DE69219867T2

DE69219867T2 - Kontraststrahlstrombegrenzungsanordnung mit sekundären Helligkeitstrahlstrombegrenzungsvorrichtungen

Info

Publication number: DE69219867T2
Application number: DE69219867T
Authority: DE
Inventors: William Adamson Lagoni
Original assignee: Thomson Consumer Electronics Inc
Current assignee: Technicolor USA Inc
Priority date: 1991-12-16
Filing date: 1992-12-05
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2012-12-06
Also published as: EP0547456B1; EP0547456A2; KR960009798B1; US5200829A; MX9207294A; CN1074322A; EP0547456A3; JPH05308593A; CA2082243C; MY108456A; KR930015653A; ES2101009T3; CN1050955C; SG71654A1; TW216477B; DE69219867D1; JP3052225B2; CA2082243A1

Description

SACHGEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strahlstrom-Begrenzungsanordnung, die in einem Fernsehempfänger oder in einem Monitor verwendet werden kann.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Viele Fernsehsysteme wie Fernsehempfänger und Monitore, die eine Bildröhre als Anzeigevorrichtung enthalten, enthalten auch eine Bildröhren-Strahlstrom-Begrenzungs-(BCL)-Anordnung, manchmal auch als automatische Strahlbegrenzungs-(ABL)-Anordnung bezeichnet. Eine BCL-Anordnung verhindert übermäßige Strahlströme, die eine Leuchtfleck-Defokussierung oder eine "Leuchtfleck- Überhellung" verursachen können, und die auch unter extremen Bedingungen die Bildröhre beschädigen können. Üblicherweise erfaßt eine BCL-Anordnung den von der Bildröhre gezogenen durchschnittlichen Strahlstrom, indem der von der Hochspannungs- Stromversorgung für die Bildröhre gezogene Wiederversorgungs- Strom erfaßt wird, und es wird ein BLC-Steuersignal erzeugt, das die Größe des Strahlstroms darstellt. Das BLC-Steuersignal wird in einer Rückkopplungsart einem der Abschnitte des Fernsehempfängers für Kontrast und Helligkeit oder beiden Abschnitten zugeführt, um so den Strahlstrom zu vermindern, falls der erfaßte Strahlstrom einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten sollte.
Der Kontrastabschnitt steuert die Verstärkung des mit der Bildröhre verbundenen Videokanals und daher die Spitze-zu-Spitze- Amplitude von der Bildröhre zugeführten Videosignalen. Der Helligkeitsabschnitt steuert den Schwarzpegel der der Bildröhre zugeführten Videosignale.
Viele BLC-Anordnungen arbeiten in sequentieller Weise, indem der Kontrast von wiedergegebenen Bildern vermindert wird, bevor ihre Helligkeit vermindert wird, weil Kontraständerungen subjektiv vom Betrachter weniger wahrnehmbar sind als Helligkeitsänderungen. Dennoch können wahrnehmbare Helligkeitsveränderungen in Bildern erzeugt werden, die sonst in guter Verfassung sind. Solche durch BLC induzierte Helligkeitsänderungen sind insbesondere in Fernsehsystemen, wie Großbildschirm- und Projektionssystemen ausgeprägt, die Videokanäle mit verhältnismäßig hoher Verstärkung verwenden, um den durchschnittlichen Bild-Lichtausgang zu erhöhen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Aspekt der Erfindung betrifft die Erkenntnis, daß es für eine BCL-Anordnung nicht erwünscht ist, die Helligkeit von wiedergegebenen Bildern unter normalen Betriebsbedingungen zu vermindern. Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft jedoch die Erkenntnis, daß es zwar möglich ist, eine Strahlstrom-Begrenzung durchzuführen, indem nur der Kontrast der wiedergegebenen Bilder bei oder nahe bei einem nominalen (im mittleren Bereich liegenden) Helligkeitspegel vermindert wird, jedoch ist eine solche Strahlstrom-Begrenzung nur über den Kontrast unannehmbar und kann für Bilder mit einem größeren als dem nominalen Helligkeitspegel unwirksam sein. Wenn somit die vom Benutzer vorgenommene Helligkeitseinstellung größer ist als die, die dem nominalen Helligkeitspegel entspricht, und nur eine Strahlstrom- Begrenzung über den Kontrast verwendet wird, kann der Bildkontrast auf den minimalen Pegel vermindert werden, ohne den Strahlstrom auf einen annehmbaren Pegel zu vermindern.
Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft eine BCL-Anordnung, bei der im wesentlichen der volle Bereich der Kontrastverminderung ohne Verminderung von Helligkeit verwendet wird, wenn die vom Benutzer vorgenommene Helligkeitseinstellung auf oder nahe dem nominalen Pegel ist. Die BCL-Anordnung erfaßt jedoch den Pegel der vom Benutzer vorgenommenen Helligkeitseinstellung und vermindert die Helligkeitseinstellung so, daß sie innerhalb einer Spanne des nominalen Pegels liegt, wenn die Helligkeitseinstellung durch den Benutzer ungewöhnlich hoch ist. Eine zusätzliche Strahlstromverminderung wird durch Kontrastverminderung bewirkt.
Dieser und andere Aspekte der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

