专利名称：阴极射线管和图象控制设备的制作方法
技术领域：
，阴极射线管(CRT)已经广泛应用于电视机、计算机用监视器等。阴极射线管是用来通过从安装在管中的电子枪发射电子束到荧光屏并且由偏转线圈等将电子束电磁偏转而在射线管屏幕上形成扫描屏幕。彩色显示器的电子枪在电子枪内具有三个阴极，这些阴极发射红(R)、绿(G)和蓝(B)三个电子束。这种阴极射线管通过一个电子束发射形成一个彩色屏幕。可是，现在，已经提出在一个阴极射线管内为一个颜色发射多个电子束形成一个完整屏幕。例如，为红、绿、蓝每个发射两个电子束，总共从一个电子枪发射6个电子束(2×3＝6)形成一个完整屏幕。如上所述，为每个颜色发射多个电子束形成的电子枪也称为“多束电子枪”。关于多束电子枪的技术例如在已
公开日本专利申请平成8-506923和已
公开日本专利申请平成11-16504中所公开。
在彩色显示器的电子枪中，实际不可能在相同轴线上为每个颜色安装所有阴极。例如，如果阴极设计得绿色阴极在中心，红和蓝色阴极将被安置得离开(偏心)绿阴极的中心轴。因此，从电子枪发射的红和蓝电子束偏离绿电子束。当在这样状态中发射电子束时，每个颜色的电子束通过偏转线圈等分别受磁场的不同影响。因此，很难对准电子束的聚焦位置。在射线管屏幕上每个颜色电子束位置偏离的现象称为“聚焦失调”。通常在阴极射线管中，由于结构也引起图象在屏幕周边部分失真并且称为“图象失真”。如上所述，在彩色显示器的电子枪中，从不同位置发射每个颜色的电子束。在多束电子枪阴极射线管中，必须形成比普通阴极射线管多的扫描屏幕，并且每个扫描屏幕将恰当地重叠。可是，如果在每个扫描屏幕上产生聚焦失调或图象失真，会有扫描屏幕不能适当重叠并且图象质量大大恶化的情况。
在有关技术领域，聚焦失调和图象失真通过增加校正偏转线圈或安装具有四个或六个磁极的纯度磁铁(或环型磁铁)优化射线管内部磁场来校正。可是，利用这种有关技术的校正方法，很难完全校正聚焦失调和图象失真。特别是，在使用多束电子枪的阴极射线管中，需要校正比普通阴极射线管中更多的电子束。因此，实际上不可能如同有关技术的校正方法那样，通过控制磁场完全校正图象失真和聚焦失调。
例如，如图20所示，描述了从多束电子枪中在顶部和底部两行上发射三色红绿蓝电子束组111和112的例子。此时，如果射线管内从顶到底有磁场分布110，在顶部的电子束组111(R1，G1，B1)和底部的电子束组(R2，G2，B2)两个都偏向左)(图2中的X方向)。如果相反方向也有磁场分布，两个电子束组111和112偏右(图2中-X方向)。如上所述，通过不同地改变磁场分布110的方向有可能偏转电子束。可是，通过简单地控制磁场分布110有不能将电子束偏转到所希望方向的情况。例如，很难同时将顶部电子束组111和底部电子束组112偏转到相互相反的方向上。特别是，实际上不可能同时将所有六个电子束偏转的不同方向。
如上所述，通过简单控制磁场不能将每个电子束单独偏转到给定方向。因此，不能完全校正聚焦失调和图象失真。除了通过偏转等实现校正外，有可能通过将图象信号转换为模拟信号输入到电子枪阴极上来校正图象信号和表示图象失真。可是，利用将图象信号转换为模拟信号的校正方法，有可能在相同扫描行上校正图象失真，即在横向(水平)方向，但是很难在纵向(垂直)方向校正图象失真。因此，不能充分地校正图象失真。
本发明被设计克服上述问题。本发明的目的是提供一种阴极射线管和一种图象控制设备，它们能够利用多束电子枪显示良好图象。
本发明的阴极射线管和图象控制设备包括一个电子枪，该枪具有多个阴极组包含至少每个颜色一个阴极，并且按照图象信号从每个阴极发射电子束；一个图象显示器，在显示器上从电子枪每个阴极发射的多个电子束形成多个扫描屏幕，和多个扫描屏幕重叠为整体形成一个单一屏幕。本发明的阴极射线管和图象控制设备也包括一个存储装置，用于存储校正图象显示状态的的校正数据，该数据根据图象显示器上显示的图象获得；一个转换装置，用于输入的一维图象信号转换为二维图象数据；和一个位置控制装置，用于通过由每个阴极根据存储在存储装置中的校正数据改变二维图象数据中的像素排列，和然后通过在重新转换为所显示的图象信号之后输出校正后图象数据进行控制，该二维图象数据被转换装置按照时间和空间进行了转换，以便当在图象显示器上执行图象显示时要显示的多个扫描屏幕适当定位和重叠。
在本发明的阴极射线管和图象控制设备中，一维输入的图象信号在转换装置中被转换为离散二维图象数据，并且根据图象显示器上所显示的图象获得的图象显示状态校正数据被存储在存储装置中。通过位置控制装置，也由每个阴极根据校正数据按照时间和空间改变二维图象数据中像素的排列实现校正。然后，校正后的图象数据由位置控制装置重新转换为图象信号并且输出。通过扫描根据校正后图象信号发射的多个电子束形成所显示的多个扫描屏幕，并且多个扫描屏幕被重叠为整体。由此，形成单一屏幕并且显示一个图象。
根据下列说明，本发明的其它目的、特征和优点将更清楚。
图1A是表示本发明阴极射线管中电子束扫描方向的正视图，而图1B是图1A沿线IB-IB的截面图。
图2是表示本发明阴极射线管中电子枪完整结构与电子束轨迹的水平方向上截面图。
图3是表示本发明阴极射线管中电子枪完整结构与电子束轨迹的垂直方向上截面图。
图4是表示本发明阴极射线管中电子枪阴极图形的正视图。
图5是表示本发明阴极射线管中电子枪中每个阴极排列的正视图。
图6是表示本发明阴极射线管中信号处理电路结构的方框图。
图7A到图7E是表示本发明阴极射线管中处理电路中实现图象数据校正/计算处理的总流程的图。
图8是表示当DSP电路在图象中不执行校正处理时矩形图象显示例子的示意图。
图9A到图9F是表示当DSP电路在图象中执行校正处理时矩形图象显示例子的示意图。
