JP3354570B2 - ピーク振幅に応動する閾値を有するビーム電流制限構成 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は、テレビジョン受像機あるいは表示モニタ
で使用されるようなビーム電流制限構成に関するもので
ある。

発明の背景 従来のカラーテレビジョン受像機及び表示モニタは、
通常、映像管（画像表示装置）及び高電圧回路の保護の
ために、平均ビーム電流制限器を含んでいる。平均ビー
ム電流が、例えば、1.4ミリアンペア（ma）という予め
定められた最大振幅を超えると、再生された画像のコン
トラスト及び／または明るさがビーム制限器によって低
下させられて、ビーム電流がそれ以上増加しないように
される。

ヨーロッパ特許第0149334号には、高電圧再供給シス
テムと動作関係で設けられたビーム制限器制御回路網
と、画像表示装置に供給されることになっている複数の
カラー画像信号の合成された瞬時の大きさを表わす抽出
された信号が一定の閾値レベルと比較される装置とを含
むビーム電流制限構成が示されている。この抽出された
信号が閾値を超えると、比較された信号が検出され、表
示装置に加えられるカラー信号の大きさを制限するため
に用いられる。

第１図は一般的に採用されている平均ビーム電流制限
器を含むテレビジョン受像機の回路図である。ビデオ信
号処理チャンネル10において、ビデオ信号処理回路20に
よって供給される低レベルの赤（ｒ）、緑（ｇ）及び青
（ｂ）のカラービデオ信号が、全体を参照番号30で示し
た、ビデオ出力増幅器即ち各映像管（即ち、キネスコー
プ）駆動増幅器によって増幅され、映像管（即ち、キネ
スコープ）40の各陰極を直接駆動するに適した高レベル
の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のカラービデオ信号
が生成される。各色について１つ、計３つの駆動増幅器
があるが、簡略化のために、高レベル赤（Ｒ）カラービ
デオ信号を生成する駆動増幅器30Rのみが図示されてい
る。第１図に示されているように、低レベルビデオ信号
処理回路20は、例えば、オランダ国のフイリップス社製
のTDA 3562またはTDA 3506 ICのような集積回路（I
C）を用いることができる。映像管40に対する高供給電
圧は、水平偏向回路60により生成される水平偏向信号に
応答して、水平フライバック変成器50の高電圧巻線51の
高電位端に生成される。

第１図に示すテレビジョン受像機のビーム制限構成
は、映像管40によって引出される平均ビーム電流に応答
する従来形式のものである。即ち、映像管40のビーム電
流は、水平フライバック変成器50の高電圧巻線51の低電
位端に結合されている抵抗R1と、キャパシタC1の相互接
続点において検出（即ち、サンプル）される。抵抗R1と
比較的高い電圧の供給源（例えば、＋200V）は、フライ
バック変成器50の高電圧巻線51を通して映像管40に流れ
る電流が引出される定電流源を形成する。キャパシタC1
は水平周波数の信号成分を取り除く働きをする。この検
出点は、抵抗R2とキャパシタC2を含む低域通過フィルタ
とスイッチングダイオードD2とを通してビデオ信号処理
回路20のコントラスト制御入力に結合されている。一例
として、抵抗R3、R4、R5、ポテンシオメータR6及びフィ
ルタキャパシタC3を含むものとして示した手動コントラ
スト制御回路80が同じくビデオ処理回路20のコントラス
ト制御入力に結合されている。ダイオードD1がキャパシ
タC2とダイオードD2の相互接続点を比較的低い電圧（例
えば、＋12V）に対してクランプし、従って、キャパシ
タC2とダイオードD2を、ダイオードD1によるクランプが
なければ比較的低いビーム電流時にこれらのキャパシタ
とダイオードに印加されることになる比較的高い供給電
圧（例えば、＋200V）から保護する。