In der Zeichnung stellen dar:
Fig. 1 teilweise in Form eines Blockschaltbildes und teilweise in Form einer schematischen Schaltung ein Fernsehsystem mit einer gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung aufgebauten Strahlstrom-Begrenzungsanordnung; und
Fig. 2 bis 5 Kurven, die zum Verständnis der Funktion der in Fig. 1 dargestellten BCL-Anordnung hilfreich sind; und
Fig. 6 teilweise in Form eines Blockschaltbildes und teilweise in Form einer schematischen Schaltung eine modifizierte Form des in Fig. 1 dargestellten Fernsehsystems.
Beispielsweise Werte für Komponenten, Spannung und Strom sind in Fig. 1 bis 6 angegeben. Die Werte der Widerstände sind - wenn nicht anders bezeichnet - in Ohm angegeben. Der Buchstabe "K" bedeutet KiloOhm und der Buchstabe "M" bedeutet MegOhm. Die Werte der Kondensatoren sind in Mikrofarad angegeben. Die Werte der Spannungen sind in Volt (V) und die Werte der Ströme in Mikroampère angegeben.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Das in Fig. 1 dargestellte Fernsehsystem enthält eine Videosignal-Verarbeitungseinheit 1 zur Verarbeitung von Luminanz- und Chrominanzkomponenten eines zusammengesetzten Video-Eingangssignals, um rote, grüne und blaue (R-, G- und B-) Ausgangssignale zu erzeugen, die fur eine Ansteuerung einer Bildröhre 3 geeignet sind. Die Videosignal-Verarbeitungseinheit 1 enthält einen Kontrastabschnitt 5 zur Steuerung der Spitze-zu-Spitze-Amplitude der R-, G- und B-Signale, die der Bildröhre 3 zugeführt werden, und einen Helligkeitsabschnitt 7 zur Steuerung des Schwarzpegels der R-, G- und B-Signale. Der Kontrastabschnitt 5 und der Helligkeitsabschnitt 7 können in einem Luminanzsignal-Verarbeitungskanal (nicht dargestellt) enthalten sein, der sich in einer integrierten Fernsehsignal-Verarbeitungsschaltung TA8680 befindet, die von der Toshiba Corporation erhältlich ist. Alternativ können Paare von Kontrast- und Helligkeitsabschnitten, die dem Kontrastabschnitt 5 und dem Helligkeitsabschnitt 7 entsprechen, in entsprechenden Rot-, Grün- und Blau-Videosignal-Verarbeitungskanälen enthalten sein, die sich in einer integrierten Videosignal-Verarbeitungsschaltung TA7730 befinden, die ebenfalls von der Toshiba Corporation erhältlich ist. Eine Hochspannungs- Stromversorgung 9 liefert eine hohe Betriebsspannung für die Bildröhre 3 in Abhängigkeit von Horizontal-Ablenksignalen, die von einem Ablenk-Abschnitt (nicht dargestellt) erzeugt werden. Der übrige Teil des in Fig. 1 dargestellten Fernsehsystems enthält Kontrast- und Helligkeits-Steuerabschnitte und eine erfindungsgemäß aufgebaute Strahlstrom-Begrenzungs-(BCL)-Anordnung.
Verschiedene Teile des Fernsehsystems werden durch eine Steuereinheit 11 gesteuert, die einen Mikroprozessor umfaßt, der gemäß einem gespeicherten Programm und in Abhängigkeit von vom Benutzer ausgelösten Befehlssignalen arbeitet, die beispielsweise mittels einer Fernsteuereinheit (nicht dargestellt) eingegeben werden.
Die Steuereinheit 11 erzeugt ein Impulssignal, das beispielsweise in Form eines Binärraten-Vervielfachers (BRM) kodiert wird, um den vom Benutzer bevorzugten Kontrast darzustellen. Das Kontrast-BRM-Impulssignal steuert einen elektronischen Schalter SWC, der Teil eines Digital/Analog-Wandlers (DAC) 13 bildet, um eine dem Benutzer entsprechende analoge Kontrast- Steuerspannung zu erzeugen, die dem Kontrastabschnitt 5 zugeführt wird. Der Kontrast eines wiedergegebenen Bildes ist unmittelbar auf die Größe der auf den Benutzer ansprechenden analogen Kontrast-Steuerspannung bezogen. Somit führen Erhöhungen in der Größe der analogen Kontrast-Steuerspannung zu Erhöhungen des Bildkontrasts, und Verminderungen der Größe der analogen Kontrast-Steuerspannung führen zur Verminderung des Bildkontrastes.
