(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビデオ信号源に接続され、ビデオ入力信号を受信するビデオ信号入力と、
映像再生装置の選択された陰極に接続され、陰極電流を上記選択された陰極に生じさせる出力信号を供給するビデオ信号出力と、
上記ビデオ信号入力と上記ビデオ信号出力との間に接続され、上記出力信号を形成するため上記ビデオ入力信号を増幅するドライブ増幅器を具備した増幅手段と、
上記選択された陰極に接続され、上記陰極電流を検出し、上記選択された陰極に流れる上記陰極電流を表わす第１の信号を供給する検出手段と、
上記検出手段と上記増幅手段との間に直結され、上記第１の信号に応答するフィードバック信号を上記ドライブ増幅器に供給する手段とを備え、
上記フィードバック信号は、上記陰極電流が、ある陰極電流レベルを超えたときに上記ドライブ増幅器からの出力をある出力ベルに制限し、上記ドライブ増幅器は、陰極ドライブ増幅器内で出力ベース接地増幅トランジスタに接続されたエミッタ接地トランジスタより成り、上記陰極ドライブ増幅器はエミッタフォロワ増幅器に接続され、上記エミッタフォロワ増幅器は上記映像再生装置に接続された出力を有する
ことを特徴とするビデオ信号処理装置。
【請求項２】
上記フィードバック信号を供給する手段が、バイポーラトランジスタにより構成される請求項１記載のビデオ信号処理装置。
【請求項３】
上記バイポーラトランジスタが、上記検出手段に接続されたベース端子と、上記増幅手段に接続されたエミッタ端子とを有する請求項２記載のビデオ信号処理装置。
【請求項４】
上記エミッタフォロワ増幅器が、ＰＮＰトランジスタにより構成される請求項１記載のビデオ信号処理装置。
【請求項５】
ビデオ信号源に接続され、ビデオ入力信号を受信するビデオ信号入力と、
映像再生装置の選択された陰極に接続され、陰極電流を上記選択された陰極に生じさせる出力信号を供給するビデオ信号出力と、
上記ビデオ信号入力と上記ビデオ信号出力との間に接続され、上記出力信号を形成するため上記ビデオ入力信号を増幅するドライブ増幅器を具備した増幅手段と、
上記選択された陰極に接続され、上記陰極電流を検出し、上記選択された陰極に流れる上記陰極電流を表わす第１の信号を供給する検出手段と、
上記検出手段と上記増幅手段との間に直結され、上記第１の信号だけに応答するフィードバック信号を上記ドライブ増幅器に供給する手段とを備え、
上記フィードバック信号は、上記陰極電流が、ある陰極電流レベルを超えたときに上記ドライブ増幅器からの出力を所定のレベルに制限することで、上記出力信号を所定のレベルに制限し、上記ドライブ増幅器は、陰極ドライブ増幅器内で出力ベース接地増幅トランジスタに接続されたエミッタ接地トランジスタより成り、上記陰極ドライブ増幅器は、上記映像再生装置に接続された出力を有するプッシュプル増幅器に接続される
ことを特徴とするビデオ信号処理装置。
【請求項６】
上記フィードバック信号を供給する手段は、上記ＰＮＰトランジスタのコレクタに接続される請求項５記載のビデオ信号処理装置。
【請求項７】
上記ＰＮＰトランジスタの上記コレクタは、ＡＫＢ処理ユニットに接続されている請求項６記載のビデオ信号処理装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、ビデオドライブ信号を受像管のような映像表示装置に供給するビデオ出力増幅器を有するビデオ処理システムに係わる。特に、本発明は、表示装置に供給されたピークビーム電流出力を自動的に自己調節し得るビデオ出力ドライバ増幅器に関する。