動作では、低ビーム電流では、ダイオードD1は導通、
ダイオードD2は非導通である。キャパシタC1の両端間に
現れる電圧は、平均ビーム電流が増加するにつれて、０
に向かって減少する。ビーム電流が増加すると、保護ダ
イオードD1が非導通となり、その後、スイッチングダイ
オードD2が導通する。スイッチングダイオードD2が導通
状態になった後、コントラスト制御電圧はビーム電流の
関数として減少し、それによって、ビーム電流も減少す
る。ダイオードD2はその陰極電圧がその陽極の電圧より
も約0.7V低下すると導通する。陽極電圧はコントラスト
制御電圧に等しい。ダイオードD2が導通状態となり、平
均ビーム電流制限器70が付勢されてコントラストを低下
させるようになる点を、平均ビーム電流制限器70の「閾
値」または「遅延」という。第１図に示す平均ビーム電
流制限器70のこの「閾値」あるいは「遅延」は抵抗R1の
値によって決まり、一定である。

映像管のダイナミックレンジを低目に設定すると、第
１図に示すテレビジョン受像機におけるような平均ビー
ム電流のみが制限される場合には過負荷の問題が生じる
ことがある。これを第１−１図に示す波形で説明してい
る。

波形1aは、大きな白い窓を生成するためのビデオ信号
（V₁）を表わす。このような窓は平均ビーム電流の量を
大きくして、ビーム制限器を動作状態におく。波形1bと
1cは、それぞれの包路線が波形1aの信号と同じ面積をカ
バーしているので、波形1aの信号と同量の平均ビーム電
流を生じさせるビデオ信号を表わす。波形1a、1b及び1c
に対して同じコントラストが設定されていると仮定する
と、波形1bの階段状信号は非常に明るい画像部分を生成
し、また、波形1cは過度の明るさのバーを生じさせ、ま
た、映像管マスクにホットスポットを生じさせる。その
ようなホットスポットは、時に、マスクの「ドーミン
グ」と称される形でマスクを変形させる可能性がある。
従って、波形1cに対するコントラスト設定は波形1aに対
する場合よりも低くする必要がある。残念ながら、第１
図に示すビーム電流制限構成70は、第１−１図に示す波
形1a、1b及び1cを区別することができない。それは、ビ
ーム電流が映像管40のアカダッグ・キャパシタ（即ち、
映像管40の内側コーティングと外側コーティングとの間
に形成されるキャパシタ）によって平均され、キャパシ
タC1の両端間に現れる電圧が、水平リトレース中に高電
圧巻線51を通してアカダッグ・キャパシタを再充電する
電流に関係付けられるためである。実際のビーム電流は
映像管40の電子銃を流れる電流の和である。

発明の概要 この発明はコントラストの設定をビデオ信号の内容に
適応させる非線形ビーム電流制限器に関するものであ
る。即ち、この発明の１つの特徴によれば、ビーム電流
制限構成は、映像管の陰極電流に関係付けたビデオ信号
を検出し、第１図に示す形式の平均ビーム電流制限器の
閾値を制御するピーク検出器を備えている。好ましく
は、このピーク検出器は、映像管駆動増幅器と映像管の
陰極との間に接続された陰極電流検出素子を含み、これ
らの陰極電流検出素子は、例えば、自動黒レベル調整が
行われるテスト期間中に陰極電流を検出するために用い
られるものと同じ素子とすればよい。この発明に従って
構成されたビーム電流制限構成においては、平均ビーム
電流制限器に対する閾値は、過度に明るいピーク画像部
分がある時には、低くされる。過度に明るい白ピーク画
像部分が存在しない時には、平均ビーム電流制限器の閾
値は影響を受けない。このようなビーム電流制限構成を
用いると、映像管を過負荷状態にすることなしに、テレ
ビジョン受像機や表示モニタを、高コントラストレベル
で動作させることが可能となり、マスクのドーミングを
生じさせる可能性のある映像管マスク上のホットスポッ
トを回避することができる。

図面の簡単な説明 この発明を添付の図面を参照して説明する。

第１図は、前述した公知の平均ビーム電流制限器を含
むテレビジョン受像機の回路図である。

第１−１図は、同じく前述した、第１図の平均ビーム
電流制限器の問題点を理解するに有用な種々のビデオ信
号の波形を示す。

第２図は、この発明に従って構成した非線形ビーム電
流制限構成を含むテレビジョン受像機の回路図である。

第２−２図は、第２図に示した非線形ビーム電流制限
構成の利点を理解するのに有用な種々のビデオ信号の波
形を示す。

これらの図において、対応する素子は同じ、または同
様の方法で示し、また、例に基づいてこの発明の理解を
容易にするために、いくつかの素子の形式、素子の値及
び電圧レベル、電流レベルが示されている。