Der Schalter SWC ist in Reihe mit Widerständen RC1 und RC2 mit einer Quelle für eine positive Versorgungsspannung (+12 Volt) verbunden. Da der Schalter SWC in Abhängigkeit von dem Kontrast-BRM-Signal geöffnet und geschlossen wird, wird am Verbindungspunkt der Widerstände RC1 und RC2 eine im Pegel verschobene Version des Kontrast-BRM-Impulssignals erzeugt. Das im Pegel verschobene Impulssignal wird über einen niedrigwertigen Widerstand RC3 mit einem Filterkondensator CC verbunden, wo es tiefpaßgefiltert wird, um die auf den Benutzer ansprechende analoge Kontrast-Steuerspannung zu erzeugen.
Die Steuereinheit 11 erzeugt auch ein BRM-kodiertes Impulssignal, das die vom Benutzer bevorzugte Helligkeit darstellt. Das Helligkeits-BRM-Impulssignal steuert einen elektronischen Schalter SWB, der Teil eines Digital/Analog-Wandlers (DAC) 15 ist, um eine vom Benutzer abhängige analoge Helligkeits-Steuerspannung zu erzeugen, die dem Helligkeitsabschnitt 7 zugeführt wird. Die Helligkeit eines wiedergegebenen Bildes ist unmittelbar auf die Größe der vom Benutzer abhängigen analogen Helligkeits-Steuerspannung bezogen. Somit führen Erhöhungen der Größe der analogen Helligkeits-Steuerspannung zu Erhöhungen der Bildhelligkeit, und Verminderungen der Größe der analogen Helligkeits-Steuerspannung führen zu Verminderungen der Bildhelligkeit.
Der Schalter SWB ist in Reihe mit einem Widerstand RB1 mit einer Quelle für eine positive Versorgungsspannung (+12 Volt) verbunden. Da der Schalter SWB in Abhängigkeit von dem Helligkeits-BRM-Signal geöffnet und geschlossen wird, wird eine im Pegel verschobene Version des Helligkeits-BRM-Impulssignals am Verbindungspunkt des Widerstands RB1 und des Schalters SWB erzeugt. Das im Pegel verschobene Impulssignal wird durch ein Tiefpaßfilter gefiltert, das in Reihe geschaltete Widerstände RW2 und RW3 und einen Kondensator CB umfaßt, um die vom Benutzer abhängige analoge Helligkeits-Steuerspannung zu erzeugen. Das Tiefpaßfilter enthält auch einen Spannungsteiler mit Widerständen RB4 und RB5, die in Reihe zwischen einer Quelle für eine positive Versorgungsspannung (+12 Volt) und Masse geschaltet sind. Eine Spannung entsprechend dem nominalen Helligkeitspegel wird am Verbindungspunkt der Widerstände RB4 und RB5 erzeugt und dem Verbindungspunkt des Widerstands RB3 und des Kondensators CB zugeführt.
Eine BCL-Anordnung enthält eine Schaltung 17 zur Erfassung des von der Bildröhre 3 in Abhängigkeit von den R-, G- und B-Signalen gezogenen Strahlstroms durch Erfassung des Stroms (IS), der durch die Hochspannungs-Stromversorgung 9 von einer Quelle für eine positive Versorgungsspannung (+24 Volt) durch einen Widerstand RS gezogen wird. Der Strom IS ist bekannt als der Wiederversorgungsstrom, weil er von der Hochspannungsversorgung 9 während der Horizontal-Rücklaufintervalle gezogen wird, um den von ihm von der Bildröhre 3 während der Horizontal-Hinlaufintervalle gezogenen Strom wieder aufzufüllen. Die am Widerstand RS erzeugte Spannung ist proportional zu der Größe des Wiederversorgungsstroms IS und wird durch einen Filterkondensator CS gefiltert. Die am Kondensator RS erzeugte Spannung ist daher normalerweise proportional zu dem Durchschnittswert des Wiederversorgungsstroms IS und daher zum Durchschnittswert des von der Bildröhre 3 gezogenen Strahlstroms.
Eine Diode CRQ ist normalerweise in Vorwärtsrichtung vorgespannt und daher aufgrund der Verbindung ihrer Anode mit einer Quelle für eine positive Versorgungsspannung (+12 Volt) durch einen Widerstand RQ leitend. Wenn die Diode CRQ leitend ist, verbindet sie den Filterkondensator CP mit Masse, so daß der Filterkondensator CP dazu dient, die an dem Widerstand RS erzeugte Spannung - wie zuvor beschrieben - zu filtern. Die Diode CRQ ist jedoch in Sperrichtung vorgespannt und daher in Abhängigkeit von augenblicklichen Sprüngen des Wiederversorgungs- Stroms nicht-leitend. Wenn die Diode CRQ nicht-leitend gemacht wird, wird der Filterkondensator CS von Masse abgekoppelt und erlaubt der an dem Widerstand RS erzeugten Spannung, die augenblicklichen Sprünge des Wiederversorgungsstroms widerzuspiegeln. Eine solche "Schnellabschalt"-Anordnung ist Gegenstand des US-Patents 4,167,025 mit dem Titel "AUTOMATIC PEAK BEAM CURRENT LIMITER", ausgegeben für D.H. Willis am 4. September 1979.
