JPH03169179A - ビデオ表示装置及び該装置を制御する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はビデオ信号処理装置に関し、特に、カラーテレ
ビジョン受像機のルミナンス信号処理装置に関する。

発明の背景 カラーテレビジョン受像機において、複合カラーテレビ
ジョン信号のルミナンス信号成分とクロミナンス信号成
分について別個の増幅チャネルを設けるのが通例である
。ルミナンス増幅器はコントラスト制御回路と輝度制御
回路の両方を含んでおり、この両回路は、通常、少なく
とも或る程度、視聴者により操作される。コントラスト
制御回路はビデオ増幅器の利得を調整して、キネスコー
プまたは陰極線管（ＣＲＴ）に供給されるビデオ信号す
なわち駆動信号のトレース部分の振幅の最高一最低値を
定める。輝度制御回路は典型的にはビデオ信号の黒レベ
ルを調整して、ＣＲＴの電子ビームのカットオフが生じ
る所に近い点を決定する。

典型的には、調整された黒レベルはビデオ信号の後部ポ
ーチレベルに関連しており、輝度は直流（Ｄ　Ｃ）挿入
回路またはクランプ回路により制御される。この輝度レ
ベルは光学的黒に対応していてもよい。しかしながら、
この“黒”　レベルは視聴者が、例えば、灰色のような
より高い輝度レベルに調整することができる。

この目的のために、テレビジョン受像機の輝度を調整す
るレベル設定手段は、ＣＲＴ画面上の画像の最大輝度レ
ベルがコントラストの調整レベルに直接関連して変更さ
れるように、コントラストを調整する振幅制御手段を設
定することにより変更される。このような状況では、画
像の暗い部分の見掛け上の黒を維持するために、コント
ラスト制御回路の視聴者による調整は、これに対応する
視聴者による輝度制御回路の設定の調整を必要としない
ことがしばしばある。この利点は、周囲が明るい時には
、或る場面の暗い部分における細部の明るさの変化が感
じられるようにするために必要とされる輝度調整の範囲
は、周囲が暗い時に必要とされる輝度調整の範囲より広
くなることを考慮することにより理解される。典型的に
は、コントラスト制御回路は、周囲が明るい状態で見る
時は高いレベルに設定され、周囲が暗い状況で見る時に
は比較的低いレベルに設定される。従って、コントラス
ト制御回路は、ＣＲＴの光出力レベルに対する視聴者の
感受性を示すものと見なすことができる。

上述のように、視聴者に最適の輝度調整範囲を与えるこ
とにより、“人間工学”を改善するために、過度の輝度
制御範囲を避けることが望ましいだけでなく、自動ビー
ム制限器（＾ｕｌｏｍａｔｉｃ　ＢｅａｍＬｉｍｉｔｅ
ｒ；　ＡＢＬ）における幾つかの設計上の制約を緩和す
ることも望ましい。過大な輝度制御範囲を許容すると、
ビーム制限器は、ビーム電流を効果的に制限するために
、一層複雑な方法で動作することを要求される。ビーム
制限器は、ビーム電流と何らかの関係を有する電圧また
は電流を感知し、ビデオ信号の特性を制御し、ビーム電
流を予め定められる量に制限する。通常制御されるビデ
オ信号の２つの主要な特性はコントラストと輝度である
。或る点までは、ビーム電流を制御するために輝度を制
御することはコントラストを制御することよりも望まし
くない。その理由は、変化させられるのはビデオ信号の
直流或分であり、黒レベルは、“黒い”ので、定義によ
り、低ビーム電流を必要とするからである。コントラス
トを減少させることの方がより望ましい。しかしながら
、コントラストと輝度の両方を制御することは、視聴者
がコントラストをできる限り低くして、広範囲の輝度制
御を非常に高い設定に調整した結果、コントラストが非
常に低くても、ＣＲＴが依然として過大なビーム電流へ
と駆動されている事態を防ぐために必要である。従って
、典型的には、過大なビーム電流を感知すると、自動ビ
ーム制限器はまず最初にコントラストを減少させるよう
に動作する。そしてコントラストを減少させてもＣＲＴ
のビーム電流が予め定められる限度内にならなげれば、
第２の動作段階として輝度を減少させる。従って、自動
ビーム制限器の設計は、コントラストを低く設定し非常
に高い輝度制御設定という事態をカバーする必要があり
、自動ビーム制限器は広範囲の輝度制御を行うことを要
求される。

視聴者用の輝度制御設定は広範囲であるが、自動ビーム
制限器の設計では、広範囲の制御でコントラストを調整
するかまたは広範囲の制御で輝度を調整するかの何れか
が選択される。自動ビーム制限器に与えられるコントラ
スト制御能力の変化が４対１または５対１をはるかに超
え、それと共に、異常に高い視聴者用輝度制御設定能力
が与えられると、その結果として画像はひどく退色して
見えることがある。従って、視聴者用の輝度制御範囲が
過大になるのを避けるためになし得ることにより、ビー
ム制限器はコントラストを制御することに一層依存する
ようになる。これは好ましい方法である。

