專利名稱：亮度與對比度限制器、亮度/色差處理器及視頻顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及亮度信號調節電路，尤其是涉及對電視接收機亮度信號調節電路的自動亮度限制器與自動對比度限制器的改進。
近來，人們一直希望電視接收機有較高質量的畫面，因此自動調節亮度信號直流電平的ABL(自動亮度限制器)控制電路和自動調節亮度信號幅度的ACL(自動對比度限制器)控制電路不可避免地將與接收機的超高壓變化相對應。尤其，隨著具有寬高比為16∶9的顯示器件的電視接收機和應用于海維申(High Vision)系統的電視接收機的普及，能夠改變顯示圖象寬高比的電視接收機也越來越多。
作為ABL和ACL控制電路的一個實例，舉例來說，它曾在日本特許申請公開號為2-94882的文件中提出過。
根據本發明用來切換寬高比的ABL和ACL的方框圖如
圖1所示。
單元101是包含回掃變壓器的超高壓(EHT)發生器。符號102、103和104是一些電阻，用來將EHT發生器流出的EHT電流轉換成EHT檢測電壓。單元105是寬高比檢測器。單元106是一個開關，它由寬高比檢測器105的輸出來切換。單元107和108是兩個緩沖器，可以輸入在電阻102、103和104上測得的EHT檢測電壓。單元109是亮度控制電壓發生器，用來產生亮度控制電壓。單元110是一個加法器，用來將由緩沖器107輸出的EHT檢測電壓與亮度控制電壓發生器109輸出的電壓相加。單元111是對比度控制電壓發生器，用來產生對比度控制電壓。單元112是一個加法器，用來將由緩沖器108輸出的EHT檢測電壓和由對比度控制電壓發生器111輸出的對比度控制電壓相加。單元113是一個亮度和色差信號處理器。符號114是一個亮度控制電壓的輸入端，用來輸入由加法器110輸出的電壓。符號115是一個對比度控制電壓輸入端，用來輸入由加法器112輸出的電壓。符號116是原色信號輸出端，用來輸出原色信號，其中，亮度和對比度分別由輸入到亮度控制電壓輸入端114的電壓和由輸入到對比度控制電壓輸入端115的電壓來調節。單元117是原色信號輸出電路，用來放大原色信號輸出端116輸出的原色信號。單元118是陰極射線管(CRT)，用來顯示圖象。單元119是CRT118的陽極，用于對電子束加速提供EHT發生器101產生的超高壓。
以下參考圖2說明根據本發明而設計的ABL控制電路和ACL控制電路的性能。
即使所顯示的圖象具有相同的圖象信息(內容)時，而當圖象如圖2(a)所示具有寬高比為16∶9的橫向展寬圖象，以及當圖象如圖2(b)所示具有寬高比為4∶3的圖象時，它們的EHT檢測電壓值對相同的平均圖象電平(APL)也是不相同的。在圖2(b)中，左右陰影部分表示的是這樣一個區域，雖然這個區域被電子束所掃描，但是因為信號電平處于黑色電平，因此熒光物質不發光。所以，即使圖2(a)和圖2(b)具有相同的圖象信息，圖(b)所示寬高比為4∶3的圖象與圖(a)所示，寬高比為16∶9的圖象相比，前者的電子束電流的平均值較小，且前者的EHT相對于APL值的特性曲線的斜率也更平緩。
即，就產生的EHT檢測電壓而言，當從EHT發生器101流到陽極119的EHT電流被電阻102、103和104轉換成電壓時，EHT對APL的調節特性曲線的斜率隨寬高比而改變，如圖2(c)所示。在圖2(c)中，EHT對APL的調節特性曲線(a)和(b)分別與圖2(a)所示寬高比為16∶9的圖象和圖2(b)所示的寬高比為4∶3的圖象相對應。在圖2(c)和2(d)中，橫坐標表示亮度信號的APL值，而縱坐標表示供給CRT的EHT。
因此，隨著圖象的寬高比不同，即使它們的圖象信息相同，EHT電流將會不同，且ABL和ACL作用所產生的效果也會不同。
為防止這些差別的產生，通過增加一個與電阻103并聯的開關106，且開關106由寬高比檢測器105輸出的控制電壓切換，這樣寬高比為16∶9的圖象的EHT對APL特性曲線(a)，就接近于寬高比為4∶3的圖象的EHT對APL特性曲線(b)。
