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画像表示装置 - 松下電器産業株式会社
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発明の名称 画像表示装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平7−193829
公開日 平成7年(1995)7月28日
出願番号 特願平5−333386
出願日 平成5年(1993)12月27日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】小鍜治 明 (外2名)
発明者 進藤 嘉邦 / 大杉 倫生
要約 目的
スクリーン上の画質均一性等を保つ画像表示装置を提供する。

構成
映像信号をディジタル映像信号に変換するAD変換器5153と、スクリーン上の各区分毎の輝度不均一性をあらかじめ記録した第1のメモリ54と、画像表示装置の各走査線の複数区分毎の輝度不均一性をあらかじめ記録した第2のメモリと、輝度均一化ためのメモリ54、56の出力とAD変換器51〜53の出力であるディジタル映像信号との乗算及び輝度均一とホワイトバランスを全輝度範囲で保つための非線形信号変換及び上記映像信号に対してあらかじめなされている変調をキャンセルするための非線形信号変換とを行うディジタル映像信号変換手段58〜60とを有する画像表示装置。
特許請求の範囲
【請求項1】 スクリーン上の画面を水平及び垂直方向に複数の区分に分割し各区分を照射する電子ビーム群が各区分上に塗布された蛍光体を照射することにより上記スクリーン上に形成される多くのビームスポットによって画像を構成する画像表示装置であって、映像信号をディジタル映像信号に変換するAD変換器と、上記スクリーン上の各区分毎の輝度不均一性をあらかじめ記録した第1のメモリと、上記画像表示装置の各走査線の複数区分毎の輝度不均一性をあらかじめ記録した第2のメモリと、輝度均一化のための上記2つのメモリの出力と上記AD変換器の出力であるディジタル映像信号との乗算及び輝度均一とホワイトバランスを全輝度範囲で保つための非線形信号変換及び上記映像信号に対してあらかじめなされている変調をキャンセルするための非線形信号変換とを行うディジタル映像信号変換手段とを有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項2】 ディジタル映像信号変換手段として、リードオンリーメモリ(ROMテーブル)を用いたことを特徴とする請求項1記載の画像表示装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スクリーン上の画面を水平及び垂直方向に複数の区分に分割したときのそれぞれの区分毎に電子ビームを発生させ、各区分毎にそれぞれの電子ビームを水平及び垂直方向に偏向して、スクリーン上に複数のビームスポットを表示し、全体として画像を表示する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明に用いられる画像表示装置の基本的な構造の一例を図3に示して説明する。
【0003】この表示素子は後方からアノード側に向かって順に背面電極1、ビーム源としての線陰極2、ビーム引き出し電極3、ビーム流制御電極4、集束電極5、水平偏向電極6、垂直偏向電極7、スクリーン板8、が配置されて構成されており、これらが真空容器の内部に収納されている。
【0004】ビーム源としての線陰極2は水平方向に線状に分布する電子ビームを発生するように水平方向に張られており、線陰極2はさらに垂直方向に間隔を持って複数本(本説明では2イ〜2トの7本のみ示している)設けられている。本構成では線陰極の間隔は4.4mm、本数は19本設けられているものとして、上記線陰極を2イ〜2ツとする。上記線陰極の間隔は自由に大きくとることはできず、後述する垂直偏向電極7とスクリーン8の間隔により規制されている。これらの線陰極2の構成として10〜30μmφのタングステン棒の表面に酸化物陰極材料を塗布している。上記の線陰極は後述するように、上方の線陰極2イから下方の2ツまで順番に一定時間ずつ電子ビームを放出するように制御される。
