JP3097105B2

JP3097105B2 - モニタ装置

Info

Publication number: JP3097105B2
Application number: JP02184227A
Authority: JP
Inventors: 順一大島
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-07-13
Filing date: 1990-07-13
Publication date: 2000-10-10
Anticipated expiration: 2015-10-10
Also published as: US5257096A; JPH0472990A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、カラー映像を出力するモニタ装置に関する
ものである。

［発明の概要］本発明のモニタ装置は、測定手段によって陰極線管
（CRT）のカソード電流を検出し電流値を測定するとと
もに、記憶手段に記憶された当該モニタ装置のカソード
電流と輝度との関数式を構成する係数、及び当該モニタ
装置の３原色蛍光体の色度点と、入力手段によって指定
される色温度及び輝度の数値から、CRT上で所望の色温
度の表示が得られるカソード電流を算出し、測定された
カソード電流が算出されたカソード電流と一致するよう
にCRTドライブ回路を調整することにより、所望の色温
度によるCRT出力を実現するものであり、また、あるCRT
出力がなされている際のカソード電流値から、そのCRT
出力にかかる色温度及び輝度を算出して、その算出デー
タを外部に出力できるようにするものである。

［従来の技術］特に放送局等において使用される業務用のカラーモニ
タ装置では、ある設定した白色色温度が明るいとき（高
輝度）でも暗いときでも（低輝度）でも一定して得られ
るようにCRTの３原色の各電子銃の電流比（いわゆるホ
ワイトバランス）を調整することが必要である。

このホワイトバランスの調整は、例えば第５図（ａ）
に示されるようにR,G,Bが各々未調整であるときに、先
ずR,G,B各ドライブ回路におけるバイアス調整を行なっ
て同図（ｂ）のように低輝度レベルを一致させ、次に各
ドライブ回路におけるゲイン調整を行なって同図（ｃ）
のように３原色のドライブレベル−輝度特性の曲線を一
致させることにより完了する。

ところが、バイアス調整によるバイアス変化は高輝度
レベルにも影響し、またゲイン調整によるゲイン変化は
低輝度レベルにも影響するため、実際のホワイトバラン
ス調整時には、上記バイアス調整とゲイン調整を何度も
繰り返して徐々に適正バイアス値及び適正ゲイン値を探
して行かなければならず、非常に煩雑な作業となる。

そこで、この作業を自動化するために従来、光学セン
サをCRT管面に取り付けてモニタ出力光を計測し、計測
される出力光の色温度が、例えばメモリに記憶されてい
る所定の色温度となるようにCRTドライブ回路を制御す
る、いわゆるオートセットアップシステムが開発され、
上記した煩雑な調整作業を作業者がマニュアル操作で行
なう必要はなくなった。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、オートセットアップシステムによりホ
ワイトバランス調整を実行するには必ずCRT管面に光学
センサを取り付けなければならず、例えば放送局のモニ
タルームで、高い場所や、操作卓の奥等にモニタ装置が
設置されている場合などは、その光学センサの取付けが
困難である場合が多く、容易にホワイトバランス調整を
行なうことができないという問題がある。また、光学セ
ンサによる計測値に基づいてほぼ完全なホワイトバラン
スを得るためには、光学センサ自体の分光特性が優れて
いなければならず、これを実現するとシステムが大変高
価になり、好ましくない。

また、モニタ出力をCRT管面上で計測するため外光の
影響を皆無とすることはできず、明るい場所で調整を行
なうと誤差が大きくなるという欠点もある。

さらに、モニタ出力光の色温度を正確に測定すること
は、高価な分光分析機を使用しない限りは不可能であ
り、通常使用される光学センサの性能によっては、例え
ば標準光D₆₅の白、或はCIE色度図上の座標（x,y）＝
（0.313,0.319）の白、というように、或る色温度を数
値で指定しても、モニタ出力光をその値に調整し、又は
その値でホワイトバランスを自動的に調整するというこ
とは困難である。