図面の詳細な説明 第１図と第２図に示すテレビジョン受像機は、ビーム
電流制限構成を除き、同じである。従って、上述したよ
うに、対応する素子は同じ、または、同様の態様で示
す。基本的には、第２図に示したこの発明の一態様によ
るビーム電流制限構成70′は、平均ビーム電流が閾値を
超えた時にコントラストを下げるための第１図に示すも
のと同様の平均ビーム電流制限器70aに加えて、映像管4
0により引出される実際のビーム電流に応答して平均ビ
ーム電流制限器70aの閾値を制御するためのピークビー
ム電流制限器70bを含んでいる。

実際のビーム電流は、映像管駆動増幅器30と映像管40
の各陰極との間に結合された回路90を用いて検出され
る。映像管40の３つの陰極の各々に対して、１つの電流
検出回路が必要である。

しかし、ここでは、簡単化のために、赤（Ｒ）カラー
ビデオ信号に関係した陰極電流検出回路90Rのみを示
す。陰極電流検出回路90Rは、エミッタ・ホロワ構成の
トランジスタQ1と、キャパシタC4及び陰極容量の駆動の
ために必要なダイオードD4とを含むベース・エミッタバ
イパス回路とを含んでいる。赤陰極電流に実質的に等し
い電流がトランジスタQ1のコレクタに接続された抵抗R9
を流れる。同様に、青及び緑の陰極電流に実質的に等し
い電流がそれぞれ抵抗R10とR11を流れる。赤、緑及び青
の陰極電流は加算されて電流i₁となる。電流i₁はこの後
に詳述するように、平均ビーム電流制限器70aの閾値を
制御するために用いられる。

ここで有利なことには、陰極電流検出素子90は、再生
画像の黒レベルというようなパラメータを自動調整する
ために、調整期間中に映像管40の陰極電流を検出するた
めに用いるものと同じ素子とされている。再生画像の黒
レベルの自動調整用のシステムは周知であり、一般に、
TDA 3506やTDA 3562のようなビデオ信号処理ICに一部
組み込まれている。このようなシステムは、時にはAKB
（自動映像管バイアス）システムと呼ばれる。

簡単に説明すると、AKBシステムは、再生画像の所要
黒レベルに対応するテストパルスを、垂直帰線消去（ブ
ランキング）期間の、それぞれの連続した水平線期間
中、例えば、線期間22、23、24中に、赤、青及び緑ビデ
オ信号チャンネルの各々に挿入する。テストパルスは、
視聴者には見えない映像管の「過走査（オーバスキャ
ン）」に領域の線期間で生じるので、テストパルスによ
って可視アーティファクトが生じることはない。テスト
パルスはAKB期間以外には生成されない。AKB期間に連続
して生成される陰極電流の各々は陰極電流検出回路90の
それぞれ対応するものによって検出され、ビーム電流制
限動作に関係する抵抗R9、R10及びR11のそれぞれを通し
てIC20のAKB入力端子に結合される。検出された陰極電
流の各々は、IC20内の比較的大きな値の抵抗（図示せ
ず）により、対応する電圧に変換される。この電圧はIC
20内で基準電圧と比較され、それによって得られた比較
信号が各ビデオ信号の黒レベルの設定に用いられる。

