专利名称：亮度与对比度限制器、亮度/色差处理器及视频显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及亮度信号调节电路，尤其是涉及对电视接收机亮度信号调节电路的自动亮度限制器与自动对比度限制器的改进。
近来，人们一直希望电视接收机有较高质量的画面，因此自动调节亮度信号直流电平的ABL(自动亮度限制器)控制电路和自动调节亮度信号幅度的ACL(自动对比度限制器)控制电路不可避免地将与接收机的超高压变化相对应。尤其，随着具有宽高比为16∶9的显示器件的电视接收机和应用于海维申(High Vision)系统的电视接收机的普及，能够改变显示图象宽高比的电视接收机也越来越多。
作为ABL和ACL控制电路的一个实例，举例来说，它曾在日本特许申请公开号为2-94882的文件中提出过。
根据本发明用来切换宽高比的ABL和ACL的方框图如
图1所示。
单元101是包含回扫变压器的超高压(EHT)发生器。符号102、103和104是一些电阻，用来将EHT发生器流出的EHT电流转换成EHT检测电压。单元105是宽高比检测器。单元106是一个开关，它由宽高比检测器105的输出来切换。单元107和108是两个缓冲器，可以输入在电阻102、103和104上测得的EHT检测电压。单元109是亮度控制电压发生器，用来产生亮度控制电压。单元110是一个加法器，用来将由缓冲器107输出的EHT检测电压与亮度控制电压发生器109输出的电压相加。单元111是对比度控制电压发生器，用来产生对比度控制电压。单元112是一个加法器，用来将由缓冲器108输出的EHT检测电压和由对比度控制电压发生器111输出的对比度控制电压相加。单元113是一个亮度和色差信号处理器。符号114是一个亮度控制电压的输入端，用来输入由加法器110输出的电压。符号115是一个对比度控制电压输入端，用来输入由加法器112输出的电压。符号116是原色信号输出端，用来输出原色信号，其中，亮度和对比度分别由输入到亮度控制电压输入端114的电压和由输入到对比度控制电压输入端115的电压来调节。单元117是原色信号输出电路，用来放大原色信号输出端116输出的原色信号。单元118是阴极射线管(CRT)，用来显示图象。单元119是CRT118的阳极，用于对电子束加速提供EHT发生器101产生的超高压。
以下参考图2说明根据本发明而设计的ABL控制电路和ACL控制电路的性能。
即使所显示的图象具有相同的图象信息(内容)时，而当图象如图2(a)所示具有宽高比为16∶9的横向展宽图象，以及当图象如图2(b)所示具有宽高比为4∶3的图象时，它们的EHT检测电压值对相同的平均图象电平(APL)也是不相同的。在图2(b)中，左右阴影部分表示的是这样一个区域，虽然这个区域被电子束所扫描，但是因为信号电平处于黑色电平，因此荧光物质不发光。所以，即使图2(a)和图2(b)具有相同的图象信息，图(b)所示宽高比为4∶3的图象与图(a)所示，宽高比为16∶9的图象相比，前者的电子束电流的平均值较小，且前者的EHT相对于APL值的特性曲线的斜率也更平缓。
即，就产生的EHT检测电压而言，当从EHT发生器101流到阳极119的EHT电流被电阻102、103和104转换成电压时，EHT对APL的调节特性曲线的斜率随宽高比而改变，如图2(c)所示。在图2(c)中，EHT对APL的调节特性曲线(a)和(b)分别与图2(a)所示宽高比为16∶9的图象和图2(b)所示的宽高比为4∶3的图象相对应。在图2(c)和2(d)中，横坐标表示亮度信号的APL值，而纵坐标表示供给CRT的EHT。
因此，随着图象的宽高比不同，即使它们的图象信息相同，EHT电流将会不同，且ABL和ACL作用所产生的效果也会不同。
为防止这些差别的产生，通过增加一个与电阻103并联的开关106，且开关106由宽高比检测器105输出的控制电压切换，这样宽高比为16∶9的图象的EHT对APL特性曲线(a)，就接近于宽高比为4∶3的图象的EHT对APL特性曲线(b)。
