JPH0851558A - 陰極線管駆動装置 - Google Patents

陰極線管駆動装置

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JPH0851558A
JPH0851558A JP7135567A JP13556795A JPH0851558A JP H0851558 A JPH0851558 A JP H0851558A JP 7135567 A JP7135567 A JP 7135567A JP 13556795 A JP13556795 A JP 13556795A JP H0851558 A JPH0851558 A JP H0851558A
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ray tube
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cathode ray
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 陰極線管のカソード電流を感知し、その少な
くとも一部を陰極線管駆動増幅器に帰還して、上記陰極
線管により生成される映像のガンマ補正を行う。 【要約】増幅器60の出力を陰極線管20のカソードK
1に結合して、カソード電流Ikに比例した電流を感知
して取り出すカソード電流センサQ3と、該カソード電
流センサによって感知されたカソード電流の少なくとも
一部を増幅器中の回路接続点65または63に供給して
上記陰極線管によって生成される映像のガンマ補正を行
なう帰還路82とから成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は一般的に言えばテレビジ
ョン装置に関するものであり、さらに具体的に言えばガ
ンマ補正を行なう装置を具えた陰極線管のカソード駆動
装置に関するものである。
【0002】
【発明の背景】理想的なテレビジョン装置では、陰極線
管が発生する光出力はカメラ撮像管に入射する光に対し
て線形の関係にある。実際の装置では、カメラ撮像管、
表示用陰極線管のいずれもが線形装置ではない。換言す
れば、カメラ撮像管によって生成された信号電圧は検出
された光と線形の関係になく、また陰極線管によって生
成される光は該陰極線管に供給されたカソード駆動電圧
と線形の関係にない。カメラ撮像管の光入力と信号出力
との間の関係、映像管の信号入力と光出力との間の関係
は共に、入力関数(X)が出力関数(Y)を生成するた
めに累乗される羃指数すなわち“累乗”である項によっ
て表され、簡単に“ガンマ”と称される。例えば、入力
関数(X)が1乗(ガンマ=1)されて出力関数を生成
すると、2つの関数は線形関係にあると称される。も
し、出力が入力関数の2乗として変化すると、その羃指
数(ガンマ)の値は2に等しい。もし、出力が入力関数
の2乗根として変化すると、“ガンマ”すなわち羃指数
は0.5に等しい。“ガンマ”は換言すれば単に伝達関
数の湾曲の程度となる。
【0003】図1はビデオ信号伝送装置の各種のガンマ
の形態を示し、曲線100は送信側の伝達特性を表わ
し、曲線102は映像管(陰極線管すなわちCRT)の
伝達特性を表わし、曲線104は全体の伝達特性を表わ
す。NTSC、PAL、およびSECAMテレビジョン
方式の送信されたビデオ信号のガンマは約0.45乃至
0.5であり、一方テレビジョン受像機の映像管(陰極
線管)のガンマは約2.8乃至3.1である。その結
果、全体の伝達曲線(カメラへの光入射対映像管からの
光出力)は線形にはならず、全体のガンマは、実際には
1.0のガンマにはならず、約1.35になる。このこ
とは、映像管の指数関数的特性が充分に補償されず、表
示の暗い映像部分が圧縮されるようになる。このような
圧縮は黒に近い映像の細部が失われ、彩色領域を黒に褪
色させる。同時に白は黒部分に対してしばしば映像管を
飽和状態にさせ、ブルーミング(焦点ぼけ)を生じさせ
るような点にまで過大に増幅される。
【0004】線形の全伝達特性は黒圧縮の問題を解消す
ることができ、またこの線形の全伝達特性はテレビジョ