Die an dem Widerstand RS erzeugte&sub1; den Strahlstrom darstellende Spannung wird über einen als Emitterfolger geschalteten PNP-Transistor Q1 einer Schwellwert-Vergleichsschaltung 19 zugeführt, die einen NPN-Transistor Q2 in Basisschaltung umfaßt. Die Schwellwert-Vergleichsschaltung 19 enthält ferner einen Widerstand RG, der zwischen den Emittern der Transistoren Q1 und Q2 und einem eine Bezugsspannung (VREF) bestimmenden Spannungsteiler 21 liegt, der Widerstände RRF1 und RRF2 sowie einen Filterkondensator CRF enthält. Die Bezugsspannung VREF wird der Basis des Transistors Q2 zugeführt. Eine Klemmdiode CRC, die zwischen der Basis des Transistors Q1 und einer Quelle für eine positive Versorgungsspannung (+12 V) liegt, verhindert, daß die an der Basis erzeugte Spannung einen Pegel überschreitet, der geringfügig (0,7 Volt) größer ist als die Versorgungsspannung, um den Sperrspannungs-Durchbruch des Transistors Q1 und/oder des Transistors Q2 zu verhindern. Der Kollektor des Transistors Q2 ist mit einer Quelle für eine positive Versorgungsspannung (+24 Volt) über einen Widerstand RB verbunden. Eine BCL-Steuerspannung, die die Größe des Strahlstroms darstellt, wird am Kollektor des Transistors Q2 erzeugt.
Die am Kollektor des Transistors Q2 erzeugte BCL-Steuerspannung wird dem Ausgang des Kontrast-DAC 13 über eine Diode CRD zugeführt. Die BCL-Steuerspannung wird auch einem als Emitterfolger geschalteten PNP-Transistor Q3 zugeführt, der mit dem Helligkeits-DAC 15 zusammenwirkt. Die Diode CRD isoliert den Kontrast-DAC 13 von dem Helligkeits-DAC 15. Der als Emitterfolger geschaltete Transistor Q3 puffert den Kollektor des Transistors Q2, so daß der Gewinn des die Vergleichsschaltung 19 umfassenden Transistors Q2 unabhängig von der Impedanz ist, die von dem Helligkeits-DAC 15 dargeboten wird. Der Gewinn der Vergleichsschaltung 19 wird durch die Impedanz bestimmt, die dem Kollektor des Transistors Q2 durch den Kontrast-DAC 13 dargeboten wird, und durch den Wert des Widerstands RG, der zwischen den Emittern der Transistoren Q1 und Q2 liegt. Der Transistor Q2 dient in Verbindung mit den Widerständen RB2, RB3, RB4 und RB5 auch als Vergleichsschaltung zum Vergleich der Helligkeitseinstellung des Benutzers mit der BCL-Steuerspannung. Es ist dieser Vergleich, der bestimmt, wenn die Helligkeits-BCL-Begrenzung beginnt, und genauer gesagt sicherstellt, daß die Helligkeits-BCL normalerweise nur eintritt, wenn die Helligkeitseinstellung des Benutzers oberhalb des nominalen (im mittleren Bereich liegenden) Helligkeits-Steuerpegels ist.
Wenn im Betrieb die Größe des von der Bildröhre 3 gezogenen Strahlstroms sehr niedrig ist, wird die Basisspannung des Transistors Q1 durch die leitende Diode CRC auf etwa +12,7 Volt geklemmt. Bei einem etwas höheren Strahlstrom wird die Diode CRC nicht-leitend gemacht, wodurch die Basisspannung des Transistors Q1 sich ändern kann. Die Größe der am Widerstand RS erzeugten Spannung, durch die der Wiederversorgungsstrom IS fließt, ist unmittelbar auf die Größe des Strahlstroms bezogen. Daher ist die Größe der an der Basis des Transistors Q1 erzeugten Spannung unmgekehrt auf die Größe des Strahlstroms bezogen, so daß, wenn der Strahlstrom weiter zunimmt, die umgekehrt bezogene Basisspannung des Transistors Q1 abnimmt. Die Emitterspannung des Transistors Q1 folgt der Basisspannung des Transistors Q1. Die letztere Spannung wird jedoch nicht dem Kollektor des Transistors Q2 zugeführt, und die Strahlstrombegrenzung tritt nicht auf, bis der Transistor Q2 leitend wird. Der Transistor Q2 wird leitend, wenn die Emitterspannung des Transistors Q2 eine Spannung erreicht, die etwas niedriger (0,7 Volt) als die Bezugsspannung VREF ist. Der Schwellwert, bei dem die Strahlstrom- Begrenzung beginnt, wird quantitativ durch den Wert der Bezugsspannung VREF und den Wert des Widerstands RS errichtet.