また、同様の理由から、ある色温度に調整した後、又
はホワイトバランスを調整した後に、そのモニタ出力光
の色温度を正確に測定することもできない。特に放送局
のモニタルーム、編集室、さらには複数のCRTにより１
画面を表示するマルチCRT表示システム等では、複数の
モニタ装置が同一状態に調整されていることが重要であ
るが、各モニタ装置に対して色温度を絶対数値で指定す
ることができないため、その作業が非常に煩雑であると
いう問題もあった。

［問題点を解決するための手段］本発明はこのような問題点にかんがみてなされたもの
であり、数値指定をして所定の色温度の映像をCRTから
出力させることができるようにするとともに、光学セン
サを使用しないでホワイトバランスを自動調整を行なう
ことができるようにし、さらにCRT出力映像の色温度測
定値をデータとして出力できるようにしたモニタ装置を
提供することを目的とする。

このため、モニタ装置として、陰極線管における３原
色各電子銃のカソード電流値を測定する測定手段と、当
該モニタ装置のカソード電流と輝度との関数式を構成す
る係数、及び当該モニタ装置の３原色蛍光体の色度点と
を記憶する記憶手段とを設けるとともに、外部から任意
の色温度データ及び輝度データを入力できる入力手段
と、輝度データ，色温度データ,3原色蛍光体の色度点，
カソード電流と輝度との関数式を構成する係数，前記３
原色各電子銃のカソード電流値，の間の各種関係式を有
することにより、入力された色温度データ及び輝度デー
タから所定のカソード電流値を算出することができる演
算手段と、測定された各カソード電流値が演算手段によ
って算出されたカソード電流値と一致するようにCRTド
ライブ回路を調整する調整手段とを設ける。

また、測定されたカソード電流値から上記演算手段に
よってCRT出力光の色温度を算出し、算出された色温度
データを出力する出力手段を設けるようにする。

［作用］或るモニタ装置におけるCRTのR,G,B各蛍光体が、第６
図に示すCIE色度図上における座標（x,y）として例え
ば、Ｒ蛍光体座標；（x_r,y_r）＝（0.64,0.33）Ｇ蛍光体座標；（x_g,y_g）＝（0.29,0.60）Ｂ蛍光体座標；（x_b,y_b）＝（0.15,0.06）であるときに、例えばD₆₅の白（すなわち（x_w,y_w）＝
（0.313,0.319）の座標で示される白）を得たいときに
は、R,G,B各蛍光体の輝度比を調整して、その重心点が
（0.313,0.319）に相当するように各蛍光体の輝度Y_R,
Y_G,Y_Bを求めればよい。（なお、第６図のCIE色度図上に
おいては輝度レベルは紙面に垂直なＺ軸で示される）また一般に、CRTにおけるカソード電流値I_Kと輝度Ｙ
の関係は、Ｙ＝Ｋ×（I_K）^γ （γ,Kは係数） ‥‥（１）で示される。

従って、この第１式におけるγ,Kの値と、R,G,B各蛍
光体の色度点の値がモニタ装置に保持されていれば、所
定の色温度のCRT出力を得るためのカソード電流を算出
できる。例えば輝度がY_WであるD₆₅の白を得たい場合に
は、各色度点の値及びD₆₅の座標値から求められるR,G,B
各蛍光体の輝度比と、各蛍光体の輝度の和＝Y_Wであるこ
とから、R,G,B各蛍光体の輝度Y_R,Y_G,Y_Bを求めることが
でき、各輝度Y_R,Y_G,Y_Bをそれぞれ第１式に代入すれば、
R,G,B各電子銃におけるカソード電流値I_K(R),I_K(G),I
_K(B)が算出される。従って、高輝度Y_W(H)のD₆₅の白にお
いて算出されたカソード電流値が得られるようにCRTド
ライブ回路においてゲイン調整するとともに、低輝度Y
_W(L)のD₆₅の白において算出されたカソード電流値が得
られるようにCRTドライブ回路においてバイアス調整す
れば、D₆₅のホワイトバランス調整も自動的に達成され
ることになる。

