JP4670172B2 - Image display device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置、例えば、CRT装置の電光変換特性を補正する補正回路を備えた画像表示装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
画像表示装置(以下、デバイスまたは表示デバイスともいう)を用いて映像信号を表示する場合、デバイスの種類によって異なる電光変換特性を示す。また、同じ種類のデバイスであってもデバイス毎に異なる変換特性を示すことがある。
【0003】
このため、映像を表示する場合、同じ映像信号の表示画面の明るさがデバイスによって異なって見えることがある。映像の画質などの諸特性を評価する場合にデバイス毎に明るさが異なってしまうと、正確な評価に支障を来してしまう場合もある。また複数のデバイスを使用する場合、補正回路を設けるなどして個々のデバイスの電光変換特性を合致させようとするが、特に信号レベルの低い暗い部分(カットオフ側)の特性を合わせるのは難しく、これを実現するには大規模な補正回路を用いる必要がある。
【0004】
図9は、デバイスの光電変換特性の非線形性及びこの非線形特性を補正するため映像信号増幅回路の利得を示すグラフである。
図9(a)は、デバイスの光電変換特性を示している。図示のように、デバイスにおいて、入力される映像信号のレベルに対して、表示される画像の明るさが非線形特性を示す。
【0005】
デバイスの光電変換特性の非線形性を補正するため、映像信号を増幅する増幅回路の利得特性を図9(b)に示すように制御される。図示のように、増幅回路の利得が入力信号レベルの低いとき大きく、入力信号レベルの高いとき低く制御される。このような利得特性を持つ増幅回路を用いて映像信号を増幅したあと表示デバイスに供給することによって、デバイスの電光変換特性の非線形性が補正され、入力映像信号のレベルに対して、明るさが線形的に変化する表示画像が得られる。
【0006】
図10は、上述した補正を実現するための補正回路を含む表示回路の構成を示すブロック図である。図示のように、この表示回路は、増幅回路(アンプ)10と補正回路20によって構成されている。
補正回路20は、入力される映像信号Sinの信号レベルに応じて、利得制御信号SGCを生成して増幅回路10に出力する。
増幅回路10の利得を補正回路20から出力される利得制御信号SGCに応じて制御することによって、例えば、図9(b)に示す利得特性が得られる。
【0007】
図11は、補正回路の他の例を示す回路図である。
図示のように、この補正回路は、掛け算器30、減算器40、増幅回路50及び加算器60によって構成されている。
掛け算器30は、入力信号Sinに対して、その二乗(X2 )の電圧レベルを持つ乗算信号SM を出力する。
減算器40は、入力信号Sinと乗算信号SM との差SB を求め、増幅回路50に出力する。
増幅回路50は、入力される信号SB の反転信号SA を出力する。
【0008】
増幅回路50の出力信号SA を補正信号として、加算器60によって入力される映像信号Sinに加算される。このため、補正された映像信号Sout には、図示のように、図9(b)に示す非線形特性に近い特性を持つ。この補正後の映像信号Sout をデバイスに表示させることで、図9(a)に示すデバイスの光電変換特性の非線形性がほぼ打ち消される。
【0009】
なお、図11に示す補正回路では、アナログ回路によってデバイスの光電特性の非線形性に対して補正を行うが、図12には、ディジタルの信号処理によって補正を行う補正回路の一例を示している。
【0010】
図12に示すように、この補正回路は、A/Dコンバータ70、ディジタル信号処理回路80、変換テーブルメモリ90及びD/Aコンバータ100によって構成されている。
【0011】
A/Dコンバータ70は、入力される映像信号Sinをディジタル信号SD に変換する。これによって、入力信号Sinの信号レベルに応じた映像データが得られる。
A/D変換された映像データSD がディジタル信号処理回路80に供給される。ディジタル信号処理回路80において、映像データの値に応じて、変換テーブルメモリ90からその値に対応する補正後のデータSE を見つける。
D/Aコンバータ100は、ディジタル信号処理回路80によって補正されたデータSE をアナログ信号Sout に変換して出力する。
【0012】
図12に示すような補正回路において、補正後信号の特性は変換テーブルメモリ90に格納されている変換データによって決まる。この変換テーブルの変換データは、予め表示デバイスの光電変換特性に従って作成されるので、デバイスの光電変換特性に対して補正精度を高く制御することができる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の補正回路では、それぞれ回路規模の増加が避けられない。例えば、図11に示す補正回路の例では、アナログ掛け算器、反転増幅回路、さらにアナログの加算器と減算器を必要とし、回路規模が大きくなる。また、補正信号を元の映像信号に加えるので、補正後の信号のSNRが悪化してしまうことが考えられる。
【0014】
一方、図12に示すディジタル方式の補正回路では、ディジタル信号処理回路及びメモリの他、A/DコンバータとD/Aコンバータがそれぞれ必要である。補正の精度を高めるには、変換テーブルのデータ量を増やす必要があり、大容量のメモリが要求される。また、映像信号の広帯域に対応できる高速のメモリ及び高速のA/DコンバータとD/Aコンバータが必要である。さらに、A/Dコンバータ及びD/Aコンバータの変換特性に非線形性が存在する場合、これらの変換特性を含めて変換テーブルのデータを作成する必要があり、補正データの作成に要する工数が多くなり、コストの増加が避けられないという不利益がある。
【0015】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、回路規模を大幅に増加させることなく、また、原信号への悪影響を抑制でき、さらに補正量及び補正するレベルをそれぞれ簡単に設定可能な補正回路を備えた画像表示装置を提供することにある。
【0016】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点の画像表示装置は、入力信号のレベルに応じて表示画像の明るさを制御する受像管と、上記入力信号を反転増幅し、増幅信号を上記受像管のカソードに出力する増幅回路と、上記入力信号を入力し、当該入力信号に応じてベース・エミッタ間電圧が制御され、当該ベース・エミッタ間電圧とコレクタ電流との所定の非線形関係に応じて電流を出力するバイポーラトランジスタと、上記バイポーラトランジスタの出力電流に応じて、上記受像管の入力信号レベルに対する明るさの非線形性を打ち消すように、上記バイポーラトランジスタの出力電流に対して非線形性をもつ補正信号を生成し、当該補正信号に応じて、上記受像管のグリッドと上記カソード間のバイアス電圧を制御する制御回路とを有する。
【0018】
また、本発明では、好適には、上記バイポーラトランジスタのベースに基準電圧が印加され、エミッタに上記入力信号に応じた電圧信号が印加される。
【0019】