图10A到图10C是表示本发明阴极射线管中处理电路使用的校正数据图形的示意图。
图11A到图11C是表示当本发明阴极射线管中处理电路不使用校正数据执行校正/计算时输入图象转换状态的示意图。
图12A到12C是表示当本发明阴极射线管中处理电路使用校正数据执行校正/计算时输入图象转换状态的示意图。
图13是表示本发明阴极射线管中第一校正/计算处理方法的示意图。
图14是表示本发明阴极射线管中第二校正/计算处理方法的示意图。
图15是表示用于本发明阴极射线管中第三校正/计算方法中控制点的示意图。
图16是表示用于本发明阴极射线管中第三校正/计算方法中内插的示意图。
图17是表示用于本发明阴极射线管中第三校正/计算方法中外插的示意图。
图18A到图18J是表示按照有关图象校正处理的本发明第二实施例的阴极射线管中屏幕扫描模型图的示意图。
图19表示电子束扫描方向另一个例子的示意图。
图20表示阴极射线管内部磁场分布与电子束偏转方向之间关系的示意图。
下面将参照附图描述本发明的优选实施例。
第一实施例如图1B所示，按照该实施例的阴极射线管包括一个屏面10，在该屏面内部形成荧光屏11；一个喇叭口部分20，与屏面10形成一体。具有内置电子枪31的一个长窄管颈30形成在喇叭口部分20后面。形成喇叭形状的阴极射线管具有屏面10、喇叭口部分20和管颈30。组成阴极射线管形状的部分也称为“外壳”。屏面10和喇叭口部分20的每个开孔都被熔化相互连接，和在内部保持高度真空。在荧光屏11中，形成按照入射电子束发光的荧光结构。喇叭口部分10的表面是图象显示屏幕(射线管屏幕)14，在其上由荧光屏11辐射显示图象。荧光屏11和射线管屏幕14主要对应本发明“图象显示”的特定例子。
在阴极射线管内部，彩色选择装置12安装得面对荧光屏11。该彩色选择装置12也称为障栅或阴罩。彩色选择装置12的周边由框架13支持并且附着在屏面10内表面上。提供阳极电压的阳极端子(图中未表示)安装在喇叭口部分20内。在从喇叭口部分20到管颈30的周边部分上，附着了偏转电子枪发射的电子束1和2的偏转线圈21。从管颈30到屏面10的荧光屏11的内表面覆盖了内部导电膜22。内部导电膜22与阳极(图中未表示)电连接并且保持阳极电压HV。喇叭口部分20的周边表面覆盖了外导电膜23。
电子枪31是多束电子枪，该枪为每个颜色发射多个电子束。该电子枪31包括如图2和图3所示的具有多个阴极的阴极组K1和K2，多个栅极G1到G5，和一个聚焦电极33。在电子枪31内部，如图4所示，对应组成每个阴极组K1和K2的阴极数量形成每个阴极发射电子束通过的开孔34。栅极G1到G5和聚焦电极33通过接收阳极电压HV、聚焦电压等形成电子透镜系统，并且作为针对阴极组K1和K2所发射电子束电子透镜工作。栅极G1到G5通过电子透镜效应对阴极组K1和K2发射的每一个电子束执行聚焦，并且也执行电子束发射数量控制和加速控制等。聚焦电极33起作用通过棱镜效应将阴极组K1和K2发射的多个电子束聚焦到荧光屏上。
阴极组K1和K2如图4和图5所示安装在上下方向(垂直方向)的平行线上。在顶部的阴极组K1按照顺序叠加在发射红电子束Ra的阴极KR1、发射绿电子束阴极KG1和发射蓝电子束KB1上。底部阴极组K2以与阴极KR2相同的方式按顺序叠加阴极KR2、阴极KG2和阴极KB2。阴极组K1和K2中的每个阴极以适当角度向中心倾斜，以便电子束容易聚焦。每个阴极的位置不限于图中所示，也可以按其它顺序排列阴极。例如，可以按相反顺序安置红阴极和蓝阴极。
阴极组K1和K2中的每个阴极被加热丝(未图示)加热按照图象信号数量发射热离子，并且按照图象信号数量来接收阴极驱动电压。如图3所示，顶部阴极组K1发射的电子束组1a(Ra，Ga，Ba)接收栅极G1到G5和聚焦电极33的电子透镜效应，然后从至少电子枪底部发射到荧光屏11。另一方面，底部上阴极组K2发射的电子束组1b(Ra，Ga，Ba)接收栅极G1到G5和聚焦电极33的电子透镜效应，然后从至少电子枪31顶部发射到荧光屏11。如上所述，电子枪31在顶部和底部为三个颜色红，绿，蓝中的每个发射两个电子束，总共六个电子束(3×2＝6)。从电子枪31发射的每个颜色电子束分别穿过彩色选择装置12，并且在荧光屏激发对应的荧光剂颜色。
如图1A所示，在阴极射线管中，当从显示器侧看时，由顶部上电子束组1b和底部上电子束组1a执行水平偏转方向上从左到右(图中X1方向)所谓行扫描，在垂直方向从顶到底(图中Y1方向)执行所谓场扫描。同时，有可能由顶部上电子束组1b和底部上电子束组1a形成具有两个颜色的两个扫描屏幕。可是，在阴极射线管中，由顶部上电子束组1b和底部上电子束组1b在荧光屏相同方向上同时执行扫描，由此形成单一整体屏幕。在图1A中，在屏幕上顶部上电子束组1b和底部上电子束组1a的扫描位置被画得相互偏转，以便表示电子束的每个轨迹。可是，电子束的扫描位置实际上相互一致。在图1A中，SH代表在垂直方向的有效屏幕区域而SW代表在水平方向的有效屏幕区域。
通常，阴极射线管的屏幕扫描方法称为隔行扫描和逐行扫描。隔行扫描方法是1幀图象通过二次场扫描实现的方法。逐行扫描是1幀图像在一个垂直扫描周期中显示的方法。阴极身线管能够应用于两个扫描方法。在阴极射线管中，由底部上电子束组1b和底部上电子束组1a利用两个方法的任何一个在荧光屏上相同位置同时执行扫描。
图6表示当NTSC(国家电视系统委员会)方法的模拟综合信号一维输入作为图象信号(图象信号)DIN并且按照该信号显示运动图象时的电路例子。图6所示的信号处理电路对应本发明“图象控制设备”的特定例子。
按照实施例的阴极射线管包括如图6所示一个综合/RGB转换器51，一个模拟/数字信号(下面称为“A/D”)转换器52(52r，52g，52b)，一个幀存储器53(53r，53g，53b)和一个存储器控制器54。