Nachdem der den Strahlstrom begrenzende Schwellwert erreicht wird, nimmt die Größe der am Kollektor des Transistors Q2 erzeugten BCL-Steuerspannung ab. Dies bewirkt sofort, daß die Größe der Kontrast-Steuerspannung, die dem Kontrastabschnitt 5 zugeführt wird, abnimmt. Die dem Helligkeitsabschnitt 7 zugeführte Helligkeits-Steuerspannung nimmt jedoch nicht ab, bis der Vergleichs-Transistor Q3 leitend gemacht wird. Der Transistor Q3 wird leitend gemacht, wenn zwei Kriterien erfüllt sind:
1. Der Durchschnittswert des am Verbindungspunkt des Widerstands RB1 und des Schalters SWB (Knoten 1) erzeugten Impulssignals muß die am Verbindungspunkt der Widerstände RB4 und RB5 (Knoten 2) erzeugte Spannung übersteigen; und
2. die am Kollektor des Transistors Q2 erzeugte BCL-Steuerspannung muß unter die Spannung fallen, die am Verbindungspunkt der Widerstände RB2 und RB3 (Knoten 3) erzeugt wird.
Wenn, wie oben erwähnt, die Werte der Widerstände RB4 und RB5 so gewählt werden, daß die an ihrem Verbindungspunkt (Knoten 2) erzeugte Spannung dem nominalen Helligkeits-Steuerpegel entspricht, stellt das erste Kriterium sicher, daß die Helligkeits- Strahlstrom-Begrenzung nicht auftritt, es sei denn, daß die Benutzereinstellung der Helligkeitssteuerung größer als der nominale Helligkeits-Steuerpegel ist.
Die Helligkeits-Vergleichsanordnung mit dem Transistor Q3 und den Widerständen RB2, RB3, RB4 und RB5 arbeitet in der folgenden Weise: Wenn der Durchschnittswert des am Knoten 1 erzeugten Impulssignals gleich der am Knoten 2 erzeugten Spannung ist, fließt in beiden Richtungen zwischen den Knoten 1 und 2 kein Strom. Im Ergebnis ist die am Knoten 3 erzeugte Spannung gleich der am Knoten 1 erzeugten Spannung, d.h. dem nominalen Helligkeits-Steuerpegel. Wenn der Durchschnittswert des am Knoten 1 erzeugten Impulssignals kleiner als die am Knoten 2 ereugte Spannung ist, ist die am Knoten 3 erzeugte Spannung kleiner als der nominale Helligkeits-Steuerpegel. Wenn der Durchschnittswert des an dem Knoten 1 erzeugten Impulssignals größer als die am Knoten 2 erzeugte Spannung ist, ist die am Knoten 3 erzeugte Spannung größer als der nominale Helligkeits-Steuerpegel. Im Ergebnis tritt die Helligkeits-Strahlstrom-Begrenzung nicht auf, es sei denn, daß der Benutzer den Helligkeits-Steuerpegel höher als den normalen Helligkeits-Steuerpegen eingestellt hat.
Wenn der Transistor Q3 leitend ist, nimmt die Helligkeits- Steuerspannung in Abhängigkeit von der abnehmenden BCL-Steuerspannung ab, die am Kollektor des Transistors Q2 erzeugt wird. Während dieser Zeit ist die Helligkeits-Steuerspannung durch die Spannung bestimmt, die am Emitter des Transistors Q3 (die BCL- Steuerspannung weniger dem Basis-Emitter-Spannungsabfall des Transistors Q3) erzeugt wird, den Wert des Widerstands RB3 und die Thevenin-Ersatzschaltung des die Widerstände RB4 und RB5 umfassenden Spannungsteilers (eine Spannungsquelle, die eine Spannung liefert, die gleich der am Knoten 2 ist, und ein Quellen- Widerstand, der gleich der Parallel-Kombination der Widerstände RB4 und RB5 ist).
Der Transistor Q2 wird eventuell bei einem relativ hohen Pegel des Strahlstroms gesättigt. Nachdem dies geschehen ist, wird die BCL-Steuerspannung, die am Kollektor des Transistors Q2 erzeugt wird, auf die Bezugsspannung VREF geklemmt, die der Basis des Transistors Q2 weniger dem Basis-Kollektor-Spannungsabfall zugeführt wird. Als Ergebnis wird die Kontrast-Steuerspannung auf annähernd die Bezugsspannung VREF geklemmt, wobei zu bemerken ist, daß der Spannungsabfall der Diode CRD annähernd gleich dem Basis-Kollektor-Spannungsabfall des Transistors Q2 ist. Die Helligkeits-Steuerspannung wird auf eine Spannung geklemmt, die durch die Bezugsspannung VREF, den Wert des Widerstands RB3 und die Thevenin-Ersatzschaltung des die Widerstände RB4 und RB5 umfassenden Spannungsteilers bestimmt wird, wie oben erwähnt.
