JPH0244191B2 - Biimu*penetoreeshoninkyokusenkanyokodenatsukaraasuitsuchi - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はビーム・ペネトレーシヨン陰極線管用
の高電圧カラースイツチに係り、一層詳細には、
カラー情報のシーケンシヤル・デイスプレイのた
めの第１モードとカラー情報のランダム・デイス
プレイのための第２モードとを有するカラースイ
ツチに係る。

ビーム・ペネトレーシヨン型カラーCRT（陰極
線管）は一般に知られており、画像または文字が
描かれ得る螢光板を有するデイスプレイ装置であ
る。螢光板の内面上の１層またはそれ以上の螢光
体層がたいていの所望の波長の可視光を放出する
ように選択され得る。もし２層の螢光体が螢光板
内面に設けられているならば、螢光体層への電子
ビームのペネトレーシヨンの深さを変えることに
より２つ以上の異なる色を現わすことができる。
CRTの頚部内の陰極により放出された電子ビー
ムは加速陰極の電圧レベルにより主として影響さ
れる速度で螢光体層に衝突するので、加速陽極に
与えられる電圧レベルの変化は、２層の螢光体層
により放出される光の割合に相応の変化を生じさ
せる。換言すれば、異なる光を放出する螢光体を
２層に設けられたペネトレーシヨンCRTでは、
CRTの正面付近に配置された加速陽極に与えら
れる直流電圧レベルの変更により４色までの色を
現わすことができる。

ペネトレーシヨンCRTの使用時に遭遇する著
しい制約は相次ぐ描出時間の間のリセツト時間の
長さに関係するものである。加速陽極の直流電圧
レベルはリセツト時間中に変更されなければなら
ないので、リセツト時間の長さは加速陽極が有す
る静電容量により主として定められる。加速陽極
は比較的大きなサイズを有し、従つて本質的に大
きな静電容量を有するので、描出時間中に著しい
量の電荷を蓄積する。もちろん、コンデンサ特に
高電圧電源にしばしば用いられる大容量コンデン
サが追加されていれば、それにより高電圧回路内
の静電容量が大きくなり、リセツト時間がさらに
長くなる。この電荷が加速陽極の電圧レベルの変
更に伴い増大または減少するので、相次ぐ描出時
間を隔てるリセツト時間は高電圧電源から見た全
静電容量により定まる充電／放電速度に関係す
る。

ビーム・ペネトレーシヨンCRTに用いられる
公知のカラースイツチで見い出される他の制約は
CRT螢光板に現わされる色の切換順序に関係す
るものである。２層ペネトレーシヨンCRTに３
色または４色の識別可能な色を現わすことが可能
であるけれども、ある高電圧カラースイツチは特
定の順序で作動しなければならない。換言すれ
ば、高電圧カラースイツチは相次ぐ描出時間中に
１つの予め選択された電圧レベルを加速陽極に与
える。すなわち、陽極電圧はたとえば10kVから
14kVへ、14kVから18kVへ、そして最後に18kV
から最初の10kVへ変更される。相次ぐ描出時間
の各々で、電子ビームにより描かれる画像または
文字は加速陽極に印加される電圧レベルに対応す
る色でしか現わされない。もし画像または文字が
特定の描出時間中に１つの色たとえば赤色で現わ
さるべきであれば、その描出時間の完了後に次回
の赤色情報は、高電圧カラースイツチがその予め
選択された電圧レベルを順次に経て再び赤色に対
応する電圧レベルを加速電極に印加する描出時間
まで現わされ得ない。

参照すべき特許として、本願と同一の譲受人に
譲渡された“低コストのスイツチング高電圧電
源”という名称の1975年９月16日付米国特許第
3906333号がある。この特許明細書には、ビー
ム・ペネトレーシヨン型陰極線管に用いられるス
イツチング高電圧電源について記載されている。
この電源では、高電圧の昇圧変圧器の二次巻線が
陰極線管の加速陽極と直列に接続されている。こ
の変圧器の一次巻線は直流電圧レベルを発生させ
るためコンデンサを通じて大地に接続されてい
る。このコンデンサの両端の電圧がベースライン
直流高電圧電源の調節入力端に与えられる。本発
明のカラースイツチング電源はこの特許に記載さ
れているものの改良である。