综合/RGB转换器51用于图象信号DIN的模拟信号转换为每个颜色R，G，B的信号。A/D转换器52用于将综合/RGB转换器51输出的每个颜色模拟信号转换为数字信号。幀存储器53对每个颜色以幀为单位二维存储A/D转换器输出的数字信号。例如，SDRAM(同步动态随机存储器)用于幀存储器53。存储器控制器54产生幀存储器53上图象数据的记录地址和读取地址，并且控制幀存储器53上的记录操作和读取操作。存储器控制器54控制幀存储器53读取和输出由底部上电子束组1b画出图象(称为顶部图象数据)的图象数据和由底部上电子束组1a画出图象(称为底部图象数据)的图象数据。在阴极射线管中，由底部上电子束组1b和底部上电子束组1a在荧光屏相同位置同时实现扫描。因此，从幀存储器53同时输出两个相同图象数据。
阴极射线管也包括一个DSP(数字信号处理器)电路55-1，一个幀存储器56-1(56-1r，56-1g，56-1b)，一个DSP电路57-1，一个幀存储器58-1(58-1r，58-1g，58-1b)，和一个数字/模拟信号(下面称为D/A)转换器59-1(59-1r，59-1g，59-1b)，用于控制顶部上图象数据。阴极射线管进一步包括一个DSP(数字信号处理器)电路55-2，一个幀存储器56-2(56-2r，56-2g，56-2b)，一个DSP电路57-2，一个幀存储器58-2(58-2r，58-2g，58-2b)，和一个数字/模拟信号(下面称为D/A)转换器59-2(59-2r，59-2g，59-2b)，用于控制底部上图象数据。
DSP电路55-1和55-2对应本发明“第一计算装置”的特定例子，而DSP电路57-1和57-2对应本发明“第二计算装置”的特定例子。幀存储器56-1和56-2对应“第一图象数据存储装置”的特定例子，而幀存储器58-1和58-2对应“第二图象数据存储装置”的特定例子。
阴极射线管也包括一个校正数据存储器60，用于存储每个颜色的数据以校正图象显示状态，和一个控制部分62用于当由校正数据存储器63输入校正数据时控制每个DSP电路的计算方法。阴极射线管以包括一个存储器控制器63，用于产生幀存储器56-1和56-2上图象数据的记录地址和读取地址，和用于控制幀存储器56-1和56-2的图象数据记录操作和读取操作。阴极射线管进一步包括一个存储器控制器65，用于产生幀存储器58-1和58-2上图象数据的记录地址和读取地址，和用于控制幀存储器58-1和58-2的图象数据记录操作和读取操作。
A/D转换器52，幀存储器53，56-1，56-2，58-1，58-2，存储器控制器54、63、65，DSP电路55-1，55-2，57-1，57-2和控制部分62对应本发明的“位置控制装置”。
校正数据存储器60具有用于顶部上和底部上两个电子束组每个颜色的存储器区域，和在每个存储器区域存储每个颜色的校正数据。存储在校正数据存储器60中的校正数据在例如阴极射线管制造时产生，用于在初级校正阴极射线管的图象失真等。根据阴极射线管中显示的图象失真、聚焦失调等测量数量产生校正数据。
产生校正数据的设备包括一个成像器64，例如成像在阴极射线管上所显示图象的电荷耦合设备，和用于根据成像器64成像的图象产生校正数据(未图示)的装置。成像器64通过顶部上和底部上两个电子束组每个颜色在阴极射线管显示屏幕上成像所显示屏幕，并且通过顶部上和底部上两个电子束组的每个颜色输出图象屏幕作为图象数据。产生校正数据的装置由微处理器等形成，并且形成以根据有关离散二维图象数据中每个象素从合适位置偏转量产生校正数据，二维图象数据代表成像器64成像的图象。有可能使用发明人以前申请的关于产生校正数据和利用校正数据校正处理图象的设备的发明(日本专利已公开申请平成11-17572)。
DSP电路55-1、55-2、57-1和57-2每个由例如一个通用单片LSI(大规模集成电路)等形成。一旦从控制部分62接收命令，每个DSP电路根据输入图象数据执行各种计算，以便校正阴极射线管中的图象失真、聚焦失调等。控制部分62根据存储在校正数据存储器60中的校正数据给每个DSP电路计算方法的命令。
DSP电路55-1主要执行幀存储器53输出的每个颜色顶部上图象横向方向的位置校正处理，并且输出每个颜色的校正结果给幀存储器56-1。另一方面，DSP电路57-1主要执行幀存储器56-1中存储的每个颜色图象数据纵向方向的位置校正处理，并且输出每个颜色的校正结果给幀存储器58-1。
DSP电路55-2主要执行幀存储器53输出的每个颜色底部上图象横向方向的位置校正处理，并且输出每个颜色的校正结果给幀存储器56-2。另一方面，DSP电路57-2主要执行幀存储器56-2中存储的每个颜色图象数据纵向方向的位置校正处理，并且输出每个颜色的校正结果给幀存储器58-2。
D/A转换器59-1将幀存储器58-1输出的校正/计算后顶部上电子束图象数据转换为每个颜色模拟信号，并且输出模拟信号给电子枪31中的各个阴极射线组K2。另一方面，D/A转换器59-2将幀存储器58-2输出的校正/计算后底部上电子束图象数据转换为每个颜色模拟信号，并且输出模拟信号给电子枪31中的各个阴极射线组K1。
幀存储器56-1、56-2、58-2和58-2每个以幀为单位二维存储每个DSP电路55-1、55-2、57-1和57-2输出的计算后图象数据，并且输出所存储的每个颜色图象数据。每个幀存储器能够高速随机访问。例如，使用SRAM(静态RAM)作为每个存储器。如果每个幀存储器由能够高速随机访问的单一存储器形成，当执行图象数据的记录操作和读取操作时由于产生幀隔行引起图象失真。因此，有可能每个幀存储器具有利用两个存储器的双缓存器结构。