Fig. 2 bis 5 zeigen die Offenkreis-Kontrast- und Helligkeits-Steuerkurven der in Fig. 1 dargestellten Anordnung als Funktion des Strahlstroms. Diese Kurven entsprechen Widerstandswerten (mit Ausnahme der Widerstände RB2 und RB3), die in Fig. 1 dargestellt sind, und die zur Steuerung der Kontrast- und Helligkeitsabschnitte des oben erwähnten Videosignal-Verarbeitungs- IC TA7730 von Toshiba geeignet sind. In Fig. 2 bis 5 sind die Kontrast-Steuerkurven für minimale, nominale und maximale Benutzer-Einstellungen der Kontraststeuerung dargestellt. Es wird im Hinblick auf die Kontrast-Steuerkurve bemerkt, daß, wenn die Steuerspannung den minimalen Gewinnwert des Kontrastabschnitts 5 erreicht, der Bildkontrast nicht weiter vermindert wird, obwohl die Kontrast-Steuerspannung ihre Abnahme fortsetzt. Die Helligkeits-Steuerkurven für nur die nominale und die maximale Benutzer-Einstellungen der Helligkeit sind dargestellt, da die Helligkeits-Strahlstrom-Begrenzung nicht auftritt, es sei denn, daß die Benutzer-Einstellung der Helligkeit gleich oder größer als die nominale Helligkeits-Einstellung des Benutzers ist.
Fig. 2 bis 5 zeigen die Wirkung einer Änderung der Werte der Widerstände RB2 und RB3 des Helligkeits-DAC 15 auf die Helligkeits-Steuerkurven. Das Verhältnis der Widerstände RB2 und RB3 bestimmt den Punkt, an dem die Helligkeits-Strahlstrombegrenzung relativ zu der Kontrast-Steuereinstellung des Benutzers beginnt. Fig. 2 (RB2 = 270 K, RB3 = 0) zeigt, daß die Helligkeits-Strahlstrom-Begrenzung nicht auftritt, bis die Kontrast-Strahlstrom- Begrenzung auf oder nahe ihrem Maximum ist. Fig. 5 (RB2 = 0, RB3 = 270 K) zeigt, daß die Helligkeits-Strahlstrom-Begrenzung bei etwa demselben Pegel des Strahlstroms beginnt wie die Kontrast- Strahlstrom-Begrenzung. Wie in Fig. 3 und 4 gezeigt ist, bewirken Zwischenverhältnisse der Werte der Widerstände RB2 und RB3, daß der Punkt, bei dem die Helligkeits-Strahlstrom-Begrenzung beginnt, sich zwischen den in Fig. 2 und 5 angegebenen Punkten ändern. Eine Änderung der Werte der Widerstände RB2 und RB3 beeinflußt die Kontrast-Steuerkurve nicht nennenswert. Es wird ebenfalls bemerkt, daß die Benutzer-Einstellung der Kontrast- Steuerung zwar den Startpunkt der Helligkeits-Strahlstrom-Begrenzung beeinflußt, daß jedoch die Benutzer-Einstellung der Helligkeits-Steuerung nicht die Kontrast-Steuerkurve beeinflußt.
Fig. 2 bis 5 zeigen ferner in gestrichelten Linien die Wirkung einer Änderung der Bezugsspannung VREF auf die Helligkeits- Steuerkurve. Die Größe der Bezugsspannung VREF bestimmt in Verbindung mit den Werten der Widerstände RB3, RB4 und RB5 die minimale Steuerspannung der Helligkeits-Strahlstrom-Begrenzung. Es sei jedoch bemerkt, daß die Helligkeits-Strahlstrom-Steuerspannung nicht unter die nominale Helligkeits-Steuerspannung fällt, bis der gesamte Bereich der Steuerspannung der Kontrast-Strahlstrom-Begrenzung erschöpft ist und die Steuerspannung der Kontrast-Strahlstrom-Begrenzung sich auf ihrem minimalen Wert befindet. Solche Verminderungen in der Helligkeit sind Notmaßnahmen, die vorgesehen werden, um abnormale Betriebsbedingungen zu berücksichtigen, z.B. aufgrund der Fehleinstellung der Schirmspannungen für die Bildröhre 3.
Es sei bemerkt, daß, wenn der Wert der Bezugsspannung VREF geändert wird und es erwunscht ist, denselben, den Strahlstrom begrenzenden Schwellwert beizubehalten, es notwendig ist, den Wert des Widerstands RS zu ändern. Da der Wert des Widerstands S eine der Bedingungen ist, die den Gewinn des den Strahlstrom begrenzenden Kreises bestimmen, wenn der Wert des Widerstands geändert wird und es erwünscht ist, denselben Kreisgewinn beizubehalten, auch der Wert des Widerstands RG geändert werden muß.
