专利名称：阴极射线管中的转置双向扫描的制作方法
技术领域：
本发明涉及视频显示器的偏转电路。
背景技术：
娱乐电视和计算机系统通常使用阴极射线管(CRT)显示器向观众呈现图像和信息。该CRT屏幕的形状近似为矩形，通常具有近似4∶3或16∶9的宽高比，分别如图3和4所示。宽高比被定义为屏幕的长轴X与短轴Y的比率。通常，使用与屏幕的长轴平行的高频扫描来对屏幕进行光栅扫描，屏幕的长轴通常被定向在水平方向X。水平扫描是通过由开关谐振电路提供的锯齿形偏转电流而获得的。
低频扫描有时称作“刷新率”，被平行施加给射线管的短轴，该短轴通常被定向在垂直方向Y。短轴或者垂直扫描通过由准线性放大器提供的锯齿形偏转电流获得，该准线性放大器通常另外使用开关谐振组件来提供快速回扫。
电视接收器接收和处理包含许多水平视频线的输入视频信号。包含在给定视频线中的信息被显示在形成场的扫描线上。每个场包括许多扫描线。
图1图解说明了具有宽高比为4∶3的显示屏幕222。屏幕222的长轴与轴X平行；而屏幕222的短轴与轴Y平行。
屏幕222内的实线222a是有效扫描线，用于显示由从左移到右的电子束(未示出)产生的信息。虚线222a表示当电子束消隐时不可见的回扫线。如果射束没有消隐，则射束将从右移到左以便开始下一条有效扫描线。为了说明，仅示出了五条线222a。为了清晰起见，没有示出占据几个水平扫描间隔的周期的垂直回扫。为了说明，放大了线222a的垂直间隙。而且，为了清晰起见，示出了逐行扫描。
通常，如先前所说明的，图像由例如，CRT显示屏222上的从左到右基本上水平扫描的扫描线222a形成。将图像信息分配给水平扫描线222a的元素。从顶部到底部逐行扫描水平扫描线222a，从而预定数量的水平线形成场。
在未示出的配置中，一帧包括例如用于隔行扫描的两个场，或者用于逐行扫描的单个场。例如，根据欧洲电视广播标准(PAL)，一帧由每个有312.5条线的2个隔行场组成，场频率为50Hz，线频率为15，625Hz。
为了缩短CRT的长度，已经实现了更大的偏转角度，例如130度。另外，需要更高的扫描速率。这些更高的扫描速率和更大的偏转角度导致在水平偏转电路中需要更快的开关器件，同时导致开关器件更多的功耗和费用。
Groeneweg等人的标题为SINE WAVE DEFLECTION CIRCUIT FORBIDRECTIONAL SCANNING OF A CATHODE RAY TUBE的美国专利No.4,634,940，公开了一种电容性耦合矩形波发生器，用于在CRT的水平偏转绕组中提供稳定状态的正弦电流。该偏转绕组和附加电容器形成一个槽或者调谐电路，用于滤除矩形波发生器的奇次谐波，以便在能够进行双向水平扫描的偏转绕组中提供正弦电流。术语双向水平扫描是指这样一种扫描技术，即当电子束以一个平行于轴X的方向和以平行于轴X的相反方向移动时都能够显示视频信息。
以正向和反向扫描方向将视频信号施加到CRT，就象调谐电路用正弦波的扫描电流“环绕”一样(未示出)。
图2图解说明了具有宽高比为16∶9的显示屏223。屏幕223的长轴与轴X平行；而屏幕223的短轴与轴Y平行。屏幕223内的所有扫描线223a是有效扫描线，用于显示由从左移到右然后从右移到左的电子束(未示出)产生的信息。为了说明，仅示出了十条线。为了清晰起见，没有示出占据几个水平扫描间隔的周期的垂直回扫。为了说明，放大了线的垂直间隙。
在扫描的顶线上，平行于射线管的长轴X将射束从左扫描到右，并且在紧随其后的线上，按先前所解释的，随后将射束从右扫描到左。这样的配置需要分别以正向或反向“读出”交替视频线的视频信号像素。Groeneweg等人提出的专利建议在正向扫描期间将像素存储在先进先出存储器(FIFO)中用以随后的显示，并且在返回扫描期间将像素存储在后进先出存储器(LIFO)中用以随后的显示。
正弦扫描系统的优点是急剧减少了对高频扫描电路中偏转器件的需求。这是因为在使用正弦偏转的系统中，流经绕组的电流主要是基频驱动电流；而在快速回扫中，谐波分量更多。偏转电流的谐波分量越多，在铁氧体绕组中的功耗以及由于肤面效应引起的损失就越多。