また、本発明では、好適には、上記制御回路は、上記バイポーラトランジスタのコレクタ電流を検出する電流検出手段と、上記電流検出手段の検出結果に応じて、上記バイアス電圧を制御するバイアス制御回路とを有する。
【0020】
また、本発明では、好適には、上記電流検出手段は、上記バイポーラトランジスタのコレクタ電流に応じた電流を出力するカレントミラー回路と、上記カレントミラー回路の出力電流を電圧に変換する抵抗素子とを有する。
【0024】
さらに、本発明の第2の観点の画像表示装置は、入力信号のレベルに応じて表示画像の明るさを制御する受像管と、上記入力信号を反転増幅し、増幅信号を上記受像管のカソードに出力する増幅回路と、上記入力信号を入力し、当該入力信号に応じてベース・エミッタ間電圧が制御され、当該ベース・エミッタ間電圧とコレクタ電流との所定の非線形関係に応じて電流を出力するバイポーラトランジスタと、上記バイポーラトランジスタの出力電流に応じて、上記受像管の入力信号レベルに対する明るさの非線形性を打ち消すように、上記出力電流に対して非線形性をもつ補正信号を生成し、当該補正信号に応じて、上記増幅回路の出力信号のバイアス電圧を制御する制御回路とを有する。
【0025】
【発明の実施の形態】
第1実施形態
図1は本発明に係る画像表示装置の第1の実施形態を示す構成図である。
図示のように、本実施形態の画像表示装置は、補正回路110、バイアス制御回路120、増幅回路130及び表示デバイス(受像管)140によって構成されている。
【0026】
補正回路110は、入力される映像信号Sinに応じて、受像管140の非線形特性を補正するための補正信号SA を生成する。
バイアス制御回路120は、補正回路10から得られた補正信号SA に応じて、受像管140のバイアス電圧、例えば、図1に示すように、受像管140のグリッド144とカソード142との電圧差を制御する。
【0027】
増幅回路130は、映像信号Sinを必要なレベルまでに増幅し、増幅出力信号Sout を受像管140のカソード142に入力する。
受像管140は、映像信号Sout に応じて画像を表示する。受像管140では、映像信号Sout の信号レベルに応じて表示画像の明るさが制御される。さらに、バイアス制御回路120によって受像管のグリッド144とカソード142との電圧差(以下、グリッド・カソード間電圧、または受像管のバイアス電圧とも表記する)を制御することによって、受像管の光電変換特性の非線形性を補正することができる。
【0028】
上述した構成を有する本実施形態の画像表示装置において、補正回路110によって入力映像信号Sinの信号レベルに応じた補正信号SAを生成し、バイアス制御回路120に出力される。また、入力映像信号Sinが増幅回路130によって増幅され、増幅信号Soutが受像管140のカソードに供給される。これに応じて、受像管140において、映像信号のレベルに応じて蛍光面に入射される電子の量が制御されるので、蛍光面に信号レベルに応じた明るさの画素が表示される。
【0029】
補正回路110において、入力信号Sinのレベルに応じた補正信号が生成される。例えば、映像信号Sinのレベルが所定の基準電圧以下になると、その信号レベルに対して、受像管の非線形特性を打ち消すように、例えば、指数特性の補正信号が生成される。
バイアス制御回路120において補正信号SA に従って、受像管140のグリッド・カソード間電圧、即ち、受像管140のバイアス電圧を制御することで、受像管の光電変換特性の非線形性を打ち消し、映像信号のレベルに応じた明るさの画素を表示することができる。
【0030】
即ち、本実施形態の画像表示装置において、入力信号に補正信号を加える通常の補正方法と異なり、入力信号のレベルに応じて生成した補正信号を用いて、表示デバイスのバイアス電圧を制御することにより、その光電変換特性の非線形性を補正するので、映像信号自身を変化させることなく、補正処理によって映像信号のSNRの劣化を回避できる。
【0031】
以下、図2を参照しつつ、本実施形態の補正回路110の構成について説明する。
図2は、本実施形態の画像表示装置を構成する補正回路の一構成例を示す回路図である。
図示のように、本実施形態の補正回路110は、トランジスタQ1,Q2,Q3、可変抵抗素子VR1、抵抗素子R2、R3、基準電圧源V1、及び電流検出回路112にによって構成されている。また、図示のように、電流検出回路112によって補正信号SA が生成され、バイアス制御回路120に出力される。
【0032】
本実施形態の補正回路において、トランジスタQ1は指数特性の補正電流を生成する補正用回路素子であり、トランジスタQ2とQ3はトランジスタQ1のコレクタ電流を電流検出回路110に出力するためのカレントミラー回路を構成する。以下、図2を参照しつつ、本実施形態の補正回路の構成及び動作について説明する。
【0033】
トランジスタQ1は、例えば、npnトランジスタであり、トランジスタQ2とQ3は、例えば、pnpトランジスタである。
トランジスタQ1のベースに基準電圧源V1によって生成される基準電圧VRが印加される。また、トランジスタQ1のコレクタがトランジスタQ2のコレクタ側に接続されている。
映像信号Sinは可変抵抗素子VR1を介してトランジスタQ1のエミッタに入力される。
【0034】
トランジスタQ2とQ3のエミッタがそれぞれ抵抗素子R2とR3を介して電源電圧VCCに接続され、また、トランジスタQ2とQ3のベース同士が接続され、その接続点がトランジスタQ2のコレクタとともにトランジスタQ1のコレクタに接続されている。
トランジスタQ3のコレクタが電流検出回路112に接続されている。
【0035】
上述のように、トランジスタQ2とQ3によってカレントミラー回路が構成されている。このカレントミラー回路によってトランジスタQ1のコレクタ電流がトランジスタQ3のコレクタ側に出力される。即ち、トランジスタQ3のコレクタ電流IC2がトランジスタQ1のコレクタ電流Ic1によって決まる。
【0036】
電流検出回路112は、トランジスタQ3のコレクタから出力される電流IC2を検出し、電流IC2に応じて補正信号SA を出力する。なお、この補正信号SAは、例えば、電流IC2の大きさを示す電流信号または電圧信号である。
ここで、一例として、例えば、電流検出回路112は、トランジスタQ3のコレクタと接地電位GNDとの間に接続されている抵抗素子によって構成される。この場合、電流IC2によって抵抗素子の電圧が制御されるので、抵抗素子に生じた電圧降下を補正信号SA として出力される。
【0037】
図2に示すように、補正信号SA がバイアス制御回路120に出力される。バイアス制御回路120において、当該補正信号SA に応じて図1に示す受像管140のバイアス電圧を制御する。
受像管140において、グリッド・カソード間電圧、即ち、バイアス電圧によって蛍光面に当たる電子の量が制御される。例えば、このバイアス電圧が大きくなると、電子銃によって放出した電子がより多く蛍光面に入射するので、蛍光面に表示される画素が明るくなる。逆に、バイアス電圧が低くなると、電子銃によって放出した電子のうち、蛍光面に入射する数が少なくなるので、蛍光面に表示される画素が暗くなる。
【0038】
このため、受像管140においてバイアス電圧を制御することによって、表示される画素の明るさを制御できる。即ち、補正回路110から出力される補正信号SA に応じてバイアス電圧を制御することによって、受像間140の光電変換特性の非線形性を補正できる。