また、R,G,B各電子銃におけるカソード電流値I_K(R),I
_K(G),I_K(B)が測定できれば、逆算してCRT出力の色温度
も算出できる。

［実施例］第１図は本発明のモニタ装置の一実施例の主要部をを
示すものであり、１はCRT、2R,2G,2Bはそれぞれ３原色
赤緑青の蛍光体に照射される電子ビームを放出するカソ
ード、3R,3G,3Bは第１グリッド電極を示す。４はCRTド
ライブ回路部であり、第１グリッド電極3R,3G,3Bに対し
てR,G,B駆動電圧を印加し、電子銃から放出される電子
ビーム（カソード電流）をコントロールする。

5R,5G,5BはA/D変換器であり、カソード2R,2G,2Bの電
流を検出する抵抗ｒの端子電圧をデジタル値に変換す
る。

６は、CPU,ROM,RAM,インターフェース部からなるマイ
クロコンピュータによるシステムコントローラである。
システムコントローラ６の動作は後述する。

７は不揮発性メモリであり、当該モニタ装置における
カソード電流と輝度との関数式を構成する係数、すなわ
ち上記第１式におけるγ,Kの値（γ_R,γ_G,γ_B,K_R,K_G,
K_B）の値、及び各蛍光体の色度点（x_r,y_r），（x_g,
y_g），（x_b,y_b）の数値が記憶されている。また、或る
基準となる白（例えば輝度100nitの標準光D₆₅）を表示
したときのカソード電流値I_K(R),I_K(G),I_K(B)も記憶さ
れている。これらのデータは製品完成時に工場等で出荷
前に測定或は算出して不揮発性メモリ７に記憶させてお
く。

なお、γの値は管種によりほぼ一定しているが、Ｋの
値は個別のばらつきが比較的大きい。K_R,K_G,K_Bの測定
は、例えば分光分析機を使用して正確に基準白をCRT出
力とし、そのときのカソード電流値I_K(R),I_K(G),I_K(B)
を測定して、上記第１式を利用して逆算すればよい。ま
た、Ｋの値は地磁気の影響により設置場所によっても変
化する場合があり、出荷後、ユーザーに提供して設置し
た際にＫ値補正が必要になる場合もあるが、工場出荷時
に上記のとおり基準白を表示したときのカソード電流値
も記憶させておけば、これを基準にして容易に補正でき
る。

８はキーボード、９は入力ポートを示し、使用者が任
意に、又は他の機器から色温度データ及び輝度データを
入力することができるようにされている。

10は制御用モニタであり、キーボード８、入力ポート
９からの入力操作制御表示や、所定のデータ表示出力を
行なう。11は各種所定のデータ、制御信号等を外部機器
に出力する出力ポートである。

12R,12G,12BはD/A変換器であり、後述するシステムコ
ントローラ６の動作によって得られるドライブ制御信号
を、バイアス調整及びゲイン調整のためのアナログ信号
に変換してCRTドライブ回路部４に供給する。

以上のように構成された本実施例においては、CRT出
力を所望の色温度に自動的に調整することができる。こ
の場合のシステムコントローラ６による制御動作は第２
図のフローチャートに示される。

システムコントローラ６は、使用者の操作によりキー
ボード８から、又は外部機器から入力ポート９を介して
色温度データ（x_w,y_w）及び輝度データY_Wが入力される
と（F100）、まず、その指定された表示を行なうための
R,G,B蛍光体の輝度Y_R,Y_G,Y_Bを算出する（F101）。

なお、色温度の指定がD₃₂等の数値でされた時は、先
ずこれを色度座標（x_w,y_w）の数値に変換する。

Y_R,Y_G,Y_Bは、システムコントローラ６に、以下の３蛍
光体の色度と白色色度及び３蛍光体の輝度比の関係式に
基づく動作が演算プログラムとして形成されていること
により算出される。