Doyle等人的标题为PICTURE DISPLAY DEVICE USING SCANDIRECTION TRANSPOSITION的美国专利No.4,989,092(Doyle等人的专利)，公开了一种转置扫描系统。在转置扫描时，以较高的线扫描频率从图像的顶部垂直扫描线。以较低的场扫描频率从左到右发生水平扫描。由于垂直线扫描，高频扫描在更小的扫描角度受到影响，因此在小于对于水平线扫描的相应值的幅度受到影响。因此，功耗被极大地减少了。
Doyle等人的专利描述了一种扫描方向转置视频处理电路，用于接收图像信息和向垂直扫描线的元素顺序地分配图像信息。因此，维持了现有系统的兼容性。在一个场周期期间，在存储器中以到达顺序写入输入图像信息，而以垂直于写方向的方向读出已经存储在第二存储器中的图像信息。在Krijn等人的标题为36.2Transposed ScanningThe Way to Realize Super-Slim CRTs、于SID 01 DIGEST出版的论文中，也讨论了转置扫描。
体现本发明特征的转置扫描系统利用正弦扫描来提供沿CRT的短轴Y的双向扫描。因此，有利的是，越难以实现以上目标，则将更高频扫描任务分配给需要最少偏转能量的短轴。通过将高频方向的扫描实现为正弦波形，进一步减轻了电要求。由于减轻了限幅电路功能要求，因此可以制造出能够提供更高频或更宽偏转角度(或者两者)的整个系统。
在水平正弦扫描系统中，例如由输入视频信号的抖动引起的视频线之间的定时偏移可能不利地在空间上被加倍。这就引起了当从左到右扫描的给定线被放置在一个方向上时；随后从右到左扫描的下一条线被放置在另一方向上。水平正弦扫描系统有效地加倍扰动的幅度。因此，当重放包含定时抖动的信号时，通过扫描中的这种反向而可见地放大了线到线的抖动。结果，诸如由便宜、不稳定的VCR和其他本地信号发生器引起的快速定时抖动可能降低性能。
在本发明的转置扫描系统中减少了抖动弱点，本发明的转置扫描系统利用正弦扫描来提供沿CRT的短轴Y的双向垂直扫描。这是因为垂直定时比水平定时较少受到抖动的影响。术语双向垂直扫描这里是指这样的本发明的扫描技术，即当电子束以一个平行于轴Y的方向并且以平行于轴Y的相反方向移动时都能够显示视频信息。
而且，有利的是，为获取转置扫描特征和正弦扫描特征，可以共享公共视频处理硬件。这是因为为了获取每个特征，必须以视频被发送和接收不同的顺序来存储和“读出”该视频。
发明内容
一种体现本发明特征的视频显示偏转装置包括阴极射线管，所述阴极射线管具有包括较短的第一轴和垂直于所述第一轴的较长的第二轴的显示屏。第一偏转场发生器以第一偏转频率在所述阴极射线管的电子束的射束路径上产生第一偏转场以便改变所述电子束的位置，或者，在所述第一轴的方向上和与所述第一轴相反的方向上产生第一偏转场以便提供用以双向扫描。第二偏转场发生器以低于所述第一偏转频率的第二偏转频率在所述射束路径上，或者，在所述第二轴的方向上和与所述第二轴相反的方向上，产生第二偏转场以便改变所述电子束的位置。
图1图解说明了现有技术的单向扫描的显示屏；图2图解说明了现有技术的单向扫描在长轴方向上的显示屏；图3和4图解说明了具有相应的画面长宽比的现有技术的显示屏；图5图解说明了体现本发明特征的在短轴方向上的具有双向扫描的显示屏；和图6图解说明了体现本发明特征的用于在图5的显示屏中扫描电子束的偏转电路。
具体实施例方式
如图6所示，体现本发明一方面的双向扫描、正弦电流发生器19通过垂直偏转线圈20提供了类似正弦的周期偏转电流63。电流63实现转置双向垂直扫描。电流63的频率例如对于隔行扫描系统近似为15.75kHz或者对于逐行扫描系统为31.5kHz。偏转线圈20被用来引导阴极射线管(CRT)30中的电子束从CRT 30的显示屏31的顶部循环移动到底部并且然后以循环正弦的方式回到顶部。CRT 30具有一个短于水平轴X的垂直轴Y，用于分别提供4∶3或者16∶9的宽高比，
扫描电路19可以具有与在例如Groeneweg等人的专利中描述的类似的布局。在图6的配置中，主要差别在于电路19利用正弦电流63来驱动为垂直偏转线圈的线圈20。与此相反，在Groeneweg等人的专利中，使用正弦电流来驱动水平偏转线圈。
场偏转放大器21通过用于实现水平扫描的水平偏转线圈Lx来产生锯齿形偏转电流64。电流64的频率例如在美国的NTSC标准中是60Hz，或者在欧洲的PAL标准中是50Hz。偏转线圈Lx被用来在跟踪间隔期间以相对较慢的方式引导CRT 30中的电子束从射线管的显示屏31的一侧离开并且然后以相对较快的方式回到该相同侧。