圖2(d)示出了用寬高比檢測器105產生的控制電壓來切換EHT檢測電壓，而得到補償的EHT對APL的特性曲線(a′)。(從特性曲線(a)變到(a′))。
根據以上線路圖，即使圖象寬高比由圖2(a)所示變到圖2(b)所示，EHT檢測電壓也是近似相等的，如圖2(d)所示，反之亦然。并且ABL和ACL產生的效果也近似相同。同時諸如圖象層次和圖象清晰度等圖象質量也可做到大致相同。
依據上述線路圖，ABL和ACL的特性由電阻102、103和104來控制。
此外，用來檢測寬高比并短路電阻的開關106以及分別用于ABL和ACL的緩沖器107和108和加法器110和112都是必需的。由此，電路規模變大。
本發明中，即使寬高比有變化，但只要把ABL同ACL的輸入電壓連在同一端點上，并改變ABL及ACL的起始點及工作特性即可獲得最佳的ABL和ACL的特性。并且通過切換匯流條數據例如旁路集成電路(IIC)，可使電路圖變得簡單。
為解決以上問題，依據本發明的ABL和ACL控制電路包含一個比較電路和一個增益控制電路。比較電路可改變補償起始點而增益控制電路可改變EHT對APL特性曲線的斜率。通過軟件而不是硬件，來控制ABL和ACL特性的調節，從而可以使ABL和ACL的特性變到最佳。
即，ABL和ACL的特性可獨立設置，通過分別設置它們的數據，即使顯示的圖象具有不同的寬高比，也可獲得一最佳性能。
圖1是電視接收機的主要部分的方框圖，該電視機包括依據現有技術的ABL和ACL控制電路。
圖2(a)示出寬高比為16∶9的陰極射線管上顯示的寬高比為16∶9的圖象。
圖2(b)示出寬高比為16∶9的陰極射線管上顯示的寬高比為4∶3的圖象。
圖2(c)是EHT對APL的特性曲線。
圖2(d)是據現有技術，當開關106被切換時，如圖1所示電路的EHT對APL的特性曲線。
圖3是電視接收機的主要部分的方框圖，該電視機包括據本發明實施例的ABL和ACL控制電路。
圖4(a)示出寬高比為16∶9的CRT上顯示的寬高比為16∶9的圖象。
圖4(b)示出寬高比為16∶9的CRT上顯示的寬高比為4∶3的圖象。
圖4(c)是EHT對APL特性曲線(未補償)。
圖4(d)是圖3所示電路的經補償的EHT特性曲線。
圖4(e)是圖3所示電路的另一個經補償的EHT特性曲線。
如圖3所示為電視接收機的主要部分的方框圖。該電視機包含依據本發明實施例設計的ABL和ACL控制電路。
單元1是包含回掃變壓器的EHT發生器。符號2和3是將流出EHT發生器的EHT電流轉化成EHT檢測電壓的兩個電阻。單元4是亮度和色差信號處理器。端子5是EHT檢測電壓的輸入端，它輸入的是電阻3上產生的EHT檢測電壓。
單元6是ABL的比較器，通過比較EHT檢測電壓輸入端5的輸入信號和第一參考電壓，可以調節ABL補償起始點。單元7是ABL比較電壓發生器，用它來產生提供給ABL比較器6和確定ABL補償起始點的第一參考電壓。單元8是數/模轉換器(DAC)，用來控制ABL比較電壓發生器7。單元9是ABL增益控制電路，它輸入ABL比較器6的輸出，用來控制ABL控制特性。單元10是ABL增益控制DAC，用來控制ABL增益控制電路9。單元11是亮度控制電壓發生器，用來產生亮度控制電壓。單元12是一個加法器，用來把從ABL增益控制電路9輸出的ABL補償電壓和從亮度控制電壓發生器11輸出的亮度控制電壓相加。單元13是亮度控制DAC，用來控制亮度控制電壓發生器11。單元14是亮度控制電路，它輸入的是從加法器12輸出的電壓。部件30是ABL控制電路部件，它把與ABL有關的電路連成一體。
單元15是ACL的比較器通過比較從EHT檢測電壓輸入端5輸入的信號和第二參考電壓，來調節ACL補償起始點。單元16是ACL比較電壓發生器，用來產生提供給ACL比較器15和確定ACL補償起始點的第二參考電壓。單元17是調節ACL補償起始點的DAC，用來控制ACL比較電壓發生器16。單元18是ACL增益控制電路，它輸入ACL比較器15的輸出電壓，用來控制ACL控制特性。單元19是ACL增益控制DAC，用來控制ACL增益控制電路18。單元20是對比度控制電壓發生器，用來產生對比度控制電壓。單元21是一個加法器，用來把由ACL增益控制電路18產生的ACL補償電壓和從對比度控制電壓發生器20產生的對比度控制電壓相加。單元22是對比度控制DAC，用來控制對比度控制電壓發生器20。單元23是輸入由加法器21產生的輸出電壓的對比度控制電路。部件31是ACL控制電路部件，它把與ACL有關的電路連成一體。