存储器控制器63能够以与记录地址顺序不同的顺序产生存储在幀存储器56-1和56-2中图象数据的读取地址。存储器控制器65以与存储器控制器63相同方式能够以与记录地址顺序不同的顺序产生存储在幀存储器58-1和58-2中图象数据的读取地址。在实施例中，如上所述，有可能以不同顺序分别产生记录地址和读取地址命令。因此，记录在每个帧存储器56-1、56-2、58-1和58-2时刻的图象数据可以被读取为例如旋转图象。DSP电路通常适合于在一个方向上进行计算处理。可是，在本实施例中，当需要时有可能转换图象，以便图象数据变成适合于DSP电路的计算特性。
接着，描述具有上述结构的阴极射线管的操作。
作为图象信号DIN一维输入的模拟综合信号由综合/RGB转换器51(图6)转换为每个颜色的图象信号，并且由A/D转换器52转换为每个颜色的数字图象信号。同时，优选地执行IP(隔行逐行)转换，以便此后的处理变得简单。由A/D转换器52输出的数字图象信号按照表示存储器控制器54产生的记录地址的控制信号Sw1以帧为单位每个颜色存储在帧存储器53中。以帧为单位存储在帧存储器53中的图象数据按照表示存储器控制器54中产生的读取地址的控制信号Sr1被读取，然后作为顶部和底部的图象数据输出给DSP电路55-1、55-2。
一旦接收来自控制部分62的命令，DSP电路55-1和57-1根据存储在校正数据存储器60中的校正数据执行对帧存储器53输出的顶部图象数据的图象校正计算处理。计算出的图象数据由D/A转换器59-1转换为模拟信号，然后作为阴极驱动电压给阴极组K2，该组在顶部发射电子束组1b。
一旦接收来自控制部分62的命令，DSP电路55-2和57-2根据存储在校正数据存储器60中的校正数据执行对帧存储器53输出的底部图象数据的图象校正计算处理。计算出的图象数据由D/A转换器59-2转换为模拟信号，然后作为阴极驱动电压给阴极组K1，该组在顶部发射电子束组1a。
每个组成阴极组K1和K2的阴极按照所接收阴极驱动电压数量发射热离子。从顶部阴极组K2发射的电子束组1a(Ra，Ga，Ba)受栅极G1到G5和聚焦电极33的电子透镜影响，然后至少从电子枪31底部发射。另一方面，从底部阴极组K1发射的电子束组1b(Ra，Ga，Ba)受栅极G1到G5和聚焦电极33的电子透镜影响，然后至少从电子枪31顶部发射。
从电子枪31发射的每个顶部上电子束组1b和底部上电子束组1a通过彩色选择装置12照射到荧光屏11上。同时，顶部上电子束组1b和底部上电子束组1a同时由偏转线圈21的磁场影响而偏转，并且同时在荧光屏的相同位置上执行扫描。在荧光屏11上，每个颜色红、绿、蓝的两个电子束，总共六个(3×2＝6)分别从顶部到底部照射形成扫描屏幕。每个扫描屏幕重叠为整体，由此形成单一屏幕。
图8表示矩形图象的显示例子，其中DSP电路不执行校正处理。在图8中，5Rb、5Gb、5Bb分别代表底部每个电子束Ra、Ga、Ba形成的显示图象。如图8所示，通常，每个电子束的显示图象由不同的图象失真。同时，顶部电子束组1b(Rb、Gb、Bb)形成的底部显示图象5b(5Rb、5Gb、5Bb)形状通常从矩形改变为底部更宽的梯形。另一方面，底部电子束组1a(Ra、Ga、Ba)形成的顶部显示图象5a(5Ra、5Ga、5Ba)形状通常从矩形改变为顶部更宽的梯形。
图9A到图9F表示当DSP电路在阴极射线管中执行校正处理时矩形图象显示例子的模型。底部上显示图象5a由DSP电路55-2和57-2执行的图象校正处理校正为图9C所示的样子，并且形成每个颜色的理想矩形图象。以此方式，顶部上显示图象5b的图象失真通过DSP电路55-1和57-1执行的图象校正处理校正为图9D所示的样子，并且形成每个颜色的理想矩形图象。当同时显示顶部上和底部上校正后显示图象5b和显示图象5a时，所有电子束的显示图象优选地相互一致并且适当地重叠，如图9E和图9F所示。图9F表示顶部上显示图象5b和底部上显示图象5a的综合图象的立体图。图9F是综合图象的正视图。在图9C到图9F中，显示图象位置被画得相互偏离，以便清楚地表示每个电子束的显示图象。可是，每个图象的显示位置实际上相互一致。
接着，将描述作为阴极射线管区别性特征的图象数据校正/计算处理的特定例子。顶部上图象数据和底部上图象数据的校正/计算处理实际上是相同的。因此，下面描述的计算处理主要参照顶部上图象数据的示例。
首先，参照图7A到7E描述图6所示处理电路执行的图象数据校正/计算处理总流程。图7A表示从帧存储器53读取图象数据并且输入到DSP电路55-1。例如，横向640像素纵向480像素的图象数据按照右手方向(X1方向)例如从顶部左侧像素开始被输入给DSP电路55-1，如图1A所示的屏幕扫描方向。DSP电路55-1根据存储在校正数据存储器60中的校正数据执行输入图象数据的校正/计算处理以便校正横向方向的图象失真。同时，在DSP电路55-1中执行横向方向图象放大处理。为增加像素数量，必须提供原始图象中不存在像素的有关数据。例如，有可能利用申请人以前申请的有关改变像素数量的方法的专利(日本专利申请已公开，平成10-124656)中所公开的方法。
图7B表示在DSP电路55-1接收图象校正处理之后记录在帧存储器56-1的图象数据。DSP电路55-1计算处理后的图象数据按照表示存储器控制器63产生的记录地址的控制信号Sw11以每个颜色存储在帧存储器56-1中。在图7B所示的例子中，按照从顶部左侧的横向方向(右手方向)顺序记录图象数据。存储在帧存储器56-1的图象数据按照表示存储器控制器63产生的读取地址的控制信号Sr11以每个颜色读取，然后输入到DSP电路57-1。在实施例中，存储器控制器63产生的帧存储器56-1记录地址顺序和读取地址顺序是不同的。在图7B所示的例子中，按照从顶部右侧的横向方向(向下方向)顺序读取图象数据。
