專利名稱：視頻顯示系統(tǒng)的黑電平補償電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示器(例如陰極射線管(CRT))的一種激勵電路，該電路可根據(jù)圖象的平均圖象電平的變化自動調(diào)節(jié)再生圖象的黑電平。在電視接收機(jī)，尤其是投影式電視接收機(jī)中，再生圖象黑電平的控制是保持圖象暗區(qū)細(xì)節(jié)和清晰度的關(guān)鍵。遺憾的是，CRT本身的光電特性和在投影式電視接收機(jī)情況下的光學(xué)系統(tǒng)本身妨礙了圖象暗區(qū)的忠實再現(xiàn)過程。這主要是由CRT的非線性或“灰度系數(shù)”以及光散射作用(特別是在投影式電視接收機(jī)中)引起的。
灰度系數(shù)涉及到用非線性電壓對CRT光輸出的激勵。原先制定電視信號傳輸標(biāo)準(zhǔn)時，電視攝象機(jī)都是設(shè)計得使其對CRT的灰度系數(shù)起補償作用，以便使從攝象機(jī)的光輸入到CRT的光輸出的整個傳輸系統(tǒng)都是線性的。然而，隨著時間的推移，CRT都是為提高光的輸出量而設(shè)計的，從而使其灰度系數(shù)比早先CRT的不同(更大)。盡管如此，攝象機(jī)還是繼續(xù)或多或少使自身符合電視攝象機(jī)原來制定的灰度系數(shù)特性。因此，現(xiàn)代電視接收機(jī)的光輸出特性相對于電視攝象機(jī)原先掃描的景物來說表現(xiàn)出非線性的情況。攝象機(jī)與CRT之間的灰度系數(shù)由此而產(chǎn)生的失配，其原因在于，低電平亮度景物以低于原景物的對比度顯示，高電平亮度景物以高于原景物的對比度顯示所致。
人們對對比度得不自然的圖象部位一般是很少抱怨的。但在對比度低得不自然的弱光區(qū)，可能會使可感覺到的細(xì)節(jié)和清晰度受到損失。這種情況可以通過給電視接收機(jī)加上灰度校正電路來校正，使電視接收機(jī)的有效灰度系數(shù)恢復(fù)到更接近原電視信號傳輸所設(shè)想的灰度系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。但這種電路既復(fù)雜又高昂，因而很少這樣做。此外，灰度校正的電路大。是因為進(jìn)入傳輸通路的干擾被灰度校正器放大所致。
對感覺得到的弱光區(qū)圖象細(xì)節(jié)和清晰度產(chǎn)生不利影響的第二種現(xiàn)象，即光散射現(xiàn)象，是由于強(qiáng)光區(qū)的光滲入所有各區(qū)使黑區(qū)看起來不太黑引起的。在圖象的強(qiáng)光圖象區(qū)特別突出，即圖象的所謂平均圖象電平高的情況下，光散射可能會使暗區(qū)中的細(xì)節(jié)丟失。光散射問題一般在投影式電視系統(tǒng)中因系統(tǒng)的光學(xué)器件而變得更嚴(yán)重。
按照本發(fā)明的一個方面，認(rèn)為減少因CRT未經(jīng)校正的灰度和光散射而產(chǎn)生的有害影響的較簡單方法，是在圖象的APL高時使黑電平“更黑”，在圖象的APL低時使黑電平不要太黑(更白一點)。這具有恢復(fù)暗區(qū)細(xì)節(jié)原本勢必為光散射“消除掉”的高APL圖象暗區(qū)中感覺得出的細(xì)節(jié)和清晰度的作用。這種方法還勢必提高弱光圖象的亮度級，從而使這些景物的對比度不致因CRT的非線性灰度特性而過分壓縮。
本發(fā)明的另一方面涉及在CRT激勵級中簡單應(yīng)用上述方法的方式，如唯一附圖
中的實例所示。
該唯一附圖是裝有按本發(fā)明制造的黑電平補償電路的投影式電視系統(tǒng)的視頻輸出部分的原理圖。
圖中所示的輸出部分是投影式電視系統(tǒng)中應(yīng)用的三個這種輸出部分中的一個，各輸出部分都用以產(chǎn)生對應(yīng)于紅(R)、綠(G)或藍(lán)(B)其中一個視頻信號的圖象。其它兩個部分基本上與圖中所示的完全一樣，因而這里沒有示出。圖中示出的一般元件數(shù)據(jù)和電壓值只是舉例而已。除非另有說明，電阻器的阻值都以歐姆為單位。字母“K”表示千歐，字母“MF”表示微法。