ン受像機中の赤(R)、緑(G)、青(B)の各信号処
理回路において約0.8のガンマ補正を付加することに
より得られる。しかしながらこの領域における利得を増
大させるには白レベルの利得を圧縮する必要がある。し
かしながら映像管の光出力の動的動作領域(ダイナミッ
クレンジ)は比較的小さく、映像管をブルーミングが生
じる飽和状態にすることなく上記動的動作領域を拡大さ
せることはできない。従って、暗い映像領域の増幅度を
増大させるためのガンマ補正は高い白信号の信号圧縮を
生じさせる可能性がある。この影響は、比較的明るい映
像領域の高い周波数の内容(映像細部)ブースト(bo
ost)することによって解消することができる。
【0005】一般的に言うと、細部を強調してガンマ補
正を行なうのに2つの方法がある。1つの方法は、例え
ば1992年1月21日付けでハファール(Hafer
l)氏外に与えられた米国特許第5,083,198号
明細書に記載されているように、駆動回路においてビデ
オ信号に非線形処理を施すことである。ハファール氏外
の装置の実施例では、ビデオ信号は低振幅部分と高振幅
部分とに分割され、高振幅部分は高域通過濾波され、次
いで元のビデオ信号と低振幅部分と高域通過濾波された
高振幅部分とは合成されて陰極線管に供給される。表示
された映像は黒映像領域から灰映像領域に対するガンマ
補正と、灰映像領域から白映像領域に対してブーストさ
れた細部とを含んでいる。
【0006】ガンマ補正を行なう他の方法は、例えば1
989年8月15日付けでファーレイ(Furrey)
氏に与えられた米国特許第4,858,015号明細書
に記載されているように、ビデオ信号に線形処理を施
し、ガンマ補正のために陰極線管のカソードの非線形イ
ンピーダンス特性に頼るものである。ファーレイ氏の装
置の実施例では、ビデオ信号はカスコード増幅器で線形
増幅される。増幅器の負荷抵抗をカスケード接続された
相補形エミッタフォロワ・バッファ増幅器から成る電圧
フォロワ増幅器の入力に結合することにより、増幅器の
出力インピーダンスが減少する。電圧フォロワ増幅器の
出力は抵抗とコンデンサとの並列接続を介して陰極線管
のカソードに結合されている。上記抵抗はカソード・イ
ンピーダンスの非線形抵抗性部分と協同してガンマ補正
を行なう。しかしながら、抵抗はカソードの浮遊コンデ
ンサと協同して比較的低い周波数で不所望な周波数応答
の極を生成する(すなわち、低域通過フイルタとして作
用する)。これによって表示された映像の高周波細部を
低下させる。抵抗と並列にバイパス・コンデンサを設け
ることにより、ガンマ補正用抵抗を避けて高い周波数成
分をバイパスさせることにより高周波応答性を回復する
ことができる。相補エミッタフォロワ・バッファ増幅器
はバイパス・コンデンサを駆動するための低インピーダ
ンスを与える。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述の2つのガンマ補
正方法のうち、陰極線管の実際の非線形に依存する第2
の方法すなわち“リニア”処理方法は、比較的簡単で、
経済的であり、また必要とする回路素子が少なくて済む
ことにより改善された信頼性が得られる、という長所が
ある。また、この方法はカラー陰極線管の3個のカソー
ド電極の非直線性の差を補償するために抵抗値を変更す
るだけでよく、非常に融通性がある。
【0008】本発明は、一つには、駆動増幅器中に非線
形回路を必要としないという利点を保持しつつ、ガンマ
補正を行なうに当たって上述の第2の方法以上に更に簡
単化する必要があるという認識に基づくものである。本
発明による陰極線管駆動装置は、上述の“第2の方法”
において必要とされる比較的高い抵抗値の直列接続され
た出力抵抗、このような比較的高い抵抗値の抵抗を使用
したことにより生ずる低周波数の極の補償を修正するた
めの関連するバイパス・コンデンサのいずれも使用する
ことなくガンマ補正を行うことができるという利点があ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明を実施した陰極線
管駆動装置は、ビデオ入力信号を受信する入力と、増幅