图7C表示从帧存储器56-1读取并且输入到DSP电路57-1的图象数据。在实施例中，来自帧存储器56-1的读取地址与记录地址是相反方向的。因此，输入到DSP电路57-1的图象被转换，以便整个图象针对图7B所示的图象逆时针旋转90度。可是，图象转换的方向不限于图中所示的方向。例如，图象可以顺时针旋转90度。
DSP电路57-1对从帧存储器56-1读取的图象数据(图7C)执行计算处理，以便根据校正数据存储器60中存储的校正数据在纵向上校正图象失真等。同时，在DSP电路57-1中执行纵向方向图象放大处理。输入到DSP电路57-1的图象数据被旋转90度，以便在DSP电路57-1中执行横向方向(图中Xa方向)计算处理。可是，考虑到图象的初始状态，实际上执行的是纵向方向计算处理。
图7D表示在DSP电路57-1校正图象后记录在帧存储器58-1中的图象。DSP电路57-1计算处理后的图象数据按照表示存储器控制器65产生记录地址的控制信号Sw12以每个颜色存储在帧存储器58-1中。在图7D所示的例子中，图象数据按照从顶部左侧的横向方向(右手方向)顺序记录。存储在帧存储器58-1的图象数据按照表示存储器控制器5产生的读取地址的控制信号Sr12以每个颜色读取，并且输入到D/A转换器59-1。在实施例中，存储器控制器65产生的帧存储器58-1记录地址顺序和读取地址顺序是不同的。在图7D所示的例子中，按照从底部左侧的向上方向顺序读取图象数据。由此，输入到D/A转换器59-1的图象在图象转换(图7B和图7C)相反方向转换90度，这些在帧存储器56-1中爱读取数据时执行。换句话说，整个图象针对图7D所示的图象状态顺时针转换90度。
通过根据上述计算处理获得的图象数据(7E)在顶部上执行电子束扫描以顶部上电子束扫描屏幕方式实现没有图象失真等的适当图象显示。同时，通过以相同方式执行计算处理以执行底部上电子束扫描方式实现没有图象失真的适当图象显示。由此，顶部上和底部上电子束扫描屏幕适当地定位并且重叠以便显示。
接着，参照图10简要描述(图6)的校正数据存储器60中存储的校正数据。例如，校正数据通过网格形式提供的基准点偏转量表示。例如，当从作为基准点的图10A所示的网格点(i，j)偏转下列数量时，网格点(i，j)上每个颜色像素变成图10B所示R的X方向偏转量是Fr(i，j)和Y方向是Gr(i，j)；G的X方向偏转量是Fg(i，j)和Y方向是Gg(i，j)；B的X方向偏转量是Fb(i，j)和Y方向是Gb(i，j)。通过将图10B所示的每个图象重叠可以获得图10C所示的图象。当上述获得的图象显示在荧光屏11上时，阴极射线管图象失真特性和地磁场等影响的结果是聚焦失调等被校正。由此，R、G、B像素被显示在荧光屏11的相同点上。在图6所示的处理电路中，例如在DSP电路55-1和55-2中执行根据X方向偏转量的校正，并且例如在DSP电路57-1和57-2中执行根据Y方向偏转量的校正。
图11A到图11C表示了当图6所示电路中没有利用校正数据执行校正/计算时网格形式输入图象的转换后状态。在不执行校正/计算的情况下，帧存储器53上的图象(图11A)和D/A转换器59-1输出的图象161(图11B)以相同形式作为输入图象。此后，由于阴极射线管特性失真的图象和例如图11所示的被转换图象162被显示在射线管屏幕14上。在图11C中，虚线表示的图象对应将被原始显示的图象。在上述显示图象过程中，图象失真是每个颜色R、G、B图象以优选相同方式转换所出现的现象，而聚焦失调是每个颜色不同转换图象的例子。为校正图11C所示的图象失真，在图象信号输入到阴极射线管之前在阴极射线管特性相反方向执行转换。
图12A到图12C表示当图6所示处理电路执行校正/计算时网格形式下输入图象的改变。帧存储器53的图象160(图12A)与校正/计算执行情况下的输入图象形式相同。每个DSP电路55-1和57-1根据校正数据对存储在帧存储器53的图象执行校正/计算。因此，以阴极射线管输入图象转换(由于阴极射线管自身特性引起的转换，参照图11C)相反方向转换该图象。在图12B中表示计算后的图象163。在图12B中，虚线表示的图象是帧存储器53中对应校正/计算执行前图象数据的图象160。如上所述，图象163的信号然后被阴极射线管特性失真，由于阴极射线管特性，该图象163被转换到所产生失真的相反方向。由此，该图象变成与输入图象相同的形式。结果，在射线管屏幕上显示理想图象164(图12C)。在图12C中，虚线表示的图象对应图12B所示的图象163。
接着，将描述DSP电路55-1和57-1(DSP电路55-2和57-2)执行的校正/计算处理。在下文中，特别描述R的校正/计算，除非所声明的例外，G和B的描述被省略。在下文中，也有同时一起描述横向方向和纵向方向图象转换的情况。可是，如上所述，纵向方向和横向方向的图象校正在阴极射线管中独立执行。
首先，将参照图13描述DSP电路55-1和57-1执行的校正/计算处理的第一方法。在图13中，数字170代表的每个像素提供在网格形式XY坐标的整数位置上。图13表示通过强调一个像素、显示R信号数值Hd状态的计算例子，在DSP电路55-1和57-1执行校正/计算之前坐标(1，1)上像素的数值在计算后被偏转到坐标(3，4)上。在图13中虚线表示的部分代表校正/计算之前的R数值(像素数值)。如果用矢量表示R值偏转量，可以表示为(Fd，Gd)＝(2，3)。可以认为当像素在坐标(Xd，Yd)时，计算后的像素是在坐标(Xd-Fd，Yd-Gd)上R值Hd的复制品。通过拷贝上述每个计算出的像素完成作为显示图象输入的图象。因此，在计算后如果存储在校正数据存储器60的校正数据具有偏转量(Fd，Gd)就足够了。