【0039】
図3は、受像管の光電変換特性の一例を示すグラフである。なお、この光電変換特性は、例えば、CRTの光電変換特性である。
図示のように、受像管は入力される信号レベルに応じて表示される画素の明るさが変化する。入力信号レベルが大きくなるにつれて画素の明るさが増していく。
しかし、図示のように、画素の明るさと入力信号のレベルは線形関係ではなく、特に信号レベルが低くなる領域では、明るさが入力信号レベルに対して指数関係を示す。
【0040】
図4は、補正用素子として図2に示す補正回路110に設けられているトランジスタQ1のコレクタ電流IC とベース・エミッタ間電圧Vbeとの関係を示している。図示のように、トランジスタのコレクタ電流は、ベース・エミッタ間電圧Vbeのレベルが低いとき、指数関係を示す。
【0041】
このように、バイポーラトランジスタのコレクタ電流とベース・エミッタ間電圧との関係は、近似的に表示デバイスの信号レベルと明るさとの関係に一致する。このため、バイポーラトランジスタのコレクタ電流を用いて補正信号を生成し、当該補正信号を用いて表示デバイスの明るさを調整するバイアス電圧を制御することによって、表示デバイスの光電変換特性の非線形性を打ち消すことができる。
【0042】
図5は、図2に示す補正回路110に入力される映像信号Sinの一例を示す波形図である。また、図6は、バイアス電圧を制御することによって受像管140の明るさを制御する場合の状況を示す概念図である。以下、図5と図6を参照しながら、本実施形態の補正回路及びこの補正回路を用いた画像表示装置の動作について説明する。
【0043】
図5において、比較のため補正回路110のトランジスタQ1のベースに入力される基準電圧VR のレベルを点線で示している。
トランジスタQ1において、入力信号Sinがそのエミッタに入力されているので、ベース・エミッタ間電圧Vbeは基準電圧VR と入力信号Sinの差によって決まる。このため、入力信号Sinのレベルが基準電圧VR より高いとき、トランジスタQ1が遮断し、コレクタ電流Ic1が0になる。一方、入力信号Sinのレベルは基準電圧VR 以下になると、トランジスタQ1が導通し、ベース・エミッタ間電圧Vbeに対して、指数関数で決まるコレクタ電流Ic1が流れる。
【0044】
トランジスタQ1のコレクタ電流Ic1がトランジスタQ2とQ3で構成されているカレントミラー回路によってトランジスタQ3のコレクタ側に折り返される。即ち、トランジスタQ3のコレクタ電流IC2は、トランジスタQ1のコレクタ電流Ic1にほぼ等しくなるか、または電流Ic1に対して所定の比率で決められる。このため、電流検出回路112によって出力される補正信号SA はトランジスタQ1のコレクタ電流Ic1に対して、指数関係を示す。
【0045】
バイアス制御回路120によって、補正信号SA に応じて受像管140のバイアス電圧が制御される。
図6は、受像管のバイアス電圧とそれに応じて画素の明るさの変化を示している。
【0046】
受像管において、映像信号がカソードに入力されるので、信号レベルが低いときカソードとグリッド間の電位差が大きく、蛍光面により多くの電子が入射されるので、画面が明るくなる。逆に、信号レベルが高くなると、カソードとグリッド間の電位差が低く、蛍光面に入射される電子の量が少なくなるので、画面が暗くなる。このため、信号レベルに応じた明るさを表示するために、映像信号が増幅回路によって反転増幅され、受像管のカソードに入力される。
【0047】
図6に示すように、例えば、図5の映像信号Sinに対して、その反転増幅信号が受像管のカソードに供給される。受像管の電光変換特性の非線形性によって、映像信号のレベルの低い信号領域において、表示画面の明るさが信号レベルに比例しなくなる。本実施形態において、補正回路110によって生成された補正信号SA に応じてバイアス電圧を制御することで、受像管の表示画面の明るさを調整する。
【0048】
上述したように、受像管においてバイアス電圧が低く制御されると、表示画面が暗くなり、逆にバイアス電圧が高く制御されると、表示画面が明るくなる。このため、図6(b)に示すように、補正信号SA に応じて、バイアス制御回路120によってバイアス電圧を低く制御することで、映像信号の所定の領域、例えば、映像信号レベルが基準電圧VR より低くなっている低レベルの期間中に、表示画面を暗く制御できる。逆に、同図(c)に示すように、補正信号SA に応じて、バイアス制御回路120によってバイアス電圧を高く制御することで、映像信号の所定の領域、例えば、映像信号レベルが基準電圧VR より低くなっている低レベルの期間中に、表示画面を明るく制御できる。
【0049】
このように、バイアス電圧の制御は、補正回路110から得られた補正信号SA に従って行われるので、バイアス電圧に付加される補正成分が入力信号Sinの信号レベルに対して、指数関数の関係を示す。このため、バイアス電圧を調整することにより、受像管の光電変換特性の非線形性を打ち消すことができる。
【0050】
以上説明したように、本実施形態によれば、ベース・エミッタ間電圧に対して指数関数のコレクタ電流を出力するバイポーラトランジスタを補正用回路素子として用いて、当該トランジスタのベースに基準電圧VR を印加し、エミッタに映像信号Sinを入力するとき、そのコレクタ電流を取り出し、当該コレクタ電流に応じた補正信号SA を生成する。補正信号SA に応じて表示デバイスのバイアス電圧を制御することによって、表示デバイスの光電変換特性の非線形性を補正できる。さらに、基準電圧VR のレベルを調整することによって、補正する信号レベル、即ち補正動作点を容易に制御でき、また、補正用トランジスタのエミッタ側に接続されている抵抗素子の抵抗値を変えることによって、補正信号SA のレベル、即ち補正量を容易に制御できる。さらに、本実施形態の補正回路及び画像表示装置において、補正信号を直接入力信号に加えるのではなく、信号のSNRの悪化を防止できる。
【0051】
以上説明した本発明の実施形態において、補正回路で生成した補正信号に応じて、画像表示装置のグリッド電圧を制御することによって、グリッド・カソード間電圧、即ち表示装置のバイアス電圧を制御し、その光電変換特性の非線形性を補正することができる。なお、本発明はこのような構成に限定されることなく、例えば、受像管のカソードに供給する映像信号のバイアス電圧レベルを制御することによって、同様な補正効果が得られる。
以下、カソードに供給する映像信号の直流バイアス電圧を制御することで、表示デバイスの光電変換特性の非線形を補正する本発明の第2の実施形態を説明する。
【0052】
第2実施形態
図7は本発明に係る画像表示装置の第2の実施形態を示す回路図である。
図示のように、本実施形態の画像表示装置は、補正回路110、バイアス制御回路120a、増幅回路130及び受像管140によって構成されている。
【0053】
上述した本発明の第1の実施形態の画像表示装置では、補正信号に応じてバイアス制御回路120によって受像管140のグリッド電圧を制御することで受像管のバイアス電圧を制御し、受像管の光電変換特性の非線形性を補正する。これに対して、本実施形態の画像表示装置では、補正信号に応じて受像管140のカソードに供給する映像信号Sout のバイアス電圧を制御することによって、受像管の光電変換特性の非線形性を補正する。なお、この場合受像管140のグリッドが、例えば、一定の電圧に保持されている。