されたビデオ出力信号を供給する出力とを有する線形増
幅器(60)を含んでいる。電流センサ(Q3)は、上
記増幅器の出力を陰極線管(20)のカソード(K1)
に結合し、該センサは陰極線管のカソード電流に直線的
に関連する出力電流(Ik)を供給する。帰還路(8
2)は、上記カソード電流のセンサによって与えられる
出力電流の少なくとも一部を増幅器中の回路接続点(6
5または63)に供給して、陰極線管(20)によって
生成される映像にガンマ補正を与える。
【0010】好都合な点は、カソード電流センサによっ
て供給される電流は2あるいはそれ以上の部分に分けら
れ、その1つの部分は増幅器中の回路接続点(65また
は63)に導かれてガンマ補正を与え、他の部分(Ia
kb)は自動陰極線管バイアス回路に導かれる点であ
る。
【0011】本発明の原理による特定の実施例では、感
知されたカソード電流はカスコード増幅器の入力トラン
ジスタのエミッタ電極に供給される。他の例では、感知
されたカソード電流はカスコード増幅器を構成するよう
に接続された1対のトランジスタのコレクタ電極とエミ
ッタ電極との共通接続点に供給される。
【0012】本発明による陰極線管にガンマ補正を与え
る方法は、(i)ビデオ入力信号を線形増幅して線形増
幅されたビデオ出力信号を供給する段階と、(ii)増
幅器の出力を陰極線管のカソードに結合し、同時にカソ
ード電流を感知して上記カソード電流に線形的に関連し
且つ上記増幅器の出力電圧に線形的に関連しない出力信
号電流を供給する段階と、(iii)上記陰極線管の感
知されたカソード電流の少なくとも一部を線形増幅器中
の回路接続点に供給して陰極線管によって生成される映
像にガンマ補正を与える段階と、から成る。
【0013】
【実施例】以下図示の実施例に従って本発明の構造、動
作並びに特徴を詳細に説明する。なお、各図で同じ素子
には同じ参照番号を付す。図3のテレビジョン受像機1
0はチューナ、中間周波(IF)増幅器および検波器を
含むRF段12を有し、該RF段12は適当な信号源
(例えば放送、ケーブル、VCR等)からRF入力信号
S1を受信するRF入力端子14を具備している。RF
段12はクロミナンス/ルミナンス信号処理回路16に
ベースバンドのビデオ出力信号S2を供給し、該クロミ
ナンス/ルミナンス信号処理回路16は陰極線管20に
よって表示される赤(R)、緑(G)、青(B)の成分
ビデオ出力信号を発生する。陰極線管20のカソードK
1、K2およびK3に高電圧駆動信号を供給するため
に、R、GおよびBの各駆動信号はそれぞれ各陰極線管
駆動増幅器30、40および50を経て陰極線管の各カ
ソードK3、K2、K1に供給される。駆動増幅器3
0、40、50は同じであるから、1個の駆動増幅器
(破線で囲んだ駆動増幅器50)についてのみ詳細に示
す。より完全な形で示すために、この特定の実施例では
各回路素子として例示の値をもった素子が使用されるも
のとする。
【0014】説明上および動作上の都合で、駆動増幅器
50は破線によって線形増幅器60と、バッファ増幅器
70と、帰還回路網80の3つの成分に分割されてい
る。
【0015】本願発明の全体像として、増幅器60は処
理回路16によって供給された赤(R)ビデオ入力信号
に応答して増幅されたビデオ信号S3を供給する。バッ
ファ増幅器70は増幅器60の出力を陰極線管20のカ
ソードK1に結合する電流センサ(トランジスタQ3か
ら成る)を含み、(そのコレクタ電極において)陰極線
管20のカソード電流に線形に関連する出力電流(I
k)を供給する。回路網80はインダクタ86と直列に
接続された抵抗84から成る帰還路を含み、該帰還路は
カソード電流センサQ3によって供給された出力電流の
少なくとも一部を増幅器60中の回路接続点(本発明の
この実施例では65、後の実施例では63)に供給し
て、陰極線管20によって生成された映像にガンマ補正
を与える。
【0016】さらに詳しく説明すると、増幅器60はカ
スコード構成に接続された第1のトランジスタQ1と第
2のトランジスタQ2とからなり、第1のトランジスタ
Q1は第1の抵抗62を介して基準電位点(接地電位
点)に結合されたエミッタ電極と、第2のトランジスタ