与阴极射线管屏幕扫描有关，将描述上述像素数值偏转关系。通常，在阴极射线管中，由电子束1从屏幕左侧向右侧(图13的X方向)执行水平方向扫描，从屏幕顶部向底部(图13中-Y方向)执行垂直方向扫描。因此，如果像素排列如图3所示，当根据原始图象信号执行扫描时，坐标(1，1)的像素扫描在坐标(3，4)像素扫描“之后”进行。可是，当DSP电路55-1和57-1执行校正/计算处理后根据图象信号执行扫描时，在坐标(1，1)的原始图象信号像素扫描在坐标(3，4)的原始图象信号像素扫描“之前”执行。如上所述，在实施例中，根据校正数据重新排列二维图象数据中的像素排列。结果，执行校正/计算处理，以便原始一维图象信号按照时间和空间转换。
当用于上述校正/计算的偏转量(Fd，Gd)数值被限制为整数时，例如上述像素数值偏转的简单操作足够实现校正/计算。可是，当限制该数值为整数的计算校正图象时，可能有许多问题例如所谓齿形失真，这就是图象中直线变成锯齿线的状态，字符大小不统一，因此看着奇怪。为解决该问题，在将数值扩展为实数并且估计虚构像素的R值之后可以使用偏转量(Fd，Gd)数值。
接着，参照图14描述校正/计算的第二个方法。这是当偏转量(Fd，Gd)数值为实数时的校正/计算方法。图14表示坐标(Xd，Yd)的校正数据即偏转量(Fd，Gd)的每个数值为实数计算后获得像素R值Hd时的状态。所引用的计算前像素坐标(Ud，Vd)由下列公式(1)表示。
(Ud，Vd)＝(Xd-Fd，Yd-Gd)(1)如果(Fd，Gd)＝(1.5，2.2)，在坐标(Ud，Vd)上没有像素，因为像素只在整数坐标上。因此，在第二方法中，执行根据坐标(Ud，Vd)附近四个像素线性内插估计坐标(Ud，Vd)上像素R值的计算。在图14中，虚线表示的部分代表四个像素。同时，如果将每个坐标值中减去小数点所获得的整数是数值U0、V0和U1、V1，并且U1＝U0+1，V1＝V0+1，坐标(U0，V0)，(U1，V0)，(U1，V1)，(U1，V1)的像素是邻近坐标(Ud，Vd)的四个像素。当坐标(U0，V0)，(U1，V0)，(U1，V1)，(U1，V1)像素R值分别是H00，H10，H01，H11时，将获得的坐标(Ud，Vd)像素R值Hd由下列公式(2)表示Hd＝(U1-Ud)×(V1-Vd)×H00+(Ud-U0)×(V1-Vd)×H10+(U1-Ud)×(Vd-V0)×H01+(Ud-U0)×(Vd-V0)×H11(2)当深入观察上述第二校正方法时，根据偏转量(Fd，Gd)每个数值中的整数选择和确定用于估计R值的像素值(H00，H10，H01，H11)。公式2中每个像素的系数(例如，H00的系数是(U1-Ud)(V1-Vd))也由小数位确定。
在上述例子中，坐标(Ud，Vd)像素R值由所谓线性内插法根据四个相邻像素值获得。可是，估计方法不限于此，也可以使用其它计算方法。在该例子中，校正数据被作为计算之前坐标中引用像素值相对差值采用，这种情况表现在估计虚拟坐标(Ud，Vd)像素值Hd和计算之后对坐标(Xd，Yd)执行偏转的例子中。可是，相反，校正数据可以作为计算前像素值Hd的偏转量被采用。由此，也可能使用执行偏转量(Fd，Gd)的偏转之后计算出像素值Hd被分配给偏转后坐标相邻的四个像素值的计算方法。
每个像素中三个颜色R、G、B偏转量(Fd，Gd)作为校正数据单独定义。因此，该数据总量变成很大，以致当提供所有像素的校正数据时不能回避。结果，存储校正数据的大容量存储器变成必要的，这是增加设备成本的主要因素。它也占用长时间在包括成像器64的校正数据产生装置中测量所有像素的图象失真量和聚焦失调量并且计算给阴极射线管的校正数据。另一方面，相互靠近定位的像素之间阴极射线管的有关图象失真量或聚焦失调量差别不太大。由此，可以使用将整个屏幕划分成为大量区域的方法，将校正数据给每个划分区域中的典型像素，根据典型像素的校正数据估计其它像素饿校正数据。该方法对于减少校正数据总量和缩短操作花费时间是有效的。
接着，作为校正/计算的第三方法，将描述通过只提供典型像素校正数据执行校正/计算的方法。在划分区域中像素偏转根据典型像素偏转量确定。因此，在下文中，典型像素点称为“控制点”。
图15表示第三方法校正/计算中所使用校正的基准图象。在图15中，横向640像素纵向480像素的网格形式二维图象例子被划分成为横向8个块纵向6个块。在这种图象的每个网格点上提供上述控制点。在电视机屏幕的情况下，提供了比实际显示在阴极射线管射线管屏幕的屏幕尺寸大的图象信息，有所谓过扫描区域。因此，如图15所示，通常提供给DSP电路的图象区域90大于阴极射线管有效图象区域91，需要考虑过扫描区域。在DSP电路上，提供大量控制点92也作为相邻划分区域控制点起作用。在图15所示的例子中，控制点92的总量只是35(横向7×纵向5)。如上所述，通过利用提供典型控制点92作为校正数据的方法，校正数据的数据量明显减少以便与使用提供所有像素校正数据的方法相比可以减少校正数据存储器60的容量。不仅可以明显减少容量，也同时减少校正图象的时间。
不一定以图示的网格形式提供控制点，也可以以其它给定形式提供。