【0054】
以下、本実施形態の画像表示装置の各部分について説明する。
補正回路110は、上述した本発明の第1の実施形態における補正回路と同様に、入力される映像信号Sinに応じて、受像管140の非線形特性を補正するための補正信号SA を生成する。
【0055】
バイアス制御回路120aは、増幅回路130の入力側に設けられている。バイアス制御回路120aによって、入力される映像信号Sinの直流バイアス電圧を補正信号SA に応じて制御し、直流バイアスが変えられた映像信号を増幅回路130に出力する。
【0056】
増幅回路130は、バイアス制御回路120aによってバイアス電圧が変えられた映像信号を反転増幅し、増幅出力信号Sout を受像管140のカソード142に出力する。即ち、増幅回路130によって、映像信号の振幅とともに直流バイアス電圧も増幅され、その結果が受像管140のカソード142に供給される。
【0057】
本実施形態の映像表示装置において、入力映像信号Sinに応じて補正回路110によって補正信号SA が生成され、バイアス制御回路120aに供給される。バイアス制御回路120aにおいて、補正信号SA に従って映像信号Sinの直流バイアス電圧が制御され、増幅回路130に出力される。増幅回路130によって、映像信号を増幅して受像管140のカソード142に出力される。
このため、受像管のグリッドの電圧が一定とすれば、カソード142に供給される映像信号Sout の直流バイアス電圧が変化すると、グリッド・カソード間電圧がそれに従って変化するので、表示画像の明るさが補正信号SA によって制御される。
【0058】
本実施形態における補正回路110は、例えば、図2に示すような構成を有する。即ち、補正回路110において、トランジスタQ1のベース・エミッタ間電圧に応じて、非線形関数、例えば、指数関数に従ったコレクタ電流Ic1が得られる。当該コレクタ電流が電流検出回路112によって検出され、検出結果に応じて補正信号SA が生成される。このため、例えば、トランジスタQ1のベースに印加する基準電圧VR の電圧レベルを適宜制御することによって、映像信号Sinの信号レベルが当該基準電圧VR 以下になると、信号レベルに応じて、例えば、指数関数の特性を持つ補正信号SA が得られる。バイアス制御回路120aを用いて当該補正信号SA に従って映像信号Sinの直流バイアス電圧を制御することによって、受像管140のカソード142に入力する映像信号Sout の直流バイアス電圧が補正されるので、受像管140の光電変換特性の非線形性を打ち消すことができ、入力信号レベルに応じた明るさの画像が得られる。
【0059】
図8は、本実施形態の画像表示装置の他の構成例を示す回路図である。
図示のように、この例では、増幅回路130の出力側にバイアス制御回路120bが接続され、バイアス制御回路120bによって直流バイアス電圧が調整された映像信号Sout が受像管140のカソード142に供給される。
【0060】
図7に示す例では、バイアス制御回路120aによって直流バイアス電圧が調整された映像信号が増幅回路130に入力され、増幅した結果が受像管140のカソード142に供給される。これに対して、本回路例では、増幅回路130によって増幅した結果に対して、バイアス制御回路120bによって直流バイアス電圧が制御され、受像管140に供給される。
【0061】
なお、図8に示す回路例において、補正回路110は、図7に示す回路例の補正回路とほぼ同じ構成を有するものでよい。また、受像管140において、グリッドが例えば、一定の電圧に保持される。このため、バイアス制御回路120bによって、受像管140のカソード142に供給される映像信号の直流バイアス電圧を補正信号SA に従って制御することによって、受像管140の光電変換特性の非線形性を打ち消すことができ、入力映像信号のレベルに応じた明るさの画像が得られる。
【0062】
このように、本実施形態の画像表示装置では、受像管のグリッド電圧が一定に保持されている場合、カソードに入力される映像信号の直流バイアス電圧を制御することによって、グリッド・カソード間電圧を制御でき、表示画像の明るさを調整することができる。カソードに供給される映像信号のバイアス電圧を制御する方法として、図7に示すように、バイアス制御回路120aによってバイアス電圧を調整した結果を増幅回路130に入力し、増幅結果を受像管のカソードに供給する方法と、図8に示すように、増幅回路130によって増幅した結果に対して、バイアス制御回路120bによってバイアス電圧を制御し、受像管のカソードに供給する方法がある。何れの方法でも受像管におけるグリッド・カソード間電圧を補正信号SA に応じて制御することで表示画像の明るさを調整し、受像管の光電変換特性の非線形性を補正できる。
【0063】
以上説明したように、本実施形態の映像表示装置によれば、受像管のグリッド電圧が一定に保持されているとき、補正回路によって生成した補正信号SA に従ってバイアス制御回路で受像管のカソードに供給する映像信号の直流バイアス電圧を制御することによって、受像管の光電変換特性の非線形性を補正することができる。また、上述した本発明の第1の実施形態と同様に、本実施形態の画像表示装置において、映像信号に補正信号を直接加えて補正を行うことをせず、増幅処理に伴って映像信号のバイアス電圧を制御することで表示画像の明るさを補正するので、映像信号のSNRの悪化を防止できる。
【0064】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の補正回路及びそれを用いた画像表示装置によれば、入力電圧に対する出力電流が非線形特性を持つ回路素子、例えば、バイポーラトランジスタを用いて補正信号を生成し、当該補正信号に応じて画像表示装置のバイアス電圧、または増幅信号のバイアスを制御することにより表示画面の明るさを調整することによって、画像表示装置の光電変換特性の非線形性を補正できる。
また、本発明によれば、補正回路の回路構成を簡素化でき、小規模の回路を用いて画像表示装置の非線形性を補正でき、補正回路を設けることによる回路コストの増加を抑制できる。
さらに、本発明によれば、補正信号を用いてバイアス電圧を調整することで補正を行うので、元の映像信号に変化を与えることなく画像表示装置の非線形性を補正でき、映像信号のSNRの劣化を防ぐことができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る画像表示装置の第1の実施形態を示す構成図である。
【図2】本実施形態の画像表示装置に用いられる補正回路の一構成例を示す回路図である。
【図3】画像表示装置の光電変換特性の非線形性を示すグラフである。
【図4】トランジスタのコレクタ電流とベース・エミッタ間電圧との関係を示すグラフである。
【図5】入力信号及び基準電圧を示す波形図である。
【図6】バイアス電圧を制御することによって表示画像の明るさを制御する様子を示す概念図である。
【図7】本発明に係る画像表示装置の第2の実施形態を示す回路図である。
【図8】本発明に係る画像表示装置の第2の実施形態の他の構成例を示す回路図である。