端子24是原色信號輸出端，用來輸出原色信號，其中由輸入到亮度控制電路14和對比度控制電路23的電壓來調節亮度和對比度。單元25是原色信號輸出電路，用來放大從原色信號輸出端24輸出的原色信號。單元26是CRT，具有某特定的寬高比，例如16∶9。端子27是陽極，通過它從EHT發生器1為CRT26提供EHT。單元28是微處理器，用來為DAC8、10、13、17、19和22提供數據。端子29是數據輸入端，用于將從微處理器傳來的數據提供給亮度/色差信號處理器4。
依據本發明一個實施例的電視接收機的性能將說明如下。
如圖4(a)所示在寬高比為16∶9的圖象顯示于寬高比為16∶9的屏幕上的情況下與如圖4(b)所示在寬高比為4∶3的圖象顯示于寬高比亦為16∶9的屏幕上的情況下，流經電阻3的EHT電流是不同的。
即，即使所示圖象具有相同的圖象信息，由流經電阻2和3的EHT電流轉換而來的EHT檢測電壓，將隨著顯示圖象的寬高比不同而變化，并且如圖4(c)所示的EHT對APL的特性曲線的斜率也是不同的。
在圖4(c)中，曲線(a)是當如圖4(a)所示寬高比為16∶9的圖象顯示于寬高比為16∶9的屏幕上而得到的EHT對APL的調節特性。而曲線(b)是當如圖4(b)所示寬高比為4∶3的圖象顯示于寬高比為16∶9的相同屏幕上時而得到的EHT對APL的調節特性。因此，即使所顯示的圖象具有相同的信息(內容)，EHT電流隨寬高比的差異而不同，而在ABL和ACL特性中也會產生差異。
為解決這個問題，我們應用了ABL控制電路部件30和ACL控制電路部件31，并且根據寬高比以及ABL或ACL特性曲線要受到何種程度的控制才能幾乎與寬高比無關，分別設定ABL或ACL的補償起始點和EHT對APL的特性曲線的斜率。
當輸入一個具有高APL值的亮度信號時，電子束電流變大而EHT降低了。EHT的降低在電阻3處檢測。將檢測到的EHT值Vin在ABL比較器b中與ABL比較電壓發生器7產生的參考電壓Vref相比較。
當Vin小于Vref時，由ABL比較器6輸出電壓差dV＝Vref－Vin。將輸入電壓dV在ABL增益控制電路9中進行增益調節。將經增益控制的dV與亮度控制電壓發生器11輸出的亮度控制電壓在加法器12中相加。根據加法器12的輸出，亮度控制電路14使圖象亮度降低。于是，CRT26的電子束電流減小，而EHT發生器1工作以升高EHT而防止EHT降低這種性能對應于圖2(d)所示的ABL補償起始點(m)的右邊區域。
當輸入具有低APL值的暗信號時，與亮信號的情況相比EHT降低得較少，因為EHT保持著一個相當高的電壓值，因此Vin大于Vref，在ABL比較器6中無輸出，并且EHT沒有得到補償。即，EHT對APL的調節特性曲線與曲線(a)是相同的。這種性能相對應于圖2(d)所示的ABL補償起始點(m)的左邊區域。
ACL的性能與ABL的性能極其相似，所以省略對ACL的說明。
圖4(d)和4(e)所示的是前述實施例中的對應于ABL或ACL的EHT對APL特性曲線。
圖4(d)示出一個例子，其中對應于ABL或ACL的EHT特性曲線有變化，從而EHT特性曲線(a)向EHT特性曲線(b)靠近，結果形成了經補償的EHT特性曲線(a′)。
圖4(e)示出另一個例子，其中對應于ABL或ACL的EHT特性曲線有變化，從而EHT特性由線(b)向EHT特性曲線(a)靠近，結果形成了經補償的EHT特性曲線(b′)。
因此，依據本發明的電視接收機，對應于圖4(a)所示寬高比為16∶9的圖象和圖4(b)所示寬高比為4∶3的圖象，只要通過改變對應于ABL或ACL的補償起始點和EHT特性曲線的斜率，就可以得到相同的EHT特性曲線。