經(jīng)處理的視頻信號(紅、綠或藍(lán))以電壓的形式加到前置放大器10的輸入端。前置放大器10是個電流放大器，它將視頻輸入電壓變換成相應(yīng)的輸出電流。輸出電流又由終端電阻器R1變換成視頻輸出放大器或CRT激勵器12的輸入電壓EIN。CRT激勵器12將較低的輸入電壓EIN放大，以產(chǎn)生電平較高的輸出電壓EOOT加到投影式CRT14的陰極上。CRT14的光輸出由光學(xué)部分16傳送到屏幕18，在屏幕18與其它兩個輸出部分的光輸出混合，從而顯示出復(fù)合彩色圖象。高電壓級20給CRT的陽極提供極高的供電電壓，并給CRT14的各不同柵極提供較低的電壓。
激勵器12有一個發(fā)射極輸出放大器，該放大器包括晶體管Q1和由NPN晶體管Q2和Q3組成的共射共基放大器。輸入電壓EIN由電阻器R2加到晶體管Q1的基極，于是在該基極上形成電壓EIN。晶體管Q1的發(fā)射極與電壓源VCC之間，用作形成發(fā)射極輸出器的負(fù)載電阻器。晶體管Q2連接成共發(fā)射極放大器，在其集電極提供輸出電流加到晶體管Q3的發(fā)射極。電阻器R4連接在晶體管Q2的發(fā)射極與黑電平補償網(wǎng)絡(luò)22之間，由該網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生與平均圖象電平有關(guān)的基準(zhǔn)電壓EREF，下面即將詳細(xì)說明。晶體管Q3連接成共基放大器，其基極加有供電電壓+VCC，其集電極提供輸出電壓EOUT。輸出電壓EOUT是在連接在晶體管Q3的集電極與電壓源B+之間的負(fù)荷(圖中只用電阻器R5表示)兩端形成的。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人們不難理解，激勵器12的負(fù)荷可以是更復(fù)雜的，可以包括有源器件。例如，激勵器12的負(fù)荷可包括連接成相應(yīng)的發(fā)射極輸出放大器的互補晶體管，且連接成“推換式”電路。電阻器R6連接在激勵器12在晶體管Q3集電極的輸出端與晶體管Q1的基極之間，且與電阻器R2一起，給激勵器12的輸入端提供負(fù)反饋。激勵器12的總增益主要由電阻器R2、R4、R5和R6設(shè)定。
黑電平補償網(wǎng)絡(luò)22包括串聯(lián)連接在電壓源+VCC與信號接地點之間的電阻器R7，電阻器R8和齊納二極管Z，以及與電阻器R8及齊納二極管Z組成的串聯(lián)組合體并聯(lián)連接的濾波電容器C?；鶞?zhǔn)電壓EREF是齊納二極管Z產(chǎn)生的齊納電壓與電阻器R8兩端產(chǎn)生的電壓的總和。齊納二極管Z產(chǎn)生的電壓確定基準(zhǔn)電壓EREF的標(biāo)稱值。流經(jīng)電阻器R8的電流主要是由激勵器12的輸出端通過晶體管Q2和Q3和電阻器R4提供的。從激勵器12的輸出端提供且流經(jīng)電阻器R8的電流，隨平均圖象電平(APL)的提高和圖象亮度的增加而增加，隨APL圖象亮度的增加而增加，隨APL的下降和圖象亮度的減小而減小，因此，基準(zhǔn)電壓EREF隨APL的提高而提高，隨APL的下降而下降。
輸出電壓EOUT大致可用下式表示EOUT＝(B+)-(EIN-EREF)(R5/R4)因此電壓EOUT隨APL和電壓EREF的提高而提高。這促使CRT14更趨近截止點，從而使黑電平更黑。這樣就減小了高APL圖象的暗區(qū)中可覺察出的細(xì)節(jié)和清晰度因CRT14灰度的非線性和光學(xué)器件16及屏幕18所產(chǎn)生的光散失而丟失的可能性。相反，電壓EOUT隨APL和電壓EREF的下降而下降。這促使CRT14偏離截止點，從而使黑電平不太黑。
黑電平補償網(wǎng)絡(luò)22通過產(chǎn)生黑電平補償電壓(EREF)(R5/R4)工作，該電壓響應(yīng)流經(jīng)激勵器12的電流，因而對APL有反應(yīng)，而且加到激勵器12的輸出端，從而成為輸出電壓EOUT的一個組成部分。黑電平變化時，激勵器12的交流增益并不相應(yīng)地變化，而且激勵器12的線性度得以保持。