すなわち、不揮発性メモリ７に保持されている当該モ
ニタ装置の赤の色度が（x_r,y_r）、緑の色度が（x_g,
y_g）、青の色度が（x_b,y_b）であり、各蛍光体による三
刺激値を、X_R,Y_R,Z_R、X_G,Y_G,Z_G、X_B,Y_B,Z_Bとし、入力さ
れた色温度（x_w,y_w）における三刺激値をX_W,Y_W,Z_Wとす
ると、求める値Y_R,Y_G,Y_Bに対して、の関係が成立する。

従って、（x_w,y_w）及びY_Wの数値が入力されたとき
に、不揮発性メモリ７に記憶された（x_r,y_r）（x_g,y_g）
（x_b,y_b）の数値をシステムコントローラ６が読み込め
ば、上記第２式〜第７式を第８式，第10式に代入し、さ
らに第11式，第12式に代入した式と、第９式による連立
方程式を解く演算を行なえば、指定された色温度（x_w,y
_w）及び輝度Y_wをモニタ出力する各蛍光体の輝度Y_R,Y_G,Y
_Bが算出される。

各蛍光体の輝度Y_R,Y_G,Y_Bが算出されたら、次に、上記
した第１式（Ｙ＝Ｋ×（I_K）^γ）により、カソード電流
値I_K(R),I_K(G),I_K(B)を算出する（F102）。

すなわち、不揮発性メモリに保持されたγ_R,γ_G,γ_B,
K_R,K_G,K_Bの値を読み出して、各蛍光体の輝度Y_B,Y_G,Y_Bと
ともに第１式に代入すれば、となり、入力された色温度（x_w,y_w）及び輝度Y_Wに対応
するR,G,B各電子銃のカソード電流値I_K(R),I_K(G),I_K(B)
を求めることができる。

ここで、A/D変換器5R,5G,5Bを介して実際のカソード
電流値が測定されてシステムコントローラ６に入力され
ているため、この測定された実際の各カソード電流値
と、算出された各カソード電流値を比較し、測定値が算
出値に一致するように、CRTドライブ回路部４に対する
ゲイン調整或はバイアス調整の制御信号をD/A変換器12
R,12G,12Bを介して供給する（F103,F104,F105）。制御
信号の供給は測定値が算出値に一致するまで継続され、
一致した時点、つまり所望の色温度及び輝度が実現され
た時点でCRTドライブ回路部４に対する制御を終了す
る。

以上のように、システムコントローラ６の制御により
本実施例では色温度及び輝度を数値で指定して入力すれ
ば、自動的にその指定したCRT出力が得られる。従っ
て、ホワイトバランスを調整する際には、高輝度及び低
輝度における所定の色温度を入力し、それぞれ第２図と
同様のカソード電流の調整動作を交互に行なっていけば
よい。ホワイトバランス調整の際のシステムコントロー
ラ６の動作を第３図に示す。

まず、色温度データ（x_w,y_w）とともに、例えば100％
白の輝度Y_W(H)と、20％白の輝度Y_W(L)の数値がキーボー
ド８等から入力されると（F200）、色温度（x_w,y_w）か
ら上記第２式〜第12式を利用して100％白の輝度に対応
する各蛍光体の輝度Y_R(H),Y_G(H),Y_B(H)、及び20％白の
輝度に対応する輝度Y_R(L),Y_G(L),Y_B(L)を求める（F20
1）。さらに上記第１式を利用してそれぞれ対応するカ
ソード電流値Ｉ_{Ｋ（Ｒ・Ｈ）},I_{Ｋ（Ｇ・Ｈ）},I
_{Ｋ（Ｂ・Ｈ）}、及びＩ_{Ｋ（Ｒ・Ｌ）},I_{Ｋ（Ｇ・Ｌ）},I
_{Ｋ（Ｂ・Ｌ）}を算出する（F202）。