参照すべき他の特許として、“スイツチ動作の
高電圧電源システム”という名称の1975年５月30
日付米国特許第4092556号がある。この特許明細
書には、ビース・ペネトレーシヨン型カラー陰極
線管の陽極に与えられる高電圧の高速スイツチン
グのための高電圧電源が記載されている。電圧レ
ベル間の高速移行を行なわせるためのエネルギー
は２つのインダクタ、その一方は上方移行用、他
方は下方移行用、に蓄積されている。陰極線管に
与える電圧を変更したい時には、蓄積インダクタ
のうち適当な１つが制御スイツチを通じて陽極に
接続され、陽極に与えられる電圧を高速で変化さ
せる。電圧は所望の色に対応する所望の上方電圧
に達するまで上昇し、その時点でスイツチがター
ンオフされて、蓄積インダクタの再充電が行なわ
れる。いつたん所定の電圧レベルに達すると、高
電圧電源が追跡作用より陽極をその電圧レベルに
保つ。

本発明の目的は、第１モードでは種々の色の描
出時間が所定の切換順序で切換えられ、第２モー
ドでは所望の色を現わすように描出時間をランダ
に切換え得るビーム・ペネトレーシヨン陰極線管
用のデユアルモード高電圧カラースイツチを提供
することである。

本発明によれば、ビーム・ペネトレーシヨン
CRT用のデユアルモード高電圧カラースイツチ
は、変圧器の二次巻線を通じてCRTの加速陽極
に接続された高電圧電源を含んでいる。変圧器の
一次巻線はイツチを通じて駆動回路の出力端に接
続されている。２つのモードのうち第１モード
（シーケンシヤル・デイスプレイ）では、フイー
ドバツク経路が変圧器を通じてCRTの加速陽極
に与えられる動的駆動波形に関係する直流電圧レ
ベルを検出し、その直流電圧レベルを零に駆動す
る。適当な直流電圧が、高電圧電源への基準入力
を調節することにより、CRTに戻されており、
それによりCRTの加速陽極に与えれる高電圧出
力のレベルが変更さる。第２モード（ランダム・
デイスプレイ）では、上記のフイードバツク経路
の機能が停止され、ビーム・ペネトレーシヨン
CRTは所定の継続時間を越えない描出時間中に
所望の非ベースカラーを現わすようにランダムに
切換えられ得る。また、この第２モードでは、変
圧器内の磁化電流が各描出時間の後にリセツトさ
れる時、エネルギーを戻す経路が一対のダイオー
ドを通じて形成される。

本発明のデユアルモード・カラースイツチを用
いれば、カラープロセツサの制御下にある一対の
スイツチにより切換可能な２種類のモードでビー
ム・ペネトレーシヨンCRTによるカラー情報表
示を行なうことができる。

本発明よるビーム・ペネトレーシヨン用CRT
用高電圧カラースイツチの上記および他の目的、
特徴および利点は以下にその好ましい実施例を図
面により説明するなかで一層明らかになろう。

先ず第１図を参照すると、本発明によるビー
ム・ペネトレーシヨンCRT用デユアルモード・
カラースイツチの一実施例が示されている。周知
の形式の高電圧電源１０が設けられており、導線
１２により変圧器１６の二次巻線１４の一方の側
に接続されている。二次巻線１４の他方の側は導
線１８によりダンピング抵抗２０を通じてビー
ム・ペネトレーシヨンCRT（陰極線管）２２に接
続されている。周知ように、CRT２２は高電圧
を与えられる陽極２４を含んでおり、この高電圧
が管頚部に配置されている陰極（図示せず）によ
り放出された電子のビームをCRT２２の正面に
配置されている螢光板２５に向けて加速させる。
螢光板２５の内面には典型的に少なくとも２層の
螢光体の層が設けられており、各層は電子ビーム
による刺激に応答して異なる波長またはの光を放
出する。本発明の説明のため、螢光板２５の内面
に１層の緑色螢光体層および１層の赤色螢光体層
が設けられているものと仮定するが、種々の色の
光を放出する螢光体が用いられ得ることは理解さ
れよう。加えて、約４色よりも多種の色が螢光板
２５上に現わされるべき場合には、２層よりも多
い螢光体層が用いられ得る。陽極２４はCRT２
２の正面付近でCRT２２の周縁に配置されてい
る高導電率材料により形成されている。サイズが
大きいため、陽極２４は比較的大きな静電容量を
有し、図示を簡単にするため第１図中にコンデン
サとして示されている。

