チョークコイル１０４、ダンパーダイオード１０５、共振容量１０６、水平偏向ヨーク１０７およびＳ字補正容量１０８を含む。
【００１６】
水平偏向回路において、図２２（ａ）の水平同期信号Ｈ１に同期する水平パルス信号が入力端子１０１を介して水平出力トランジスタ１０２のベースに印加される。それにより、水平出力トランジスタ１０２は、水平パルス信号に応答してスイッチング動作を行う。水平出力トランジスタ１０２のスイッチング動作とダンパーダイオード１０５および共振容量１０６の働きとにより、図２２（ｂ）に示す鋸歯状の水平偏向電流ＩＨ１が水平偏向ヨーク１０７に供給される。それにより、水平偏向ヨーク１０７から鋸歯状の水平偏向磁界が発生され、電子ビームが水平方向に偏向される。図２０の水平偏向回路をスイッチング方式の偏向回路と呼ぶ。
【００１７】
図２１の垂直偏向回路は、垂直鋸歯状波形発生回路１１１、増幅回路１１２、帰還回路１１３、垂直偏向ヨーク１１４および抵抗１１５を含む。
【００１８】
垂直偏向回路において、垂直鋸歯状波発生回路１１１は図２２（ｃ）に示す垂直同期信号Ｖ１および図２２（ａ）に示す水平同期信号Ｈ１に同期して垂直走査周期Ｖを有する鋸歯状波形電圧を発生し、増幅回路１１２の一方の入力端子に与える。増幅回路１１２は、鋸歯状波形電圧に基づいて図２２（ｄ）に示す垂直偏向電流ＩＶ１を垂直偏向ヨーク１１４に供給する。垂直偏向ヨーク１１４と抵抗１１５との接続点の電圧は、増幅回路１１２の他方の入力端子に帰還される。それにより、垂直偏向ヨーク１１４から鋸歯状の垂直偏向磁界が発生され、電子ビームを垂直方向に偏向される。図２１の垂直偏向回路をアンプ方式の偏向回路と呼ぶ。
【００１９】
このように、横偏向方式では、水平同期信号Ｈ１に同期する水平偏向電流ＩＨ１の周波数（水平走査周波数）は、垂直同期信号Ｖ２に同期する垂直偏向電流ＩＶ１の周波数（垂直走査周波数）に比べて高い。そのため、水平偏向電流ＩＨ１を生成するための水平偏向回路には、図２０に示したスイッチング方式の偏向回路が用いられ、垂直偏向電流ＩＶ１を生成するための垂直偏向回路には、図２１に示したアンプ方式の偏向回路が用いられる。
【００２０】
一方、縦偏向方式では、逆に、垂直走査周波数が水平走査周波数に比べて高くなる。したがって、垂直偏向電流を生成するためにスイッチング方式の偏向回路が用いられ、水平偏向電流を生成するためにアンプ方式の偏向回路が用いられる。
【００２１】
ところで、従来のテレビジョン受像機の画面は４：３のアスペクト比を有する。しかし、近年では、ＨＤＴＶ（Ｈｉｇｈ　Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ　Ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎ：高品位テレビジョン）受像機のように、アスペクト比が１６：９の画面を有するテレビジョン受像機が登場している。
【００２２】
このように、アスペクト比４：３の画面にアスペクト比１６：９の画面用の映像信号を表示させる場合、映像が上下に伸張される。そこで、アスペクト比１６：９の画面用の映像信号を縦横の比率を保ちつつアスペクト比４：３の画面に表示させる方法として、レターボックス形式の表示方法がある。
【００２３】
図２３はレターボックス形式の映像信号を用いた表示方法を説明するための図である。図２３の（ａ１）はレターボックス形式の映像を画面に表示した場合を示し、（ａ２）は（ａ１）のレターボックス形式の映像を表示する場合の垂直偏向電流を示し、（ａ３）は（ａ１）のレターボックス形式の映像を表示する場合の映像信号および字幕信号を示す。図２３の（ｂ１）はレターボックス形式の映像をズーム処理により画面全体に表示した場合を示し、（ｂ２）は（ｂ１）のズーム処理を行うための垂直偏向電流を示し、（ｂ３）は（ｂ３）のズーム処理による映像信号および字幕信号を示す。
【００２４】
図２３（ａ２）の垂直偏向電流が電流値Ｉｕｐのときに画面５００の上端が走査され、垂直偏向電流が電流値Ｉｄｏｗｎのときに画面５００の下端が走査される。（ａ１）に示すように、レターボックス形式の表示方法では、画面５００の中央部に（ａ３）の映像信号αＳ１による映像が表示される映像領域α１が形成され、画面５００の上部と下部とに映像が表示されない領域（以下、空白領域と呼ぶ。）が形成される。また、画面５００の下部の空白領域には、（ａ３）の字幕信号βＳ１による字幕が表示される字幕領域β１が形成される。
【００２５】
字幕領域β１を有するレターボックス形式の映像を画面５００の全体に表示する場合に、映像領域α１の全体を上下に伸張すると、字幕領域β１が画面５００からはみ出てしまう。そこで、映像領域α１の前半部分を伸張するとともに、映像領域α１の後半部分および字幕領域β１を圧縮するズーム処理を行う。
【００２６】
ズーム処理の際には、図２３（ｂ２）に示すように、垂直偏向電流の前半部分の振幅を増加させ、垂直偏向電流の最後の部分の振幅を減少させる。それにより、（ｂ１）に示すように、（ｂ３）の映像信号αＳ１による映像領域α１が画面５００上で伸張され、映像領域α１の上端が画面５００の上端に一致する。また、画面５００の下部の空白領域が圧縮され、（ｂ３）の字幕信号βＳ１による字幕領域β１の下端が画面５００の下端に一致する。
【００２７】
垂直偏向電流を図２３（ｂ２）に示すように変形するためには、図２１のアンプ方式の偏向回路の垂直鋸歯状波形発生回路１１１において変形した鋸歯状波形信号を発生する。
【００２８】
このようにして、ズーム処理により映像領域α１が伸張されるとともに、画面５００の下部に字幕領域β１が挿入される。
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２３に示した垂直偏向電流の変形によるズーム処理は、縦偏向方式に適用することは困難である。
【００３０】
縦偏向方式では、垂直走査周波数が高いため、垂直偏向電流を図２１のアンプ方式の偏向回路により生成することは困難である。そのため、垂直偏向電流を図２０のスイッチング方式の偏向回路により生成しなければならない。しかし、スイッチング方式の偏向回路では、パルス信号に同期した共振動作により鋸歯状の垂直偏向電流が生成されるので、生成される鋸歯状の垂直偏向電流を変形させることは困難である。したがって、縦偏向方式には、垂直偏向電流の変形によるズーム処理を適用することは困難である。
【００３１】
本発明の目的は、画面の短軸方向に平行な走査線を形成する短軸偏向方式において短軸方向に映像を容易に伸張および圧縮して表示することができる映像信号処理装置および映像信号処理方法を提供することである。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