【図9】表示デバイスの光電変換特性の非線形性及びそれを補正するための増幅回路の利得特性を示すグラフである。
【図10】補正回路を含む画像表示装置の一例を示す構成図である。
【図11】アナログ信号処理を行う補正回路の一構成例を示す回路図である。
【図12】ディジタル信号処理を行う補正回路の一構成例を示す回路図である。
【符号の説明】
10…増幅回路(アンプ)、20…補正回路、30…掛け算器、40…減算器、50…増幅回路、60…加算器、70…A/Dコンバータ、80…ディジタル信号処理回路、90…変換テーブルメモリ、100…D/Aコンバータ、110…補正回路、112…電流検出回路、120,120a,120b…バイアス制御回路、130…増幅回路、140…受像管、VCC…電源電圧、GND…接地電位。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides a correction circuit for correcting the electro-optic conversion characteristics of an image display device, for example, a CRT device.The roadThe present invention relates to an image display apparatus provided.
[0002]
[Prior art]
When a video signal is displayed using an image display device (hereinafter also referred to as a device or a display device), electro-optical conversion characteristics that differ depending on the type of device are shown. In addition, even the same type of device may exhibit different conversion characteristics for each device.
[0003]
For this reason, when displaying a video, the brightness of the display screen of the same video signal may look different depending on the device. When evaluating various characteristics such as image quality of video, if the brightness differs for each device, accurate evaluation may be hindered. Also, when using multiple devices, it is tried to match the electro-optic conversion characteristics of each device by providing a correction circuit, etc., but it is difficult to match the characteristics of the dark part (cutoff side) where the signal level is low. In order to realize this, it is necessary to use a large-scale correction circuit.
[0004]
FIG. 9 is a graph showing the nonlinearity of the photoelectric conversion characteristic of the device and the gain of the video signal amplifier circuit for correcting this nonlinear characteristic.
FIG. 9A shows the photoelectric conversion characteristics of the device. As shown in the figure, the brightness of the displayed image exhibits nonlinear characteristics with respect to the level of the input video signal in the device.
[0005]
In order to correct the nonlinearity of the photoelectric conversion characteristic of the device, the gain characteristic of the amplifier circuit that amplifies the video signal is controlled as shown in FIG. 9B. As shown in the figure, the gain of the amplifier circuit is controlled to be large when the input signal level is low and low when the input signal level is high. By amplifying the video signal using an amplifier circuit having such a gain characteristic and supplying it to the display device, the nonlinearity of the electro-optic conversion characteristic of the device is corrected, and the brightness is reduced with respect to the level of the input video signal. A linearly changing display image is obtained.
[0006]
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a display circuit including a correction circuit for realizing the above-described correction. As shown in the figure, this display circuit includes an amplifier circuit (amplifier) 10 and a
The
A gain control signal S output from the
[0007]
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating another example of the correction circuit.
