專利名稱：亮度與對比度限制器、亮度/色差處理器及視頻顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及亮度信號調(diào)節(jié)電路，尤其是涉及對電視接收機亮度信號調(diào)節(jié)電路的自動亮度限制器與自動對比度限制器的改進。
近來，人們一直希望電視接收機有較高質(zhì)量的畫面，因此自動調(diào)節(jié)亮度信號直流電平的ABL(自動亮度限制器)控制電路和自動調(diào)節(jié)亮度信號幅度的ACL(自動對比度限制器)控制電路不可避免地將與接收機的超高壓變化相對應。尤其，隨著具有寬高比為16∶9的顯示器件的電視接收機和應用于海維申(High Vision)系統(tǒng)的電視接收機的普及，能夠改變顯示圖象寬高比的電視接收機也越來越多。
作為ABL和ACL控制電路的一個實例，舉例來說，它曾在日本特許申請公開號為2-94882的文件中提出過。
根據(jù)本發(fā)明用來切換寬高比的ABL和ACL的方框圖如

圖1所示。
單元101是包含回掃變壓器的超高壓(EHT)發(fā)生器。符號102、103和104是一些電阻，用來將EHT發(fā)生器流出的EHT電流轉(zhuǎn)換成EHT檢測電壓。單元105是寬高比檢測器。單元106是一個開關，它由寬高比檢測器105的輸出來切換。單元107和108是兩個緩沖器，可以輸入在電阻102、103和104上測得的EHT檢測電壓。單元109是亮度控制電壓發(fā)生器，用來產(chǎn)生亮度控制電壓。單元110是一個加法器，用來將由緩沖器107輸出的EHT檢測電壓與亮度控制電壓發(fā)生器109輸出的電壓相加。單元111是對比度控制電壓發(fā)生器，用來產(chǎn)生對比度控制電壓。單元112是一個加法器，用來將由緩沖器108輸出的EHT檢測電壓和由對比度控制電壓發(fā)生器111輸出的對比度控制電壓相加。單元113是一個亮度和色差信號處理器。符號114是一個亮度控制電壓的輸入端，用來輸入由加法器110輸出的電壓。符號115是一個對比度控制電壓輸入端，用來輸入由加法器112輸出的電壓。符號116是原色信號輸出端，用來輸出原色信號，其中，亮度和對比度分別由輸入到亮度控制電壓輸入端114的電壓和由輸入到對比度控制電壓輸入端115的電壓來調(diào)節(jié)。單元117是原色信號輸出電路，用來放大原色信號輸出端116輸出的原色信號。單元118是陰極射線管(CRT)，用來顯示圖象。單元119是CRT118的陽極，用于對電子束加速提供EHT發(fā)生器101產(chǎn)生的超高壓。
以下參考圖2說明根據(jù)本發(fā)明而設計的ABL控制電路和ACL控制電路的性能。
即使所顯示的圖象具有相同的圖象信息(內(nèi)容)時，而當圖象如圖2(a)所示具有寬高比為16∶9的橫向展寬圖象，以及當圖象如圖2(b)所示具有寬高比為4∶3的圖象時，它們的EHT檢測電壓值對相同的平均圖象電平(APL)也是不相同的。在圖2(b)中，左右陰影部分表示的是這樣一個區(qū)域，雖然這個區(qū)域被電子束所掃描，但是因為信號電平處于黑色電平，因此熒光物質(zhì)不發(fā)光。所以，即使圖2(a)和圖2(b)具有相同的圖象信息，圖(b)所示寬高比為4∶3的圖象與圖(a)所示，寬高比為16∶9的圖象相比，前者的電子束電流的平均值較小，且前者的EHT相對于APL值的特性曲線的斜率也更平緩。
即，就產(chǎn)生的EHT檢測電壓而言，當從EHT發(fā)生器101流到陽極119的EHT電流被電阻102、103和104轉(zhuǎn)換成電壓時，EHT對APL的調(diào)節(jié)特性曲線的斜率隨寬高比而改變，如圖2(c)所示。在圖2(c)中，EHT對APL的調(diào)節(jié)特性曲線(a)和(b)分別與圖2(a)所示寬高比為16∶9的圖象和圖2(b)所示的寬高比為4∶3的圖象相對應。在圖2(c)和2(d)中，橫坐標表示亮度信號的APL值，而縱坐標表示供給CRT的EHT。