（第１の発明）
本発明に係る映像信号処理装置は、映像信号に基づいて長方形の画面上に短軸方向の偏向により映像を表示する短軸偏向方式に従って画面上に映像を表示するとともに映像を短軸方向に伸張および圧縮するための映像信号処理装置であって、短軸偏向方式において短軸方向走査周期を規定する第１の同期信号および長軸方向走査周期を規定する第２の同期信号を発生する同期信号発生手段と、同期信号発生手段により発生される第１の同期信号に応答して、電子ビームを短軸方向に偏向するための第１の偏向電流を発生する第１の偏向手段と、同期信号発生手段により発生される第２の同期信号に応答して、電子ビームを長軸方向に偏向するための第２の偏向電流を発生する第２の偏向手段と、映像信号を記憶するための記憶手段と、記憶手段に記憶された映像信号を読み出すための読み出しクロック信号を発生する読み出しクロック発生手段と、読み出しクロック発生回路により発生される読み出しクロック信号に応答して記憶手段から短軸偏向方式に従う映像信号を読み出す読み出し手段と、画面上に表示される映像の画素の位置を移動させることにより映像を短軸方向に伸張および圧縮するために読み出しクロック発生手段により発生される読み出しクロック信号の周波数を変調する読み出しクロック変調手段と、画面上で伸張および圧縮される映像が画面上の所定位置に表示されるように同期信号発生手段から第１の偏向手段に与えられる第１の同期信号の位相をシフトさせる位相シフト手段とを備えたものである。
【００３３】
第１の発明に係る映像信号処理装置においては、短軸偏向方式において短軸方向走査周期を規定する第１の同期信号および長軸方向走査周期を規定する第２の同期信号が同期信号発生手段により発生され、同期信号発生手段により発生される第１の同期信号に応答して、電子ビームを短軸方向に偏向するための第１の偏向電流が第１の偏向手段により発生され、同期信号発生手段により発生される第２の同期信号に応答して、電子ビームを長軸方向に偏向するための第２の偏向電流が第２の偏向手段により発生される。また、記憶手段により映像信号が記憶され、記憶手段に記憶された映像信号を読み出すための読み出しクロック信号が読み出しクロック発生手段により発生され、読み出しクロック発生回路により発生される読み出しクロック信号に応答して記憶手段から短軸偏向方式に従う映像信号が読み出し手段により読み出される。読み出しクロック発生手段により発生される読み出しクロック信号の周波数が読み出しクロック変調手段により変調されることにより、画面上に表示される映像の画素の位置が移動し、映像が短軸方向に伸張および圧縮される。同期信号発生手段から第１の偏向手段に与えられる第１の同期信号の位相が位相シフト手段によりシフトされることにより、画面上で伸張および圧縮される映像が画面上の所定位置に表示される。
【００３４】
このように、偏向系における第１の偏向電流の波形を変形させることなく画面上で映像を短軸方向に容易に伸張および圧縮するとともに伸張および圧縮された映像を画面上の所定位置に表示することができる。
【００３５】
さらに、短軸方向の画素の数を減少させることなく映像を圧縮することができるので、映像の周波数特性の劣化を防止することができる。
【００３６】
（第２の発明）
第２の発明に係る映像信号処理装置は、第１の発明に係る映像信号処理装置の構成において、読み出しクロック変調手段は、画面上の短軸方向の第１の領域で映像が伸張されるように各短軸方向走査周期内の第１の期間に読み出しクロック信号の周波数を所定値よりも低い第１の値に設定し、画面上の短軸方向の第２の領域で映像が圧縮されるように各短軸方向走査周期内の第２の期間に読み出しクロック信号の周波数を第１の値から所定値を超えて第２の値まで上昇させるものである。
【００３７】
この場合、読み出しクロック変調手段により読み出しクロック信号の周波数を所定値よりも低い第１の値に設定することにより映像を伸張することができ、読み出しクロック変調手段により読み出しクロック信号の周波数を第１の値から所定値を超えて第２の値まで上昇させることにより映像を圧縮することができる。このように、映像を任意に伸張および圧縮することができるので、設計の自由度を高くすることができる。
【００３８】
（第３の発明）
第３の発明に係る映像信号処理装置は、第２の発明に係る映像信号処理装置の構成において、第２の領域での映像の圧縮率を変化させるために第２の期間における読み出しクロック信号の周波数の変化率および第２の値を変化させる圧縮率変化手段と、圧縮率変化手段による圧縮率の変化に応じて各短軸方向走査周期において読み出しクロック信号の周波数の平均が所定値となるように各短軸方向走査周期内の帰線期間における読み出しクロック信号の周波数を調整する調整手段とをさらに備えたものである。
【００３９】
この場合、第２の領域での映像の圧縮率を変化させるために第２の期間における読み出しクロック信号の周波数の変化率および第２の値を圧縮率変化手段により変化させても、圧縮率変化手段による圧縮率の変化に応じて各短軸方向走査周期において読み出しクロック信号の周波数の平均が所定値となるように各短軸方向走査周期内の帰線期間における読み出しクロック信号の周波数が調整手段により調整される。その結果、第２の領域で読み出しクロック信号の周波数の変化率が変化した場合でも映像の伸張および圧縮後の読み出しクロック信号の周波数の中心値が変化しない。したがって、映像の圧縮率が変化しても画面上に表示される映像のずれが生じない。
【００４０】
（第４の発明）
第４の発明に係る映像信号処理装置は、第１〜第３のいずれかの発明に係る映像信号処理装置の構成において、読み出しクロック変調手段は、映像を短軸方向に伸張および圧縮するための伸張圧縮波形を発生する伸張圧縮波形発生手段と、伸張圧縮波形発生手段により発生される伸張圧縮波形に基づいて、読み出しクロック発生手段により発生される読み出しクロック信号の周波数を制御する読み出しクロック制御手段とを備えたものである。
【００４１】
この場合、伸張圧縮波形発生手段により発生された伸張圧縮波形に基づいて、読み出しクロック制御手段により読み出しクロック信号の周波数が制御され、記憶手段からの映像信号の読み出し周波数が変化する。それにより、伸張圧縮波形を任意に設定することにより映像を任意の伸張率および圧縮率で伸張および圧縮することができる。
【００４２】
（第５の発明）