典型的なビデオ処理システムにおいて、ビデオ出力増幅器は、増幅されたビデオ信号を表示装置（例えば、受像管）の強度制御電極（例えば、陰極）に供給するため使用される。増幅されたビデオ信号は、例えば、Ｒ、Ｇ及びＢビーム電流の形式で映像表示装置の夫々の陰極に供給される。
表示装置に供給されたビーム電流は所定のレベルに制限できることが望ましい。その理由は、過剰な出力ビーム電流がビデオ増幅器の入力で高度に飽和されたカラー映像情報又はピークホワイト映像情報を表わす大きい振幅のビデオ信号に応じて発生される場合に、増幅器の出力トランジスタがそれに応じて飽和されるからである。
飽和した出力増幅器は、大振幅のビデオドライブ信号によって生成された表示映像領域に続いて妨害性のホワイト若しくは有色の映像スミアー（滲み）を生じ得る。例えば、ホワイト映像領域が表示され、赤色用出力トランジスタが飽和するよう赤色用ビデオ出力トランジスタにバイアスがかけられている場合に、ホワイト映像の後に、トランジスタの電荷蓄積効果に起因した赤色用出力トランジスタの緩やかな「回復時間」と共に飽和導通状態を示す赤色用ビデオ出力トランジスタの結果として、赤色スミアーが生成される可能性が高い。
過剰なビーム電流は、受像機に劣化した映像を生成されるだけではなく、受像機の偏向システムの性能の劣化、電子ビームスポットのデフォーカシング、及び、画像ブルーミングを生じさせる。このような高ビーム電流は、受像管の安全動作可能出力を超過し、場合によっては受像管並びに付随した回路部品に損傷を加える。
他方で、表示装置によって生成された画像ができるだけ高い輝度と大きいコントラストを示すように受像管の許容可能な最大電流を供給できることが望ましい。このことは、特に、直視型受像管よりも減光する傾向にある投影型の表示装置の場合に望ましい。
種々のビーム電流制限システムが公知である。ＣＲＴに対するビーム電流を制限する一般的なアプローチの一つがは図１に示されている。このアプローチでは、ＣＲＴ１０１の高圧電源側で平均ビーム電流を監視し、平均ビーム電流の大きさを表わす制御信号を供給する。平均ビーム電流は除波用コンデンサＣ１から得られる。平均ビーム電流が所定の閾値を超えた場合、ビデオ処理回路１０４内のコントラスト調節段１０４Ａ及び輝度調節段１０４Ｂのパラメータは制御信号に従って変更される。ビデオドライバ段の入力側でビデオ信号のコントラスト及び輝度を低減させることにより、ビデオドライバ増幅器（２０’，２２’，２４’）の出力側のビーム電流は低減される。したがって、ビーム電流は、ビデオ信号がビデオドライバ段に到達するよりも前にビデオ処理システムのコントラスト及び輝度処理段によって制御される。
文献：欧州特許出願ＥＰ  ０  ６８０  ２２６  Ａ２号には、ガンマ補正手段を有する受像管ドライバ装置が開示されている。ガンマ補正は、入力信号と受像管の光出力との間の非線形関係を補償するため望ましい。この装置は、陰極電流を検出する抵抗７９を介して陰極Ｋ１に接続されたバッファ増幅器７０を有する。バッファ増幅器７０は回路網８０を介して線形増幅器６０に接続される。回路網８０によって供給されるフィードバック信号は、図１に示されるようなガンマ補正を行う。しかし、この装置には、陰極電流が所定のピーク陰極電流レベルを超えたときに陰極への出力を所定のレベルに制限するピークビーム制限性がない。
文献：米国特許第４，５９９，６４２号には、ホワイトレベルドライブ制御期間及びブラックレベルバイアス制御期間中にビーム電流制御信号をルミナンスプロセッサ及びクロミナンスプロセッサに選択的に供給するビデオ信号プロセッサが開示されている。このプロセッサは、陰極電流の組合せを表現する加算信号を受信し、制御信号をルミナンスプロセッサ及びクロミナンスプロセッサに供給するビームリミッタ制御回路を含む。この装置は、制御信号を発生させるため、合成された陰極電流信号を使用し、制御信号を、選択された陰極と関連した特定のドライブ増幅器ではなく、種々のプロセッサに供給する。
