JP2003333357A - フォーカス改善回路および映像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】画面が明るくなったときのビーム形状の過補正
を抑える。 【解決手段】電子ビームに補正磁界を加えることで、ビ
ーム形状を予め変形させるための四重極コイル１４と、
四重極コイルが第１の共振用コンデンサ２２を介して接
続されたスイッチングトランジスタ２８と、第１、第２
の共振用コンデンサと、四重極コイルと第１の共振用コ
ンデンサとの間に接続された四重極コイルに対する直流
バイアス源５０とで構成され、画面が明るくなったとき
四重極コイルの端子電圧（直流レベル）を下げること
で、電子ビームに対する補正磁界の効果を弱め、ビーム
形状の過補正をなくす。ビーム電流が変化したときで
も、画面周辺部でのビーム形状の変形が少なくなり、画
面全体のフォーカス劣化を未然に回避できる。ビーム電
流に応じて四重極コイルの直流レベルを可変できるか
ら、過度のビーム形状補正がなくなり、画面が明るいと
きの画面全体のフォーカスを改善できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、テレビ受像機や
各種モニタ装置などに適用できるフォーカス改善回路お
よび映像表示装置に関する。詳しくは、陰極線管（ＣＲ
Ｔ）のネック部に装着された四重極コイルに水平周期の
補正電流を流すことによってネック部内に発生する補正
磁界によって、補正磁界内を通過する電子ビームのビー
ム形状を予め変形すると共に、四重極コイルに印加され
る直流バイアスレベルを画面の明るさに応じて制御する
ことで、最適な補正磁界量となるようにして、画面が明
るくなったときでもフォーカスが劣化しないようにして
画質を改善できるようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】陰極線管（ＣＲＴ）を用いたテレビ受像
機などの映像表示装置においては、画面の中心部からそ
の周辺部に向かうにつれ、電子ビームが陰極線管の蛍光
面に対し斜めに当たるために、電子ビームのビームスポ
ット（形状）は図４のように特に画面の周辺部において
ビーム形状が楕円状になる。ビームスポットが楕円状に
なるとフォーカスがずれたのと同じになるため、ビーム
スポットを補正する必要がある。

【０００３】ビームスポットの補正手段として従来から
陰極線管内に収納された電子銃内に設けられたグリッド
電極に加える電圧で補正することが行われている。例え
ば、１ガン３ビーム形式の電子銃であって、その主電子
レンズを構成するグリッド電極のうち、蛍光面側に位置
するグリッド電極例えば第５グリッド電極Ｇ５に加える
電圧を調整することで、電子銃を通過する電子ビームの
ビーム形状を予め縦長となるように補正することが行わ
れている。

【０００４】電子ビームに対して非点をかけるようにし
た電子銃を用いたこの種映像表示装置において、さらに
画面周辺部でのフォーカスを改善する手段として、電磁
四重極を用いるフォーカス改善手段が知られている。

【０００５】電磁四重極は上述した主電子レンズが形成
される位置に対応する陰極線管のネック部に装着される
もので、その一例を図５に示す。

【０００６】電磁四重極は図５に示すように、コ字状の
一対のコア１２ａ、１２ｂを有し、これらコア１２ａ、
１２ｂがネック部１６ａを挟むように装着固定されるも
ので、これら一対のコア１２ａ、１２ｂが水平走査方向
に対して左右に位置するように配置される。一対のコア
１２ａ、１２ｂの両脚にそれぞれ四重極コイル１４（１
４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ）が所定ターン数となる
ように巻回され、ネック部１６ａ内に図示する向きの磁
界が発生するようにそれぞれの四重極コイル１４ａ〜１
４ｄが直列接続される。

【０００７】直列接続されたこれら四重極コイル１４ａ
〜１４ｄの両端子に、図６に示すようなパラボラ波状を
なす補正電流ｉを流す。このようなパラボラ波状補正電
流ｉを四重極コイル１４に流すことによって、水平走査
期間の左右端部（画面周辺部に対応）では急峻に変化
し、その中央部では緩やかに変化するような磁界を発生
させる。

【０００８】このような補正磁界によって、画面中央部
（蛍光面）では、少し縦長になっている電子ビーム形状
が真円になるように補正され、画面端部では大きな楕円
状のビーム形状が丸みを帯びたビーム形状となるように
補正される。このビーム形状の補正によって、画面全体
のビーム形状が図７のように丸みを帯びて真円に近づく
ので、画面全体のフォーカスが改善されることになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、画面の明る
さに応じてビーム電流（陰極線管のアノード電流）が変
化するので、画面が明るいときには大きなビーム電流が
流れることになる。一方、電子銃によって形成される主
電子レンズの大きさは無限大ではないので、ビーム電流
の増加に伴い、電子ビーム径が太くなる。電子ビーム径
が太くなると主電子レンズの中心（管軸）だけでなく、
中心より外側も電子ビームが通過することになる。