第５の発明に係る映像信号処理装置は、第４の発明に係る映像信号処理装置の構成において、読み出しクロック発生手段は、読み出しクロックを発生する電圧制御型発振器を有する位相同期ループを含み、伸張圧縮波形発生手段は、伸張圧縮波形を伸張圧縮電圧として出力し、読み出しクロック制御手段は、伸張圧縮波形発生手段により出力される伸張圧縮電圧を位相同期ループの電圧制御型発振器の発振周波数制御電圧に重畳するものである。
【００４３】
この場合、伸張圧縮電圧が位相同期ループの電圧制御型発振器の発振周波数制御電圧に重畳されることにより、読み出しクロックの周波数が変化する。それにより、記憶手段から読み出される映像信号の読み出しタイミングが変化し、映像信号に基づいて画面上に表示される画素の位置が移動することにより、映像の伸張圧縮処理が行われる。
【００４４】
（第６の発明）
第６の発明に係る映像信号処理装置は、第５の発明に係る映像信号処理装置の構成において、位相同期ループは、電圧制御型発振器から出力される読み出しクロック信号を分周する分周器と、分周器の出力信号の位相と所定の基準信号の位相を比較する位相比較器と、位相比較器の出力電圧を平滑化するローパスフィルタとをさらに有し、読み出しクロック制御手段は、伸張圧縮波形発生手段により出力される伸張圧縮電圧と位相同期ループのローパスフィルタの出力電圧とを加算して電圧制御型発振器に与える加算手段を含むものである。
【００４５】
この場合、伸張圧縮電圧と位相同期ループのローパスフィルタの出力電圧とが加算され、電圧制御型発振器に与えられる。伸張圧縮電圧とローパスフィルタとの間に加算手段が介在するので、伸張圧縮波形がローパスフィルタの影響により歪むことなく読み出しクロックに重畳される。それにより、伸張圧縮波形に基づいて読み出しクロックの周波数を制御することが可能となる。
【００４６】
（第７の発明）
第７の発明に係る映像信号処理装置は、第１〜第６のいずれかの発明に係る映像信号処理装置の構成において、画面上で伸張される映像はレターボックス形式の映像を含むものである。
【００４７】
この場合、レターボックス形式の映像の上部における無映像の領域にレターボックス形式の映像を伸張させることができる。
【００４８】
（第８の発明）
第８の発明に係る映像信号処理装置は、第１〜第７のいずれかの発明に係る映像信号処理装置の構成において、画面上で圧縮される映像は字幕を含むものである。
【００４９】
この場合、伸張させた映像に字幕が含まれている場合でも画面上から字幕がはみ出すことを防止することができる。
【００５０】
（第９の発明）
第９の発明に係る映像信号処理方法は、映像信号に基づいて長方形の画面上に短軸方向の偏向により映像を表示する短軸偏向方式に従って画面上に映像を表示するとともに映像を短軸方向に伸張および圧縮するための映像信号処理方法であって、短軸偏向方式において短軸方向走査周期を規定する第１の同期信号および長軸方向走査周期を規定する第２の同期信号を発生するステップと、発生される第１の同期信号に応答して、電子ビームを短軸方向に偏向するための第１の偏向電流を発生するステップと、発生される第２の同期信号に応答して、電子ビームを長軸方向に偏向するための第２の偏向電流を発生するステップと、映像信号を記憶手段に記憶するためのステップと、記憶手段に記憶された映像信号を読み出すための読み出しクロック信号を発生するステップと、発生される読み出しクロック信号に応答して記憶手段から短軸偏向方式に従う映像信号を読み出すステップと、画面上に表示される映像の画素の位置を移動させることにより映像を短軸方向に伸張および圧縮するために発生される読み出しクロックの周波数を変調するステップと、画面上で伸張および圧縮される映像が画面上の所定位置に表示されるように第１の同期信号の位相をシフトさせるステップとを備えたものである。
【００５１】
第９の発明に係る映像信号処理方法においては、短軸偏向方式において短軸方向走査周期を規定する第１の同期信号および長軸方向走査周期を規定する第２の同期信号が発生され、発生される第１の同期信号に応答して、電子ビームを短軸方向に偏向するための第１の偏向電流が発生され、発生される第２の同期信号に応答して、電子ビームを長軸方向に偏向するための第２の偏向電流が発生される。映像信号が記憶手段に記憶され、記憶手段に記憶された映像信号を読み出すための読み出しクロック信号が発生され、発生される読み出しクロック信号に応答して記憶手段から短軸偏向方式に従う映像信号が読み出される。読み出しクロックの周波数が変調されることにより、画面上に表示される映像の画素の位置が移動し、映像が短軸方向に伸張および圧縮される。第１の同期信号の位相がシフトされることにより、画面上で伸張および圧縮される映像が画面上の所定位置に表示される。
【００５２】
このように、偏向系における第１の偏向電流の波形を変形させることなく画面上で映像を短軸方向に容易に伸張および圧縮するとともに伸張および圧縮された映像を画面上の所定位置に表示することができる。
【００５３】
さらに、短軸方向の画素の数を減少させることなく映像を圧縮することができるので、映像の周波数特性の劣化を防止することができる。
【００５４】
（第１０の発明）
第１０の発明に係る映像信号処理方法は、第９の発明に係る映像信号処理方法の構成において、読み出しクロック信号の周波数を変調するステップは、画面上の短軸方向の第１の領域で映像が伸張されるように各短軸方向走査周期内の第１の期間に読み出しクロック信号の周波数を所定値よりも低い第１の値に設定するステップと、画面上の短軸方向の第２の領域で映像が圧縮されるように各短軸方向走査周期内の第２の期間に読み出しクロック信号の周波数を第１の値から所定値を超えて第２の値まで上昇させるステップとを含むものである。
【００５５】
この場合、読み出しクロック信号の周波数を所定値よりも低い第１の値に設定することにより映像を伸張することができ、読み出しクロック信号の周波数を第１の値から所定値を超えて第２の値まで上昇させることにより映像を圧縮することができる。このように、映像を任意に伸張および圧縮することができるので、設計の自由度を高くすることができる。
【００５６】
（第１１の発明）
第１１の発明に係る映像信号処理方法は、第１０の発明に係る映像信号処理方法の構成において、第２の領域での映像の圧縮率を変化させるために第２の期間における読み出しクロック信号の周波数の変化率および第２の値を変化させるステップと、圧縮率の変化に応じて各短軸方向走査周期において読み出しクロック信号の周波数の平均が所定値となるように各短軸方向走査周期内の帰線期間における読み出しクロック信号の周波数を調整するステップとをさらに備えたものである。
【００５７】