图2(d)示出了用宽高比检测器105产生的控制电压来切换EHT检测电压，而得到补偿的EHT对APL的特性曲线(a′)。(从特性曲线(a)变到(a′))。
根据以上线路图，即使图象宽高比由图2(a)所示变到图2(b)所示，EHT检测电压也是近似相等的，如图2(d)所示，反之亦然。并且ABL和ACL产生的效果也近似相同。同时诸如图象层次和图象清晰度等图象质量也可做到大致相同。
依据上述线路图，ABL和ACL的特性由电阻102、103和104来控制。
此外，用来检测宽高比并短路电阻的开关106以及分别用于ABL和ACL的缓冲器107和108和加法器110和112都是必需的。由此，电路规模变大。
本发明中，即使宽高比有变化，但只要把ABL同ACL的输入电压连在同一端点上，并改变ABL及ACL的起始点及工作特性即可获得最佳的ABL和ACL的特性。并且通过切换汇流条数据例如旁路集成电路(IIC)，可使电路图变得简单。
为解决以上问题，依据本发明的ABL和ACL控制电路包含一个比较电路和一个增益控制电路。比较电路可改变补偿起始点而增益控制电路可改变EHT对APL特性曲线的斜率。通过软件而不是硬件，来控制ABL和ACL特性的调节，从而可以使ABL和ACL的特性变到最佳。
即，ABL和ACL的特性可独立设置，通过分别设置它们的数据，即使显示的图象具有不同的宽高比，也可获得一最佳性能。
图1是电视接收机的主要部分的方框图，该电视机包括依据现有技术的ABL和ACL控制电路。
图2(a)示出宽高比为16∶9的阴极射线管上显示的宽高比为16∶9的图象。
图2(b)示出宽高比为16∶9的阴极射线管上显示的宽高比为4∶3的图象。
图2(c)是EHT对APL的特性曲线。
图2(d)是据现有技术，当开关106被切换时，如图1所示电路的EHT对APL的特性曲线。
图3是电视接收机的主要部分的方框图，该电视机包括据本发明实施例的ABL和ACL控制电路。
图4(a)示出宽高比为16∶9的CRT上显示的宽高比为16∶9的图象。
图4(b)示出宽高比为16∶9的CRT上显示的宽高比为4∶3的图象。
图4(c)是EHT对APL特性曲线(未补偿)。
图4(d)是图3所示电路的经补偿的EHT特性曲线。
图4(e)是图3所示电路的另一个经补偿的EHT特性曲线。
如图3所示为电视接收机的主要部分的方框图。该电视机包含依据本发明实施例设计的ABL和ACL控制电路。
单元1是包含回扫变压器的EHT发生器。符号2和3是将流出EHT发生器的EHT电流转化成EHT检测电压的两个电阻。单元4是亮度和色差信号处理器。端子5是EHT检测电压的输入端，它输入的是电阻3上产生的EHT检测电压。
单元6是ABL的比较器，通过比较EHT检测电压输入端5的输入信号和第一参考电压，可以调节ABL补偿起始点。单元7是ABL比较电压发生器，用它来产生提供给ABL比较器6和确定ABL补偿起始点的第一参考电压。单元8是数/模转换器(DAC)，用来控制ABL比较电压发生器7。单元9是ABL增益控制电路，它输入ABL比较器6的输出，用来控制ABL控制特性。单元10是ABL增益控制DAC，用来控制ABL增益控制电路9。单元11是亮度控制电压发生器，用来产生亮度控制电压。单元12是一个加法器，用来把从ABL增益控制电路9输出的ABL补偿电压和从亮度控制电压发生器11输出的亮度控制电压相加。单元13是亮度控制DAC，用来控制亮度控制电压发生器11。单元14是亮度控制电路，它输入的是从加法器12输出的电压。部件30是ABL控制电路部件，它把与ABL有关的电路连成一体。