各カソード電流値が算出されたら、20％白の輝度時の
カソード電流値Ｉ_{Ｋ（Ｒ・Ｌ）},I_{Ｋ（Ｇ・Ｌ）},I
_{Ｋ（Ｂ・Ｌ）}と、測定されるカソード電流値が一致する
ように、CRTドライブ回路部４においてR,G,B駆動信号の
バイアス調整を行なう（F203,F204）。

バイアス調整が完了して、例えば前記第５図（ｂ）の
状態に調整されたら、次に100％白の輝度時のカソード
電流値Ｉ_{Ｋ（Ｒ・Ｈ）},I_{Ｋ（Ｇ・Ｈ）},I
_{Ｋ（Ｂ・Ｈ）}と、その際に測定されるカソード電流値が
一致しているかどうか判別し（F205）、一致していなけ
ればゲイン調整を行なって一致させる（F206,F207）。

ところが、ゲイン調整は低輝度領域の特性に影響を与
えるため、ゲイン調整後に再び20％白の輝度時のカソー
ド電流値が算出値と一致しているかどうかを判別し、一
致していなければ再びバイアス調整を行なう（F208）。

さらに、バイアス調整も高輝度領域の特性にも影響を
与えるため、バイアス調整後に必要であれば再びゲイン
調整を行なう。

このように交互にバイアス及びゲインの調整を行なっ
ていき、最終的に前記第５図（ｃ）の特性が得られた段
階でホワイトバランス調整は完了する。

以上の動作により、本実施例においては光学センサを
使用せずにホワイトバランス調整を自動的に行なうこと
ができる。

さらに本実施例では、測定されたカソード電流値から
色温度及び輝度の数値を算出し、出力することができ
る。つまり、現在表示されているCRT出力の色温度を高
価な光学センサ、分光分析機等を使用せずに計ることが
できる。このためのシステムコントローラ６の動作を第
４図に示す。

すなわち、A/D変換器5R,5G,5Bを介してカソード電流
値I_K(R),I_K(G),I_K(B)が入力されたら、その値を不揮発
性メモリ７に保持されたγ_R,γ_G,γ_B,K_R,K_G,K_Bの値とと
もに上記第１式に代入すれば、各蛍光体の輝度Y_R,Y_G,Y_B
を算出できる（F300,F301）。さらに、算出された各蛍
光体の輝度Y_R,Y_G,Y_Bを各蛍光体の色度点（x_r,y_r）（x_g,
y_g）（x_b,y_b）の数値とともに上記第２式〜第７式に代
入し、それをさらに第８式〜第10式に代入すれば、３蛍
光体の重心点、つまり求めるべき色温度の三刺激値X_W,Y
_W,Z_Wが算出される。従って、これを第11式及び第12式に
代入すれば色温度が算出される（F302）。

算出された色温度（x_w,y_w）及び輝度（Y_W）等のデー
タは、制御用モニタ10において表示され、或は出力ポー
ト11から外部機器に出力される（F303）。

この動作により、使用者はCRTに表示されている色温
度を、制御用モニタ10に表示される数値で把握できるこ
とになり、例えば使用者が自分でマニュアルボリューム
操作により色度調整やホワイトバランス調整をしたとき
などは、その調整値を数値で把握できる。従って再度調
整を行なうときや、他のモニタ装置の調整値を指示する
場合等に好適である。

そしてさらに、出力ポート11を介して本実施例のモニ
タ装置が数台接続されている場合では、或る１台のモニ
タ装置の色温度やホワイトバランス等の状態に、他の全
てのモニタ装置を合わせたいときには、その基本となる
１台のモニタ装置の出力ポート11から他の各モニタ装置
の入力ポート９に対して色温度データ、輝度データを供
給すれば、他の各モニタ装置が第２図、第３図で示した
調整動作により自動調整でき、すべてのモニタ装置にお
いて同一の調整状態が自動的に設定されることになり、
特に放送局のモニタルーム、或はマルチCRT表示システ
ム等においてきわめて有用なものとなる。