因此，對于顯示不同寬高比的圖象，可以得到幾乎相同的，諸如圖象層次和清晰度等圖象質量。對應于ABL或ACL的補償起始點和EHT特性曲線的斜率均可由輸入微處理器28的數據隨意改變。
所以，本發明的特征在于提供了一個比較電路，它可以改變補償起始點，也提供了一個增益控制電路，它可以改變EHT對APL特性曲線的斜率，因而即使信號的寬高比變化了，只要設定各自的數據，而不必調節對應于ABL和ACL電壓的硬件部分，也可獲得最佳的ABL和ACL性能。當然，電路圖也變得更簡單。
ABL控制電路30和ACL控制電路31不一定都是必需的，可以用其中的任何一個。
在不違背本發明的精神和本質特征的情況下，本發明可以用其他具體形式來實施。即本發明的實施例在各方面都是說明性而不是限制性的，本發明的范圍是由所附的權利要求，而不是由上述說明來指定的，而在權利要求的等價性意義和范圍內的所有變化都被包含于權利要求中。
權利要求
1.一種自動亮度限制器(ABL)控制電路，其特征在于包括ABL補償起始點確定裝置，它將檢測得的超高壓(EHT)值Vin與參考電壓值Vref相比較，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出為電壓差Vin－Vref；ABL增益控制裝置，它輸入所述ABL補償起點確定裝置的輸出，并可以改變輸出電平。
2.一種自動對比度限制器(ACL)控制電路，其特征在于包括ACL補償起始點確定裝置，它將檢測得的EHT值Vin與參考電壓值Vref相比較，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出為電壓差Vin－Vref；ABL增益控制裝置，它輸入所述ACL補償起始點確定裝置的輸出，并且可以改變輸出電平。
3.一種亮度/色差信號處理器，其特征在于包括(1)ABL控制電路包括ABL補償起始點確定裝置，它將測得的EHT值Vin與參考電壓Vref相比較，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出為電壓差Vin－Vref；ACL增益控制裝置，它輸入所述ACL補償起始點控制裝置得到的輸出，并可以改變輸出電壓；以及(2)亮度控制裝置，它輸入所述ABL控制電路的輸出以及一亮度控制電壓，并控制亮度信號的直流電平；而其中，對于APL值大于ABL補償起始點，即Vin＝Vref時，EHT對APL的特性曲線的斜率可改變。
4.一種亮度/色差處理器，其特征在于包括(1)ACL控制電路包括ACL補償起始點確定裝置，它將測得的EHT值Vin與參考電壓Vref相比較，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出電壓差Vin－Vref；以及ACL增益控制裝置，它輸入所述ACL補償起始點確定裝置得到的輸出，并可改變輸出電平；以及(2)對比度控制裝置，它輸入所述ACL控制電路的輸出以及一對比度控制電壓，并控制亮度信號的幅度；而其中，對于APL值大于ACL補償起始點，即Vin＝Vref時，EHT對APL特性曲線的斜率可改變。
5.一種亮度/色差信號處理器，其特征在于包括(1)ABL控制電路包括ABL補償起始點確定裝置，它將測得的EHT值Vin與參考電壓Vref相比較，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出電壓差Vin－Vref；以及ABL增益控制裝置，它輸入所述ABL補償起始點確定裝置得到的輸出，并可改變輸出電平；以及(2)亮度控制裝置，它輸入所述ABL控制電路的輸出和一亮度控制電壓，并控制亮度信號的直流電平；(3)ACL控制電路包括ACL補償起始點確定裝置，它將測得的EHT值Vin與參考電壓Vref相比較，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出為電壓差Vin－Vref；以及ACL增益控制，它輸入所述ACL補償起始點確定裝置得到的輸出，并可改變輸出電平；以及(4)對比度控制裝置，它輸入所述ACL控制電路的輸出和一對比度控制電壓，并控制亮度信號的幅度；而其中，對于APL值大于ABL/ACL補償起始點，即Vin＝Vref時，EHT對APL特性曲線的斜率可以改變。