雖然本發(fā)明是就投影式電視系統(tǒng)進(jìn)行說明的，但應(yīng)該指出的是，它也可用于直觀式電視系統(tǒng)中。此外，雖然所述實施例的前置放大器10是由電流放大器組成，但它也可由電壓放大器組成。另外，除采用射基共基放大器外，還可采用其它器件構(gòu)成激勵器。這些和其它修改方案都屬于本發(fā)明在下面的權(quán)利要求書中所述的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.在包括用來顯示圖象的陰極射線管(14)的視頻顯示系統(tǒng)中的一種設(shè)備，包括視頻輸出放大器(12)，用以放大在輸入端收到的電平較低的視頻輸入信號(EIN)，在其輸出端產(chǎn)生適宜加到陰極射線管的電平較高的視頻輸出電壓(EOUT)；其特征在于基準(zhǔn)電壓發(fā)生裝置(R8，Z，C)，連接到所述視頻放大器的輸出電流通路，用以根據(jù)流經(jīng)所述電流通路且表示所述圖象的平均圖象電平的電流產(chǎn)生基準(zhǔn)電壓；和耦合裝置(R4，R8)，用以將對應(yīng)于所述基準(zhǔn)電壓的補償信號加到所述視頻輸出放大器的所述輸出端，從而使其作為所述視頻輸出電壓的各組成部分包含在所述視頻輸出電壓中。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征還在于所述視頻輸出放大器有一個晶體管(Q2)，該晶體管的第一和第二電極(Q2的發(fā)射極和集電極)之間有一個電流通路，該電流通路的電流流通情況由該晶體管的控制極(Q2的基極)控制，所述視頻輸入信號即加到所述控制極上，該晶體管的第二電極(Q2的集電極)接所述視頻輸出放大器的所述輸出端;且所述基準(zhǔn)電壓發(fā)生裝置包括一個直流阻抗元件(R8)和一個低通濾波元件(C)，還有一個裝置(R4)用以將所述直流阻抗元件耦合到所述第一電極上。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征還在于;所述用以將所述補償電壓加到所述視頻輸出放大器的所述輸出端的裝置(R4，R8)包括所述用以將所述阻抗元件耦合到所述第一電極的裝置(R4)。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其特征還在于;所述視頻輸出放大器有一個第二晶體管(Q3)，晶體管的第一和第二電極(Q3的集電極和發(fā)射極)之間有一個電流通路，電流通路的電流導(dǎo)通情況由該晶體管的控制極(Q3的基極)控制，所述第二晶體管的所述控制電極加有直流電壓(VCC)，所述頭先所述的晶體管的所述第二電極(Q2的集電極)接所述第二晶體管的所述第一電極(Q3的發(fā)射極)，所述么二晶體管的所述第二電極(Q3的集電極)接所述視頻輸出放大器的所述輸出端。
5.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征還在于;所述基準(zhǔn)電壓發(fā)生裝置還包括固定直流電壓供應(yīng)裝置(Z)，所述直流阻抗(R8)在串聯(lián)通路中與所述固定直流電壓供應(yīng)裝置連接，且所述低通濾波元件(C)與所述串聯(lián)通路并聯(lián)連接。
6.如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其特征在于;所述用以將所述直流阻抗元件耦合到所述第一電極的裝置(R4，R8)有一個第二直流阻抗元件(R4)。
7.如權(quán)利要求6所述的設(shè)備，其特征還在于首先提到的直流阻抗元件包括第一電阻器(R8);所述固定直流電壓供應(yīng)裝置有一個齊納二極管(Z);所述低通濾波元件有一個電容器(C);且所述第二直流阻抗元件有一個第二電阻器(R4)。
全文摘要
陽極射線管(14)的激勵器(12)有一個電平補償電路(22)，該電路產(chǎn)生補償電壓(EREF)來跟蹤流到激勵器輸出的電流，因而也跟蹤平均圖象電平(APL)。補償電壓作為輸出電壓的組成部分加到輸出電壓(EOUT)，從而使輸出電壓隨API的提高而越來越多地移向黑電平。這補償了原本會使高APL圖象暗區(qū)中覺察得到的細(xì)節(jié)和清晰度消失的CRT灰度非線性度和光散射。
文檔編號H04N5/16GK1097914SQ9410181
公開日1995年1月25日 申請日期1994年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月5日
發(fā)明者C·M·懷特, T·D·古爾利 申請人:湯姆森消費電子有限公司