JP3699137B2 - 入力黒トラッキング回路を備えた陰極線管ドライバ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、テレビジョン受像機や他のビデオ表示システムで採用されている陰極線管（ＣＲＴ）用のドライバであって、ＣＲＴ電源負荷が原因で起こるパフォーマンス低下を防止する機能を備えたドライバに関する。
【０００２】
なお、本明細書の記述は本件出願の優先権の基礎たる米国出願第０８／０１４，１８３号（１９９３年２月５日出願）の明細書の記載に基づくものであって、当該米国特許出願の番号を参照することによって当該米国特許出願の明細書の記載内容が本明細書の一部分を構成するものとする。
【０００３】
【背景技術】
陰極線管（ＣＲＴ）を表示デバイスとして利用しているビデオ表示システムでは、相対的に低レベルのビデオ信号を増幅して、ＣＲＴに直接に印加するのに適した相対的に高レベルのビデオ信号を得るために、ビデオ出力ステージまたはドライバ・ステージが採用されている。高レベルのビデオ出力信号は、再現イメージの赤、緑および青成分を表しているのが代表的であり、このビデオ出力信号はＣＲＴのそれぞれのカソードに結合されている。高供給電圧は、それぞれの高電圧電源からＣＲＴのアノードおよび各種グリッドに印加されている。再現イメージの平均レベルが白っぽくなっていくと、高電圧電源から引き出される電流が増加していき、極端な場合には、高電圧の１つまたは２つ以上は振幅が小さくなったり、あるいは低下（スランプ-slump）したりするおそれがある。後者が起こると、ＣＲＴのカットオフ・レベルが上昇し、その結果、イメージの暗い部分の細部が失われることになる。
【０００４】
上記問題の解決法の１つは、十分な電流処理能力をもつ高電圧電源を採用することである。しかし、この種の電源は高価である。比較的コスト効率がすぐれた解決法を示したのが図１である。
【０００５】
ビデオ表示システムの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）チャネルの最終段（ステージ）は図１に示されている。これらの３チャネルは構造がほぼ同一であるので、以下では、赤（Ｒ）チャネルについてのみ説明する。前置増幅器（プリアンプ）１０Ｒの出力端に現れた相対的に低レベルの赤ビデオ信号はドライバ１２Ｒによって増幅され、その結果として得られた相対的に高レベルの赤ビデオ信号は、抵抗１４Ｒを経由してＣＲＴ１８のそれぞれのカソード１６Ｒに結合されている。ＣＲＴ１８の共通第１グリッドＧ１には、Ｇ１電源２０からの供給電圧が印加される。共通第２またはスクリーン・グリッド(screen grid) Ｇ２、共通第１フォーカス・グリッド(focus grid)Ｆ１、および共通第２フォーカス・グリッドＦ２には、高電圧回路２２のそれぞれの出力端からの相対的に高い電圧がそれぞれ印加される。非常に高い電圧は、高電圧回路２２の別の出力端からＣＲＴ１８のアノードＡに印加される。
【０００６】
ドライバ１２ＲはＮＰＮトランジスタＱ１とＱ２からなり、カスコード増幅器(cascode amplifier) の構成になるように接続されている。前置増幅器１０Ｒの出力はトランジスタＱ１のペースに接続されている。基準電圧ＶＲＥＦはエミッタ抵抗ＲＥを経由してトランジスタＱ１のエミッタに結合されている。バイアス電圧＋ＶＣＣはトランジスタＱ２のベースに結合されている。トランジスタＱ２のコクレタは、図には抵抗ＲＬとだけ示されている負荷および抵抗ＲＳを経由してＢ＋供給電圧源２４に結合されている。その目的については下述する。トランジスタＱ２のコレクタは、抵抗１４Ｒを経由してカソード１６Ｒにも結合されている。フィルタ・キャパシタＣＳは負荷ＲＬと抵抗ＲＳの接合点と信号グランド（ground）間に結合されている。ＣＲＴ１８のカットオフ・レベルは基準電圧ＶＲＥＦおよびバイアス電圧ＶＣＣの関数になっている。抵抗ＲＳとキャパシタＣＳを含む回路は、以下に説明するように、高平均画像レベル・イメージ期間に、イメージの暗い部分の細部が失われる可能性を少なくするためのものである。
【０００７】
カソード電圧の減少はイメージの「白さ」の増加と対応関係があり、カソード電圧の増加はイメージの「黒さ」の増加と対応関係がある。ＣＲＴ１８によって高電圧回路２２から引き出されたビーム電流は、平均画像レベルが白に向かって増加していくと増加する。高電圧回路２２によってＣＲＴ１８のアノードおよび各種グリッドに供給される電圧は、ビーム電流が相対的に高くなると減少する傾向がある。カソード電圧が一定に保たれていると、ＣＲＴ１８のカットオフ・レベルは増加し、イメージの暗い区域は暗くなるので、細部が失われることになる。しかし、抵抗ＲＳ両端には電圧降下が現れるので、カソード電圧はビーム電流の増加と共に減少する。抵抗ＲＳ両端の電圧降下は、高電圧回路２２による高供給電圧の振幅の減少（または「低下」（スランプ-slump））を補償するので、平均画像レベルの増加と共に暗い区域の細部が失われるのを防止する。従って、抵抗ＲＳは、「黒トラッキング」(balck tracking)機能をもつものと考えることができる。つまり、＋Ｂ電圧電源２４の実効供給電圧をビーム電流の増加に伴って減少していく働きをする。キャパシタＣＳは、抵抗ＲＳとＲＬの接合点の実効供給電圧端子に現れたＡＣ成分を除去するために必要になるものである。