Q2のエミッタ電極に接続されたコレクタ電極とを持っ
ている。第2のトランジスタQ2は基準電圧源(図示の
実施例では+12V)に結合されたベース電極と、第2
の抵抗68を介して比較的高い電圧源(図示の実施例で
は+200V)に結合されたコレクタ電極とを有し、第
2の抵抗68は線形増幅されたビデオ出力信号S3を供
給する。第2の抵抗68と第2のトランジスタQ2のコ
レクタ電極との間にはダイオード67が挿入されてお
り、該ダイオード67は次のバッファ増幅器70のクロ
スオーバー歪みを減少させるために使用されるオフセッ
ト電圧を生成する。高い周波数(例えば、ビデオ周波数
帯の上限)はエミッタ抵抗62と並列に結合された抵抗
66とコンデンサ64との直列接続帯によってブースト
される。
【0017】バッファ増幅器70は1対の相補(コンプ
リメンタリ)トランジスタQ3とQ4とからなり、各ト
ランジスタQ3、Q4のエミッタ電極はそれぞれエミッ
タ抵抗74、75を介して出力75に結合されており、
トランジスタQ3のベース電極はダイオード57のカソ
ード電極に、トランジスタQ4のベース電極は上記ダイ
オード67のアノード電極にそれぞれ結合されている。
トランジスタQ4のコレクタ電極は保護抵抗72を介し
て高電圧源に結合されており、トランジスタQ3のコレ
クタ電極は回路網80に結合されていて、これにカソー
ド電流Ikを供給する。出力75は保護抵抗79を介し
て陰極線管20のカソードK1に結合されている。
【0018】回路網80は、トランジスタQ3のコレク
タ電極と増幅器60の回路接続点65との間に結合され
たインダクタ86と抵抗84との直列接続体を含み、陰
極線管のビーム電流(カソード電流)Ikをエミッタ抵
抗62に供給する。トランジスタQ3のコレクタ電極は
コンデンサ88を経て接地点に結合されており、また抵
抗82によって回路接続点65に結合されている。イン
ダクタ86とコンデンサ88は陰極線管の高周波放電電
流をエミッタ抵抗62から分離して負帰還が生じないよ
うに作用する。
【0019】動作について述べると、トランジスタQ1
のエミッタ電極に陰極線管のビーム電流Ikを帰還する
ことにより、駆動増幅器50の相互コンダクタンス(g
m)は安定化され、ほゞ完全なガンマ補正が得られる。
このことは簡単に言えば、図2(A)および図2(B)
に示された陰極線管の非線形特性を考慮することにより
容易に理解することができる。図2(A)から明らかな
ように、陰極線管のビーム電流(カソード電流)はカソ
ード電圧の正比例関数にならないことがことが分かる。
その代わりとして(カットオフ)黒レベル近傍の信号に
対しては非常に小さい電流(数マイクロアンペア)が必
要とされ、白レベル近傍の動作に対しては不釣り合いに
大きな電流(数百マイクロアンペア)が必要とされる。
この非直線性は、カソード抵抗の値をカソード電圧の関
数として示した図2(B)により明確に示されている。
同図から明らかなように、ビーム電流がカットオフの近
くでは抵抗値は非常に高く(メガオーム)、その値は中
間の灰色領域では数万オームに減少し、ピークの白近く
では数千オームに減少する。
【0020】上述の非線形効果は陰極線管のガンマを表
わし、図1の曲線102に示すように一般にガンマは約
“3”に等しい。これは電圧対電流の3乗関係に対応す
る。図3の駆動増幅器50では、全ガンマ(光入力対光
出力)は陰極線管のビーム電流の帰還によって約1に減
少する。ビーム電流の帰還により、赤ビデオ信号Rに対
して非線形電圧増幅が、しかし線形電流増幅が行われ
る。換言すれば、増幅器50は電圧増幅器としてよりも
相互コンダクタンス増幅器として動作するようにバイア
スされている。赤ビデオ信号Rが変化すると、トランジ
スタQ1は、実際のビーム電流Ikと、赤ビデオ信号R
をエミッタ抵抗62の値によって除して決定されるエミ
ッタ抵抗を流れる電流との差に等しい電流を回路接続点
65に供給するだけである。
【0021】前述のようにカソード・インピーダンスは
非線形であるから、上記の差は非線形になる。上述のよ
うに、陰極線管の実際のカソード電流の帰還により、カ
ソードのダイナミック・インピーダンスがカソード電流
の関数として変化しても増幅器はその入力に供給される