しかし、本発明では、平均ビーム電流だけではなく、ピークビーム電流も監視し、制御することが重要であることが認識されている。過剰な平均ビーム電流及びピークビーム電流は上記の様々な問題を生ずる。平均ビーム電流リミッタは、特に、高圧電源システムを過剰な電力流れ込みから保護し、表示装置を過剰な電力放散から保護するため必要である。また、過剰な平均ビーム電流は、シャドーマスクビーム位置誤差を生じるので、シャドーマスクを具備した直視型受像管の場合に色誤差を生じさせる。
これに対し、ピークビーム電流リミッタは、蛍光スクリーンの過剰なエージング及びスポットサイズの不足を誘起する過剰な瞬時ビーム電流を防止するため必要である。過小若しくは過大なスポットサイズは、焦点のぼけ及び解像度の損失と等価的である。
また、ビデオ信号のピークレベルと平均レベルの間の関係は予測できないので、両方のタイプのビーム電流リミッタを同じビデオ処理システムに設けることが望ましい。例えば、黒い背景に白い文字がある場合には、非常に高い瞬時ピークビーム電流が発生するが、テレビジョンセットが大きいドライブ能力若しくは利得を具備した高性能セットである場合、平均ビーム電流は小さい。
本発明によれば、供給されたビデオ信号に応じてビデオ情報を表示する映像再生装置を含むビデオ信号処理システムが提供される。この処理システムは、ビデオ信号入力及び増幅されたビデオ信号を供給するためのビデオ信号出力を具備したビデオ出力ドライバ段を有する装置を含む。この装置は、上記ビデオ出力ドライバ段が、入力ビデオ信号を増幅し、出力ビデオ信号を上記映像再生装置に結合する手段を含むことを特徴とする。出力ドライバは、上記映像再生表示装置によって伝達された電流を表わす検出信号を供給する検出出力を具備する。ビデオドライバ段は、上記検出信号を検出し、上記映像再生表示装置によって伝達されたピークビーム電流を所定の値に制限する上記ビデオ出力ドライバ段の入力部品にフィードバック信号を供給する測定及び制御手段を更に有する。
図面中、
図１は、過剰な平均ビーム電流を制限する従来のアプローチを示すブロック構成図であり、
図２は、本発明を利用するビデオ処理システムの一実施例のブロック構成図であり、
図３は、本発明による出力ビデオドライバの回路部品の一例を含むビデオ処理システムを示す図であり、
図４は、本発明を利用するビデオ処理システムの別の実施例を示す図であり、
図５は、図４に示された別の実施例の回路のコンピュータシミュレーション結果を表わすグラフである。
図２には、本発明の原理に従うビデオ処理システムのブロック図の一例が示されている。ビデオ処理システムは、入力ビデオ信号を処理するルミナンス及びクロミナンス処理部を有する典型的なビデオサブシステム２０４を含む。ビデオ処理システムは、図１に示されるような上記の平均ビーム電流検出及びフィードバック回路１０３を含む従来の平均ビーム電流制限システムを更に有する。また、ビデオ処理システムは、青色、緑色及び赤色ビデオ信号用のビデオドライバ回路２０、２２及び２４を有する。各ビデオドライバ回路（例えば、２０）は、夫々のビデオ信号を増幅する増幅器回路２７と、ＡＫＢ及びピークビーム電流を測定する検出回路２８と、上記ピークビーム電流を所定の閾値と比較し、上記ピークビーム電流を上記閾値に制限する制御回路２９とを含む。検出回路２８によって検出されたビーム電流はＡＫＢ処理システム３０に供給される。