【００１０】これに対して、ビーム形状に対する補正磁
界は管軸よりも外側の方が強く作用するため、電子ビー
ムの非点量がビーム電流の増加に伴って増えてしまう。
非点量が増えると、過補正となり、最適なビーム形状の
補正ができなくなるため、ビーム電流の増加に伴ってフ
ォーカスが劣化してしまう。この影響は画面周辺部で顕
著に現れる。

【００１１】そこで、この発明はこのような従来の課題
を解決したものであって、特にビーム電流を検出し、ビ
ーム電流に応じて電磁四重極に印加する直流バイアスレ
ベルを可変することで、ビーム電流が増加した場合でも
非点量が増えないようにしてフォーカスの劣化を改善し
たフォーカス改善回路および映像表示装置を提案するも
のである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、請求項１に記載したこの発明に係るフォーカス改善
回路では、電子ビームに補正磁界を加えることで、その
ビーム形状を予め変形させるための四重極コイルと、こ
の四重極コイルが第１の共振用コンデンサを介して接続
されたスイッチング素子と、前記第１の共振用コンデン
サと直列接続された第２の共振用コンデンサと、前記四
重極コイルと第１の共振用コンデンサとの間に接続され
た前記四重極コイルに対する直流バイアス源とで構成さ
れ、画面の明るさに応じて電子ビーム電流が変化して
も、フォーカスが劣化しないように前記直流バイアス源
が制御されることを特徴とする。

【００１３】また、請求項７に記載したこの発明に係る
映像表示装置では、陰極線管と、フォーカス改善回路を
有し、前記フォーカス改善回路は、電子ビームのビーム
形状を制御する四重極コイルを有し、この四重極コイル
は、電子銃が内蔵された陰極線管のネック部の周面に装
着されると共に、前記四重極コイルと共振回路を構成す
る第１および第２の共振用コンデンサおよび前記四重極
コイルに加える直流バイアス源とで構成され、画面の明
るさが変化してもフォーカスが劣化しないように、前記
四重極コイルに加える直流バイアスレベルをビーム電流
に応じて制御して前記電子ビームに対する補正磁界量を
調整するようにしたことを特徴とする。

【００１４】電子ビームが画面の周辺部に到達すると、
そのビーム形状が楕円状に歪む。この歪みのある状態で
画像を再現するフォーカスが合わないために、画質の劣
化をきたす。

【００１５】従来より電子銃から出射される電子ビーム
を予め歪ませておくことが行われている。この非点をも
った電子ビームであっても画面周辺部でのビーム形状が
十分に補正できないため、陰極線管（ＣＲＴ）のネック
部に装着された四重極コイルに水平周期の補正電流を流
してネック部内に補正磁界を発生させることによって、
補正磁界内を通過する電子ビームのビーム形状をさらに
変形させる。

【００１６】この発明では、この構成に加えてビーム電
流を検出し、ビーム電流に応じて四重極コイルに加える
直流バイアスレベルを可変する。ビーム電流が増加した
ときには、そのまま放置すると電子ビームに対する補正
磁界の量が過剰になり、ビーム形状が補正過多になって
しまう。

【００１７】このような場合には直流バイアスレベルを
下げ、電子ビームに対する補正磁界を弱めて、ビーム形
状の歪み量を少なくする。ビーム電流が少なくなったと
きには逆に、直流バイアスレベルを上げで電子ビームに
対する補正量を強める。こうすることで、ビーム電流が
変化したときでも、特に画面周辺部でのビーム形状の変
形が少なくなり、画面全体のフォーカス劣化を未然に回
避できる。

【００１８】ビーム電流の検出は、映像信号の輝度レベ
ルや、アノード電流などによって検出できる。アノード
電流は陰極線管のアノード端子に接続されたフライバッ
クトランス（ＦＢＴ）の高圧コイルを流れる電流である
ので、この高圧コイル側にアノード電流検出手段を設け
ることで、アノード電流を検出できる。

【００１９】ビーム電流の変化はアノード電流検出手段
で電圧レベルに変換された後、直流電圧制御回路を構成
する演算増幅器に伝達されてその直流レベルがレベルシ
フトされた上で四重極コイルの接続点に印加される。