【0005】背面電極1は該当する線陰極以外の線陰極からの電子ビームの発生を抑止すると共に、電子ビームをアノード方向のみに押し出す作用もしている。図3では真空容器は記してないが、背面電極1を利用して真空容器と一体となす構造をとることも可能である。
【0006】ビーム引き出し電極3は線陰極2イ〜2ツのそれぞれと対向する水平方向に一定間隔で多数個並べて設けられた貫通孔10を有する導電板11であり、線陰極2から放出された電子ビームをその貫通孔10を通して取り出す。
【0007】次に制御電極4は線陰極2イ〜2ツのそれぞれと対向する位置に貫通孔14を有する垂直方向に長い導電板15で構成されており、所定間隔を介して水平方向に複数個並設されている。本構成では114本の制御電極用導電板15a〜15nが設けられている(図3では8本のみ図示している)。制御電極4は上記ビーム引き出し電極3により水平方向に区分された電子ビームのそれぞれの通過量を、映像信号の絵素に対応して、しかも後述する水平偏向のタイミングに同期させて制御している。ここでの映像信号とはR,G,B色別にAD変換されたディジタル映像信号のことであり、電子ビームの通過量はこのディジタル映像信号にほぼ比例する。
【0008】集束電極5は、制御電極4に設けられた各貫通孔14に対向する位置に貫通孔16を有する導電板17で、電子ビームを集束している。水平偏向電極6は、上記貫通孔16のそれぞれ水平方向の両サイドに沿って垂直方向に複数本配置された導電板18、18’で構成されており、それぞれの導電板には水平偏向用電圧が印加されている。各絵素ごとの電子ビームはそれぞれ水平方向に偏向され、スクリーン8上でR,G,Bの各蛍光体を順次照射して発光している。本構成では、電子ビームごとに2トリオ分偏向している。
【0009】垂直偏向電極7は、上記貫通孔16のそれぞれ垂直方向の中間の位置に水平方向に複数本配置された導電板19、19’で構成されており、垂直偏向用電圧が印加され、電子ビームを垂直方向に偏向している。本構成では、一対の電極19、19’によって1本の線陰極から生じた電子ビームを垂直方向に12ライン分偏向している。そして20個で構成された垂直偏向電極7によって、19本の線陰極のそれぞれに対応する19対の垂直導電体対が構成され、スクリーン上8に垂直方向に228本の水平走査ラインを描いている。
【0010】上記に説明したように本構成では水平偏向電極6、垂直偏向電極7をそれぞれ複数本クシ状に張り巡らしている。さらに水平、垂直の各偏向電極間の距離に比べるとスクリーン8までの距離を長く設定することにより、小さな偏向量で電子ビームをスクリーン8に照射させることが可能となる。これにより水平、垂直共偏向歪を少なくすることが出来る。
【0011】スクリーン8は図3に示すように、ガラス板21の裏面に蛍光体20をストライプ状に塗布して構成している。また図示していないがメタルバック、カーボンも塗布されている。蛍光体20は制御電極4の1つの貫通孔14を通過する電子ビームを水平方向に偏向することによりR,G,Bの3色の蛍光体対を2トリオ分照射するように設けられており、垂直方向にストライプ状に塗布している。図3において、スクリーン8に記入した破線は複数本の線陰極2のそれぞれに対応して表示される垂直方向の区分を示し、2点錯線は複数本の制御電極4の各々に対応して表示される水平方向の区分を示す。破線、2点錯線で仕切られた1つの区画の拡大図を図4に示す。
【0012】図4に示すように、水平方向では2トリオ分のR,G,Bの蛍光体、垂直方向では12ライン分の幅を有している。1区画(1ユニット)の大きさは本例では水平方向1mm、垂直方向4.4mmである。なお図4では説明の都合で縦横の寸法比が実際のスクリーンに表示したイメージと異なっている。また本構成では、制御電極4の1つの貫通孔14に対してR,G,Bの蛍光体が2トリオ分設けられているが、1トリオ分、あるいは3トリオ分以上で構成されていても良い。ただし制御電極4には1トリオ、あるいは3トリオ以上のR,G,B映像信号が順次加えられ、それに同期して水平偏向をする必要がある。