AKB期間中、IC20のAKB入力端子に流れる電流i₁は、１
つの「黒レベル」陰極電流に相当し、従って、非常に低
い。従って、AKB基準電圧と比較される電圧を生成する
ためのIC20の内部抵抗は、比較のための充分に高い電圧
を生成するためには比較的高い抵抗値を持つ必要があ
る。有効画像期間中は、電流i₁は陰極電流の和を表わ
し、一般には、AKB期間中よりもかなり大きい。その結
果、内部陰極電流検出抵抗の両端間には、比較的高い電
圧が生じ、それによってIC20が損傷を受ける可能性があ
る。有効画像期間中にIC20を保護しつつ、電流i₁に比例
する電圧V₂を生成するために、抵抗R7とダイオードD3を
含むサンプリング回路100が設けられている。電圧V
₂は、トランジスタQ2、ダイオードD5、D6、D7、抵抗R1
2、R13、R14、R15、及びポテンシオメータR16を含む可
制御電流源110によって、平均ビーム電流制限器70aの閾
値を決める電流に変換される。即ち、トランジスタQ2の
コレクタを通して供給される電流は、抵抗R2を通してキ
ャパシタC1に流れる再供給電流と、抵抗R17を流れる電
流に別れる。ダイオードD2は、その陰極の電圧が陽極の
電圧よりほぼ0.7V低下すると導通する。ダイオードD2の
陰極の電圧は抵抗R17を流れる電流によって決まる。抵
抗R17を流れる電流は、トランジスタQ2によって供給さ
れる電流と、フライバック変成器50の高電圧巻線51を流
れる映像管40の再供給電流との間の差である。従って、
トランジスタQ2により供給される電流が、ダイオードD2
が導通状態とされる平均ビーム電流のレベル、従って、
平均ビーム電流制限器70aの閾値を決める。

ビーム電流制限構成70′において、映像管40のアカダ
ッグ・キャパシタが最初に充電される時に生成される可
能性のある逆ベース・エミッタ降服電圧からトランジス
タQ2を保護するために、ダイオードD8がトランジスタQ2
のベースと＋12V供給線との間に接続されている。

第２図に示したビーム電流制限構成70′において、第
１図に示したビーム電流制限構成70のダイオードD1に相
当するダイオードは、そのダイオードによる保護機能を
電流源110が行っているので、不要である。即ち、低ビ
ーム電流時は、ダイオードD2の陰極に現れる電圧は電流
源110によって供給される電流によって制限される。

動作において、AKB期間中、電流i₁が低い時、抵抗R7
とIC20内の内部サンプリング抵抗との相互接続点に現れ
る電圧は＋12V以下である。その結果、ダイオードD3、D
5及びD6は逆バイアスされ、従って、非導通である。そ
の結果、電流i₁の全てはIC20のAKB入力端子に流れる。

有効画像期間中、電流i₁は陰極電流の和を表わし、あ
る点まで増加すると、ピークビーム電流制限動作が次の
ようにして生じる。ダイオードD7は順バイアスされ、従
って、低レベルの電流i₁で導通し、電流i₁が抵抗R14とR
15及びポテンシオメータR16によって決まる閾値に達す
るまで、導通状態を維持する。ダイオードD7が導通状態
にある間は、トランジスタQ2のベース電圧は実質的に一
定である。従って、トランジスタQ2のエミッタ電流とコ
レクタ電流、従って、平均ビーム電流制限器70aの閾値
は実質的に一定に保たれる。電流i₁が増加して、＋12V
よりもいくらか（ほぼ0.7V）高い電圧が抵抗R7とIC20内
の内部サンプリング抵抗との相互接続点に生じるような
点まで達すると、ダイオードD3、D5及びD6が導通する。
しかし、ダイオードD7は導通状態を維持する。この時、
IC20のAKB端子の電圧は約＋12.7Vにクランプされる。ダ
イオードD5がダイオードD3と釣合い、ダイオードD6がダ
イオードD7と釣合い、抵抗R12が抵抗R7と同じ値を持っ
ているので、電流i₁は、抵抗R7を含む電路と抵抗R12を
含んでいる電路との間で均等に分割される。抵抗R12とR
14の相互接続点の電圧が約＋12Vに達すると、あるい
は、別の見方をして、抵抗R12を流れる電流が抵抗R14を
流れる電流に実質的に等しくなると、ダイオードD7は非
導通となる。その後、トランジスタQ2のベース電圧はi₁
の増加に伴って増加するようにされている。トランジス
タQ2のベース電圧が増加すると、コレクタ電流が減少
し、その結果、平均ビーム電流制限器70aの閾値も減少
する。トランジスタQ2のコレクタ電流と平均ビーム電流
制限器70aの閾値は、トランジスタQ2のベース電圧が＋1
2Vよりいくらか高くなり、ダイオードD8が導通状態とさ
れる点まで電流i₁が増加するまで、連続して減少する。
その後、トランジスタQ2のコレクタ電流と平均ビーム電
流制限器の閾値は実質的に０になる。