この場合、第２の領域での映像の圧縮率を変化させるために第２の期間における読み出しクロック信号の周波数の変化率および第２の値を変化させても、圧縮率の変化に応じて各短軸方向走査周期において読み出しクロック信号の周波数の平均が所定値となるように各短軸方向走査周期内の帰線期間における読み出しクロック信号の周波数が調整される。その結果、第２の領域で読み出しクロック信号の周波数の変化率が変化した場合でも映像の伸張および圧縮後の読み出しクロック信号の周波数の中心値が変化しない。したがって、映像の圧縮率が変化しても画面上に表示される映像のずれが生じない。
【００５８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態における映像表示装置について図面を用いて詳細に説明する。以下の実施の形態では、画面が横長であるものとして説明を行う。この場合、画面の短軸方向は縦方向であり、長軸方向は横方向である。
【００５９】
（１）第１の実施の形態
図１は本発明の第１の実施の形態に係る映像表示装置の構成を示すブロック図である。
【００６０】
図１の映像表示装置は、映像信号処理回路１、色信号再生回路２、同期信号分離回路３、同期信号変換回路４、字幕挿入モード切替回路５、垂直偏向回路６、水平偏向回路７、ＣＲＴ（陰極線管）８および位相シフト回路９を備える。ＣＲＴ８には、垂直偏向ヨークＬＶおよび水平偏向ヨークＬＨが取りつけられている。
【００６１】
映像信号処理回路１は、横偏向方式の映像信号ＶＤＨを縦偏向方式の映像信号ＶＤＶに変換して出力する。なお、映像信号処理回路１の構成および動作は後述する。色信号再生回路２は、映像信号処理回路１から出力される映像信号ＶＤＶから輝度信号および色差信号を分離し、輝度信号および色差信号から色信号を再生し、ＣＲＴ８に表示信号Ｃとして与える。それにより、ＣＲＴ８の画面上に映像が表示される。
【００６２】
同期信号分離回路３は、横偏向方式の映像信号ＶＤＨから横偏向方式の水平同期信号Ｈ１および垂直同期信号Ｖ１を分離し、映像信号処理回路１および同期信号変換回路４に与える。同期信号変換回路４は、横偏向方式の水平同期信号Ｈ１および垂直同期信号Ｖ１を縦偏向方式の垂直同期信号Ｖ２および水平同期信号Ｈ２に変換するとともに、読み出しクロック信号ＲＣＫ１を発生する。
【００６３】
縦偏向方式の垂直同期信号Ｖ２は映像信号処理回路１および位相シフト回路９に与えられる。また、縦偏向方式の水平同期信号Ｈ２は映像信号処理回路１および水平偏向回路７に与えられる。さらに、読み出しクロック信号ＲＣＫ１は映像信号処理回路１に与えられる。
【００６４】
字幕挿入モード切替回路５は、映像信号ＶＤＨに基づいて字幕挿入モードと通常モードとを切り替えるためのモード切り替え信号ＫＴを出力する。ここで、通常モードとは、通常の映像をＣＲＴ８の画面全体に表示するモードをいい、字幕挿入モードとは、図２３に示した字幕領域を有するレターボックス形式の映像を圧縮および伸張処理によりＣＲＴ８の画面全体に表示するモードをいう。モード切り替え信号ＫＴは、映像信号処理回路１および位相シフト回路９に与えられる。
【００６５】
位相シフト回路９は、モード切り替え信号ＫＴに基づいて垂直同期信号Ｖ２を垂直同期信号Ｖ２２に変換し、垂直偏向回路６および水平偏向回路７に与える。この場合、位相シフト回路９は、通常モード時には、垂直同期信号Ｖ２をそのまま垂直同期信号Ｖ２２として出力し、字幕挿入モード時には、垂直同期信号Ｖ２の位相をシフトすることにより得られる垂直同期信号Ｖ２２を出力する。
【００６６】
垂直偏向回路６は、垂直同期信号Ｖ２２に同期してＣＲＴ８において電子ビームを縦方向（垂直方向）に偏向するために鋸歯状の垂直偏向電流ＩＶ２を垂直偏向コイルＬＶに供給する。
【００６７】
水平偏向回路７は、垂直同期信号Ｖ２２および水平同期信号Ｈ２に同期してＣＲＴ８において電子ビームを横方向（水平方向）に偏向するための鋸歯状の水平偏向電流ＩＨ２を水平偏向コイルＬＨに供給する。
【００６８】
図２は図１の水平偏向回路７の構成を示す回路図である。図３は図１の垂直偏向回路６の構成を示す回路図である。図４は縦偏向方式における同期信号および偏向電流を示す波形図である。
【００６９】
図４の（ａ）は縦偏向方式の水平同期信号Ｈ２を示し、（ｂ）は縦偏向方式の水平偏向電流ＩＨ２を示し、（ｃ）は縦偏向方式の垂直同期信号Ｖ２を示し、（ｄ）は縦偏向方式の第２の垂直同期信号Ｖ２２を示し、（ｅ）は縦偏向方式の垂直偏向電流ＩＶ２を示す。
【００７０】
水平同期信号Ｈ２の周期を水平走査周期Ｈ’とし、垂直同期信号Ｖ２および垂直同期信号Ｖ２２の周期を垂直走査周期Ｖ’とする。後述するように、垂直同期信号Ｖ２２の位相は、通常モード時には垂直同期信号Ｖ２の位相と一致し、字幕挿入モード時には垂直同期信号Ｖ２の位相からシフトしている。
【００７１】
図２の水平偏向回路は、水平鋸歯状波形発生回路７１、増幅回路７２、帰還回路７３、水平偏向ヨークＬＨおよび抵抗７４を含む。
【００７２】
水平鋸歯状波形発生回路７１には垂直同期信号Ｖ２２および水平同期信号Ｈ２が与えられる。水平鋸歯状波形発生回路７１は、垂直同期信号Ｖ２２および水平同期信号Ｈ２に同期して水平走査周期Ｈ’を有する鋸歯状波形（鋸歯状電圧）を発生し、増幅回路７２の一方の入力端子に与える。増幅回路７２は、鋸歯状波形に基づいて水平偏向電流ＩＨ２を水平偏向ヨークＬＨに供給する。水平偏向ヨークＬＨと抵抗７４との接続点の電圧は帰還回路７３により増幅回路７２の他方の入力端子に帰還される。このようにして、水平偏向ヨークＬＨから鋸歯状の水平偏向磁界が発生され、電子ビームが画面の水平方向に偏向される。
【００７３】
図３の垂直偏向回路６は、パルス発生回路６１、垂直出力トランジスタ６２、チョークコイル６３、ダンパーダイオード６４、共振容量６５、垂直偏向ヨークＬＶおよびＳ字補正容量６６を含む。
【００７４】
チョークコイル６３は、電源電圧を受ける電源端子６８とノードＮ１との間に接続されている。垂直出力トランジスタ６２のコレクタはノードＮ１に接続され、エミッタは接地端子に接続されている。ダンパーダイオード６４のカソードはノードＮ１に接続され、アノードは接地端子に接続されている。共振容量６５はノードＮ１と接地端子との間に接続されている。垂直偏向ヨークＬＶおよびＳ字補正容量６６はノードＮ１と接地端子との間に直列に接続されている。
【００７５】
パルス発生回路６１は、垂直同期信号Ｖ２２に同期する垂直パルス信号ＶＰを垂直出力トランジスタ６２のベースに与える。垂直出力トランジスタ６２は、垂直パルス信号ＶＰに応答してスイッチング動作を行う。垂直出力トランジスタ６２のスイッチング動作とダンパーダイオード６４および共振容量６５の働きとにより垂直走査周期Ｖ’を有する垂直偏向電流ＩＶ２が垂直偏向ヨークＬＶに供給される。その結果、垂直偏向ヨークＬＶから鋸歯状の垂直偏向磁界が発生され、電子ビームが画面の垂直方向に偏向される。