【0013】上述のごとく本発明に用いられる画像表示装置は、微小な画像表示ユニット(上記例では1mm×4mm)を、縦、横に多数並べ、全体として1つの画像を表示するマルチビーム表示装置であるから、各々の画像表示ユニットを点灯させる電子ビームの流量にばらつきがあると、全体として均一な画質にはならない。また、隣接するラインの間隔にばらつきがあると、その間隔が他の部位に比べ大きければそこは暗く、逆に小さければ明るくなり、均一な画質にならない。さらに、本発明で用いる画像表示装置の電子ビームと輝度の関係が非線形であったり、R,G,Bの3色間で異なる関係である場合、あるレベルの輝度で画質を均一化してホワイトバランス調整を施しても、それ以外の輝度レベルでは画質の均一性及びホワイトバランスがくずれることになる。また、通常映像信号にはブラウン管を用いた画像表示装置の電子ビーム量と輝度の関係を考慮した変調がかけられているが(以下ガンマ補正と記す)、本発明で用いる画像表示装置の電子ビームと輝度の関係が上記ブラウン管を用いた画像表示装置のそれと異なる場合、上記ブラウン管を用いた画像表示装置と同等の映像を再現できないことになる。
【0014】本発明は上記問題点を解決するもので、画像表示ユニット内の電子ビーム流量のばらつきや隣接2ラインの非等間隔性による輝度異常が発生しても、スクリーン上での輝度変化を補正、均一化し、さらに映像信号にあらかじめなされているガンマ補正を打ち消す映像信号変換をし、さらに上記画像表示装置が表示できる全範囲の輝度レベルにおいて画質均一化補正を生かし、ホワイトバランスを保てる画像表示装置を提供するものである。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために本発明の画像表示装置は、画像表示装置の各々のユニットの輝度不均一性をあらかじめ記録したメモリと、画像表示装置の各ライン毎の輝度不均一性をあらかじめ記録したメモリと、映像信号にあらかじめなされているガンマ補正をキャンセルする非線形変換及び輝度均一化のために上記2つのメモリからの信号と映像信号を掛け合わせる変換及び全輝度範囲において輝度均一とホワイトバランスを有効にするための非線形変換を行う映像信号変換用ROMテーブルを有することを特徴とする画像表示装置である。
【0016】
【作用】本発明によれば、画像表示ユニット内の電子ビームのばらつきや各ライン間隔の不均一がもたらす輝度異常が発生しても輝度不均一性をあらかじめ記録した2つのメモリからの出力と映像信号を掛け合わせることによりスクリーン上での輝度が均一に補正され、単なるかけ算だけでは上記輝度均一化補正はある特定の輝度でしか有効でないが映像信号と輝度との一般的に非線形な関係を打ち消す色別の映像信号の非線形変換により上記輝度均一化補正とホワイトバランスが全輝度範囲で保たれ、映像信号にかけられているガンマ補正をキャンセルする非線形な映像信号変換によって映像信号を映像として正確に再現する画像表示装置が得られる。
【0017】
【実施例】以下に本発明の一実施例の画像表示装置について、図面を参照しながら説明する。
【0018】図1は本発明の一実施例における画像表示装置の映像信号の補正回路のブロック図である。51〜53はR,G,B色別アナログ映像信号をデジタル信号に変換するためのA/D変換器、54は画像表示装置内の画像表示ユニット毎の輝度分布の情報が記録されたメモリ、55はメモリ54をコントロールするためのアドレス発生回路、56は画像表示装置のライン毎の輝度分布の情報が記録されたメモリ、57はメモリ56をコントロールするためのアドレス発生回路、58〜60は映像信号を変換するためのROMテーブルである。