数値を挙げて説明すると、コントラスト用ポテンシオ
メータR6が最大コントラストを生じさせるように＋4.5V
の最大コントラスト制御電圧を発生するように設定され
ており、また、1.4ミリアンペア（mA）の平均ビーム電
流が引出された時に平均ビーム電流制限器70aを動作さ
せたいと仮定する。このような状況において、ダイオー
ドD2の陽極の電圧は＋4.5Vなので、抵抗R17の両端間に
現れる電圧が約＋3.8V（＋4.5V−0.7V）まで低下する
と、ダイオードD2は導通状態となる。この約3.8Vという
のは、抵抗R17に約0.8mA（3.8V/4.7KΩ）の電流が流れ
ることに相当する。従って、トランジスタQ2のコレクタ
電流は、ピークビーム電流制限器70bが付勢される前
は、抵抗R17を流れる電流が0.8mAで、抵抗R2を通して引
出される電流が1.4mAの時にダイオードD2が導通状態と
されることになっているので、2.2mA（0.8mA＋1.4mA）
に設定される必要がある。2.2mAのコレクタ電流によ
り、エミッタ抵抗R13の両端間には約1V（2.2mA×470
Ω）の電圧降下が生じる。ピークビーム電流制限器70b
が付勢されるまで、ダイオードD7は導通状態にあり、そ
の両端間の電圧降下がトランジスタQ2のベース・エミッ
タ電圧降下を補償する。従って、ポテンシオメータR16
は、抵抗R14（1KΩ）の両端間に1Vの電圧降下が生じ
て、ピークビーム電流制限器が付勢される前に1.4mAの
平均ビーム電流閾値が設定されるように調整する必要が
ある。この条件では、ダイオードD5、D6及び抵抗R12を
流れる電流（1/2i₁）が1mAに増加する、即ち、電流i₁が
2mAに増加すると、ダイオードD7が導通状態とされる。
ピークビーム電流を表わす電流i₁が2mA以上になると、
トランジスタQ2のコレクタ電流、従って、平均ビーム電
流制限器70bの閾値は減少する。

上述した非線形ビーム電流制限動作を第２−１図の波
形2a、2b及び2cによってグラフ的に示す。第２−１図に
示す波形については、コントラスト制御ポテンシオメー
タR6が最高のコントラストを生じるように設定されてい
る。（即ち、ポテンシオメータR6の可動アームが＋4.5V
のコントラスト制御電圧を供給するように設定されてい
る）とする。波形2aは大きな白い窓の表示に対応する。
ビーム制限器閾値制御ポテンシオメータR16は、波形2a
が生じた時に平均ビーム電流が1.4mAで制限されるよう
に調整されているものとする。ピークビーム電流を表わ
す電流i₁はブランキング期間中は実質的に０に等しいの
で、i₁は平均ビーム電流より約25％大きい。従って、波
形2aが生じ、ビーム電流制限構成70′がその線形範囲で
動作する時は、ピークビーム制限器70bが付勢されてい
ないので、電流i₁は実質的に1.8mAに等しい。波形2bが
生じる時は、電流i₁は階段状波形の白のピークの期間中
に増大する。これによって、ダイオードD7は非導通とな
り、トランジスタQ2のコレクタ電流、従って、平均ビー
ム電流制限器70aの閾値が、例えば、約1mAに低下する。
その結果、平均ビーム電流は、1mAで制限される。電流i
₁の振幅は波形2cのピーク時にはもっと高くなる。その
ために、トランジスタQ2のコレクタ電流、従って、平均
ビーム電流制限器70aの閾値が、例えば、約0.7mAに低下
する。その結果、平均ビーム電流は0.7mAという比較的
低い値に制限される。

このように、陰極駆動電圧（V1）の振幅は、比較的大
きな面積に対応するビデオ信号と比較的小さな面積に対
応するビデオ信号に対するビーム電流制限構成70′の応
答特性がより均一になるようにするために、第２−１図
の波形2a、2b及び2cによって示されているように、平均
ビーム電流制限器の閾値を自動的にシフトさせることに
より、制御される。このようにすることにより、2a及び
2cのような波形を持つ信号間の差に対応して手動コント
ラスト調整で折衷をとる必要がなくなり、また、テレビ
ジョン受像機やモニタを、ブルーミングや管を損傷させ
る可能性のあるホットスポットを生じさせたりすること
なく、高いコントラストレベルで動作させることが可能
となる。