单元15是ACL的比较器通过比较从EHT检测电压输入端5输入的信号和第二参考电压，来调节ACL补偿起始点。单元16是ACL比较电压发生器，用来产生提供给ACL比较器15和确定ACL补偿起始点的第二参考电压。单元17是调节ACL补偿起始点的DAC，用来控制ACL比较电压发生器16。单元18是ACL增益控制电路，它输入ACL比较器15的输出电压，用来控制ACL控制特性。单元19是ACL增益控制DAC，用来控制ACL增益控制电路18。单元20是对比度控制电压发生器，用来产生对比度控制电压。单元21是一个加法器，用来把由ACL增益控制电路18产生的ACL补偿电压和从对比度控制电压发生器20产生的对比度控制电压相加。单元22是对比度控制DAC，用来控制对比度控制电压发生器20。单元23是输入由加法器21产生的输出电压的对比度控制电路。部件31是ACL控制电路部件，它把与ACL有关的电路连成一体。
端子24是原色信号输出端，用来输出原色信号，其中由输入到亮度控制电路14和对比度控制电路23的电压来调节亮度和对比度。单元25是原色信号输出电路，用来放大从原色信号输出端24输出的原色信号。单元26是CRT，具有某特定的宽高比，例如16∶9。端子27是阳极，通过它从EHT发生器1为CRT26提供EHT。单元28是微处理器，用来为DAC8、10、13、17、19和22提供数据。端子29是数据输入端，用于将从微处理器传来的数据提供给亮度/色差信号处理器4。
依据本发明一个实施例的电视接收机的性能将说明如下。
如图4(a)所示在宽高比为16∶9的图象显示于宽高比为16∶9的屏幕上的情况下与如图4(b)所示在宽高比为4∶3的图象显示于宽高比亦为16∶9的屏幕上的情况下，流经电阻3的EHT电流是不同的。
即，即使所示图象具有相同的图象信息，由流经电阻2和3的EHT电流转换而来的EHT检测电压，将随着显示图象的宽高比不同而变化，并且如图4(c)所示的EHT对APL的特性曲线的斜率也是不同的。
在图4(c)中，曲线(a)是当如图4(a)所示宽高比为16∶9的图象显示于宽高比为16∶9的屏幕上而得到的EHT对APL的调节特性。而曲线(b)是当如图4(b)所示宽高比为4∶3的图象显示于宽高比为16∶9的相同屏幕上时而得到的EHT对APL的调节特性。因此，即使所显示的图象具有相同的信息(内容)，EHT电流随宽高比的差异而不同，而在ABL和ACL特性中也会产生差异。
为解决这个问题，我们应用了ABL控制电路部件30和ACL控制电路部件31，并且根据宽高比以及ABL或ACL特性曲线要受到何种程度的控制才能几乎与宽高比无关，分别设定ABL或ACL的补偿起始点和EHT对APL的特性曲线的斜率。
当输入一个具有高APL值的亮度信号时，电子束电流变大而EHT降低了。EHT的降低在电阻3处检测。将检测到的EHT值Vin在ABL比较器b中与ABL比较电压发生器7产生的参考电压Vref相比较。
当Vin小于Vref时，由ABL比较器6输出电压差dV＝Vref－Vin。将输入电压dV在ABL增益控制电路9中进行增益调节。将经增益控制的dV与亮度控制电压发生器11输出的亮度控制电压在加法器12中相加。根据加法器12的输出，亮度控制电路14使图象亮度降低。于是，CRT26的电子束电流减小，而EHT发生器1工作以升高EHT而防止EHT降低这种性能对应于图2(d)所示的ABL补偿起始点(m)的右边区域。
当输入具有低APL值的暗信号时，与亮信号的情况相比EHT降低得较少，因为EHT保持着一个相当高的电压值，因此Vin大于Vref，在ABL比较器6中无输出，并且EHT没有得到补偿。即，EHT对APL的调节特性曲线与曲线(a)是相同的。这种性能相对应于图2(d)所示的ABL补偿起始点(m)的左边区域。
ACL的性能与ABL的性能极其相似，所以省略对ACL的说明。
图4(d)和4(e)所示的是前述实施例中的对应于ABL或ACL的EHT对APL特性曲线。
图4(d)示出一个例子，其中对应于ABL或ACL的EHT特性曲线有变化，从而EHT特性曲线(a)向EHT特性曲线(b)靠近，结果形成了经补偿的EHT特性曲线(a′)。
图4(e)示出另一个例子，其中对应于ABL或ACL的EHT特性曲线有变化，从而EHT特性由线(b)向EHT特性曲线(a)靠近，结果形成了经补偿的EHT特性曲线(b′)。