変圧器１６は一次巻線２６をも有し、一次巻線
２６対二次巻線１４の巻数比は周知のように必要
な電圧スイングの特性に合わされている。たとえ
ば巻数比が１：1000であれば、一次巻線２６の両
端における電圧が4V変化すれば、二次巻線１４
の両端における電圧は4kV変化することになる。
この電圧スイングは、もし大地電位に対して対称
であれば、二次巻線に−2kVから＋2kVまでのス
イングを生ずる。本実施例では、一次巻線２６の
一端は大地に接続されており、また他端は導線２
８によりスイツチ３０の一方の側に接続されてい
る。スイツチ３０の他方の側は導線３２により駆
動回路３４の出力端に接続されている。駆動回路
３４への入力は本質的に離散的レベルを有するア
ナログ信号であり、各レベルは後で一層詳細に説
明するように個々の色を指定する。

本発明の１つの特徴は、その第２モードでカラ
ースイツチが変圧器１６から駆動回路３４用の低
電圧電源へのフイードバツク経路を含んでおり、
エネルギーがリセツト時間中に戻され得ることで
ある。このフイードバツク経路は導線２８と低電
圧電源の正電位端子４６および負電位端子４８と
の間に互いに逆極性で接続されているダイオード
４２および４４の対を含んでいる。低電圧電源
（図示せず）は周知の形式のものであり、それぞ
れ端子４６および４８を通じて正および負の電位
を動回路３４に与える。駆動回路３４に与えられ
る典型的な電圧レベルは＋25V DC〜−25V DC
の範囲内である。ダイオード４２の陽極は導線２
８に、またその陰極は端子４６に接続されてお
り、他方ダイオード４４の陰極は導線２８に、ま
たその陽極は端子４８に接続されている。

第１モードでは、本発明によるデユアルモー
ド・カラースイツチは一連の色の抽出時間を通じ
て所定の切換順序で切換えられ、また特定の色の
描出時間中のデユーテイサイクル変動に順応する
ため、高電圧電源１０からの出力電圧レベルを調
節する直流フイードバツクループが設けられてい
る。この直流フイードバツクループは一方の側で
導線２８に接続された抵抗５０を含んでいる。抵
抗５０の他方の側は導線５２によりコンデンサ５
４に接続されており、このコンデンサの他方の側
は大地に接続されている。抵抗５０およびコンデ
ンサ５４は、変圧器１６の一次巻線２６に至る導
線２８上の電圧波形を積分する低域通過フイルタ
として作用する。演算増幅器５６は一方の入力端
で、一次巻線２６に与えられる号波形の直流成分
を検出するため、導線５２に接続されている。そ
の他方の入力端は大地に接続されている。演算増
幅器５６の出力端は導線５８を経て駆動回路３４
の入力端に接続されている。

高電圧電源１０から出力される直流電圧レベル
を変更し得るように、抵抗６０が一方の側で導線
３７に、また他方の側で導線６２によりコンデン
サ６４の一方の側に接絶されている。コンデンサ
６４の他方の側は大地に接続されている。導線６
２は高電圧電源１０の基準入力端子にも接続され
ている。抵抗６０およびコンデンサ６４は駆動回
路３４に与えられる信号波形を積分して、高電圧
電源１０からの出力電圧レベルを比例的に変更す
る直流電圧レベルを形成する。スイツチ６６が導
線６２と大地との間に接続されており、カラープ
ロセツサ３６により制御されて第２モードでは上
記の積分機能を停止させる役割をする。

また、本発明の１つの特徴として、陽極に与え
られる高電圧レベルを動的に追跡する集束（フオ
ーカス）電圧を形成するための手段が設けられて
いる。好ましい実施例では、この手段は高電圧電
源１０の出力端に接続された第１のポテンシヨメ
ータ７０を含んでいる。この出力端は陽極電圧を
供給するのに用いれる出力端とは別の出力端であ
り、陽極電圧よりも低い直流電圧レベルを有す
る。第１のポテンシオメータ７０は変圧器１６に
追加されている巻線７２を通じて第２のポテンシ
オメータ７４に接続されている。ポテンシオメー
タ７４は、電子銃（図示せず）の正面付近に配置
されている集束電極７６に与えられる電圧を動的
に調節するのに用いられる。典型的に、集束電極
に与えられる集束電圧レベルは陽極２４に与えら
れる電圧の一定百分率のレベルである。この集束
システムの特長は最少の追加部品しか必要としな
いこと、すなわち２個のポテンシヨメータ７０，
７４と変圧器１６の追加巻線しか必要としないこ
とである。第１のポテンシオメータ７０は直流ベ
ースライン電圧レベルを調節し、他方第２のポテ
ンシオメータ７４は集束電極７６に与えられるレ
ベルに動的出力を調節する。