As shown in the figure, this correction circuit includes a
The
The
The
[0008]
Output signal S of
[0009]
In the correction circuit shown in FIG. 11, the non-linearity of the photoelectric characteristics of the device is corrected by an analog circuit. FIG. 12 shows an example of a correction circuit that performs correction by digital signal processing.
[0010]
As shown in FIG. 12, the correction circuit includes an A /
[0011]
The A /
A / D converted video data SD Is supplied to the digital
The D /
[0012]
In the correction circuit as shown in FIG. 12, the characteristics of the corrected signal are determined by the conversion data stored in the
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, in the conventional correction circuit described above, an increase in circuit scale is unavoidable. For example, the example of the correction circuit shown in FIG. 11 requires an analog multiplier, an inverting amplifier circuit, an analog adder and a subtracter, and the circuit scale increases. Further, since the correction signal is added to the original video signal, the SNR of the corrected signal may be deteriorated.
[0014]
On the other hand, the digital correction circuit shown in FIG. 12 requires an A / D converter and a D / A converter in addition to the digital signal processing circuit and the memory. In order to increase the accuracy of correction, it is necessary to increase the data amount of the conversion table, and a large-capacity memory is required. In addition, a high-speed memory capable of supporting a wide band of video signals, a high-speed A / D converter, and a D / A converter are required. Furthermore, when there is nonlinearity in the conversion characteristics of the A / D converter and the D / A converter, it is necessary to create conversion table data including these conversion characteristics, which increases the number of steps required to create correction data. There is a disadvantage that an increase in cost is inevitable.
[0015]
The present invention has been made in view of such circumstances, and the object thereof is not to significantly increase the circuit scale, and to suppress adverse effects on the original signal, and to further simplify the correction amount and the level to be corrected. Correction times that can be set toWith roadAn object is to provide an image display device.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an image display device according to a first aspect of the present invention is a picture tube that controls the brightness of a display image in accordance with the level of an input signal.An amplification circuit that inverts and amplifies the input signal and outputs the amplified signal to the cathode of the picture tube; and the input signal is input, and the base-emitter voltage is controlled according to the input signal, and the base Bipolar transistor that outputs current according to a predetermined non-linear relationship between emitter voltage and collector currentAnd aboveBipolar transistorDepending on the output current ofIt has nonlinearity with respect to the output current of the bipolar transistor so as to cancel the nonlinearity of brightness with respect to the input signal level of the picture tube.A control circuit that generates a correction signal and controls a bias voltage between the grid of the picture tube and the cathode in accordance with the correction signal;
[0018]
In the present invention, preferably, the abovebipolarA reference voltage is applied to the base of the transistor, and a voltage signal corresponding to the input signal is applied to the emitter.
[0019]
In the present invention, it is preferable that the control circuit includes the above-described control circuit.bipolarCurrent detection means for detecting the collector current of the transistor, and a bias control circuit for controlling the bias voltage according to the detection result of the current detection means.
[0020]
In the present invention, it is preferable that the current detection means isbipolarA current mirror circuit that outputs a current corresponding to the collector current of the transistor; and a resistance element that converts the output current of the current mirror circuit into a voltage.
[0024]
Furthermore, an image display device according to a second aspect of the present invention is a picture tube that controls the brightness of a display image in accordance with the level of an input signal.When,An amplification circuit that inverts and amplifies the input signal and outputs the amplified signal to the cathode of the picture tube;A bipolar transistor that receives the input signal, controls a base-emitter voltage according to the input signal, and outputs a current according to a predetermined nonlinear relationship between the base-emitter voltage and a collector currentAnd aboveBipolar transistorDepending on the output current ofHas nonlinearity with respect to the output current so as to cancel out the nonlinearity of brightness with respect to the input signal level of the picture tube.And a control circuit that generates a correction signal and controls the bias voltage of the output signal of the amplifier circuit in accordance with the correction signal.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First embodiment
FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of an image display apparatus according to the present invention.
As shown in the figure, the image display apparatus of this embodiment includes a
[0026]
The
The
[0027]
The amplifying
The
[0028]
In the image display apparatus according to the present embodiment having the above-described configuration, the
[0029]
In the
In the
[0030]
That is, in the image display apparatus of this embodiment, unlike the normal correction method of adding a correction signal to the input signal, the bias voltage of the display device is controlled by using the correction signal generated according to the level of the input signal. Since the nonlinearity of the photoelectric conversion characteristic is corrected, the SNR of the video signal can be prevented from being deteriorated by the correction process without changing the video signal itself.
[0031]
Hereinafter, the configuration of the
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of a correction circuit constituting the image display apparatus of the present embodiment.
As shown in the figure, the
[0032]
In the correction circuit of this embodiment, the transistor Q1 is a correction circuit element that generates a correction current with an exponential characteristic, and the transistors Q2 and Q3 are current mirror circuits for outputting the collector current of the transistor Q1 to the
[0033]
The transistor Q1 is, for example, an npn transistor, and the transistors Q2 and Q3 are, for example, pnp transistors.
A reference voltage V generated by a reference voltage source V1 at the base of transistor Q1.RIs applied. The collector of the transistor Q1 is connected to the collector side of the transistor Q2.
Video signal SinIs input to the emitter of the transistor Q1 via the variable resistance element VR1.
[0034]
The emitters of transistors Q2 and Q3 are connected to power supply voltage V through resistance elements R2 and R3, respectively.CCThe bases of the transistors Q2 and Q3 are connected to each other, and the connection point is connected to the collector of the transistor Q1 together with the collector of the transistor Q2.
The collector of the transistor Q3 is connected to the
[0035]
As described above, the transistors Q2 and Q3 constitute a current mirror circuit. By this current mirror circuit, the collector current of the transistor Q1 is output to the collector side of the transistor Q3. That is, the collector current I of the transistor Q3C2Is the collector current I of transistor Q1c1It depends on.
[0036]
The
Here, as an example, for example, the
[0037]
As shown in FIG. 2, the correction signal SA Is output to the
In the
[0038]
Therefore, the brightness of the displayed pixels can be controlled by controlling the bias voltage in the
[0039]
FIG. 3 is a graph showing an example of photoelectric conversion characteristics of the picture tube.is there. In addition, this photoelectric conversion characteristic is a photoelectric conversion characteristic of CRT, for example.