因此，隨著圖象的寬高比不同，即使它們的圖象信息相同，EHT電流將會不同，且ABL和ACL作用所產(chǎn)生的效果也會不同。
為防止這些差別的產(chǎn)生，通過增加一個與電阻103并聯(lián)的開關106，且開關106由寬高比檢測器105輸出的控制電壓切換，這樣寬高比為16∶9的圖象的EHT對APL特性曲線(a)，就接近于寬高比為4∶3的圖象的EHT對APL特性曲線(b)。
圖2(d)示出了用寬高比檢測器105產(chǎn)生的控制電壓來切換EHT檢測電壓，而得到補償?shù)腅HT對APL的特性曲線(a′)。(從特性曲線(a)變到(a′))。
根據(jù)以上線路圖，即使圖象寬高比由圖2(a)所示變到圖2(b)所示，EHT檢測電壓也是近似相等的，如圖2(d)所示，反之亦然。并且ABL和ACL產(chǎn)生的效果也近似相同。同時諸如圖象層次和圖象清晰度等圖象質(zhì)量也可做到大致相同。
依據(jù)上述線路圖，ABL和ACL的特性由電阻102、103和104來控制。
此外，用來檢測寬高比并短路電阻的開關106以及分別用于ABL和ACL的緩沖器107和108和加法器110和112都是必需的。由此，電路規(guī)模變大。
本發(fā)明中，即使寬高比有變化，但只要把ABL同ACL的輸入電壓連在同一端點上，并改變ABL及ACL的起始點及工作特性即可獲得最佳的ABL和ACL的特性。并且通過切換匯流條數(shù)據(jù)例如旁路集成電路(IIC)，可使電路圖變得簡單。
為解決以上問題，依據(jù)本發(fā)明的ABL和ACL控制電路包含一個比較電路和一個增益控制電路。比較電路可改變補償起始點而增益控制電路可改變EHT對APL特性曲線的斜率。通過軟件而不是硬件，來控制ABL和ACL特性的調(diào)節(jié)，從而可以使ABL和ACL的特性變到最佳。
即，ABL和ACL的特性可獨立設置，通過分別設置它們的數(shù)據(jù)，即使顯示的圖象具有不同的寬高比，也可獲得一最佳性能。
圖1是電視接收機的主要部分的方框圖，該電視機包括依據(jù)現(xiàn)有技術的ABL和ACL控制電路。
圖2(a)示出寬高比為16∶9的陰極射線管上顯示的寬高比為16∶9的圖象。
圖2(b)示出寬高比為16∶9的陰極射線管上顯示的寬高比為4∶3的圖象。
圖2(c)是EHT對APL的特性曲線。
圖2(d)是據(jù)現(xiàn)有技術，當開關106被切換時，如圖1所示電路的EHT對APL的特性曲線。
圖3是電視接收機的主要部分的方框圖，該電視機包括據(jù)本發(fā)明實施例的ABL和ACL控制電路。
圖4(a)示出寬高比為16∶9的CRT上顯示的寬高比為16∶9的圖象。
圖4(b)示出寬高比為16∶9的CRT上顯示的寬高比為4∶3的圖象。
圖4(c)是EHT對APL特性曲線(未補償)。
圖4(d)是圖3所示電路的經(jīng)補償?shù)腅HT特性曲線。
圖4(e)是圖3所示電路的另一個經(jīng)補償?shù)腅HT特性曲線。
如圖3所示為電視接收機的主要部分的方框圖。該電視機包含依據(jù)本發(fā)明實施例設計的ABL和ACL控制電路。
單元1是包含回掃變壓器的EHT發(fā)生器。符號2和3是將流出EHT發(fā)生器的EHT電流轉(zhuǎn)化成EHT檢測電壓的兩個電阻。單元4是亮度和色差信號處理器。端子5是EHT檢測電壓的輸入端，它輸入的是電阻3上產(chǎn)生的EHT檢測電壓。