【００２０】ビーム電流が増え、それに伴ってアノード
電流が増えると、検出電圧が下がるため、四重極コイル
に印加される直流バイアスレベルが下がる。直流バイア
スレベルが下がると、四重極コイルを流れる補正電流レ
ベルが下がり、過度のビーム補正が修正される。

【００２１】

【発明の実施の形態】続いて、この発明に係るフォーカ
ス改善回路および映像表示装置の一実施形態をテレビ受
像機に適用した場合につき、図面を参照して詳細に説明
する。図１はこの発明に係るフォーカス改善回路を適用
した映像表示装置１０の実施の形態を示すものであっ
て、フォーカス改善回路を構成する四重極コイル１４は
図５と同じ構成のものが使用され、これが陰極線管１６
のネック部１６ａの所定位置、つまり内蔵された電子銃
１８の主電子レンズが形成されるとほぼ同じ位置に装着
されて固定される。

【００２２】その四重極コイル１４は第１の共振用コン
デンサ２２が逆流阻止用のダイオード２６を介してスイ
ッチング素子、この例ではスイッチングトランジスタ２
８に接続され、そのベースには水平周期のスイッチング
信号（スイッチングパルス）Ｓｈが供給される。第１の
コンデンサ２２とは直列であって、スイッチングトラン
ジスタ２８とは並列に共振用の第２のコンデンサ２４が
接続される。

【００２３】また、四重極コイル１４およびスイッチン
グトランジスタ２８をそれぞれ駆動するための可変電源
３０が第１のインダクタンス素子３２を介して接続され
る。第１のインダクタンス素子３２は水平周期の信号を
カットするために設けられている。可変電源３０によっ
て後述する補正電流ｉの振幅が決まる。

【００２４】四重極コイル１４と第１のコンデンサ２２
との接続点ｓには直流バイアス源５０が接続される。直
流バイアス源５０は四重極コイル１４によって得られる
補正電流ｉの直流レベルを設定するためのもので、水平
周期の周波数成分をカットする第２のインダクタンス素
子３４を介して直流電源＋Ｂが接続される。接続点ｓに
おける直流バイアスレベルはビーム電流に応じて可変さ
れる。つまりビーム電流によって可変される可変直流バ
イアス源として動作する。

【００２５】フォーカス改善回路の動作は図２の通りで
ある。図２Ａに示す水平同期パルスによって図２Ｃに示
すスイッチングパルスＳｈが生成される。このスイッチ
ングパルスＳｈがオンすると第１のコンデンサ２２と四
重極コイル１４とによって直列共振（第１の共振周波
数）が起きる。その後スイッチングパルスＳｈがオフす
ると、この共振電流は流れ続けようとするため、第２の
コンデンサ２４がこの共振電流によって充電される。そ
のときの共振周波数（第２の共振周波数）は、四重極コ
イル１４のインダクタンスと、第１および第２のコンデ
ンサ２２，２４の直列容量によって決まる。

【００２６】第２の共振が終わるよりも僅かに早くスイ
ッチングパルスＳｈによってスイッチングトランジスタ
２８がオンするようにそのスイッチングタイミングを設
定しておくと、スイッチングトランジスタ２８のコレク
タ側における接続点ｔの電圧（図２Ｂ参照）が、ダイオ
ード２６の順方向降下電圧Ｖｆを僅かに越えることによ
って、再び第１の共振状態となり、四重極コイル１４に
は図２Ｄに示す補正電流ｉが流れ続けることになる。

【００２７】ここで、スイッチングトランジスタ２８が
オフしている期間の第１の共振周波数は、スイッチング
トランジスタ２８がオンしているときの第２の共振周波
数よりも高くなるので、この補正電流ｉは図２Ｄに示す
ようなパラボラ波状の電流となる。したがって、画面周
辺部での電子ビームに対する補正量がその中央部よりも
大きくなって、画面周辺部でのビーム形状の変形が補正
され、フォーカスのよい画面が再現される。

【００２８】さて、上述したビーム電流は陰極線管１６
のアノード端子１７に流れるアノード電流と対応関係に
あるから、この実施の形態ではビーム電流の検出はアノ
ード電流が利用される。その具体例を次に説明する。フ
ライバックトランス４０は少なくとも、一次コイル４０
ａと高圧コイルとしても機能する二次コイル４０ｂを有
し、二次コイル４０ｂには整流回路（倍圧若しくは３倍
圧の整流回路）４８が接続される。

【００２９】一次コイル４０ａ側には水平出力回路４２
と、垂直および水平偏向コイル４４がＳ字補正用のコン
デンサ４６を介して接続される。水平出力回路４２の端
子４２ａには上述した水平周期のスイッチングパルスＳ
ｈが供給されて、この水平周期の信号を一次コイル４０
ａに流すことで、その二次コイル４０ｂ側に接続された
高圧整流回路４８で２０〜３０ｋＶの高圧電圧が生成さ
れる。この高圧電圧ＨＶは陰極線管１６のアノード端子
１７に印加される。