【0019】メモリ54及びメモリ55に記録される輝度分布の情報は以下のように得られる。まず、画像表示装置に一定の大きさをもつ映像信号を入力する。この時、画像表示装置を構成する画像表示ユニット内の電子ビームの流量がそれぞれ完全に同量であり、各ライン間隔が完全に等しければ、全体にわたって均一な輝度分布が得られるが、画像表示ユニット内の電子ビームの流量にばらつきがあったり、各ライン間隔が不均一であると、輝度の不均一な部分が発生する。この時の輝度をまずは画像表示ユニット毎に測定し、ユニット毎の輝度分布のいわばネガに対応するデータ(明るい部分は小さく、暗い部分は大きい)をメモリ54に記録しておく。次に各ラインを垂直方向に複数分割して各ラインの各区画毎に輝度を測定し、各ラインの各区画毎の輝度分布のネガに対応するデータをメモリ56に記録する。
【0020】またアドレス発生回路55及び57は、メモリ54または56のデータと画像表示装置が常に一対一対応するように水平同期信号h、垂直同期信号vによって同期されている。
【0021】次にROMテーブル58〜60について説明する。これらのROMが行うべきことは、ガンマ補正のキャンセル、メモリ54、56からのデータと映像信号との乗算、本発明で用いられている画像表示装置特有の映像信号と輝度との関係(R,G,B色別)を考慮した映像信号の変換(すなわちガンマ補正がキャンセルされた映像信号と輝度との関係は比例関係でなければならないので、比例関係になるように映像信号側を変換しておく)、以上の3つの信号処理である。
【0022】ROMテーブル58〜60のデータの作り方を説明する。まず図2のように映像信号にはブラウン管を用いた画像表示装置の電流と輝度の関係を意識して1分の2.2乗のガンマ補正がかけられているので、映像信号を2.2乗する変換をディジタル映像信号に施す。
【0023】次に上記2.2乗に変換された映像信号と画面の輝度が正確に比例関係であるとし、画面均一化補正がメモリ54及び56からの信号と映像信号とのかけ算で実現されることを説明する。図2において映像信号がaのとき、画面の平均輝度がLaであり、輝度不均一が発生している点ではLbになったとする。この時、輝度不均一が発生している点での輝度を均一にするためには、入力をbに補正する必要がある。この時、La/Lb=b/a=一定であるから、補正量は映像信号の大きさに無関係に一定であるので、メモリ54、56からの信号の大きさに比例した定数を映像信号に乗じる単なるかけ算変換をすればよい。
【0024】さて上記の説明では映像信号と輝度の関係がR,G,B3色共に比例関係であるとしたが、この関係が色別に異なる非線形関係であるとき、この関係を考慮しないと、輝度補正が、取り得る輝度範囲の一部でしか施せないと同時に、ホワイトバランスも取れないことになる。しかるに、上記の非線形関係をキャンセルするような変換を映像信号に施せば、輝度均一化補正は取り得る輝度の全範囲において有効となり、ホワイトバランスも同時に保ち続けることができる。すなわち上記色別の非線形関係を定式化し、その逆関数を求め、この関数に基づいて映像信号を変換してやればよい。
【0025】上記3つの変換をまとめて、A/D変換された映像信号xとROMテーブルの出力yの関係y=f(x)(関数fは上記3つの変換、すなわちガンマ補正の逆変換と、メモリからの信号とのかけ算と、映像信号と色別の輝度の関係を考慮した変換のすべてを含む関数で、一般に非線形。また一般に関数fは色毎に異なる)なる式を求め、これを満たす変換がなされるべく、ROMテーブルのデータを作ればよい。
【0026】まとめると、AD変換後の映像信号は、まずガンマ補正の逆変換を受け、次にメモリ54及び56からの補正信号と掛け合わされ、最後に本発明で用いられている画像表示装置の色別の発光特徴を考慮した変換を受ける。これら3つの信号処理が、ROMテーブルを経ることで、一気に行われる。
【0027】
【発明の効果】以上のごとく本発明の画像表示装置によれば、画像表示ユニット内の電子ビームのばらつきや隣接2ラインの非等間隔性により輝度異常が発生しても、スクリーン上での輝度変化を補正、均一化し、また全輝度範囲において画質均一性とホワイトバランスを保ち、ガンマ補正のキャンセルも同時になされる画像表示装置が得られる。




 

 


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