6.一種圖象顯示裝置包括(1)亮度/色差信號處理器，其特征在于包括(1.1)ABL控制電路包括ABL補償起始點確定裝置，它將測得的EHT值Vin與參考電壓Vref相比，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出為電壓差Vin－Vref；以及ABL增益控制裝置，它輸入所述ABL補償起始點確定裝置所得的輸出，并可改變輸出電平；以及(1.2)亮度控制裝置，它輸入所述ABL控制電路的輸出和一亮度控制電壓，并控制亮度信號的直流電平；而其中，對于APL值大于ABL補償起始點，即Vin＝Vref時，EHT對APL的特性曲線的斜率可以改變；以及(2)原色信號輸出裝置，它由所述亮度/色差信號處理器輸出的亮度信號和色差信號產生原色信號；以及(3)顯示器件，它由所述原色信號輸出裝置的輸出驅動，并顯示出圖象。
7.一種亮度/色差處理器，其特征在于包括(1)亮度/色差信號處理器，包括(1.1)ACL控制電路包括ACL補償起始點確定裝置，它將測得的EHT值Vin與參考電壓Vref相比，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出電壓差Vin－Vref以及ACL增益控制裝置，它輸入所述ACL補償起始點確定裝置的輸出，并可改變輸出電壓；以及(1.2)對比度控制裝置，它輸入所述ACL控制電路的輸出和一對比度控制電壓，并控制亮度信號的幅度；而其中，對于APL大于ACL補償起始點，即Vin＝Vref時，EHT對APL的特性曲線的斜率可以改變；以及(2)原色信號輸出裝置，它由所述亮度/色差信號處理器輸出的亮度信號和色差信號產生原色信號；以及(3)顯示器件，它由所述原色信號輸出裝置的輸出驅動，并顯示出圖象。
8.一種圖象顯示裝置，其特征在于包括(1)亮度/色差信號處理器包括(1.1)ABL控制電路包括ABL補償起始點確定裝置，它將測得的EHT值Vin與參考電壓Vref相比，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出電壓差Vin－Vref；以及ABL增益控制裝置，它輸入所述ABL補償起始點確定裝置的輸出，并可改變輸出電平；以及(1.2)亮度控制裝置，它輸入所述ABL控制電路的輸出電壓和一亮度控制電壓，并控制亮度信號的直流電平。(1.3)ACL控制電路包括ACL補償起始點確定裝置，它將測得的EHT值Vin與參考電壓Vref相比，當Vin大于Vref時，輸出為零，當Vin小于Vref時，輸出為電壓差Vin－Vref；以及ACL增益控制裝置，它輸入所述ACL補償起始點確定裝置的輸出，并可改變輸出電平；以及(1.4)對比度控制裝置，它輸入所述ACL控制電路的輸出和一對比度控制電壓，并控制亮度信號的幅度。而其中，對于APL值大于ABL/ACL補償起始點，即Vin＝Vref時，EHT對APL的特性曲線的斜度可以變化；(2)原色信號輸出裝置，它由亮度/色差信號處理器輸出的亮度信號和色差信號產生原色信號；以及(3)顯示器件，它由所述原色信號輸出裝置的輸出驅動，并顯示出圖象。
全文摘要
本發明的目的在于，使處于圖象寬高比不同的情況下，也能進行自動亮度限制和自動對比度限制功能的補償，并防止圖象質量的下降。本發明的圖象顯示裝置包括(1)自動亮度限制器(ABL)電路和(2)自動對比度限制器(ACL)電路。其中ABL電路包括；ABL比較電路，ABL增益控制電路；ABL比較電壓發生器；ABL補償起始點調節數/模轉換器(DAC)，和ABL增益調節DAC。ACL電路包括ACL比較電路；ACL增益控制電路；ACL比較電壓發生器；ACL補償起始點調節DAC和ACL增益調節DAC。
文檔編號H04N5/59GK1118125SQ9510878
公開日1996年3月6日 申請日期1995年8月25日 優先權日1994年8月29日
發明者安藤仁, 衣川宏樹, 笹田昌彥, 宮田稔 申請人:松下電器產業株式會社