Für den Fachmann sei bemerkt, daß Abwandlungen der bevorzugten Ausführungsform vorgenommen werden können, um eine Anpassung an bestimmte Notwendigkeiten vorzunehmen. Beispielsweise ist die in Fig. 6 dargestellte Strahl-Begrenzungsanordnung in ihrem Aufbau ähnlich wie die Anordnung von Fig. 1, aber die Komponentenwerte sind geändert worden, damit sie zu einem Fernsehsystem passen, bei dem ein höherer durchschnittlicher Strahlstrom einen höheren Strahl-Begrenzungs-Schwellwert (z.B. 2050 Mikroampère) und einen unterschiedlichen Bereich für die Helligkeits-Steuerspannung (Z.B. 5,2 Volt ± 0,7 Volt) erfordert. Eine Schutzdiode CRP wurde zwischen dem Emitter des Transistors Q3 und der Verbindung der Widerstinde RB2 und RB3 (Knoten 3) hinzugefügt, um den Sperr-Durchbruch des Transistors Q3 zu verhindern.
Die in Fig. 6 dargestellte Strahl-Begrenzungsanordnung unterscheidet sich auch in anderer Hinsicht von der Anordnung in Fig. 1. Insbesondere wurde eine automatische Kontrast-Einheit 23 hinzugefügt. Die automatische Kontrast-Steuereinheit 23 spricht auf die ins Weiße gehenden Spitzen eines Signals an, die der Luminanzkomponente von wiedergegebenen Bildern entsprechen und vermindert die Kontrast-Steuerspannung, die an dem Filterkondensator CC erzeugt wird, wenn ins Weiße gehende Spitzen einen vorgegebenen Schwellwert überschreiten. Wie in Fig. 6 angegeben ist, kann die automatische Kontrast-Steuereinheit 23 auf eine Kombination (Z.B. die Summe) der der Bildröhre 23 zugeführten R-, G- und B-signale ansprechen. Eine solche automatische Kontrast-Steueranordnung ist in Einzelheiten im US-Patent 4,980,756 mit dem Titel "CONTROL SIGNAL GENERATOR FOR A TELEVISION SYSTEM" beschrieben, das am 25. Dezember 1990 für W.A. Lagoni ausgegeben wurde. Die automatische Kontrast-Steuereinheit 23 spricht auch auf die Benutzer-Einstellung des Kontrastes an, um die automatische Weiß-Spitzen-Begrenzungs-Operation aufzuheben, falls die Benutzer-Einstellung des Kontrastes auf ihrem maximalen Wert sein sollte. Das letztere zeigt an, daß der Benutzer mehr daran interessiert ist, Bilder mit maximalen Spitzen-Weiß-Teilen zu erhalten als eine Leuchtfleck-Defokussierung zu verhindern. Um die automatische Weiß-Spitzen-Begrenzungs-Operation aufzuheben, enthält die automatische Steuereinheit 23 ein Hilfs-Tiefpaßfilter (nicht dargestellt) zum Erfassen der Benutzer-Einstellung der Kontrast-Steuerung und eine Schaltanordnung (nicht dargestellt) zum Abkoppeln des Ausgangs der automatischen Kontrast- Steuereinheit 23 von dem Filterkondensator CC, wenn die Benutzer-Einstellung der Kontrast-Steuerung sich auf ihrem maximalen Pegel befindet. Eine solche Anordnung ist in Einzelheiten in der US-Patentanmeldung mit der Serial Number 751,810 mit dem Titel "VIDEO SIGNAL SYSTEM INCLUDING APPARATUS FOR DEACTIVATING AN AUTOMATIC CONTROL ARRANGEMENT", angemeldet am 30. August 1991 für W.A. Lagoni und R.L. O'Brien. Um das Hilfs-Tiefpaßfilter des automatischen Kontrast-Aufhebungs-Teils der automatischen Kontrast-Einheit 23 anzupassen, ist ein Emitter-Folger mit einem NPN-Transistor Q4 und einem Emitter-Lastwiderstand RC4 dem Kontrast-DAC 13 zwischen der Verbindung der Widerstände RC1 und RC2 und dem den Widerstand RC3 und den Filterkondensator CC umfassenden Tiefpaßfilter hinzugefügt worden.
Die Erfindung wurde zwar unter Bezugnahme auf ein Direkt-Betrachtungs-Fernsehsystem beschrieben, bei dem die wiedergegebenen Bilder unmittelbar auf dem Schirm einer einzelnen Bildröhre wiedergegeben werden, sie kann jedoch auch zur Steuerung der Strahlströme der einzelnen Rot-, Grün- und Blau-Bildröhren eines Projektions-Fernsehsystems verwendet werden. Beispielsweise kann die in Fig. 6 dargestellte Anordnung in einem Projektions-Fernsehsystem verwendet werden, das einen Strahlstrom-Begrenzungs- Schwellwert von 1650 Mikroampère erfordert, indem einfach der Wert des Widerstandes RS von 11,1 kOhm auf 13,7 kOhm geändert wird.