接着，将参照图16和图17描述当如图15所示以网格形式提供控制点时获得每个划分区域任何给定像素的偏转量的方法。图16是描述通过内插法获得偏转量的方法，而图17描述通过外推法获得偏转量的方法。内插法是内插位于多个控制点内部给定像素的偏转量的方法，而外推法是内插多个控制点之外给定像素偏转量的方法。有可能对于所有像素使用外推法。可是，希望只对屏幕周围区域(图15所示的阴影区)使用外推法。如上所述，通常，外推法用于屏幕周围划分区域包括整个图象区域的外部帧，而内插法用于其它区域。两个情况通过基本上相同的计算方法表示。在图中，如果四个控制点坐标是(X0，Y0)，(X1，Y0)，(X0，Y1)，(X1，Y1)，和对应各个校正数据的偏转量是(F00，G00)(F10，G10)(F01，G01)(F11，G11)，通过下列公式(3)和(4)可以获得坐标(Xd，Yd)的给定像素的偏转量(Fd，Gd)。计算公式可以用于内插法和外推法两者。
Fd＝{(X1-Xd)×(Y1-Yd)×F00+(Xd-X0)×(Y1-Yd)×F10+(X1-Xd)×(Yd-Y0)×F01+(Xd-X0)×(Yd-Y0)×F11}/{(X1-X0)(Y1-Y0)}(3)Gd＝{(X1-Xd)×(Y1-Yd)×G00+(Xd-X0)×(Y1-Yd)×G10+(X1-Xd)×(Yd-Y0)×G01+(Xd-X0)×(Yd-Y0)×G11}/{(X1-X0)(Y1-Y0)}(4)公式3和4表示的计算也是线性内插法的估计方法。可是，估计方法不限于线性内插法，也可以使用其它计算方法。
如上所述，在实施例中，一维输入的图象信号被转换为离散二维图象数据。二维图象数据像素的排列按照时间和空间由每个阴极改变，以便当执行图象显示时每个电子束形成的所有多个扫描屏幕被适当地定位并且内插。然后，执行将图象数据重新转换为显示输出的图象信号的控制。以上述方式，顶部上电子束组1a和底部上电子束组1b形成的所有扫描屏幕位置可以被校正并且重叠。同时，对每个电子束数据单独执行图象数据校正，并且在横向和纵向方向校正像素排列。因此，在任何给定方向以像素为单位校正每个扫描屏幕，以便与使用由偏转线圈等电磁控制图象的方法相比减少图象失真和聚焦失调。由此，可以按照本发明利用多束电子枪实现良好图象的显示。
在实施例中，荧光屏相同位置的扫描由顶部上电子束组1b和底部上电子束组1a实现，而1帧(在隔行扫描情况下1场)屏幕作为一个整体形成。因此，与有关技术的阴极射线管相比可以改善亮度，在这些射线管中由每个颜色一个电子束实现扫描。特别是，如果利用有关技术的电子枪改善亮度，一个阴极发射的电子束数量变成很大，这可能引起聚焦恶化。可是，按照实施例，一个阴极发射的电子束数量可以减少，以便可以改善亮度而不恶化聚焦。施加在一个阴极上的电压与有关技术阴极射线管相比也被压低。因此，可以使耗电量最小。
第二实施例接着，将描述本发明第二实施例。
在实施例中，不同位置上每个扫描屏幕由顶部上电子束组1b和底部上电子束组1a实现，并且显示1帧或1场图象。
图18A到图18J表示按照本发明第二实施例的阴极射线管中与图象校正处理有关的屏幕扫描模型轮廓。在下文中，主要描述通过连续扫描显示图象的情况。
在阴极射线管中，在荧光屏不同位置上以水平扫描为单位交替执行顶部上电子束组1b和底部上电子束组1a的扫描，以便作为整个执行连续扫描。同时，通过例如由顶部上电子束组1b屏幕扫描奇数场(图18B)由底部上电子束组1a屏幕扫描偶数场(图18C)单独执行1帧的屏幕扫描(图18A)。可是，与垂直扫描由奇数场扫描和偶数场扫描分别执行两次的隔行扫描方法不同，垂直扫描整体扫描一次。首先，由顶部上电子束组1b执行奇数场第一水平扫描，然后由底部上电子束组1a执行偶数场第一水平扫描。此后，由顶部上电子束组1b执行奇数场第i水平扫描(i是整数)，然后由底部上电子束组1a执行偶数场第i水平扫描(i是整数)。如上所述，由顶部上电子束组和底部上电子束组交替执行每个场的扫描。
以与第一实施例相同的方式执行阴极射线管中的图象校正处理。换句话说，由DSP电路55-1、帧存储器56-1、DSP电路57-1、帧存储器58-1和D/A转换器59-1执行顶部上图象数据控制。由DSP电路55-2、帧存储器56-2、DSP电路57-2、帧存储器58-2和D/A转换器59-2执行底部上图象数据控制。同时，帧存储器53将1帧图象数据划分成为奇数场数据和偶数场数据，然后输出奇数场数据给DSP电路55-1作为顶部上图象数据。帧存储器54也输出偶数场数据给DSP电路55-2作为底部上图象数据。
图18D表示当执行图象校正处理时，顶部上电子束组1b形成射线管屏幕上显示的图象的例子。另一方面，图18E表示当执行图象校正处理时，底部上电子束组1a形成射线管屏幕上显示的图象的例子。当不执行校正处理时，矩形图象由于阴极射线管特性而显示失真，如图18D和图18E所示的显示图象81b和81a。
DSP电路55-1和57-1执行顶部上图象数据的图象校正处理，以便在图18D所示显示图象81b的相反方向改变图象。图18F所示的图82b表示校正处理被执行后图象数据的状态。在图18F中，虚线表示的图象80b表示校正/计算执行前图象数据的状态。作为根据顶部上电子束组1b执行图象校正处理后图象数据扫描的结果，理想形状的图象83b(图18H)被显示在射线管屏幕14上。
另一方面，DSP电路55-2和57-2执行顶部上图象数据的图象校正处理，以便在图18E所示显示图象81a的相反方向改变图象。图18G所示的图82a表示校正处理被执行后图象数据的状态。在图18G中，虚线表示的图象80a表示校正/计算执行前图象数据的状态。作为根据底部上电子束组1a执行图象校正处理后图象数据扫描的结果，理想形状的图象83a(图18I)被显示在射线管屏幕14上。
通过组合按照上述位置适当校正的顶部上电子束组1b和底部上电子束组1a所形成的扫描屏幕，综合图象83按照位置适当重叠并且被显示。
已经描述了参照连续扫描方法显示图象情况的实施例。可是，它也能够应用于隔行扫描方法显示图象的情况。在隔行扫描情况下，以一个水平扫描为单位在不同位置上交替实现顶部上电子束组1b和底部上电子束组1a的扫描。同时，例如，1场图象被划分成两半，由每个电子束组执行1/2场的扫描。不通过分别执行垂直扫描两次而是通过整体执行垂直扫描一次实现1/2场的扫描。