因此，依据本发明的电视接收机，对应于图4(a)所示宽高比为16∶9的图象和图4(b)所示宽高比为4∶3的图象，只要通过改变对应于ABL或ACL的补偿起始点和EHT特性曲线的斜率，就可以得到相同的EHT特性曲线。
因此，对于显示不同宽高比的图象，可以得到几乎相同的，诸如图象层次和清晰度等图象质量。对应于ABL或ACL的补偿起始点和EHT特性曲线的斜率均可由输入微处理器28的数据随意改变。
所以，本发明的特征在于提供了一个比较电路，它可以改变补偿起始点，也提供了一个增益控制电路，它可以改变EHT对APL特性曲线的斜率，因而即使信号的宽高比变化了，只要设定各自的数据，而不必调节对应于ABL和ACL电压的硬件部分，也可获得最佳的ABL和ACL性能。当然，电路图也变得更简单。
ABL控制电路30和ACL控制电路31不一定都是必需的，可以用其中的任何一个。
在不违背本发明的精神和本质特征的情况下，本发明可以用其他具体形式来实施。即本发明的实施例在各方面都是说明性而不是限制性的，本发明的范围是由所附的权利要求，而不是由上述说明来指定的，而在权利要求的等价性意义和范围内的所有变化都被包含于权利要求中。
权利要求
1.一种自动亮度限制器(ABL)控制电路，其特征在于包括ABL补偿起始点确定装置，它将检测得的超高压(EHT)值Vin与参考电压值Vref相比较，当Vin大于Vref时，输出为零，当Vin小于Vref时，输出为电压差Vin－Vref；ABL增益控制装置，它输入所述ABL补偿起点确定装置的输出，并可以改变输出电平。
2.一种自动对比度限制器(ACL)控制电路，其特征在于包括ACL补偿起始点确定装置，它将检测得的EHT值Vin与参考电压值Vref相比较，当Vin大于Vref时，输出为零，当Vin小于Vref时，输出为电压差Vin－Vref；ABL增益控制装置，它输入所述ACL补偿起始点确定装置的输出，并且可以改变输出电平。
3.一种亮度/色差信号处理器，其特征在于包括(1)ABL控制电路包括ABL补偿起始点确定装置，它将测得的EHT值Vin与参考电压Vref相比较，当Vin大于Vref时，输出为零，当Vin小于Vref时，输出为电压差Vin－Vref；ACL增益控制装置，它输入所述ACL补偿起始点控制装置得到的输出，并可以改变输出电压；以及(2)亮度控制装置，它输入所述ABL控制电路的输出以及一亮度控制电压，并控制亮度信号的直流电平；而其中，对于APL值大于ABL补偿起始点，即Vin＝Vref时，EHT对APL的特性曲线的斜率可改变。
4.一种亮度/色差处理器，其特征在于包括(1)ACL控制电路包括ACL补偿起始点确定装置，它将测得的EHT值Vin与参考电压Vref相比较，当Vin大于Vref时，输出为零，当Vin小于Vref时，输出电压差Vin－Vref；以及ACL增益控制装置，它输入所述ACL补偿起始点确定装置得到的输出，并可改变输出电平；以及(2)对比度控制装置，它输入所述ACL控制电路的输出以及一对比度控制电压，并控制亮度信号的幅度；而其中，对于APL值大于ACL补偿起始点，即Vin＝Vref时，EHT对APL特性曲线的斜率可改变。
5.一种亮度/色差信号处理器，其特征在于包括(1)ABL控制电路包括ABL补偿起始点确定装置，它将测得的EHT值Vin与参考电压Vref相比较，当Vin大于Vref时，输出为零，当Vin小于Vref时，输出电压差Vin－Vref；以及ABL增益控制装置，它输入所述ABL补偿起始点确定装置得到的输出，并可改变输出电平；以及(2)亮度控制装置，它输入所述ABL控制电路的输出和一亮度控制电压，并控制亮度信号的直流电平；(3)ACL控制电路包括ACL补偿起始点确定装置，它将测得的EHT值Vin与参考电压Vref相比较，当Vin大于Vref时，输出为零，当Vin小于Vref时，输出为电压差Vin－Vref；以及ACL增益控制，它输入所述ACL补偿起始点确定装置得到的输出，并可改变输出电平；以及(4)对比度控制装置，它输入所述ACL控制电路的输出和一对比度控制电压，并控制亮度信号的幅度；而其中，对于APL值大于ABL/ACL补偿起始点，即Vin＝Vref时，EHT对APL特性曲线的斜率可以改变。