テキストに対応するような全スクリーン・マルチバー
スト信号が与えられると、平均ビーム電流制限器70aの
閾値の過度の減少を生じさせる可能性がある。これは陰
極キャパシタンスに対する充電電流のために生じる。こ
の充電電流は電流i₁の一部となり、コントラストを低下
させる結果となる。この現象は、スクリーン全面にテキ
ストが表示される場合に、読みやすさが改善されるとい
う望ましい効果を生じる。

さらに、ビーム電流制限構成70′は、平均ビーム電流
制限器70aとピーク電流制限器70bの制御機能を独立した
態様で組合わせる。即ち、ポテンシオメータR16が平均
ビーム電流制限器70aとピークビーム電流制限器70bの両
方に対する閾値（或いは遅延）を決定する。その結果、
これらの閾値は自動的に相互に追随する。例えば、平均
ビーム電流制限器70aに2mAの閾値を与えるようにポテン
シオメータR16を調整すると、ピーク電流制限器70bに、
2.6mAの閾値が設定されることになる。このような追随
関係は、素子の交差とか、あるシャーシで異なる映像管
の使用とかにより、閾値の調整が必要となることがある
ので、望ましい。以上説明した実施例に対し、種々の変
更が可能であることは理解されよう。

例えば、説明した実施例では、ビーム電流は画像のコ
ントラストを調整することによって制限されるが、ビー
ム電流は、コントラストと関連させて、あるいは、単独
に、画像の明るさを制御することによっても減じること
ができる。

さらに、映像管によって引出される実際のビーム電流
を検出するために、AKB検出回路を使うとよいが、この
目的で別の検出回路を用いることもできる。例えば、低
レベルの赤（ｒ）、緑（ｇ）及び青（ｂ）ビデオ信号を
用いることができる。しかし、これらの信号を用いる
と、実際のビーム電流の近似値しか得られない。という
のは、これらの信号は映像管許容誤差を補償するために
映像管駆動増幅器30内で行われる調整を表わしていない
からである。従って、陰極電流を直接陰極で検出するこ
とが好ましい。

さらに、この発明の推奨実施例では、３つの色信号の
全ての振幅が検出されるが、２つ以下の色信号、例え
ば、ルミナンス情報に最もよく対応する緑色信号のみを
検出するようにしてもよい。しかし、実際のビーム電流
は３つの陰極電流の和に対応するものなので、このよう
な検出構成では実際のビーム電流を正確に表わす情報は
得られない。

これらの変形、その他は、次の請求の範囲に規定され
ているこの発明の範囲内と考えられる。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−171074（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−116832（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−261087（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−236378（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−78485（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/50 - 5/63

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ビデオ入力信号を処理して、表示に適した
   ビデオ出力信号を生成するビデオ信号処理チャンネル
   と、 電源と、 上記ビデオ信号処理チャンネルと上記電源とに結合され
   ており、上記ビデオ出力信号に応答して上記電源からビ
   ーム電流を引出す画像表示装置と、 上記電源に結合されており、上記画像表示装置によって
   上記電源から引出される平均ビーム電流を検出する平均
   ビーム電流検出手段と、 上記ビデオ信号処理チャンネルと上記平均ビーム電流検
   出手段との間に結合されており、上記画像表示装置によ
   り上記電源から引出される平均ビーム電流が制御可能な
   閾値を超えると、上記ビデオ出力信号の大きさを制限し
   て表示画像のコントラストを減少させる手段と、 上記ビデオ信号処理チャンネルに結合されていて、上記
   ビデオ出力信号のピーク振幅を検出する手段と、 上記表示画像のコントラストを減少させる手段に結合さ
   れており、上記ビデオ出力信号の上記ピーク振幅に応じ
   て、上記表示画像のコントラストを減少させる手段の閾
   値を設定する手段と、 を具備して成る、表示システムで使用するためのビーム
   電流制限装置。