従って、自動ビーム制限器が上述の過度の状態を補償し
なくてもすむようにするために、視聴者による輝度制御
範囲をできるだけ小さく設計することが望ましい。この
ようにして、本発明は複雑性を減少させ、自動ビーム制
限器の動作により発生する可能性のあるエラーを減少さ
せる。

発明の概要 輝度制御ユニットは、最大のコントラスト設定において
、最大制御範囲に取り得る最大の輝度設定を与えるよう
に設計される。最大のコントラスト設定が、それよりも
低いコントラスト設定に下げられると、輝度制御の最大
範囲は望ましい程度以上になることが分かっている。従
って、コントラスト制御情報を用いて輝度制御範囲を変
更することが望ましい。

実施例 第１図には本発明による伝達関数が示されており、輝度
制御の範囲はコントラスト制御設定に従って変更される
。横座標は０から１００パーセントまでの輝度制御設定
を示し、縦座標は正規化された輝度出力電圧Ｖ　　で目
盛られている。第■ｂａｔ 図の伝達関数は線形の一定の傾斜部分１０を有し、出力
すなわち制御電圧■　　は、コントラスト制ｂｔ（ 御の設定とは関係なく低輝度の設定に対して輝度制御設
定の増加と共に線形に増加する。しかしながら、点１２
を超える高密度の設定に対しては、一群の曲線のうちの
何れにもなり得る。このうち部分１１は最大コンＬラス
トが設定される時の部分１０の線形の延長であり、部分
１３は最小コントラストが設定される時で傾きが小さく
なっている。注目すべきは、部分１３およびこの曲線群
のうちの他のものはゼロよりも大きな傾きを持っている
ことである。これに代る実施例では曲線群はゼロまたは
ゼロに近い傾きを有し、一層鋭い輝度制御力ットオフを
呈する。しかしながら、傾きが小さい方が輝度制御に対
しよりよい“感じ”を視聴者に与えるものと思われる。

第２図は第１図の伝達関数を実現する一実施例の図であ
る。一般的に言えば、アンテナ５または他の適当な信号
源、例えば、ケーブル・システムにより受信されるテレ
ビジョン信号は、チューナ６、中間周波（ＩＦ）増幅器
７および検波器８により処理され、９におけるルミナン
ス信号と１０におけるクロミナンス信号に分離される。

ルミナンス信号とクロミナンス信号は適当に処理され、
マトリックス１１で合威され，ＣＲＴｌ２を駆動する。

ルミナンス信号処理は、典型的には、コントラストや輝
度のようなルミナンス信号の種々の特性を実現するため
の増幅および信号処理を含んでいる。

コントラスト制御ユニット２０は、適当な電圧源Ｖ　と
大地の間に結合されるポテンシオメータＣ ２２を含み、位置可変のワイパアーム２４はコントラス
ト設定または画像制御設定を表わす電圧出力Ｖ　．を変
化させる。画像制御電圧Ｖ　．はルｐｌＩ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　ｐｌＫミナンス（Ｙ）処理チャネルにおいてコントラ
スト制御増幅器２５に結合される。同様にして、輝度制
御ユニット３０は適当な電圧源Ｖ，と大地の間に結合さ
れるポテンシオメータ３２を含み、位置可変のワイパア
ーム３４は輝度制御設定を表わす電圧出力■　　を変化
させる。輝度制御電圧Ｖｂａ＋ ｂｒｔはルミナンス処理チャネルにおいて輝度制御増幅
器３５に結合される。コントラスト制御増幅器２５およ
び輝度制御増幅器３５は、それぞれコントラストと輝度
を制御するためにテレビジョン受像機で一般に用いられ
ている標準的な装置である。ビーム電流制黴回路３６は
ＣＲＴ１２のビーム電流を感知し、閾値を超えるビーム
電流に応答して、コントラスト制御増幅器２５と輝度制
御増幅器３５を働らかせて、コントラストおよび／また
は輝度を減少させ、この技術分野における通常の方法で
ビーム電流を減少させる。上述したように、このように
して本発明はビーム電流制御回路に課せられる要求を減
らす。