【００７６】
図５は図１の映像信号処理回路１の構成の一例を示すブロック図である。
図５の映像信号処理回路１は、Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）コンバータ１１、メモリ１２、Ｄ／Ａ（デジタル・アナログ）コンバータ１３、書き込みアドレス操作回路１４、読み出しアドレス操作回路１５、書き込み制御回路１６、読み出し制御回路１７およびリセットパルス発生回路１８を含む。
【００７７】
Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）コンバータ１１には、アナログ信号である横偏向方式の映像信号ＶＤＨが与えられる。書き込み制御回路１６は、横偏向方式の水平同期信号Ｈ１に応答して書き込みクロック信号ＷＣＫ２を発生する。書き込みクロック信号ＷＣＫ２は、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ１１、書き込みアドレス操作回路１４およびメモリ１２に与えられる。
【００７８】
読み出し制御回路１７は、垂直同期信号Ｖ２、モード切り替え信号ＫＴおよび読み出しクロック信号ＲＣＫ１に応答して読み出しクロック信号ＲＣＫ２を発生する。読み出しクロック信号ＲＣＫ２は、メモリ１２、Ｄ／Ａ（デジタル／アナログ）コンバータ１３および読み出しアドレス操作回路１５に与えられる。
【００７９】
リセットパルス発生回路１８は、垂直同期信号Ｖ１に応答して書き込みリセットパルス信号ＷＲＳおよび読み出しリセットパルス信号ＲＲＳを発生し、書き込みアドレス操作回路１４および読み出しアドレス操作回路１５にそれぞれ与える。
【００８０】
書き込みアドレス操作回路１４は、書き込みリセットパルス信号ＷＲＳに応答してリセットされ、書き込みクロック信号ＷＣＫ２に同期して書き込み用アドレス信号ＷＡＤをメモリ１２に順次与える。
【００８１】
読み出しアドレス操作回路１５は、読み出しリセットパルス信号ＲＲＳに応答してリセットされ、読み出しクロック信号ＲＣＫ２に同期して読み出し用アドレス信号ＲＡＤをメモリ１２に順次与える。
【００８２】
Ａ／Ｄコンバータ１１は、書き込みクロック信号ＷＣＫ２に同期してアナログ信号である横偏向方式の映像信号ＶＤＨをデジタルの映像信号に変換し、デジタルの映像信号をメモリ１２に与える。メモリ１２においては、書き込みクロック信号ＷＣＫ２に応答してＡ／Ｄコンバータ１１から出力される映像信号が画素データとして書き込み用アドレス信号ＷＡＤにより指定されるアドレスに順次書き込まれる。また、メモリ１２においては、読み出しクロック信号ＲＣＫ２に応答して読み出し用アドレス信号ＲＡＤにより指定されるアドレスから画素データがデジタルの映像信号として順次読み出される。メモリ１２における画素データの書き込み順序および読み出し順序については後述する。
【００８３】
Ｄ／Ａコンバータ１３は、読み出しクロック信号ＲＣＫ２に同期してメモリ１２から読み出されるデジタルの映像信号をアナログの映像信号ＶＤＶに変換する。
【００８４】
後述するように、字幕挿入モード時には、読み出しクロック信号ＲＣＫ２が変調されることにより映像の伸張および圧縮が行われる。
【００８５】
ここで、メモリ１２における画素データの書き込み順序および読み出し順序について説明する。
【００８６】
図６（ａ）はメモリ１２における画素データの書き込み順序を説明するための模式図、図６（ｂ）はメモリ１２における画素データの読み出し順序を説明するための模式図である。図６において、ｍは画面の垂直方向の画素数すなわち横偏向方式における走査線数に相当し、ｋは画面の水平方向の画素数すなわち縦偏向方式における走査線数に相当する。
【００８７】
図６（ａ）に示すように、書き込み時には、メモリ１２に矢印Ｘで示される方向に順に画素データが書き込まれる。まず、アドレスａ１１〜ａ１ｋに順に画素データが書き込まれ、次に、アドレスａ２１〜ａ２ｋに順に画素データが書き込まれ、さらに、アドレスａ３１〜ａ３ｋに順に画素データが書き込まれ、最後に、アドレスａｍ１〜ａｍｋに順に画素データが書き込まれる。
【００８８】
図６（ｂ）に示すように、読み出し時には、メモリ１２から矢印Ｙで示される方向に順に画素データが読み出される。まず、アドレスａ１１〜ａｍ１から順に画素データが読み出され、次に、アドレスａ１２〜ａｍ２から順に画素データが読み出され、さらに、アドレスａ１３〜ａｍ３から順に画素データが読み出され、最後に、アドレスａ１ｋ〜ａｍｋに順に画素データが読み出される。
【００８９】
このようにして、メモリ１２を用いて横偏向方式の映像信号が縦偏向方式の映像信号に変換される。
【００９０】
なお、メモリ１２の一例としては、それぞれ１フレーム分の記憶容量を有する２つのメモリ領域を有し、一方のメモリ領域に画素データの書き込みが行われている間に他方のメモリ領域から画素データの読み出しが行われ、一方のメモリ領域から画素データの読み出しが行われている間に他方のメモリ領域に画素データの書き込みが行われる。
【００９１】
次に、本実施の形態の映像表示装置における字幕挿入モード時のクロック変調による映像の伸張および圧縮処理について説明する。以下、図５の読み出し制御回路１７により発生される読み出しクロック信号ＲＣＫ２の周波数を読み出しクロック周波数と呼ぶ。本実施の形態では、読み出しクロック周波数を変調することにより映像の伸張および圧縮処理を行う。
【００９２】
図７はクロック変調による映像の伸張および圧縮処理の原理を説明するための図であり、（ａ）は読み出しクロック周波数の変化を示し、（ｂ）は垂直方向の１走査線上の画素のシフトを示す。
【００９３】
図７（ａ）において、点線は通常モード時の読み出しクロック周波数を表し、実線は字幕挿入モード時の読み出しクロック周波数を表す。図７（ｂ）において、点線の丸は通常モード時の１走査線上の画素を表し、実線の丸は字幕挿入モード時の１走査線上の画素を表す。
【００９４】
図７（ａ）に示すように、字幕挿入モード時の読み出しクロック周波数は、１垂直走査周期Ｖ’の開始部分および中央部において、通常モード時の読み出しクロック周波数ｆｎよりも低く、１垂直走査周期Ｖ’の最終部分において、通常モード時の読み出しクロック周波数ｆｎよりも上昇する。それにより、図７（ｂ）に示すように、字幕挿入モード時には、画面の上部および中央部で画素の間隔が大きくなり、画面の下部で画素の間隔が小さくなる。したがって、画面の上部および中央部で映像が伸張され、画面の下部で映像が圧縮される。
【００９５】