次に第２図を参照して、本発明によるデユアル
モード・カラースイツチの第１のモード（シーケ
ンシヤル・モード）での作動の仕方を説明する。
この第１モードでは、カラースイツチはステツプ
状電圧波形を加速陽極２４に与えることにより４
色の各々に対する描出時間を所定の切換順序で切
換える。換言すれば、陽極２４に与えられる電圧
レベルは10kVから12kVへ、12kVから16kVへ、
16kVから18kVへ変化し、最後に18kVから最初
の10kVに戻る。第２図の左半部に示されている
ようなデユーテイサイクルの陽極電圧波形では、
各描出時間がほぼ等長であるから、この波形のオ
ーバーオールの直流電圧レベルは時間と共に変化
しない。

しかし、第２図の右半部に示されている波形で
は、描出時間の１つが他にくらべて長い。換言す
れば、非対称な電圧波形が陽極２４に与えられ、
この非対称電圧波形は平均直流電圧レベルを有す
る。スイツチ６６がこのモードでは開いているの
で、抵抗６０およびコンデンサ６４，駆動回路３
４に与えられる電圧波形を積分する低域通過フイ
ルタとして作用する。この電圧レベルは高電圧電
源１０の基準入力端子に与えられ、導線１２上の
高電圧出力レベルを調節する。スイツチ３０は、
デユアルモード・カラースイツチがこの第１モー
ドにある間は、閉位置にとどまつている。

次に第３図を参照して、本発明によるデユアル
モード・カラースイツチの第２のモード（ランダ
ムアクセス・モード）での作動の仕方を説明す
る。この第２モードでは、カラースイツチは利用
可能な色のうち任意の色を現わすように描出時間
を切換え得るが、説明は黄色および赤色を現わす
ように描出時間を切換える場について行なう。こ
のモードは、常時はベースラインカラーたとえば
オレンジ色がCRT２２の螢光板２５上に情報を
表示するのに用いられているが、必要に応じて、
たとえば特定の情報の強調のため、その情報を非
ベースラインカラーたとえば黄色または赤色で螢
光板上に表示したい場合に特に適している。

第３図の左半部を参照すると、黄色を現わすよ
うに描出時間を切換える場合の過程が示されてい
る。時点t₀で外部信号源からの２進信号が、黄色
描出時間が開始されるべきであることを示す。ス
イツチ６６がカラープロセツサ３６からの制御信
号を受けて閉じ、コンデンサ６４にかかつている
直流電圧を大地電位にもたらす。スイツチ３０は
この抽出時間中は閉じた状態にとどまつている。
リセツトが開始される時点t₁で、カラープロセツ
サ３６からの制御信号を受けてスイツチ３０が開
き、駆動回路３４から変圧器１６の一次巻線２６
への電流の流れ中断する。変圧器１６内の磁束が
零に向かつて減少を開始し、それに伴い電圧が誘
起される。一次電流の極性に関係して、２つのダ
イオードのうち一方４２または４４が導通し始め
る。導通ダイオードを通じて変圧器から低電圧電
源へのフイードバツク経路が形成される。また、
時点t₁で、駆動回路３４の出力電圧はカラープロ
セツサ３６からの電圧波形に従つて元のレベルに
復帰し、また陽極電圧はベースラインカラーの電
圧レベルよりも低い電圧レベル、この例では
10kV、に変化する。時点t₂までに変圧器２０内
の磁化電流は完全に消滅しており、また時点t₄ま
でにリセツト時間の終了時にスイツチ３０は閉じ
られて、駆動回路３４から二次巻線２６への電流
経路を形成する。それに伴い、陽極２４上の電圧
レベルはベースラインカラー、この例ではオレン
ジ色、の電圧レベル１４kVに戻される。

第２モードでデユアルモード・カラースイツチ
の利点を活かすためには、変圧器１６の特性を任
意の１つの非ベースラインカラーの最長描出時間
に適合させることが望ましい。なぜならば、駆動
回路３４により一次巻線２６に与えられる電圧は
鉄心内の磁束密度を増大させるが、もしこの磁束
密度が飽和磁束密度に到達すると、陽極２４に与
えられる高電圧のレベルが垂下し、それに伴い
CRT２２の螢光板２５に現われる色に変化を生
ずるからである。当業者により理解されるよう
に、描出時間を長くするためには、飽和磁束霧度
の高い大形の変圧器を使用しなければならない。
描出時間が短くてもよければ、飽和磁束密度の低
い小形の変圧器を使用することができ、駆動回路
も小形のものですますことができる。