例えば、ダイオード３８として示される非線形デバイス
が輝度制御ユニット３０のアーム３４とコントラスト制
御ユニット２０のアーム２４の間に結合され、輝度制御
ユニット３０からコントラスト制御ユニット２０へ導通
するような極性になっている。この非線形デバイス３８
が導通し始めるまでは、輝度制御ユニット３０とコント
ラスト制御ユニット２０は互いに独立して動作する。分
離抵抗３７が輝度制御ユニット３０とダイオード３８の
陽極の間に結合される。分圧抵抗４０はダイオード３８
と直列に結合されており、これについては後でもっと詳
しく述べる。今のところ、抵抗４０は無視されているも
のとする。

ダイオード３８が導通するのは、アノード（Ｖｂａ＋に
結合されている）からカソード（Ｖ　　にｐｌｌ 結合されている）への順方向バイアス電圧がこのデバイ
スの閾値を超える時であり、これはシリコンの場合約０
，５５ボルトである。従って、制御ワイバ３４が輝度制
御電圧Ｖ　　を増加させる位置にｂ＋ｔ なると、コントラスト制御電圧Ｖ　．　に関連するｐｌ
Ｉ 或る閾値電圧（すなわち、０．５５ボルト＋■　　）ｐ
１ｘ でダイオード３８は導通し、それによってＶｂ．．を閾
値電圧にクランプし、■　　がそれ以上に上ｂ＋＋ 昇しないようにする。こうしてＶ　　が上昇し得ｂｒ＋ る最大電圧が制限され、従って、調整することのできる
画像の最大輝度が減じられる。■　，　は調ｐ１！ 整可能な電圧なので、■　　が高い値に設定されｐ１！ るほと（すなわち、コントラストが高くなるほど）■　
　は高い値に設定され、画像の最大輝度はｂ＋ｆ 高くなる。逆に言えば、■　　が低く設定されるｐｌ！ ほど、最大Ｖ　　は低く設定され、画像の最大輝ｂａ！ 度は低下する。

上述の場合、抵抗４０が無いと、ダイオード３８が導通
している時、、■　　は堅固にクランプさｂｒｆ れ、輝度伝達関数曲線群は、可変閾値電圧（コントラス
ト制御ユニット２０の位置に依り異なる）を超えた所で
傾きがゼロになる。抵抗４０は任意の抵抗であり、この
抵抗により増加電圧の傾斜はゼロよりも大きくなるが、
伝達関数部分１１の傾斜よりは小さい。このような場合
、ダイオード３８が一度導通すると、抵抗４０に電圧降
下が生し、輝度制御ユニット３０の設定が変化するとＶ
ｂ＋１が変化する。■　　の変化は輝度制御ユニット３
ｂ＋１ ０の設定の変化であり、抵抗３７と４０の電圧分割によ
り減衰される（Ｖ　　とダイオード３８のｐｌ！ アノード・カソード電圧は一定である）。従って、抵抗
３７と４０の抵抗比は第１図の伝達関数曲線群に関する
■　　増加の傾きを決定する。

ｂＮ 画像レベルの制御に適する輝度レベルの制御は、第３図
に示すように、ルミナンス処理をディジタル制御するの
に特に適したコントラスト制御電圧と輝度制御電圧を発
生するディジタルーアナログ変換器（ＤＡ変換器）４６
と６２を含む実施例で実現することもできる。

ＰＮＰ　｝ランジスタ４２は、コレクタ電極が接地され
、ベース電極は画像（ｐｉｔ）ＤＡ変換器４６の出力端
子４７においてコントラスト制御電圧■ｐｌＩに結合さ
れ、エミッタ電極は出力端子５１において輝度電圧Ｖ　
　に結合される。ＤＡ変換器ｈ＋１ ４６に含まれるスイッチ装置４６ａは、２進レートのパ
ルスあるいは画像制御電圧を表わすパルス幅変調パルス
信号により制御される。トランジスタ４２のベースは、
抵抗４８（これはスイッチ４６ａを介して接地される）
と抵抗５６（これは電源電圧Ｖ　に結合される）の接合
点に接続される。

ＣＣ コンデンサ６６はＤＡ変換器４６のフィルタ・コンデン
サである。

トランジスタ４２のエミック電極は、抵抗５２と５４を
介してＤＡ変換器６２の出力端子５１に結合される。Ｄ
Ａ変換器６２に含まれるスイッチ装置６２ａは、スイッ
チ装置４６ａと同様な機能を有する。トランジスタ４２
のエミッタ電極は接地されるスイッチ６．２ａに結合さ
れ、抵抗５２を介して抵抗５８に結合される。抵抗５４
は抵抗６０　（Ｖ　　に結合されている）と抵抗６４（
接地さＣＣ れている）の接合点に結合される。コンデンサ６８はＤ
Ａ変換器６２のフィルタ・コンデンサであり、コンデン
サ６７は電源フィルタ・コンデンサである。