このように、読み出しクロック周波数を変調することにより映像を伸張および圧縮することができる。
【００９６】
図８は字幕挿入モード時のクロック変調による画面上での映像の伸張および圧縮を説明するための図であり、（ａ）は伸張および圧縮前の状態を示し、（ｂ）は伸張および圧縮後の状態を示す。また、図９は字幕挿入モード時の垂直偏向電流の位相のシフトによる画面上での映像の位置合わせを説明するための図であり、（ａ）は映像の位置合わせ前の状態を示し、（ｂ）は映像の位置合わせ後の状態を示す。なお、図９（ａ）の状態は図８（ｂ）の状態に対応する。図８および図９では、レターボックス形式の映像が表示される場合を示している。
【００９７】
図８（ａ）に示すように、読み出しクロック周波数が通常モード時の読み出しクロック周波数ｆｎで一定となっている場合には、画面８００の上部および下部に空白部が形成され、中央部に映像領域α２が形成され、下部の空白部に字幕領域β２が形成されている。
【００９８】
図８（ｂ）に示すように、垂直走査周期の開始部分および中央部において、読み出しクロック周波数が通常モード時の読み出しクロック周波数ｆｎよりも低くなると、映像領域α２の上部および中央部が垂直方向に伸張される。また、垂直走査周期の終了部分において、読み出しクロック周波数が通常モード時の読み出しクロック周波数ｆｎを超えて漸次高くなると、映像領域α２の下部および字幕領域が圧縮される。しかしながら、字幕領域β２が画面の下端よりはみ出してしまう。このときの垂直偏向電流が図９（ａ）に示される。
【００９９】
そこで、図９（ｂ）に示すように、垂直偏向電流の位相をΔＴだけシフトさせることにより、映像を画面８００に対して垂直方向に相対的に移動させ、映像領域α２の上端を画面８００の上端に合わせるとともに、字幕領域β２の下端を画面８００の下端に合わせることができる。
【０１００】
図１０は図５の映像信号処理回路１に含まれる書き込み制御回路１６の構成の一例を示すブロック図である。
【０１０１】
書き込み制御回路１６は、位相比較器１６１、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１６２、電圧制御型発振器１６３および分周器１６４を含む。
【０１０２】
書き込み制御回路１６の位相比較器１６１には、横偏向方式の水平同期信号Ｈ１が与えられる。位相比較器１６１は、水平同期信号Ｈ１と分周器１６４の出力信号との位相差に応じた電圧をＬＰＦ１６２を介して制御電圧として電圧制御型発振器１６３に与える。電圧制御型発振器１６３は、制御電圧に応じた周波数を有する出力信号を書き込みクロック信号ＷＣＫ２として分周器１６４に与えるとともに、図５のＡ／Ｄコンバータ１１、メモリ１２および書き込みアドレス操作回路１４に与える。分周器１６４は、書き込みクロック信号ＷＣＫ２を分周し、出力信号を水平同期信号Ｈ１との位相比較信号として位相比較器１６１に与える。
【０１０３】
図１１は図５の映像信号処理回路１に含まれる読み出し制御回路１７の構成の一例を示すブロック図である。図１２は伸張圧縮電圧を示す波形図である。
【０１０４】
読み出し制御回路１７は、位相比較器１７１、ＬＰＦ（ローパスフィルタ）１７２、電圧制御型発振器１７３、分周器１７４、加算器１７５、Ｄ／Ａコンバータ１７６および伸張圧縮波形発生部１７７を含む。
【０１０５】
読み出し制御回路１７の位相比較器１７１には、縦偏向方式の垂直同期信号Ｖ２が与えられる。位相比較器１７１は、垂直同期信号Ｖ２と分周器１７４の出力信号との位相差に応じた電圧をＬＰＦ１７２を介して加算器１７５の一方の入力端子に与える。
【０１０６】
一方、伸張圧縮波形発生部１７７およびＤ／Ａコンバータ１７６は、読み出しクロック信号ＲＣＫ１に応答して動作する。伸張圧縮波形発生部１７７は、モード切り替え信号ＫＴが通常モードを示す場合に一定電圧を示すデジタル信号を発生し、モード切り替え信号ＫＴが字幕挿入モードを示す場合に伸張圧縮波形ＣＷを示すデジタル信号を発生する。Ｄ／Ａコンバータ１７６は、伸張圧縮波形発生部１７７から出力されるデジタル信号をアナログの出力電圧に変換して加算器１７５の他方の入力端子に与える。すなわち、Ｄ／Ａコンバータ１７６は、通常モード時に所定電圧を出力し、字幕挿入モード時に伸張圧縮電圧ＶＣＷを出力する。
【０１０７】
図１２に示すように、伸張圧縮電圧ＶＣＷは、縦偏向方式の垂直走査周期Ｖ’の開始部分および中間部分で平均電圧Ｖｃよりも低い値Ｖａとなり、最終部分で値Ｖａから平均電圧Ｖｃを超えて値Ｖｂまで漸次上昇する。
【０１０８】
加算器１７５は、Ｄ／Ａコンバータ１７６の出力電圧をＬＰＦ１７２の出力電圧に重畳し、制御電圧として電圧制御型発振器１７３に与える。電圧制御型発振器１７３は、制御電圧に応じた周波数を有する出力信号を書き込みクロック信号ＲＣＫ２として分周器１７４に与えるとともに、図５のメモリ１２、Ｄ／Ａコンバータ１３および読み出しアドレス操作回路１５に与える。分周器１７４は、読み出しクロック信号ＲＣＫ２を分周し、出力信号を垂直同期信号Ｖ２との位相比較信号として位相比較器１７１に与える。
【０１０９】
本実施の形態の映像信号処理装置においては、字幕挿入モード時に読み出し制御回路１７のフィードバックループにおける電圧制御型発振器１７３の制御電圧に伸張圧縮電圧ＶＣＷを重畳することにより電圧制御型発振器１７３（読み出しクロック信号ＲＣＫ２の周波数）を変調する。それにより、メモリ１２からの映像信号の読み出し周期を変化させ、画素の幅を変化させる。その結果、画素を垂直走査方向に移動することにより、画面上に表示される映像の上部および中央部を伸張し、下部を圧縮することができる。
【０１１０】
伸張圧縮波形発生部１７７は、メモリにより構成することができ、あるいは波形発生関数を用いた波形発生回路により構成することができる。波形発生回路は、論理回路等を用いたハードウエアまたはマイクロコンピュータ等を用いたソフトウエアにより実現することができる。また、これらを組み合わせることにより伸張圧縮波形発生部１７７を実現することもできる。
【０１１１】
次に、図１の映像表示装置の通常モード時および字幕挿入モード時の動作について説明する。
【０１１２】
図１３は図１の映像表示装置における通常モード時の動作を説明するための図、図１４は図１の映像表示装置における字幕挿入モード時の動作を説明するための図である。図１３および図１４には、縦偏向方式の垂直同期信号Ｖ２、縦偏向方式の垂直同期信号Ｖ２２、縦偏向方式の垂直偏向電流ＩＶ２、読み出しクロック周波数、画面の映像領域および字幕領域が示される。また、ＢＲは垂直帰線期間である。ここでは、図１の映像表示装置にレターボックス形式の映像信号が入力されているものとする。