ＡＫＢ処理システム３０は、受像管の電子銃毎に適切なブラック映像表現電流レベルを自動的に設定する従来のシステムである。この動作の結果として、生成された画像は、所望のレベルからの受像管バイアスの変動による悪影響（例えば、エージング及び温度の影響）を受けない。ＡＫＢシステムは、典型的に、映像帰線消去期間中に動作し、このとき、受像管は小さいブラックレベルを表わす帰線消去電流を伝達する。この電流は、検出されたブラック電流レベルと所望のブラック電流レベルとの間の差を表現する補正電圧を発生させるため、ＡＫＢシステム３０によって監視される。補正電圧は、受像管よりも前に置かれたビデオ信号処理回路２０４に上記差を減少させる向きで供給される。ＡＫＢシステムは、例えば、Werner Hinnに発行された米国特許第４，２６３，６２２号及び４，２７７，７９８号に記載されている。
以下、図３に示された例示的な回路部品を参照して図２にブロック形式で表されたビデオドライバ出力段２０を詳細に説明する。
図３には、色映像を表わすビデオ信号源１０が示されている。ビデオ信号源１０は、青色（ｂ）、緑色（ｇ）及び赤色（ｒ）の低レベル色信号を、それぞれ、同じ構造の青色信号ドライバ増幅器段２０、緑色信号ドライバ増幅器段２２及び赤色信号ドライバ増幅器段２４に供給する。色信号源１０は、例えば、図２に示されたテレビジョンのビデオ処理段２０４が発生源でもよい。
以下、青色（ｂ）信号用ドライバ増幅器２０の構成及び動作を説明する。この説明は緑色及び青色信号用ドライバ段２２及び２４にも当てはまる。ドライバ２０、２２及び２４からの高レベル出力色信号Ｂ、Ｇ及びＲは、フラッシオーバ保護抵抗Ｒ１、Ｒ２及びＲ３を介して色映像再生受像管１に結合される。フラッシオーバ保護抵抗は、ドライブ回路を受像管アーク発生による被害から保護する。受像管制御グリッド２は、各陰極に共通した高圧源（図３には図示されない）によってバイアスをかけられ、複数の受像管電子銃を形成する。
青色用ドライバ２０は、出力ベース接地増幅器トランジスタＱ１０２と共にカスコードドライバ増幅器構造に配置されたエミッタ接地増幅器トランジスタである入力部品Ｑ１０１を含む。入力青色（ｂ）信号はトランジスタＱ１０１のベース入力電極に供給される。約１０ボルトのバイアスがトランジスタＱ１０２のベースに加えられる。
トランジスタＱ１０２のコレクタの出力信号は、ＮＰＮトランジスタＱ１０６及びＰＮＰトランジスタＱ１０７を含むプッシュプル出力段への入力として作用する。ビデオ出力ドライブ信号Ｂは、トランジスタＱ１０６及びトランジスタＱ１０７の両方のエミッタ端子から発生され、上記の如く、受像管１にドライブ電流を与えるため受像管１の青色用陰極端子に供給される。
更に、ビーム電流測定及び制御トランジスタＱ１０８のベース導体は、ベース抵抗Ｒ４を介してトランジスタＱ１０７のコレクタ端子に接続される。トランジスタＱ１０８のコレクタは、約１０Ｖのバイアス電圧に接続される。トランジスタＱ１０８のエミッタは、下方のカスコードトランジスタＱ１０１のコレクタにフィードバックされる。
抵抗Ｒ５は、図２を参照して既に説明したように検出電流をＡＫＢ処理システム３０に供給するため、トランジスタＱ１０７のコレクタ端子に接続される。
図３に示されるような本発明の一実施例における部品は、許容最大出力ビーム電流が６ｍＡの閾値（すなわち、最大Ｉ8＝６ｍＡ）で設定されるように選択される。この例示的な値は、特定の実施例に対する受像管の定格に基づいて、高ピークビーム電流に起因した上記の種々の問題点が回避されるように選択される。他の実装条件、並びに、後述する本発明の教示に応じて、他の閾値の値を選択してもよい。
最大値が選択された後、回路内の部品の値は、本発明の原理に従ってビーム電流がこの選択された値を超えないように導出され得る。ビーム電流を計算するため使用される従来の経験的な式は、以下の通りである。
Ｉ8＝２．０６５×１０-6×
（Ｖcut-of＋ＶG1−Ｖcathode）２．９７  ｍＡ（式１）