偏转放大器21可以具有与在例如美国专利号5,587,631(标题为RESISTOR-MATCHED DEFLECTION APPARATUS FOR A VIDEODISPLAY，作者为Wilber等人)中公开的传统垂直放大器的类似的布局。在图6的配置中，主要差别在于放大器21驱动为水平偏转线圈的线圈Lx。与此相反，在Wilber等人的专利中，类似构造的放大器驱动垂直偏转线圈。
视频处理器25包括视频存储器(未示出)，用于存储输入视频线，例如在欧洲电视广播标准中定义的在视频处理器25的一个输入端(未示出)到达的输入视频线。视频处理器25的一个存储器(未示出)存储像素视频的一个满帧。已经存储在处理器25的第二存储器中的像素视频的帧以垂直于写方向的方向被读出，以便以类似于在Doyle等人的专利中描述的方式生成垂直视频线(未示出)，下面将提到不同之处。垂直视频线(未示出)被施加到视频放大器(未示出)，用于以CRT 30的短轴Y的方向进行显示。
图5图解说明了具有16∶9的宽高比的图6的显示屏31。显示屏31的长轴平行于轴X；而显示屏31的短轴平行于Y。图5和6中相似的符号和数字表示相似的项或功能。显示屏31内的图5的所有扫描线224a都是有效扫描线，用于显示由以沿轴Y的向上和向下方向移动的电子束(未示出)生成的信息。为了图解目的，仅示出了10条线224a。为了清晰起见，没有示出占有几个垂直扫描间隔的周期的水平回扫。为了清晰起见，放大了线的水平间隙。
图5的交替扫描线224a分别以顶部到底部以及底部到顶部的顺序交替地读出图6的处理器25的垂直视频线，并且将其施加到视频放大器(未示出)。因此，图6的处理器25的垂直视频线提供双向垂直扫描。图5的连续垂直视频线224a以沿显示屏31的长轴X的左到右方向被逐渐显示，如先前所示。
对于宽角度偏转和/或平板屏幕，可以以类似于在传统电视接收器中实现的方式(未示出)要求图6的电流64的线性校正。对于枕形失真较正(平行于短轴的光栅形弯曲)，可以要求偏转电流64的幅度调制。
双向扫描导致扫描线沿扫描的短轴Y间隔一个非均匀的距离，或者在屏幕的边缘太接近在一起。这可以通过这样一种方式(未示出)来较正，即通过逐步扫描而不是使用贯穿水平迹线的逐渐变化的锯齿形电流64。在每个高频垂直扫描线的末端提供电流64的离散或步进增加。
或者，可以在每个轴X和Y上实现双向扫描。因此除了前述的在垂直方向Y上的双向扫描，还可以实现在水平方向X上的双向扫描。这样，电流64也可以是正弦电流。与正弦电流64相关的优点在于消除了获得快速回扫相关的复杂性。在这种双重的双向操作模式中，视频处理器25将被相应地修改。
权利要求
1.一种视频显示器偏转装置，包括阴极射线管，具有包括较短的第一轴和垂直于所述第一轴的较长的第二轴的显示屏；第一偏转场发生器，用于以第一偏转频率在所述阴极射线管的电子束的射束路径上产生第一偏转场以便改变所述电子束的位置，或者，在所述第一轴的方向上和与所述第一轴相反的方向上产生第一偏转场以便提供双向扫描；和第二偏转场发生器，用于以低于所述第一偏转频率的第二偏转频率在所述射束路径上，或者，在所述第二轴的方向上和与所述第二轴相反的方向上，产生第二偏转场以便改变所述电子束的位置。
2.根据权利要求1所述的视频显示器偏转装置，其中，在正常观看时，所述第一轴以相对于观众垂直的方向放置。
3.根据权利要求1的视频显示器偏转装置，其中，所述第一和第二偏转场发生器中的至少一个包括用于产生磁偏转场的偏转线圈。
4.根据权利要求1的视频显示器偏转装置，其中所述第一偏转场以正弦方式变化。
5.根据权利要求4的视频显示器偏转装置，其中所述第二偏转场包括以回扫方式变化的部分。
6.根据权利要求1的视频显示器偏转装置，其中所述显示屏具有宽高比为4∶3和16∶9中的一个。
全文摘要
一种视频显示器包括转置扫描系统。该转置扫描系统利用正弦扫描来提供沿阴极射线管显示屏的短轴的双向扫描。因此，越难以实现以上目标，则将更高频扫描任务分配给需要最少偏转能量的短轴。
文档编号H04N3/30GK1689130SQ03807645
公开日2005年10月26日 申请日期2003年4月3日 优先权日2002年4月4日
发明者西奥多·F·辛普森 申请人:汤姆森特许公司