次に第３図の右半部を参照すると、赤色描出時
間に対して10kVレベルの電圧がパルス状にて陽
極２４に与えられる場合が示されている。時点t₅
で、外部から２進信号により指令されてカラープ
ロセツサ３６が駆動回路３４にパルスを与える。
このパルスは駆動回路３４より増幅されて一次巻
線２６に与えられる。時点t₆までに、赤色描出時
間はその最長時間を経過しており、また変圧器１
６内の磁束密度は飽和磁束密度に近接している。
リセツト時間カラープロセツサ３６からの信号に
よるスイツチ３０の開路によつて開始される。磁
束が零に向かつて減少するにつれて、変圧器に逆
極性のパルス状電圧が誘起される。ダイオード４
２が導通し、それを通じて変圧器から低電圧電源
へのフイードバツク経過が形成される。最後に、
時点t₇までに、陽極電圧がベースラインカラーに
対応する電圧レベル１４kVに到達した時、スイ
ツチ３０がカラープロセツサ３６からの信号によ
り閉じられて、駆動回路３４の出力端と一次巻線
２６との間の電流経路を形成する。

本発明をその好ましい実施例について図示し説
明してきたが、本発明の範囲内でその形態および
細部に種々の変更がなされ得ることは当業者によ
り理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるビーム・ペネトレーシヨ
ンCRT用のデユアルモード・カラースイツチを
ブロツク形式で示す図である。第２図は第１図の
実施例中の種々の点における波形をカラースイツ
チの第１のモードで示す図である。第３図は第１
図の実施例中の種々の点における波形をカラース
イツチの第２のモードで示す図である。 １０……高電圧電源、１４……二次巻線、１６
……変圧器、２０……ダンピング抵抗、２２……
ビーム・ペネトレーシヨン陰極線管（CRT）、２
４……加速陽極、２５……螢光板、２６……一次
巻線、３０……スイツチ、３４……駆動回路、３
６……カラープロセツサ、４２，４４……ダイオ
ード、４６，４８……低電圧電源端子、５０……
抵抗、５４……コンデンサ、５６……演算増幅
器、６０……抵抗、６４……コンデンサ、６６…
…スイツチ、７２……追加巻線、７０，７４……
ポテンシオメータ、７６……集束電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 種々の色の描出時間が所定の切換順序で切換
   えられる第１モードと、常時はベースラインカラ
   ーを現わしているが所望の色を現わすように描出
   時間をランダムに切換え得る第２モードとを有す
   るビーム・ペネトレーシヨン陰極線管用の高電圧
   カラースイツチに於て、 基準入力と、前記陰極線管に与えられた時に所
   定のベースラインカラーを現わすように選択され
   た高電圧レベルの出力とを有する高電圧電源手段
   と、 前記高電圧電源手段の出力端と前記陰極線管と
   の間に接続された変圧器手段と、 入力端で色指定波形を有する入力電圧を受入
   れ、それを増幅して、描出時間中に所望の色を現
   わすのに必要な電圧スイングを生じさせるべく前
   記変圧器手段に与える駆動回路手段と、 開位置および閉位置を有し、前記駆動回路手段
   の出力端と前記変圧器手段との間に接続されてい
   る第１スイツチ手段と、 前記駆動回路手段の前記入力端と前記高電圧電
   源手段の前記基準入力の端子との間に接続された
   積分手段と、 前記積分手段に接続されており、前記第２モー
   ドでは積分機能を停止させるのに用いられる第２
   スイツチ手段とを含んでおり、 前記第１モードでは、前記入力電圧が前記積分
   手段を経て直流電圧として前記高電圧電源手段の
   前記基準入力端子に与えられその高電圧出力レベ
   ルを相応に調節し得るように前記第２スイツチ手
   段が開かれており、かつ同時に前記入力電圧が前
   記駆動回路手段を経て前記変圧器手段に与えられ
   得るように前記第１スイツチ手段が閉じられてお
   り、他方前記第２モードでは、前記積分手段の積
   分機能を停止させるように前記第２スイツチ手段
   が閉じられ、それにより描出時間のランダム切換
   が可能にされることを特徴とするビーム・ペネト
   レーシヨン陰極線管用高電圧カラースイツチ。