單元6是ABL的比較器，通過比較EHT檢測電壓輸入端5的輸入信號和第一參考電壓，可以調(diào)節(jié)ABL補償起始點。單元7是ABL比較電壓發(fā)生器，用它來產(chǎn)生提供給ABL比較器6和確定ABL補償起始點的第一參考電壓。單元8是數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)，用來控制ABL比較電壓發(fā)生器7。單元9是ABL增益控制電路，它輸入ABL比較器6的輸出，用來控制ABL控制特性。單元10是ABL增益控制DAC，用來控制ABL增益控制電路9。單元11是亮度控制電壓發(fā)生器，用來產(chǎn)生亮度控制電壓。單元12是一個加法器，用來把從ABL增益控制電路9輸出的ABL補償電壓和從亮度控制電壓發(fā)生器11輸出的亮度控制電壓相加。單元13是亮度控制DAC，用來控制亮度控制電壓發(fā)生器11。單元14是亮度控制電路，它輸入的是從加法器12輸出的電壓。部件30是ABL控制電路部件，它把與ABL有關的電路連成一體。
單元15是ACL的比較器通過比較從EHT檢測電壓輸入端5輸入的信號和第二參考電壓，來調(diào)節(jié)ACL補償起始點。單元16是ACL比較電壓發(fā)生器，用來產(chǎn)生提供給ACL比較器15和確定ACL補償起始點的第二參考電壓。單元17是調(diào)節(jié)ACL補償起始點的DAC，用來控制ACL比較電壓發(fā)生器16。單元18是ACL增益控制電路，它輸入ACL比較器15的輸出電壓，用來控制ACL控制特性。單元19是ACL增益控制DAC，用來控制ACL增益控制電路18。單元20是對比度控制電壓發(fā)生器，用來產(chǎn)生對比度控制電壓。單元21是一個加法器，用來把由ACL增益控制電路18產(chǎn)生的ACL補償電壓和從對比度控制電壓發(fā)生器20產(chǎn)生的對比度控制電壓相加。單元22是對比度控制DAC，用來控制對比度控制電壓發(fā)生器20。單元23是輸入由加法器21產(chǎn)生的輸出電壓的對比度控制電路。部件31是ACL控制電路部件，它把與ACL有關的電路連成一體。
端子24是原色信號輸出端，用來輸出原色信號，其中由輸入到亮度控制電路14和對比度控制電路23的電壓來調(diào)節(jié)亮度和對比度。單元25是原色信號輸出電路，用來放大從原色信號輸出端24輸出的原色信號。單元26是CRT，具有某特定的寬高比，例如16∶9。端子27是陽極，通過它從EHT發(fā)生器1為CRT26提供EHT。單元28是微處理器，用來為DAC8、10、13、17、19和22提供數(shù)據(jù)。端子29是數(shù)據(jù)輸入端，用于將從微處理器傳來的數(shù)據(jù)提供給亮度/色差信號處理器4。
依據(jù)本發(fā)明一個實施例的電視接收機的性能將說明如下。
如圖4(a)所示在寬高比為16∶9的圖象顯示于寬高比為16∶9的屏幕上的情況下與如圖4(b)所示在寬高比為4∶3的圖象顯示于寬高比亦為16∶9的屏幕上的情況下，流經(jīng)電阻3的EHT電流是不同的。
即，即使所示圖象具有相同的圖象信息，由流經(jīng)電阻2和3的EHT電流轉(zhuǎn)換而來的EHT檢測電壓，將隨著顯示圖象的寬高比不同而變化，并且如圖4(c)所示的EHT對APL的特性曲線的斜率也是不同的。
在圖4(c)中，曲線(a)是當如圖4(a)所示寬高比為16∶9的圖象顯示于寬高比為16∶9的屏幕上而得到的EHT對APL的調(diào)節(jié)特性。而曲線(b)是當如圖4(b)所示寬高比為4∶3的圖象顯示于寬高比為16∶9的相同屏幕上時而得到的EHT對APL的調(diào)節(jié)特性。因此，即使所顯示的圖象具有相同的信息(內(nèi)容)，EHT電流隨寬高比的差異而不同，而在ABL和ACL特性中也會產(chǎn)生差異。