【０１１３】
通常モード時には、図１３に示すように、垂直同期信号Ｖ２２の位相が垂直同期信号Ｖ２の位相と一致している。これにより、垂直偏向電流ＩＶ２は、垂直同期信号Ｖ２に同期して変化する。このとき、読み出しクロック周波数は、垂直走査周期Ｖ’の全体にわたって所定値ｆｎで一定となっている。したがって、レターボックス形式の映像信号が入力されると、画面の中央部に映像領域が形成され、画面の上部および下部に空白部が形成され、画面の下部の空白部には字幕領域が形成される。
【０１１４】
字幕挿入モード時には、図１４に示すように、垂直同期信号Ｖ２２の位相が垂直同期信号Ｖ２からΔＴだけシフトする。これにより、垂直偏向電流ＩＶ２の位相が垂直同期信号Ｖ２からΔＴだけシフトする。このとき、読み出しクロック周波数は、垂直走査周期Ｖ’の開始部分および中間部部分で所定値ｆｎよりも低い第１の値（ｆ１）で一定となり、最終部分で第１の値から所定値ｆｎを超えて第２の値（ｆ２）まで上昇する。それにより、映像領域の上部および中央部が伸張され、映像領域の下部および字幕領域が圧縮されるとともに、映像領域の上端が画面の上端に一致しかつ字幕領域の下端が画面の下端に一致するように映像が画面上でシフトされる。
【０１１５】
上記のように、本実施の形態の映像表示装置においては、読み出しクロック周波数の変調および垂直偏向電流ＩＶ２のシフトにより垂直偏向電流ＩＶ２の波形を変形させることなく画面上で映像を垂直方向に容易に伸張および圧縮するとともに伸張および圧縮された映像を画面上の所定位置に表示することができる。
【０１１６】
また、垂直方向の画素の数を減少させることなく映像を圧縮することができるので、映像の周波数特性の劣化を防止することができる。
【０１１７】
さらに、伸張圧縮波形発生部１７７により任意の伸張圧縮波形を発生することができるので、映像を任意に伸張および圧縮することができ、設計の自由度が高い。
【０１１８】
第１の実施の形態においては、同期信号変換回路４が同期信号発生手段に相当し、垂直偏向回路６が第１の偏向手段に相当し、水平偏向回路７が第２の偏向手段に相当し、メモリ１２が記憶手段に相当し、読み出し制御回路１７が読み出しクロック発生手段および読み出しクロック変調手段に相当し、読み出しアドレス操作回路１５が読み出し手段に相当し、位相シフト回路９が位相シフト手段に相当する。また、通常モード時の読み出しクロック周波数ｆｎが所定値に相当し、伸張圧縮波形発生部１７７が伸張圧縮波形発生手段に相当し、加算器１７５が加算手段に相当する。
【０１１９】
（２）第２の実施の形態
図１５は本発明の第２の実施の形態に係る映像表示装置における読み出し制御回路の構成を示すブロック図である。図１６は伸張圧縮電圧を示す波形図である。
【０１２０】
第２の実施の形態に係る映像表示装置が第１の実施の形態に係る映像表示装置と異なるのは、映像信号処理回路１に読み出し制御回路１７の代わりに図１５の読み出し制御回路１７ａが用いられている点である。本実施の形態に係る映像表示装置の他の部分の構成は、第１の実施の形態に係る映像表示装置と同様である。
【０１２１】
図１５の読み出し制御回路１７ａは、図１１の読み出し制御回路１１における伸張圧縮波形発生部１７７の代わりに伸張圧縮波形発生部１７７ａを備え、さらに補正波形発生部１７８を備える。
【０１２２】
伸張圧縮波形発生部１７７ａ、補正波形発生部１７８およびＤ／Ａコンバータ１７６は、読み出しクロック信号ＲＣＫ１に応答して動作する。伸張圧縮波形発生部１７７ａは、モード切り替え信号ＫＴが通常モードを示す場合に一定電圧を示すデジタル信号を発生し、モード切り替え信号ＫＴが字幕挿入モードを示す場合に伸張圧縮波形ＣＷを示すデジタル信号を発生する。この場合、伸張圧縮波形発生部１７７ａは、垂直走査周期Ｖ’の最終部分における伸張圧縮波形ＣＷの変化率を調整することができる。
【０１２３】
補正波形発生部１７８は、モード切り替え信号ＫＴが通常モードを示す場合に伸張圧縮波形発生部１７７ａにより発生されるデジタル信号を出力し、モード切り替え信号ＫＴが字幕挿入モードを示す場合に伸張圧縮波形発生部１７７ａにより発生される伸張圧縮波形ＣＷの変化率に応じて垂直帰線期間に伸張圧縮波形ＣＷに補正波形を重畳し、補正波形が重畳された伸張圧縮波形ＣＷａを出力する。
【０１２４】
Ｄ／Ａコンバータ１７６は、補正波形発生部１７８から出力されるデジタル信号をアナログの出力電圧に変換して加算器１７５の他方の入力端子に与える。すなわち、Ｄ／Ａコンバータ１７６は、通常モード時に所定電圧を出力し、字幕挿入モード時に補正波形が重畳された伸張圧縮電圧ＶＣＷａを出力する。
【０１２５】
図１６に示すように、垂直走査期間Ｖ’内の垂直帰線期間ＢＲにおける伸張圧縮電圧が、縦偏向方式の垂直走査周期Ｖ’の最終部分での伸張圧縮電圧の変化率に基づいて調整される。
【０１２６】
加算器１７５は、Ｄ／Ａコンバータ１７６の出力電圧をＬＰＦ１７２の出力電圧に重畳し、制御電圧として電圧制御型発振器１７３に与える。電圧制御型発振器１７３は、制御電圧に応じた周波数を有する出力信号を書き込みクロック信号ＲＣＫ２として分周器１７４に与えるとともに、図５のメモリ１２、Ｄ／Ａコンバータ１３および読み出しアドレス操作回路１５に与える。分周器１７４は、読み出しクロック信号ＲＣＫ２を分周し、出力信号を垂直同期信号Ｖ２との位相比較信号として位相比較器１７１に与える。
【０１２７】
本実施の形態では、映像の圧縮率が可変に制御されるとともに、圧縮率に応じて垂直帰線期間ＢＲにおける読み出しクロック周波数の調整により垂直走査周期Ｖ’における読み出しクロック周波数の中心周波数が制御される。
【０１２８】
図１７は字幕挿入モード時の読み出しクロック周波数の中心周波数の調整を説明するための図である。
【０１２９】
図１７（ａ）に示すように、垂直走査周期Ｖ’は、中心周波数調整領域、映像伸張率一定領域および映像伸張率可変領域を含む。なお、映像伸張率が１よりも大きい場合には映像が伸張され、映像伸張率が１よりも小さい場合には映像が圧縮される。中心周波数調整領域の読み出しクロック周波数を調整することにより、画面上での映像の位置を調整することができる。本実施の形態では、中心周波数調整領域において、映像伸縮率可変領域の読み出しクロック周波数の変化率に応じて読み出しクロック周波数が調整される。ｆｃは映像の伸張および圧縮前の読み出しクロック周波数であり、ｆｃ１は映像の伸張および圧縮後の映像伸張率一定領域の読み出しクロック周波数である。
【０１３０】