コントラストＤＡ変換器スイッチ４６ａおよび輝度ＤＡ
変換器スイッチ６２ａは、例えば、モトローラ社（Ｍｏ
ｔｏ＋ｏｌａ　Ｃｏ．　）製作のＭＣ６８１｛ＣＯ５Ｔ
ＶＩのような集積回路の中にしばしば含まれている。こ
の形式のＤＡ変換器の出力回路は、典型的には、第３図
にスイッチ４６ａおよび６２ａとして示すように、バイ
ポーラトランジスタまたはＭＯＳトランジスタであり、
可変デューティサイクルのパルスあるいはビット・レー
ト乗算器型パルス信号により開閉状態間で切換えられる
。

第３図において、トランジスタ４２は非線形デバイスで
あり、そのベース・エミッタ回路は第２図のダイオード
３８に対応する導通閾値を有する。

トランジスタ４２は、ベース電場が順方向に十分にバイ
アスされるまで導通しない。この導通閾値以下では、コ
ントラスト制御ユニットと輝度制御ユニットは互いに独
立して動作する。

更に詳しくいうと、ＤＡ変換器４６により４７において
発生されるコントラスト制御信号■ｉｌｌＸはベース電
極に供給される。ＤＡ変換器６２により５１において発
生され、エミッタ電極に供給される輝度制御信号Ｖ　　
は、ベース電極に供給さｂ＋１ れるＤＡ変換器４６からの電圧に応答して、トランジス
タ４２の分路動作あるいは負荷動作により変更される。

ＤＡ変換器４６が発生する電圧がベース・エミッタ回路
の導通閾値に達すると、トランジスタ４２のコレクタ・
エミツタ回路は導通し始め、大地に対し可変分路を与え
る。トランジスタ４２のエミッタ電極は出力インピーダ
ンスが低いので、抵抗５２と輝度ＤＡ変換器スイッチ６
２ａのテブナン（Ｔｈｅｖａｎｉｎ）等価出力インピー
ダンスが区切り点以上では輝度制御信号Ｖ　　の傾きｂ
＋ｔ を実質的に決定する。しかしながら、第３図のトランジ
スタ４２は第２図のダイオード３８よりもコントラスト
回路と輝度回路の分離を改善すると共に、依然としてＶ
　．がＶ　　に影響を与える。

ｐＩ！　　　ｂａ＋ 第３図の回路を簡略化した回路を第４図に示す。

抵抗６９はＤＡ変換器４６のテブナン出力インピーダン
スを表わし、抵抗７０はＤＡ変換器６２のテブナン出力
インピーダンスを表わす。

ＤＡ変換器４６と６２およびこれに対応する出力スイッ
チ４６ａと６２ａはここに開示されたシステムのディジ
タル的な実施例を例示するにすぎないことに注意すべき
である。ディジタルシステムではビデオ信号はディジタ
ル形式に変換されてディジタル的に処理されることも本
発明の意図の範囲内にある。コントラスト制御ユニット
と輝度制御ユニットの相互作用を、非線形デバイスを含
むアナログ回路に関連して、一例として説明してきたが
、この相互作用は第３図のマイクロプロセッサ７２のよ
うなマイクロプロセッサにより、ソフトウエア制御を含
むディジタルの下で行うことかできる。これらおよびそ
の他の変更は特許請求の範囲内にあるものと考えられる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回路の伝達関数をグラフで表わしたも
のである。 第２図は本発明の特徴に従う１つの回路の実施例の概略
図である。 第３図は本発明の特徴に従うもう１つの回路の概略図で
ある。 第４図は第３図を簡略化した回路の概略図である。 ２０・・・コントラスト制御ユニット、２５・・・コン
トラスト制御増幅器、３０・・・輝度制御ユニット、３
５・・・輝度制御増幅器、３８・・・ダイオード、４０
・・・抵抗。 ＶｂｒｔｖｓＢ日Ｔ 内岐制坤胱（％） ＦＩＧ．　７ ＦＩＧ．　２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ビデオ信号源、可視表示装置、該可視表示装置に
   供給される前に前記ビデオ信号を処理し且つ再生画像の
   コントラストを制御するコントラスト処理手段と再生画
   像の輝度を制御する輝度処理手段を含む処理手段を有す
   るテレビジョン受像機における信号処理装置であって、 前記輝度処理手段に結合され、最高の輝度レベルと最低
   の輝度レベルの間の所望輝度レベルに前記再生画像の輝
   度を調整するための輝度制御手段と、 前記コントラスト処理手段に結合され、最高のコントラ
   ストレベルと最低のコントラストレベルの間の所望コン
   トラストレベルに前記再生画像のコントラストを調整す
   るためのコントラスト制御手段と、 前記コントラスト制御手段と前記輝度制御手段に結合さ
   れ、コントラストの調整レベルと直接関係で前記最高輝
   度レベルを制御する手段を含んでいる、前記信号処理装
   置。