As shown in the figure, the brightness of the pixels displayed on the picture tube changes according to the input signal level. As the input signal level increases, the brightness of the pixel increases.
However, as shown in the figure, the brightness of the pixel and the level of the input signal are not in a linear relationship, and particularly in a region where the signal level is low, the brightness has an exponential relationship with the input signal level.
[0040]
FIG. 4 shows the collector current I of the transistor Q1 provided in the
[0041]
As described above, the relationship between the collector current of the bipolar transistor and the base-emitter voltage approximately matches the relationship between the signal level and the brightness of the display device. Therefore, the correction signal is generated using the collector current of the bipolar transistor, and the bias voltage for adjusting the brightness of the display device is controlled using the correction signal, thereby canceling the nonlinearity of the photoelectric conversion characteristics of the display device. be able to.
[0042]
FIG. 5 shows the video signal S input to the
[0043]
In FIG. 5, the reference voltage V input to the base of the transistor Q1 of the
In transistor Q1, the input signal SinIs input to the emitter, the base-emitter voltage VbeIs the reference voltage VR And input signal SinIt depends on the difference. For this reason, the input signal SinLevel is the reference voltage VR When higher, transistor Q1 shuts off and collector current Ic1Becomes 0. On the other hand, the input signal SinLevel is the reference voltage VR In the following case, the transistor Q1 becomes conductive and the base-emitter voltage VbeCollector current I determined by an exponential functionc1Flows.
[0044]
Collector current I of transistor Q1c1Is folded back to the collector side of the transistor Q3 by a current mirror circuit composed of the transistors Q2 and Q3. That is, the collector current I of the transistor Q3C2Is the collector current I of transistor Q1c1Approximately equal to or the current Ic1Is determined at a predetermined ratio. Therefore, the correction signal S output by the
[0045]
By the
FIG. 6 shows the bias voltage of the picture tube and the change in pixel brightness accordingly.
[0046]
In the picture tube, since the video signal is input to the cathode, the potential difference between the cathode and the grid is large when the signal level is low, and more electrons are incident on the phosphor screen, so the screen becomes bright. Conversely, when the signal level is high, the potential difference between the cathode and the grid is low, and the amount of electrons incident on the phosphor screen is reduced, resulting in a dark screen. For this reason, in order to display the brightness according to the signal level, the video signal is inverted and amplified by the amplifier circuit and input to the cathode of the picture tube.
[0047]
As shown in FIG. 6, for example, the video signal S in FIG.inOn the other hand, the inverted amplified signal is supplied to the cathode of the picture tube. Due to the nonlinearity of the electro-optic conversion characteristics of the picture tube, the brightness of the display screen is not proportional to the signal level in the signal region where the level of the video signal is low. In the present embodiment, the correction signal S generated by the
[0048]
As described above, when the bias voltage is controlled low in the picture tube, the display screen becomes dark, and conversely, when the bias voltage is controlled high, the display screen becomes bright. For this reason, as shown in FIG.A Accordingly, by controlling the bias voltage to be low by the
[0049]
As described above, the bias voltage is controlled by the correction signal S obtained from the
[0050]
As described above, according to the present embodiment, a bipolar transistor that outputs an exponential collector current with respect to the base-emitter voltage is used as the correction circuit element, and the reference voltage V is applied to the base of the transistor.R And the video signal S to the emitterinIs extracted, and the correction signal S corresponding to the collector current is extracted.A Is generated. Correction signal SA By controlling the bias voltage of the display device according to the above, the non-linearity of the photoelectric conversion characteristics of the display device can be corrected. Furthermore, the reference voltage VR The signal level to be corrected, that is, the correction operating point can be easily controlled by adjusting the level of the correction signal S, and the correction signal S can be controlled by changing the resistance value of the resistance element connected to the emitter side of the correction transistor.A Level, that is, the correction amount can be easily controlled. Furthermore, in the correction circuit and the image display apparatus of this embodiment, the correction signal is not directly added to the input signal, but the SNR of the signal can be prevented from deteriorating.
[0051]
In the embodiment of the present invention described above, the grid-cathode voltage, that is, the bias voltage of the display device is controlled by controlling the grid voltage of the image display device in accordance with the correction signal generated by the correction circuit. The nonlinearity of the photoelectric conversion characteristics can be corrected. The present invention is not limited to such a configuration. For example, the same correction effect can be obtained by controlling the bias voltage level of the video signal supplied to the cathode of the picture tube.
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described in which the nonlinearity of the photoelectric conversion characteristics of the display device is corrected by controlling the DC bias voltage of the video signal supplied to the cathode.
[0052]
Second embodiment
FIG. 7 is a circuit diagram showing a second embodiment of the image display apparatus according to the present invention.
As shown in the figure, the image display apparatus of the present embodiment includes a
[0053]
In the image display apparatus according to the first embodiment of the present invention described above, the bias voltage of the
[0054]
Hereinafter, each part of the image display apparatus of this embodiment will be described.
The
[0055]
The
[0056]
The
[0057]
In the video display device of the present embodiment, the input video signal SinIn accordance with the
Therefore, if the voltage of the grid of the picture tube is constant, the video signal S supplied to the
[0058]
The
[0059]
FIG. 8 is a circuit diagram showing another configuration example of the image display apparatus of the present embodiment.
As shown in the figure, in this example, a video signal S in which a
[0060]
In the example shown in FIG. 7, the video signal whose DC bias voltage has been adjusted by the
[0061]
In the circuit example shown in FIG. 8, the
[0062]
As described above, in the image display device according to the present embodiment, when the grid voltage of the picture tube is held constant, the voltage between the grid and the cathode is controlled by controlling the DC bias voltage of the video signal input to the cathode. The brightness of the display image can be adjusted. As a method of controlling the bias voltage of the video signal supplied to the cathode, as shown in FIG. 7, the result of adjusting the bias voltage by the
[0063]
As described above, according to the video display apparatus of the present embodiment, the correction signal S generated by the correction circuit when the grid voltage of the picture tube is held constant.A Accordingly, the nonlinearity of the photoelectric conversion characteristics of the picture tube can be corrected by controlling the DC bias voltage of the video signal supplied to the cathode of the picture tube by the bias control circuit. Similarly to the first embodiment of the present invention described above, in the image display device of the present embodiment, the correction is not performed by directly adding the correction signal to the video signal, and the video signal is amplified along with the amplification process. Since the brightness of the display image is corrected by controlling the bias voltage, the SNR of the video signal can be prevented from deteriorating.