【００３０】この実施の形態では、この二次コイル４０
ｂの一端にコンデンサ４９が接続されると共に、アノー
ド電流検出回路５２が接続される。アノード電流検出回
路５２は直列接続された一対の抵抗器５２ａ、５２ｂで
構成され、一方の抵抗器５２ａには直流電源＋Ｂが接続
され、他方の抵抗器５２ｂが二次コイル４０ｂとコンデ
ンサ４９の接続点ｐに接続される。

【００３１】そして、一対の抵抗器５２ａと５２ｂとの
接続点ｒに得られるアノード電流に関連した分圧電圧Ｖ
ｉｎが直流バイアス源５０に供給される。直流バイアス
源５０は演算増幅器５４を有し、その非反転端子に分圧
電圧Ｖｉｎが供給される。その反転端子には一対の帰還
抵抗器５６ａ、５６ｂが接続される。反転端子には直流
源５８から基準電圧Ｖｒｅｆが供給される。

【００３２】さて、この構成において、画面が明るくな
り、ビーム電流が増えると、直流電源＋Ｂから一対の抵
抗器５２ａ、５２ｂおよび二次コイル４０ｂを介して流
れるアノード電流も増える。ここで、アノード電流をＩ
ｈｖ、電源＋Ｂの電圧をＶｂｂ、抵抗器５２ａ、５２ｂ
の抵抗値をＲａ、Ｒｂとすると、接続点ｒでの分圧電圧
Ｖｉｎは、 Ｖｉｎ＝Ｖｂｂ−Ｉｈｖ×Ｒａ ・・・・（１） となる。したがってビーム電流つまりアノード電流が増
えると、分圧電圧Ｖｉｎは低下する。

【００３３】また、直流バイアス源５０における出力電
圧Ｖｏｕｔは、帰還抵抗器５６ａ、５６ｂの抵抗値をＲ
ｃ、Ｒｄとすると、 Ｖｏｕｔ＝｛（Ｒｃ＋Ｒｄ）／Ｒｃ｝Ｖｉｎ−（Ｒｃ／Ｒｄ）Ｖｒｅｆ ・・・・・（２） となる。

【００３４】したがって、分圧電圧Ｖｉｎは、演算増幅
器５４によって、｛（Ｒｃ＋Ｒｄ）／Ｒｃ｝倍に増幅さ
れると共に、（Ｒｃ／Ｒｄ）Ｖｒｅｆだけレベルシフト
した状態で出力されることになる。この出力電圧Ｖｏｕ
ｔが四重極コイル１４に対する直流バイアスとして接続
点ｓに印加される。

【００３５】ここで、上述したようにビーム電流が増え
ると、分圧電圧Ｖｉｎが下がるので、これに伴って出力
電圧Ｖｏｕｔも下がる。これによって四重極コイル１４
を流れる補正電流ｉの直流レベルが標準の場合（図３曲
線Ｌａ）よりも低下し、例えば曲線Ｌｂで示すように直
流レベルが下がる。これによって、発生する補正磁界も
弱くなって電子ビームに対する非点量が減少し、画面周
辺部での過度なビーム形状変形が阻止される。

【００３６】ビーム電流が標準よりも減少した場合には
図３曲線Ｌｃで示すように直流レベルが上がる。これに
よって、発生する補正磁界が標準よりも強くなって電子
ビームに対する非点量が増加し、画面周辺部でのビーム
形状変形の不足分が補われる。このような動作によっ
て、ビーム電流つまり輝度レベルによってフォーカスが
劣化するのを未然に防止できる。

【００３７】上述した実施の形態では、ビーム電流の検
出をアノード電流によって行っているが、輝度信号の輝
度レベルそのものを検出することでも実現できる。また
この実施の形態ではこの発明をテレビ受像機に適用した
が、この他にも陰極線管によって映像を表示する高精細
型を含めたコンピュータ用モニタなどのフォーカス改善
回路および映像表示装置に適用できる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係るフォ
ーカス改善回路および映像表示装置では、ビーム電流に
応じて電子ビームのビーム形状を補正するようにしたも
のである。これによれば、画面の明るさに応じて電子ビ
ームのビーム形状を補正できるように、輝度変化に拘わ
らず常に最適なビーム形状を得ることができ、輝度変化
に伴うフォーカス劣化を改善できる特徴を有する。これ
で画質のよい映像を表示できることになる。したがって
この発明は陰極線管によって映像を表示する高精細型を
含めたテレビ受像機やコンピュータ用モニタなどに適用
して極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るフォーカス改善回路を含んだ映
像表示装置の実施の形態を示す要部の接続図である。