図１７（ｂ）の例では、映像の伸張および圧縮後の映像伸張率一定領域の読み出しクロック周波数が映像の伸張および圧縮前の読み出しクロック周波数ｆｃより低く設定されている。この場合、映像の伸張および圧縮後の読み出しクロック周波数の中心値が映像の伸張および圧縮前の読み出しクロック周波数ｆｃと同じになるように中心周波数調整領域の読み出しクロック周波数の値ｆｃ２が設定される。
【０１３１】
図１７（ｃ）の例では、映像の伸張および圧縮後の映像伸張率一定領域の読み出しクロック周波数が映像の伸張および圧縮前の読み出しクロック周波数ｆｃと等しく設定されている。この場合、映像の伸張および圧縮後の読み出しクロック周波数の中心値が映像の伸張および圧縮前の読み出しクロック周波数ｆｃと同じになるように中心周波数調整領域の読み出しクロック周波数の値ｆｃ３が設定される。
【０１３２】
図１７（ｄ）の例では、図１７（ｃ）の読み出しクロック周波数の状態から映像伸張率可変領域の読み出しクロック周波数の変化率が増加した場合、映像の伸張および圧縮後の読み出しクロック周波数の中心値が映像の伸張および圧縮前の読み出しクロック周波数ｆｃと同じになるように中心周波数調整領域の読み出しクロック周波数の値ｆｃ４が設定される。
【０１３３】
このように、中心周波数調整領域の読み出しクロック周波数が調整されることにより、映像伸張率可変領域の読み出しクロック周波数の変化率が変化した場合でも、映像の伸張および圧縮後の読み出しクロック周波数の中心値が変化しない。それにより、映像の圧縮率が変化しても画面上に表示される画像のずれが生じない。
【０１３４】
なお、伸張圧縮波形発生部１７７ａは、メモリにより構成することができ、あるいは波形発生関数を用いた波形発生回路により構成することができる。波形発生回路は、論理回路等を用いたハードウエアまたはマイクロコンピュータ等を用いたソフトウエアにより実現することができる。また、これらを組み合わせることにより伸張圧縮波形発生部１７７ａを実現することもできる。
【０１３５】
また、補正波形発生部１７８は、メモリにより構成することができ、あるいは波形発生関数を用いた波形発生回路により構成することができる。波形発生回路は、論理回路等を用いたハードウエアまたはマイクロコンピュータ等を用いたソフトウエアにより実現することができる。また、これらを組み合わせることにより補正波形発生部１７８を実現することもできる。
【０１３６】
第２の実施の形態においては、同期信号変換回路４が同期信号発生手段に相当し、垂直偏向回路６が第１の偏向手段に相当し、水平偏向回路７が第２の偏向手段に相当し、メモリ１２が記憶手段に相当し、読み出し制御回路１７ａが読み出しクロック発生手段および読み出しクロック変調手段に相当し、読み出しアドレス操作回路１５が読み出し手段に相当し、位相シフト回路９が位相シフト手段に相当する。また、圧縮前の読み出しクロック周波数ｆｃが所定値に相当し、伸張圧縮波形発生部１７７ａが伸張圧縮波形発生手段に相当し、加算器１７５が加算手段に相当し、補正波形発生部１７８が調整手段に相当する。
【０１３７】
【発明の効果】
本発明によれば、偏向系における第１の偏向電流の波形を変形させることなく画面上で映像を短軸方向に容易に伸張および圧縮するとともに伸張および圧縮された映像を画面上の所定位置に表示することができる。
【０１３８】
さらに、短軸方向の画素の数を減少させることなく映像を圧縮することができるので、映像の周波数特性の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る映像表示装置の構成を示すブロック図
【図２】図１の水平偏向回路の構成を示す回路図
【図３】図１の垂直偏向回路の構成を示す回路図
【図４】縦偏向方式における同期信号および偏向電流を示す波形図
【図５】図１の映像信号処理回路の構成の一例を示すブロック図
【図６】（ａ）はメモリにおける画素データの書き込み順序を説明するための模式図、（ｂ）はメモリにおける画素データの読み出し順序を説明するための模式図
【図７】クロック変調による映像の伸張および圧縮処理の原理を説明するための図
【図８】字幕挿入モード時のクロック変調による画面上での映像の伸張および圧縮を説明するための図
【図９】字幕挿入モード時の垂直偏向電流の位相のシフトによる画面上での映像の位置合わせを説明するための図
【図１０】図５の映像信号処理回路に含まれる書き込み制御回路の構成の一例を示すブロック図
【図１１】図５の映像信号処理回路に含まれる読み出し制御回路の構成の一例を示すブロック図
【図１２】伸張圧縮電圧を示す波形図
【図１３】図１の映像表示装置における通常モード時の動作を説明するための図
【図１４】図１の映像表示装置における字幕挿入モード時の動作を説明するための図
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係る映像表示装置における読み出し制御回路の構成を示すブロック図
【図１６】伸張圧縮電圧を示す波形図
【図１７】字幕挿入モード時の読み出しクロック周波数の中心周波数の調整を説明するための図
【図１８】横偏向方式および縦偏向方式による走査線の形成を説明するための模式図
【図１９】縦偏向方式および横偏向方式による電子ビームのスポットの形状を示す模式図
【図２０】横偏向方式で用いられる水平偏向回路の構成を示す回路図
【図２１】横偏向方式で用いられる垂直偏向回路の構成を示す回路図
【図２２】横偏向方式における同期信号および偏向電流を示す波形図
【図２３】レターボックス形式の映像信号を用いた表示方法を説明するための図
【符号の説明】
１　映像信号処理回路
２　色信号再生回路
３　同期信号分離回路
４　同期信号変換回路
５　字幕挿入モード切替回路
６　垂直偏向回路
７　水平偏向回路
８　ＣＲＴ（陰極線管）
９　位相シフト回路
１１　Ａ／Ｄ（アナログ・デジタル）コンバータ
１２　メモリ
１３，１７６　Ｄ／Ａ（デジタル・アナログ）コンバータ
１４　書き込みアドレス操作回路
１５　読み出しアドレス操作回路
１６　書き込み制御回路
１７，１７ａ　読み出し制御回路
１８　リセットパルス発生回路
ｆｎ　通常モード時の読み出しクロック周波数
ｆｃ　圧縮前の読み出しクロック周波数
ｆｃ２，ｆｃ３，ｆｃ４　中心周波数調整領域の読み出しクロック周波数の値α２　映像領域
１６１，１７１　位相比較器
１６２，１７２　ＬＰＦ（ローパスフィルタ）
１６３，１７３　電圧制御型発振器
１６４，１７４　分周器
１７５　加算器
１７７，１７７ａ　伸張圧縮波形発生部
１７８　補正波形発生部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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