6.一种图象显示装置包括(1)亮度/色差信号处理器，其特征在于包括(1.1)ABL控制电路包括ABL补偿起始点确定装置，它将测得的EHT值Vin与参考电压Vref相比，当Vin大于Vref时，输出为零，当Vin小于Vref时，输出为电压差Vin－Vref；以及ABL增益控制装置，它输入所述ABL补偿起始点确定装置所得的输出，并可改变输出电平；以及(1.2)亮度控制装置，它输入所述ABL控制电路的输出和一亮度控制电压，并控制亮度信号的直流电平；而其中，对于APL值大于ABL补偿起始点，即Vin＝Vref时，EHT对APL的特性曲线的斜率可以改变；以及(2)原色信号输出装置，它由所述亮度/色差信号处理器输出的亮度信号和色差信号产生原色信号；以及(3)显示器件，它由所述原色信号输出装置的输出驱动，并显示出图象。
7.一种亮度/色差处理器，其特征在于包括(1)亮度/色差信号处理器，包括(1.1)ACL控制电路包括ACL补偿起始点确定装置，它将测得的EHT值Vin与参考电压Vref相比，当Vin大于Vref时，输出为零，当Vin小于Vref时，输出电压差Vin－Vref以及ACL增益控制装置，它输入所述ACL补偿起始点确定装置的输出，并可改变输出电压；以及(1.2)对比度控制装置，它输入所述ACL控制电路的输出和一对比度控制电压，并控制亮度信号的幅度；而其中，对于APL大于ACL补偿起始点，即Vin＝Vref时，EHT对APL的特性曲线的斜率可以改变；以及(2)原色信号输出装置，它由所述亮度/色差信号处理器输出的亮度信号和色差信号产生原色信号；以及(3)显示器件，它由所述原色信号输出装置的输出驱动，并显示出图象。
8.一种图象显示装置，其特征在于包括(1)亮度/色差信号处理器包括(1.1)ABL控制电路包括ABL补偿起始点确定装置，它将测得的EHT值Vin与参考电压Vref相比，当Vin大于Vref时，输出为零，当Vin小于Vref时，输出电压差Vin－Vref；以及ABL增益控制装置，它输入所述ABL补偿起始点确定装置的输出，并可改变输出电平；以及(1.2)亮度控制装置，它输入所述ABL控制电路的输出电压和一亮度控制电压，并控制亮度信号的直流电平。(1.3)ACL控制电路包括ACL补偿起始点确定装置，它将测得的EHT值Vin与参考电压Vref相比，当Vin大于Vref时，输出为零，当Vin小于Vref时，输出为电压差Vin－Vref；以及ACL增益控制装置，它输入所述ACL补偿起始点确定装置的输出，并可改变输出电平；以及(1.4)对比度控制装置，它输入所述ACL控制电路的输出和一对比度控制电压，并控制亮度信号的幅度。而其中，对于APL值大于ABL/ACL补偿起始点，即Vin＝Vref时，EHT对APL的特性曲线的斜度可以变化；(2)原色信号输出装置，它由亮度/色差信号处理器输出的亮度信号和色差信号产生原色信号；以及(3)显示器件，它由所述原色信号输出装置的输出驱动，并显示出图象。
全文摘要
本发明的目的在于，使处于图象宽高比不同的情况下，也能进行自动亮度限制和自动对比度限制功能的补偿，并防止图象质量的下降。本发明的图象显示装置包括(1)自动亮度限制器(ABL)电路和(2)自动对比度限制器(ACL)电路。其中ABL电路包括；ABL比较电路，ABL增益控制电路；ABL比较电压发生器；ABL补偿起始点调节数/模转换器(DAC)，和ABL增益调节DAC。ACL电路包括ACL比较电路；ACL增益控制电路；ACL比较电压发生器；ACL补偿起始点调节DAC和ACL增益调节DAC。
文档编号H04N5/59GK1118125SQ9510878
公开日1996年3月6日 申请日期1995年8月25日 优先权日1994年8月29日
发明者安藤仁, 衣川宏树, 笹田昌彦, 宫田稔 申请人:松下电器产业株式会社