為解決這個問題，我們應用了ABL控制電路部件30和ACL控制電路部件31，并且根據(jù)寬高比以及ABL或ACL特性曲線要受到何種程度的控制才能幾乎與寬高比無關，分別設定ABL或ACL的補償起始點和EHT對APL的特性曲線的斜率。
當輸入一個具有高APL值的亮度信號時，電子束電流變大而EHT降低了。EHT的降低在電阻3處檢測。將檢測到的EHT值Vin在ABL比較器b中與ABL比較電壓發(fā)生器7產(chǎn)生的參考電壓Vref相比較。
當Vin小于Vref時，由ABL比較器6輸出電壓差dV＝Vref－Vin。將輸入電壓dV在ABL增益控制電路9中進行增益調(diào)節(jié)。將經(jīng)增益控制的dV與亮度控制電壓發(fā)生器11輸出的亮度控制電壓在加法器12中相加。根據(jù)加法器12的輸出，亮度控制電路14使圖象亮度降低。于是，CRT26的電子束電流減小，而EHT發(fā)生器1工作以升高EHT而防止EHT降低這種性能對應于圖2(d)所示的ABL補償起始點(m)的右邊區(qū)域。
當輸入具有低APL值的暗信號時，與亮信號的情況相比EHT降低得較少，因為EHT保持著一個相當高的電壓值，因此Vin大于Vref，在ABL比較器6中無輸出，并且EHT沒有得到補償。即，EHT對APL的調(diào)節(jié)特性曲線與曲線(a)是相同的。這種性能相對應于圖2(d)所示的ABL補償起始點(m)的左邊區(qū)域。
ACL的性能與ABL的性能極其相似，所以省略對ACL的說明。
圖4(d)和4(e)所示的是前述實施例中的對應于ABL或ACL的EHT對APL特性曲線。
圖4(d)示出一個例子，其中對應于ABL或ACL的EHT特性曲線有變化，從而EHT特性曲線(a)向EHT特性曲線(b)靠近，結果形成了經(jīng)補償?shù)腅HT特性曲線(a′)。
圖4(e)示出另一個例子，其中對應于ABL或ACL的EHT特性曲線有變化，從而EHT特性由線(b)向EHT特性曲線(a)靠近，結果形成了經(jīng)補償?shù)腅HT特性曲線(b′)。
因此，依據(jù)本發(fā)明的電視接收機，對應于圖4(a)所示寬高比為16∶9的圖象和圖4(b)所示寬高比為4∶3的圖象，只要通過改變對應于ABL或ACL的補償起始點和EHT特性曲線的斜率，就可以得到相同的EHT特性曲線。
因此，對于顯示不同寬高比的圖象，可以得到幾乎相同的，諸如圖象層次和清晰度等圖象質(zhì)量。對應于ABL或ACL的補償起始點和EHT特性曲線的斜率均可由輸入微處理器28的數(shù)據(jù)隨意改變。
所以，本發(fā)明的特征在于提供了一個比較電路，它可以改變補償起始點，也提供了一個增益控制電路，它可以改變EHT對APL特性曲線的斜率，因而即使信號的寬高比變化了，只要設定各自的數(shù)據(jù)，而不必調(diào)節(jié)對應于ABL和ACL電壓的硬件部分，也可獲得最佳的ABL和ACL性能。當然，電路圖也變得更簡單。
ABL控制電路30和ACL控制電路31不一定都是必需的，可以用其中的任何一個。
在不違背本發(fā)明的精神和本質(zhì)特征的情況下，本發(fā)明可以用其他具體形式來實施。即本發(fā)明的實施例在各方面都是說明性而不是限制性的，本發(fā)明的范圍是由所附的權利要求，而不是由上述說明來指定的，而在權利要求的等價性意義和范圍內(nèi)的所有變化都被包含于權利要求中。
權利要求
1.一種自動亮度限制器(ABL)控制電路，其特征在于包括ABL補償起始點確定裝置，它將檢測得的超高壓(EHT)值Vin與參考電壓值Vref相比較，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出為電壓差Vin－Vref；ABL增益控制裝置，它輸入所述ABL補償起點確定裝置的輸出，并可以改變輸出電平。