ビデオ入力信号に比例した電流をカソードに供給するか
ら、実質的に完全なガンマ補正が得られる。この手段に
より、陰極線管のビーム電流は如何なる特定の輝度レベ
ルにおいてもカソード電圧の実際の値には無関係にビデ
オ入力信号に比例するようになる。
【0022】エミッタ抵抗62への陰極線管のビーム電
流(カソード電流)の帰還に関して図3の受像機を図4
に示すように変更することができる。図3ではビーム電
流Ikは抵抗62が直接接続された回路接続点65に供
給されている。図4ではビーム電流はトランジスタQ1
のコレクタ電極とトランジスタQ2のエミッタ電極との
共通回路接続点63に帰還される。このように変更して
も実際上全てのビーム電流はエミッタ抵抗62を通って
流れ、トランジスタQ1のエミッタ電極に同じ電圧バイ
アス成分を生成するので、増幅器の動作には何らの変化
もない。また、トランジスタQ2のエミッタ電極は低イ
ンピーダンス点であるから、トランジスタQ1のコレク
タ電圧はビーム電流の流れにより変化することはない。
従って、回路接続点63に電流Ikを供給しても、この
ことによりカスコード・トランジスタQ2によって与え
られるミラー(Miller)効果の抑制の妨げになる
ことはない。
【0023】図3の実施例はAKB制御電流を供給する
ために図5に示すように修正することができる。自動陰
極線管バイアス(AKB)制御電流を供給する通常のや
り方では駆動増幅器とカソード電極との間に電流感知ト
ランジスタが結合される。図5の実施例では、バッファ
増幅器70がガンマ補正とAKB制御の両方に対する感
知を与えている。特に増幅器70では、追加のPNPト
ランジスタQ5とエミッタ抵抗77とがトランジスタQ
3と並列に設けられており、付加されたトランジスタQ
5の出力電流がルミナンス・クロミナンス信号処理回路
16中の自動陰極線管バイアス制御回路17に供給され
る。他の駆動増幅器30、40も3個のすべての駆動段
からのAKB電流を供給するように同様に修正される。
【0024】図6の(A)、(B)はガンマ感知電流、
AKB感知電流を与えるための別の電流分割器を示す。
図6(A)のカソード電流センサ600は1対のPNP
トランジスタ602と604を含み、各トランジスタベ
ース電極は駆動信号源から駆動信号(DRIVE)を受
信するように接続されており、エミッタ電極は陰極線管
のカソード608に接続されている。トランジスタのベ
ースーエミッタ接合と並列にダイオード606が接続さ
れており、これにより逆方向電流路を与えている。実施
例では、逆方向電流はカソード電極に付随する浮遊容量
を充電するために帰線消去期間中流れる。動作について
述べると、カソード電流はトランジスタ602のコレク
タ電極におけるガンマ補正成分とトランジスタ604の
コレクタ電極におけるAKB成分とに分割される。集積
回路の製造では2個のコレクタ電極を持ったトランジス
タを作ることは可能である。図6(B)は図6(A)の
実施例の変形であり、この例ではトランジスタ602、
604の代わりにダブル・コレクタ・トランジスタ62
0が設けられており、このトランジスタ602の各コレ
クタ電極の面積に比例して出力ガンマ電流、AKB電流
を供給することができる。
【0025】図7では、図5および図6(A)の実施例
に示すようなデュアル・トランジスタや図6(B)に示
すようなデュアル・コレクタ・トランジスタを使用する
ことなく、AKB電流およびガンマ制御電流を得ること
ができる。変更された点は、回路網80の出力と回路接
続点63との間にダイオード81を付加した点、コンデ
ンサ88と並列に抵抗83を付加した点、トランジスタ
Q3のコレクタ電極とコンデンサ88との間にダイオー
ド85を付加した点、トランジスタQ3のコレクタ電極
を直列接続された抵抗87とダイオード90とを介して
正電圧源 (+12V)に結合した点、および抵抗87
とダイオード90との共通接続点を別の抵抗89を介し
て基準電圧源(接地)に結合した点である。より完全に
示すために、各回路接続点素子の横にその代表的な値を
例示した。
【0026】動作について述べると、AKB回路接続点
17用のAKB出力電流Ikは抵抗87および89とダ