Claims

1.) Strahlstrom-Begrenzungsanordnung für die Verwendung in einem Fernsehsystem mit einer Bildröhre (3) und einem Videosignal- Verarbeitungskanal (1), das Bildkontrast- und Bildhelligkeits- Abschnitte (5 bzw. 7) hat, um der Bildröhre ein verarbeitetes Videosignal (R; G; B) zuzuführen, und auf den Benutzer ansprechende Kontrast- und Helligkeits-Steuereinheiten (13 bzw. 15) zur Erzeugung entsprechender Benutzer-Kontrast- und Helligkeits- Steuersignale, wobei die Strahlstrom-Begrenzungsanordnung umfaßt:

Sensormittel (17) für den von der Bildröhre gezogenen Strahlstrom; und

Mittel (19) zur Erzeugung eines Kontrast-Strahlstrom-Steuersignals zur Verminderung des Bildkontrastes, wenn der erfaßte Strahlstrom einen ersten Schwellwert überschreitet;

gekennzeichnet durch;

Mittel (RB4; RB5), die mit der auf den Benutzer ansprechenden Helligkeits-Steuereinheit verbunden sind, um den Pegel des Benutzer-Helligkeits-Steuersignals mit einem nominalen Helligkeits-Steuersignal zu vergleichen, das einem nominalen Bildhelligkeits-Pegel entspricht; und

Mittel (Q3; RB2, RB3), die mit den Vergleichsmitteln verbunden sind, um ein Helligkeits-Strahlstrom-Steuersignal zur Verminderung der Bildhelligkeit zu erzeugen, wenn (1) der erfaßte Strahlstrom einen zweiten Schwellwert überschreitet, und (2) der Benutzer-Helligkeits-Steuerpegel den nominalen Benutzer- Helligkeits-Steuerpegel überschreitet.

2.) Strahlstrom-Begrenzungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Helligkeits-Strahlstrom-Steuersignal erzeugenden Mittel nur die Bildhelligkeit vermindern, wenn das Kontrast-Steuersignal seinen minimalen Wert erreicht.

3.) Strahlstrom-Begrenzungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Helligkeits-Strahlstrom-Steuersignal erzeugenden Mittel die Bildhelligkeit nur vermindern, bis die Bildhelligkeit wenigstens annähernd auf ihrem nominalen Pegel ist.

4.) Strahlstrom-Begrenzungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die das Helligkeits-Strahlstrom-Steuersignal erzeugenden Mittel auf das Kontrast-Strahlstrom-Steuersignal ansprechen.

5.) Strahlstrom-Begrenzungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schwellwert festgelegt ist.

6.) Strahlstrom-Begrenzungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die auf den Benutzer ansprechende Helligkeits-Steuereinheit eine Quelle (SWB) für ein kodiertes Impulssignal und ein Filter (CB) zur Filterung des Impulssignals umfaßt, um eine auf den Benutzer ansprechende Steuerspannung zu erzeugen; und

die Vergleichsmittel erste (RB2) und zweite (RB3) Widerstandselemente umfassen, die in Reihe zwischen der Impuls-Signalquelle (SWB) und einer Spannungsquelle (Knoten 2) liegen, die dem nominalen Bildhelligkeits-Pegel entspricht, und eine Schwellwert-Vorrichtung (Q3), die auf den erfaßten Strahlstrom anspricht und mit einer Verbindung (Knoten 3) zwischen dem ersten und zweiten Widerstandselement verbunden ist.

7.) Strahlstrom-Begrenzungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

die das Kontrast-Strahlstrom-Steuersignal erzeugenden Mittel einen Transistor (Q2) umfassen, der eine erste und eine zweite Elektrode, die einen Leitungskanal definieren, und eine Steuerelektrode zur Steuerung der Leitung des Leitungskansls hat;

die Strahlstrom-Sensormittel (17) mit der ersten Elektrode des Transistors verbunden sind;

eine Quelle (21) für eine Bezugsspannung (VREF), die dem ersten Schwellwert entspricht, mit der Steuerelektrode des Transistors verbunden ist; und

die Schwellwert-Vorrichtung (Q3) der Vergleichsmittel mit der zweiten Elektrode des Transistors verbunden ist.

8.) Strahlstrom-Begrenzungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannung auch dem nominalen Bildhelligkeits-Pegel entspricht.