2.一種自動對比度限制器(ACL)控制電路，其特征在于包括ACL補償起始點確定裝置，它將檢測得的EHT值Vin與參考電壓值Vref相比較，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出為電壓差Vin－Vref；ABL增益控制裝置，它輸入所述ACL補償起始點確定裝置的輸出，并且可以改變輸出電平。
3.一種亮度/色差信號處理器，其特征在于包括(1)ABL控制電路包括ABL補償起始點確定裝置，它將測得的EHT值Vin與參考電壓Vref相比較，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出為電壓差Vin－Vref；ACL增益控制裝置，它輸入所述ACL補償起始點控制裝置得到的輸出，并可以改變輸出電壓；以及(2)亮度控制裝置，它輸入所述ABL控制電路的輸出以及一亮度控制電壓，并控制亮度信號的直流電平；而其中，對于APL值大于ABL補償起始點，即Vin＝Vref時，EHT對APL的特性曲線的斜率可改變。
4.一種亮度/色差處理器，其特征在于包括(1)ACL控制電路包括ACL補償起始點確定裝置，它將測得的EHT值Vin與參考電壓Vref相比較，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出電壓差Vin－Vref；以及ACL增益控制裝置，它輸入所述ACL補償起始點確定裝置得到的輸出，并可改變輸出電平；以及(2)對比度控制裝置，它輸入所述ACL控制電路的輸出以及一對比度控制電壓，并控制亮度信號的幅度；而其中，對于APL值大于ACL補償起始點，即Vin＝Vref時，EHT對APL特性曲線的斜率可改變。
5.一種亮度/色差信號處理器，其特征在于包括(1)ABL控制電路包括ABL補償起始點確定裝置，它將測得的EHT值Vin與參考電壓Vref相比較，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出電壓差Vin－Vref；以及ABL增益控制裝置，它輸入所述ABL補償起始點確定裝置得到的輸出，并可改變輸出電平；以及(2)亮度控制裝置，它輸入所述ABL控制電路的輸出和一亮度控制電壓，并控制亮度信號的直流電平；(3)ACL控制電路包括ACL補償起始點確定裝置，它將測得的EHT值Vin與參考電壓Vref相比較，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出為電壓差Vin－Vref；以及ACL增益控制，它輸入所述ACL補償起始點確定裝置得到的輸出，并可改變輸出電平；以及(4)對比度控制裝置，它輸入所述ACL控制電路的輸出和一對比度控制電壓，并控制亮度信號的幅度；而其中，對于APL值大于ABL/ACL補償起始點，即Vin＝Vref時，EHT對APL特性曲線的斜率可以改變。
6.一種圖象顯示裝置包括(1)亮度/色差信號處理器，其特征在于包括(1.1)ABL控制電路包括ABL補償起始點確定裝置，它將測得的EHT值Vin與參考電壓Vref相比，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出為電壓差Vin－Vref；以及ABL增益控制裝置，它輸入所述ABL補償起始點確定裝置所得的輸出，并可改變輸出電平；以及(1.2)亮度控制裝置，它輸入所述ABL控制電路的輸出和一亮度控制電壓，并控制亮度信號的直流電平；而其中，對于APL值大于ABL補償起始點，即Vin＝Vref時，EHT對APL的特性曲線的斜率可以改變；以及(2)原色信號輸出裝置，它由所述亮度/色差信號處理器輸出的亮度信號和色差信號產(chǎn)生原色信號；以及(3)顯示器件，它由所述原色信號輸出裝置的輸出驅(qū)動，并顯示出圖象。