[0064]
【The invention's effect】
As described above, according to the correction circuit of the present invention and the image display apparatus using the correction circuit, a correction signal is generated using a circuit element having a nonlinear characteristic of an output current with respect to an input voltage, for example, a bipolar transistor, and By adjusting the brightness of the display screen by controlling the bias voltage of the image display device or the bias of the amplified signal in accordance with the correction signal, the nonlinearity of the photoelectric conversion characteristics of the image display device can be corrected.
Further, according to the present invention, the circuit configuration of the correction circuit can be simplified, the non-linearity of the image display apparatus can be corrected using a small circuit, and an increase in circuit cost due to the provision of the correction circuit can be suppressed.
Furthermore, according to the present invention, since the correction is performed by adjusting the bias voltage using the correction signal, the nonlinearity of the image display apparatus can be corrected without changing the original video signal, and the SNR of the video signal can be corrected. There is an advantage that deterioration can be prevented.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of an image display apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration example of a correction circuit used in the image display device of the present embodiment.
FIG. 3 is a graph showing nonlinearity of photoelectric conversion characteristics of the image display device.
FIG. 4 is a graph showing a relationship between a collector current and a base-emitter voltage of a transistor.
FIG. 5 is a waveform diagram showing an input signal and a reference voltage.
FIG. 6 is a conceptual diagram showing how the brightness of a display image is controlled by controlling a bias voltage.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a second embodiment of the image display device according to the present invention.
FIG. 8 is a circuit diagram showing another configuration example of the second embodiment of the image display apparatus according to the present invention.
FIG. 9 is a graph showing nonlinearity of photoelectric conversion characteristics of a display device and gain characteristics of an amplifier circuit for correcting the nonlinearity.
FIG. 10 is a configuration diagram illustrating an example of an image display device including a correction circuit.
FIG. 11 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a correction circuit that performs analog signal processing;
FIG. 12 is a circuit diagram illustrating a configuration example of a correction circuit that performs digital signal processing;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
上記入力信号を反転増幅し、増幅信号を上記受像管のカソードに出力する増幅回路と、
上記入力信号を入力し、当該入力信号に応じてベース・エミッタ間電圧が制御され、当該ベース・エミッタ間電圧とコレクタ電流との所定の非線形関係に応じて電流を出力するバイポーラトランジスタと、
上記バイポーラトランジスタの出力電流に応じて、上記受像管の入力信号レベルに対する明るさの非線形性を打ち消すように、上記バイポーラトランジスタの出力電流に対して非線形性をもつ補正信号を生成し、当該補正信号に応じて、上記受像管のグリッドと上記カソード間のバイアス電圧を制御する制御回路と
を有する画像表示装置。A picture tube that controls the brightness of the display image according to the level of the input signal ;
An amplification circuit that inverts and amplifies the input signal and outputs the amplified signal to the cathode of the picture tube;
A bipolar transistor that receives the input signal, controls a base-emitter voltage according to the input signal, and outputs a current according to a predetermined nonlinear relationship between the base-emitter voltage and a collector current ;
In accordance with the output current of the bipolar transistor, so as to cancel the brightness nonlinearity with respect to the input signal level of the picture tube, generates a correction signal having a non-linearity to the output current of the bipolar transistor, the correction signal And a control circuit for controlling a bias voltage between the grid of the picture tube and the cathode.
請求項1記載の画像表示装置。 Said bipolar base reference voltage of the transistor is applied, the image display apparatus according to claim 1, wherein the voltage signal corresponding to the input signal to the emitter is applied.
上記バイポーラトランジスタのコレクタ電流を検出する電流検出手段と、
上記電流検出手段の検出結果に応じて、上記バイアス電圧を制御するバイアス制御回路と
を有する請求項2記載の画像表示装置。 The control circuit is
Current detection means for detecting the collector current of the bipolar transistor;
The image display apparatus according to claim 2 , further comprising: a bias control circuit that controls the bias voltage according to a detection result of the current detection unit .
上記バイポーラトランジスタのコレクタ電流に応じた電流を出力するカレントミラー回路と、
上記カレントミラー回路の出力電流を電圧に変換する抵抗素子と
を有する請求項3記載の画像表示装置。 The current detection means includes
A current mirror circuit that outputs a current corresponding to the collector current of the bipolar transistor;
The image display device according to claim 3 , further comprising: a resistance element that converts an output current of the current mirror circuit into a voltage .
上記入力信号を反転増幅し、増幅信号を上記受像管のカソードに出力する増幅回路と、
上記入力信号を入力し、当該入力信号に応じてベース・エミッタ間電圧が制御され、当該ベース・エミッタ間電圧とコレクタ電流との所定の非線形関係に応じて電流を出力するバイポーラトランジスタと、
上記バイポーラトランジスタの出力電流に応じて、上記受像管の入力信号レベルに対する明るさの非線形性を打ち消すように、上記出力電流に対して非線形性をもつ補正信号を生成し、当該補正信号に応じて、上記増幅回路の出力信号のバイアス電圧を制御する制御回路と
を有する画像表示装置。A picture tube that controls the brightness of the display image according to the level of the input signal ;
An amplification circuit that inverts and amplifies the input signal and outputs the amplified signal to the cathode of the picture tube;
A bipolar transistor that receives the input signal, controls a base-emitter voltage according to the input signal, and outputs a current according to a predetermined nonlinear relationship between the base-emitter voltage and a collector current ;
In accordance with the output current of the bipolar transistor, a correction signal having nonlinearity with respect to the output current is generated so as to cancel the brightness nonlinearity with respect to the input signal level of the picture tube , and in accordance with the correction signal And a control circuit for controlling the bias voltage of the output signal of the amplifier circuit.
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