イオード90との共通接続点に発生する。陰極線管のカ
ソード電流Ikが比較的小さいとき(例えば約150マ
イクロアンペア程度のとき)は、抵抗87および89の
両端間の電圧は12V以下であり、帰還回路網80はダ
イオード85が逆バイアスされることにより不動作状態
にされる。この状態では、サンプルされた電流は全てA
KB回路17に流れ込む。カソード電流がより大きくな
ると、ダイオード85は導通し始めて電流帰還が開始さ
れて上述のように作用する。抵抗83は電位スミア効果
が生じるのを防止するためにコンデンサ88に対する放
電路を与えるために付加されており、これにより電位ス
ミア効果が現れるのを防止することができる。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、陰極線管
のカソード電流に比例する電流Ikを増幅器中の回路接
続点に帰還することにより陰極線管によって生成される
映像に対して有効にガンマ補正を与えることができると
いう効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】テレビジョン送信機、テレビジョン受像機、お
よびテレビジョン送信機とテレビジョン受像機を含むテ
レビジョン・システム全体の伝達特性およびガンマ値を
例示したる図である。
【図2】(A)、(B)共陰極線管の非線形カソード特
性を示した図である。
【図3】本発明を実施したガンマ補正された陰極線管駆
動増幅器を含むテレビジョン受像機を一部をプロックの
形で、残りの部分を回路図の形で示した図である。
【図4】本発明の陰極線管駆動増幅器の第2の実施例で
ある図3の陰極線管駆動装置の変形例を、一部をブロッ
クの形で、残りの部分を回路図の形で示した図である。
【図5】本発明の陰極線管駆動増幅器の第3の実施例で
ある図3の陰極線管駆動装置の変形例を、一部をブロッ
クの形で、残りの部分を回路図の形で示した図である。
【図6】(A)、(B)共本発明の陰極線管駆動増幅器
で使用するのに適した電流分割器の変形例を示した回路
図である。
【図7】ガンマ補正とAKB制御の双方に対する電流感
知を行なう図4の実施例の変形を、一部をブロックの形
で、残りの部分を回路図の形で示した図である。
【符号の説明】
20 陰極線管 60 増幅器 63、65 回路接続点 82 帰還路 Q3 カソード電流センサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ビデオ入力信号に応答して増幅されたビ
    デオ信号を発生する増幅器と、 上記増幅器の出力を陰極線管のカソードに結合し、該陰
    極線管のカソード電流に比例した出力電流を供給する出
    力を有するカソード電流センサと、 上記カソード電流を2つの部分に分けて、その一方を上
    記増幅器中の上記回路接続点に供給し、他方の部分を上
    記陰極線管の自動陰極線管バイアス回路に供給するよう
    に配分する手段とを具えた、陰極線管駆動装置。
  2. 【請求項2】 カスコード構成に接続された第1および
    第2のトランジスタを含む増幅器と、 上記第1のトランジスタはビデオ入力信号を受信するベ
    ース電極と、第1の抵抗を介して基準電位点に結合され
    たエミッタ電極と、上記第2のトランジスタのエミッタ
    電極に接続されたコレクタ電極とを有し、 上記第2のトランジスタは基準電圧源に結合されたベー
    ス電極と、第2の抵抗を介して比較的高い電圧源に結合
    されたコレクタ電極とを有し、 上記第2の抵抗は上記第2のトランジスタのコレクタ電
    極に線形増幅されたビデオ出力信号を供給し、 上記第2の抵抗に結合されたカソード電極を有し、上記
    ビデオ入力信号を表わす映像を生成する陰極線管とを具
    え、 上記陰極線管の上記カソード電極によって導通させられ
    たカソード電流の所定部分を上記増幅器中の回路接続点
    に供給する回路手段を含んでいることを特徴とする、陰
    極線管駆動装置。
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