【図２】この発明の動作説明に供する波形図である。

【図３】補正電流波形とビーム電流との関係を示す波形
図である。

【図４】蛍光面上でのビーム形状を示す図である。

【図５】フォーカス改善手段として使用される電磁四重
極の構成図である。

【図６】フォーカス補正電流波形図である。

【図７】蛍光面上での補正後のビーム形状を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０・・・映像表示装置、１４・・・四重極コイル、１
６・・・陰極線管、１６ａ・・・ネック部、２０・・・
フォーカス改善回路、２８・・・スイッチングトランジ
スタ、２２，２４・・・共振用コンデンサ、５０・・・
直流バイアス源、４０・・・フライバックトランス、４
８・・・整流回路、１７・・・アノード端子、５２・・
・アノード電流検出手段、５４・・・演算増幅器

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビームに補正磁界を加えることで、
   そのビーム形状を予め変形させるための四重極コイル
   と、 この四重極コイルが第１の共振用コンデンサを介して接
   続されたスイッチング素子と、 前記第１の共振用コンデンサと直列接続された第２の共
   振用コンデンサと、 前記四重極コイルと第１の共振用コンデンサとの間に接
   続された前記四重極コイルに対する直流バイアス源とで
   構成され、 画面の明るさに応じて電子ビーム電流が変化しても、フ
   ォーカスが劣化しないように前記直流バイアス源が制御
   されることを特徴とするフォーカス改善回路。
2. 【請求項２】 前記スイッチング素子に加えるスイッチ
   ング信号は、水平周期のスイッチングパルスであること
   を特徴とする請求項１記載のフォーカス改善回路。
3. 【請求項３】 前記直流バイアス源は、画面の明るさに
   応じてその出力直流レベルが制御されるようにしたこと
   を特徴とする請求項１記載のフォーカス改善回路。
4. 【請求項４】 前記直流バイアス源は、輝度信号のレベ
   ルを検出する検出回路と、直流電圧制御回路とで構成さ
   れたことを特徴とする請求項３記載のフォーカス改善回
   路。
5. 【請求項５】 前記検出回路は、アノード電流検出回路
   であって、抵抗器による分圧回路が使用されたことを特
   徴とする請求項４記載のフォーカス改善回路。
6. 【請求項６】 前記直流電圧制御回路は、演算増幅器に
   よる直流レベルシフト回路として構成され、 前記演算増幅器には前記分圧回路で分圧された前記アノ
   ード電流に比例した分圧電圧が供給されることを特徴と
   する請求項４記載のフォーカス改善回路。
7. 【請求項７】 陰極線管と、フォーカス改善回路を有
   し、 前記フォーカス改善回路は、電子ビームのビーム形状を
   制御する四重極コイルを有し、 この四重極コイルは、電子銃が内蔵された陰極線管のネ
   ック部の周面に装着されると共に、 前記四重極コイルと共に共振回路を構成する第１および
   第２の共振用コンデンサおよび前記四重極コイルに加え
   る直流バイアス源とで構成され、 画面の明るさが変化してもフォーカスが劣化しないよう
   に、前記四重極コイルに加える直流バイアスレベルをビ
   ーム電流に応じて制御して前記電子ビームに対する補正
   磁界量を調整するようにしたことを特徴とする映像表示
   装置。
8. 【請求項８】 前記スイッチング素子に加えるスイッチ
   ング信号は、水平周期のスイッチングパルスであること
   を特徴とする請求項７記載の映像表示装置。
9. 【請求項９】 前記直流バイアス源は、画面の明るさに
   応じてその出力直流レベルが制御されるようにしたこと
   を特徴とする請求項７記載の映像表示装置。
10. 【請求項１０】 前記直流バイアス源は、輝度信号のレ
    ベルを検出する検出回路と、直流電圧制御回路とで構成
    されたことを特徴とする請求項７記載の映像表示装置。
11. 【請求項１１】 前記検出回路は、アノード電流検出回
    路であって、抵抗器による分圧回路が使用されたことを
    特徴とする請求項７記載の映像表示装置。
12. 【請求項１２】 前記直流電圧制御回路は、演算増幅器
    による直流レベルシフト回路として構成され、 前記演算増幅器には前記分圧回路で分圧された前記アノ
    ード電流に比例した分圧電圧が供給されることを特徴と
    する請求項７記載の映像表示装置。