7.一種亮度/色差處理器，其特征在于包括(1)亮度/色差信號處理器，包括(1.1)ACL控制電路包括ACL補償起始點確定裝置，它將測得的EHT值Vin與參考電壓Vref相比，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出電壓差Vin－Vref以及ACL增益控制裝置，它輸入所述ACL補償起始點確定裝置的輸出，并可改變輸出電壓；以及(1.2)對比度控制裝置，它輸入所述ACL控制電路的輸出和一對比度控制電壓，并控制亮度信號的幅度；而其中，對于APL大于ACL補償起始點，即Vin＝Vref時，EHT對APL的特性曲線的斜率可以改變；以及(2)原色信號輸出裝置，它由所述亮度/色差信號處理器輸出的亮度信號和色差信號產(chǎn)生原色信號；以及(3)顯示器件，它由所述原色信號輸出裝置的輸出驅(qū)動，并顯示出圖象。
8.一種圖象顯示裝置，其特征在于包括(1)亮度/色差信號處理器包括(1.1)ABL控制電路包括ABL補償起始點確定裝置，它將測得的EHT值Vin與參考電壓Vref相比，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出電壓差Vin－Vref；以及ABL增益控制裝置，它輸入所述ABL補償起始點確定裝置的輸出，并可改變輸出電平；以及(1.2)亮度控制裝置，它輸入所述ABL控制電路的輸出電壓和一亮度控制電壓，并控制亮度信號的直流電平。(1.3)ACL控制電路包括ACL補償起始點確定裝置，它將測得的EHT值Vin與參考電壓Vref相比，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出為電壓差Vin－Vref；以及ACL增益控制裝置，它輸入所述ACL補償起始點確定裝置的輸出，并可改變輸出電平；以及(1.4)對比度控制裝置，它輸入所述ACL控制電路的輸出和一對比度控制電壓，并控制亮度信號的幅度。而其中，對于APL值大于ABL/ACL補償起始點，即Vin＝Vref時，EHT對APL的特性曲線的斜度可以變化；(2)原色信號輸出裝置，它由亮度/色差信號處理器輸出的亮度信號和色差信號產(chǎn)生原色信號；以及(3)顯示器件，它由所述原色信號輸出裝置的輸出驅(qū)動，并顯示出圖象。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于，使處于圖象寬高比不同的情況下，也能進行自動亮度限制和自動對比度限制功能的補償，并防止圖象質(zhì)量的下降。本發(fā)明的圖象顯示裝置包括(1)自動亮度限制器(ABL)電路和(2)自動對比度限制器(ACL)電路。其中ABL電路包括；ABL比較電路，ABL增益控制電路；ABL比較電壓發(fā)生器；ABL補償起始點調(diào)節(jié)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(DAC)，和ABL增益調(diào)節(jié)DAC。ACL電路包括ACL比較電路；ACL增益控制電路；ACL比較電壓發(fā)生器；ACL補償起始點調(diào)節(jié)DAC和ACL增益調(diào)節(jié)DAC。
文檔編號H04N5/59GK1118125SQ9510878
公開日1996年3月6日 申請日期1995年8月25日 優(yōu)先權日1994年8月29日
發(fā)明者安藤仁, 衣川宏樹, 笹田昌彥, 宮田稔 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社