［発明の効果］以上説明したように、本発明のモニタ装置は、測定さ
れたカソード電流値と指定された色温度及び輝度によっ
て算出されたカソード電流値が一致するようにCRTドラ
イブ回路を制御するようにしたため、所望の色温度及び
輝度を数値入力すれば自動的にCRT出力されるととも
に、所望の色温度によるホワイトバランス調整も自動調
整される。さらに、ホワイトバランス調整や出力されて
いる色温度測定、輝度測定は高価な光学センサを使用せ
ずに、容易に、しかも正確に達成され、また光学センサ
を使用しないため外光による誤差も全く生じない。その
うえ、当該モニタ装置がモニタシステムとして複数台接
続されている場合では、自動的に各モニタ装置の色温
度、ホワイトバランスを完全に同一状態に設定できると
いうように、各種非常に多くの優れた効果を奏すること
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のモニタ装置の主要部の一実施例を示す
ブロック図第２図は本実施例のシステムコントローラのCRT出力制
御動作時のフローチャート、第３図は本実施例のシステムコントローラのホワイトバ
ランス調整動作時のフローチャート、第４図は本実施例のシステムコントローラの算出データ
出力動作時のフローチャート、第５図（ａ）〜（ｃ）はホワイトバランス調整動作の説
明図、第６図はCIE色度図上での３蛍光体の色度点及びその重
心点の説明図である。１はCRT、2R,2G,2Bはカソード、3R,3G,3Bは第１グリッ
ド電極、４はCRTドライブ回路部、5R,5G,5BはA/D変換
器、６はシステムコントローラ、７は不揮発性メモリ、
８はキーボード、９は入力ポート、10は制御用モニタ、
11は出力ポートを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 9/73 H04N 17/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】カラー画像を出力するモニタ装置におい
て、陰極線管における３原色各電子銃のカソード電流値を検
出する検出手段と、少なくとも、前記陰極線管の各カソード電流値と各３原
色の輝度との関係を示す係数データ、及び３原色蛍光体
の色度座標データとを記憶する記憶手段と、色座標系で示される所望の色温度の色度座標データとそ
の輝度データ、及び前記記憶手段に記憶されている前記
３原色の蛍光体の色度座標データに基づいて、前記所望
の色温度を表示するための前記３原色の蛍光体の輝度を
算出すると共に、当該各３原色の蛍光体の輝度に対応す
る前記各電子銃のカソード電流値を前記係数データに基
づいて算出する演算手段と、前記演算手段によって算出された前記各カソード電流値
が、前記検出手段によって検出されたカソード電流値と
一致するように前記陰極線管の駆動回路を調整する調整
手段とを有することを特徴とするモニタ装置。
【請求項２】前記所望の色温度に関するデータは入力手
段によって外部から入力されることを特徴とする請求項
１に記載のモニタ装置。
【請求項３】カラー画像を出力するモニタ装置におい
て、陰極線管における３原色各電子銃のカソード電流値を検
出する検出手段と、少なくとも、前記陰極線管の各カソード電流と各３原色
蛍光体の輝度との関係を示す係数データ、及び３原色蛍
光体の色度座標に対応するデータとを記憶する記憶手段
と、前記検出手段によって検出された各カソード電流値、及
び前記記憶手段に記憶された前記係数データに基づい
て、各３原色蛍光体の輝度を求めると共に、該輝度を示
すデータと各３原色蛍光体の色度座標データから、当該
陰極線管で表示される色温度の色度座標データ、及びそ
の輝度データを算出する演算手段と、前記演算手段で算出された色温度の輝度、及びこの色温
度に対応する色度座標のデータの少なくとも一方を出力
する出力手段とを有することを特徴とするモニタ装置。