Ｉ8が選択された後、Ｖcut-off及びＶGRIDが使用される特定のＣＲＴの定格に基づいて選択される。図２に示された実施例の場合に、Ｖcut-offは１９０Ｖ（陰極からグリッドまで測定）と評価され、ＶG1は２８Ｖでバイアスをかけられる。かくして、唯一の未知のＶcathodeは式１から求められる。
Ｉ8が６ｍＡのとき、式１から、
Ｖcathode＝６８Ｖ
が得られる。
図２の回路の動作を調べることにより、Ｉ5はビーム電流Ｉ8の良い近似であることがわかる。電流Ｉ5は抵抗Ｒ５を通り、ビーム電流Ｉ8と比例した出力電圧Ｖ4を生成する。この電圧はトランジスタＱ１０８によって監視される。トランジスタＱ１０８は、次に、入力部品である下方のカスコードトランジスタＱ１０１のコレクタ端子にフィードバックを行う。
したがって、図３から、電流Ｉ8が６ｍＡの閾値に設定されたとき、ドライバ段の入力における電圧の大きさＶ1は約３．５４ボルトである。この電圧Ｖ1の値は、（トランジスタのベース・エミッタ間の電圧降下が０．７ボルトであると仮定して）以下のステップにより計算され得る。
Ｖ4＝４．０８＋（Ｉ5×Ｒ５）
＝４．０８＋７５０×６×１０-3＝８．５８Ｖ
Ｖ5＝Ｖ4−０．７＝７．８８Ｖ
Ｖ2＝Ｖ5
Ｉ2＝（１０−０．７−７．８８）／１００＝１４．２ｍＡ
Ｉ1＝Ｉ2
Ｖ1＝Ｉ1×２００＋０．７＝３．５４Ｖ
かくして、Ｖ1が３．５４Ｖに満たないとき、回路は、クリッピングされていない６ｍＡ閾値に満たないビーム電流ドライブ出力を発生する。すなわち、トランジスタＱ１０８は、電流Ｉ8に比例したＶ4での電位を連続的に監視する。しかし、トランジスタＱ１０８は、Ｖ1が３．５４ボルトを下回り、電流Ｉ8が６ｍＡ未満であるときには、導通しない。
一方、入力信号Ｖ1が３．４Ｖ以上に達したとき、トランジスタＱ１０８は導通し始める。これにより、トランジスタＱ１０１へのフィードバック電流Ｉ6が得られる。このフィードバックは、Ｖ2における電位を上昇させる。電位Ｖ2の増加は、より高い入力信号Ｖ1に起因してＩ2が増加する傾向を補償するよう作用する。その効果として、電流Ｉ2は１４．２ｍＡに保たれる。電流Ｉ2はそのままの状態で保たれるため、入力信号Ｖ1の増加とは無関係に、電流Ｉ8は６ｍＡの閾値に制限される。
図４には本発明の別の実施例が示されている。本実施例は図３に示された実施例と類似している。図４の実施例には、本実施例で使用される種々のバイアス電圧及び定格を説明するため部品の値の変形が示されている。
図４に示された実施例の動作は、図３に示された実施例についての上記動作と類似している。検出及び制御トランジスタＱ２０８のエミッタは、上方のカスコードトランジスタＱ２０２のエミッタに直結されていることに注意する必要がある。ビデオドライバ２０の出力段は、図３に示されるようなプッシュプルペアではなく、エミッタフォロワトランジスタＱ２０３だけにより構成される。図４に示されるように、エミッタフォロワトランジスタＱ２０３は、ＰＮＰバイポーラトランジスタでもよい。
図５には、図４に示された回路のコンピュータシミュレーションの結果が示されている。このグラフは、ピーク電流検出回路２８及びピーク電流制限回路２９を出力ドライバ２０に付加した場合、ピークビーム電流は、信号入力が増加しても上記の如く約６ｍＡに制限されることを表している。
上記の実施例及びその変形は本発明を例示することだけを目的とし、当業者は、本発明の範囲及び精神を逸脱することなく、種々の変形をなし得ることに注意する必要がある。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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