如上所述，在实施例中，由顶部上电子束组1b和底部上电子束组1a在相同帧(连续扫描情况)或相同场(隔行扫描情况)内不同位置执行屏幕扫描，而1帧或1场的图象重叠整体显示。因此，利用有关技术扫描频率一半低的扫描频率执行连续扫描方法和隔行扫描方法的图象显示。
本发明不限于上述实施例，可以进行各种修改。例如，尽管在上述实施例中描述了能够彩色显示的阴极射线管，本发明可以应用于执行单色显示的阴极射线管。在实施例中也描述了每个颜色具有两个阴极总共六个阴极的电子枪。可是，本发明可以应用于每个颜色三个阴极或更多阴极的电子枪。另外，在上述实施例中，描述了顶部上和底部上平行的多个阴极组情况下电子枪的结构。可是，本发明可以应用于电子枪具有在其它方向(例如，水平方向)平行安装的多个阴极组结构的情况。
在每个实施例中，也描述了利用NTSC型模拟综合信号作为图象信号DIN的例子。可是，图象信号DIN不限于此。例如，RGB模拟信号可以用作图象信号DIN。数字电视机中的数字信号也可以作为图象信号DIN输入。在此情况下，数字信号可以直接获得而不用利用A/D转换器52(图6)。在使用任何一种图象信号的两个情况下，在帧存储器53之后与图6所示的电路例子几乎相同的电路结构可以应用。
在每个实施例中，由顶部上和底部上电子束组的每个电子束组扫描不同位置执行相同帧(或相同场)的屏幕扫描。可是，可以从不同阴极组对每1帧(隔行扫描情况的1场)交替发射电子束，并且由不同电子束组对每1帧(或1场)执行屏幕扫描。
在每个实施例中，如图1A所示也描述了从顶到底在水平方向执行行扫描和执行场扫描。可是，在本发明中，如图19所示，可以应用于所谓纵向扫描型阴极射线管，该阴极射线管由电子束从底到顶执行行扫描，并且在水平方向执行场扫描。在此情况下，希望电子枪具有一种结构，其中在水平方向平行安装多个阴极组。
按照上述技术明显有可能进行本发明的各种修改和改变。因此，应当理解在权利要求书范围内本发明不按照上述特定描述方式实现。
权利要求
1.一种阴极射线管，包括一个具有多个阴极组的电子枪，该阴极组对于至少一个颜色包括一个阴极，并且按照图象信号从每个阴极发射电子束；一个图象显示器，其中由电子枪每个阴极发射的多个电子束执行多个扫描屏幕，并且由重叠为整体的多个扫描屏幕形成单一屏幕；一个存储装置，用于存储图象校正显示状态的校正数据，该数据根据图象显示器上显示的图象获得；一个转换装置，用于将一维输入的图象信号转换为离散二维图象数据；和一个位置控制装置，用于通过转换装置根据存储在存储装置的校正数据按照时间和空间改变二维图象数据中像素排列进行校正和通过重新转换为显示的图象信号之后校正输出校正后图象数据来进行控制，以便当在图象显示器上显示图象显示时多个扫描屏幕适当定位和重叠显示。
2.权利要求1所要求的一种阴极射线管，其中通过在相同位置上由多个阴极组发射的多个电子束同时执行屏幕扫描，1帧或1场图象被作为整体显示。
3.权利要求1所要求的一种阴极射线管，其中通过在相同帧或相同场的不同位置上由多个阴极组发射的多个电子束执行屏幕扫描，1帧或1场图象被作为整体显示。
4.权利要求1所要求的一种阴极射线管，其中由不同电子束每1帧或1场交替执行屏幕扫描。
5.权利要求1所要求的一种阴极射线管，其中在电子枪中包括红、绿、蓝三个颜色阴极形成的阴极组上下或水平方向以两行平行线方式安装。
6.权利要求1所要求的一种阴极射线管，其中位置控制装置包括一个第一计算装置，用于执行根据校正数据在横向方向校正图象数据中像素排列的计算，以便在横向方向所显示的多个扫描屏幕适当定位并且重叠；和一个第二计算装置，用于执行根据校正数据在纵向方向校正图象数据中像素排列的计算，以便在纵向方向所显示的多个扫描屏幕适当定位并且重叠。
7.权利要求6所要求的一种阴极射线管，其中位置控制装置进一步包括一个第一图象数据存储装置，用于按照从第一计算装置输出的顺序存储横向方向的图象数据，读取纵向方向所存储的图象数据，和然后以转换90度的状态输出图象数据给第二计算装置；和一个第二图象数据存储装置，用于存储第二计算装置输出的图象数据并且以第一图象数据存储装置转换图象相反方向转换90度的状态输出该图象数据给第二图象数据存储装置。
8.一种图象控制设备，用于控制阴极射线管中的图象显示，该阴极射线管包括一个具有多个阴极组包括至少一个颜色一个阴极的电子枪，和图象显示器，其中电子枪每个阴极发射的多个电子束形成多个扫描屏幕并且多个扫描屏幕重叠为整体形成单一屏幕；其中图象控制设备包括一个存储装置，用于存储校正图象显示状态的校正数据，该数据根据图象显示器上所显示图象获得；一个转换装置，用于将一维输入图象信号转换为离散二维图象数据；和一个位置控制装置，用于通过转换装置根据存储在存储装置的校正数据按照时间和空间改变二维图象数据中像素排列进行校正和通过重新转换为显示的图象信号之后校正输出校正后图象数据来进行控制，以便当在图象显示器上显示图象显示时多个扫描屏幕适当重叠显示。
全文摘要
本发明的一个多束电子枪从顶到底为三个颜色每个发射两个电子束。通过顶部上电子束组和底部上电子束组形成整体的一个单一综合屏幕。顶部上电子束组和底部上电子束组形成的所有扫描屏幕的图象失真通过校正图象数据直接校正。同时,对每个电子束数据单独执行图象数据校正,并且通过按照时间和空间改变像素排列执行。由此,可以利用多束电子枪良好实现图象显示。
文档编号H01J29/04GK1335639SQ0112547
公开日2002年2月13日 申请日期2001年7月21日 优先权日2000年7月21日
发明者斋藤了, 加藤泰信 申请人:索尼公司