【０００８】
抵抗ＲＳとキャパシタＣＳを含む回路は、この回路が果たすべき機能を支障なく実行するが、その場合でも、いくつかの欠点がある。１つは、この回路が意図する補償機能を果たすためには、抵抗ＲＳの値を相対的に大きくする必要があることである。しかし、その結果として、ドライバの「ヘッドルーム」(head-room) 、つまり、ドライバの出力信号の振幅範囲に制約がある。さらに、Ｂ＋電圧は相対的に高いので（例えば、＋２２０ボルト）、キャパシタＣＳの物理的サイズは、キャパシタンス値が小さい場合であっても大きくなっている。
【０００９】
【発明の概要】
本発明は上述した問題を認識した上で、問題の解決方法を提供することを目的としている。本発明によれば、黒トラッキング回路はＣＲＴドライバ・ステージの出力側にではなく、入力側に結合されている。具体的には、この回路はＣＲＴ駆動増幅器（ドライバ）の入力端に結合された少なくとも１つの相対的に低レベルのビデオ信号を検出する回路と、検出した低レベル・ビデオ信号の平均レベルを表す信号を発生する回路とを含んでいる。この表現信号はＣＲＴドライバに結合され、ＣＲＴドライバの出力ビデオ信号に実効的に加えられ、その結果として、ＣＲＴ駆動増幅器の入力ビデオ信号の平均レベルが白に対応するように増加すると、出力ビデオ信号が白の方向に増加するようにシフトまたはオフセットされる。好ましくは、この表現信号はＣＲＴ駆動増幅器の入力信号に加えられる。
【００１０】
本発明の好適実施例では、抵抗素子は、ＣＲＴ駆動増幅器の前置増幅器からなる電流増幅器の出力端に分岐的に接続され、ローパスフィルタ素子に直列に接続されている。表現信号はローパスフィルタ素子から出力され、直列接続の性質から、入力ビデオ信号に加えられる。この好適実施例のもう１つの特徴として、ローパスフィルタ素子は、別のＣＲＴ駆動増幅器の別の前置増幅器と分岐的に接続された少なくとも１つの別の抵抗素子と共通に接続されて、２つのビデオ入力信号の結合の平均レベルを表す信号が得られるようになっている。この後者の回路構成によると、１つの入力信号だけが使用される回路構成よりも、イメージ内容表現の信頼性が向上する。
【００１１】
本発明の上記およびその他の特徴は、以下で、添付図面を参照して詳しく説明する。
【００１２】
【実施例】
図１および図２において、同一または同等素子は、同一参照符号を付けて示されている。図２の回路構成において、図１の回路構成に同等の部分がある部分については、説明は省略する。図１に示す回路構成と同様に、赤チャネルだけを取り上げて説明するが、これは、３チャネルすべてがほぼ同一構成であるためである。
【００１３】
図２に示す回路構成において、前置増幅器１０Ｒは、電圧・電流コンバータ（図中２つの円を重ねて示している）から構成され、入力された低レベルの赤ビデオ信号を対応する出力電流に変換する。前置増幅器１０Ｒの出力端に分岐的に接続された終端抵抗ＲＲは、ドライバ１２Ｒ用の入力電圧ＥＲを発生するためのものである。
【００１４】
図２に示す回路構成のドライバ１２Ｒは、図１に示すドライバ１２Ｒと類似しているが、実用目的に作られているため若干複雑化している。この分野の専門家ならば理解されるように、ドライバ１２Ｒの負荷は抵抗よりも複雑化して、アクティブ・デバイスを含めることが可能である。例えば、ドライバ１２Ｒの負荷は相補形トランジスタで構成し、それぞれをエミッタホロア増幅器に構成して、「プッシュ・プル」(push-pull) 構成にして接続することが可能である。低レベル入力電圧ＥＲは、抵抗ＲＦとキャパシタＣＦの並列回路と、ＰＮＰトランジスタＱ３でなるエミッタホロワ増幅器とから構成されたフィルタ回路を経由してトランジスタＱ１のベースに結合されている。トランジスタＱ３のエミッタと＋ＶＣＣ電源供給点間に接続された抵抗ＲＥＦは、前記エミッタホロワ増幅器の負荷抵抗である。トランジスタＱ３のコレクタはグランド（ground）電位点に接続されている。抵抗ＲＦＢはトランジスタＱ２のコレクタとトランジスタＱ３のベース間に接続されて、駆動増幅器１２Ｒのための負帰還を行う。
【００１５】
抵抗ＲＲは、緑チャネルと青チャネルの対応する抵抗ＲＧとＲＢ、および抵抗ＲＲ、ＲＧ、ＲＢのそれぞれの終端と信号グランド点との間に接続された抵抗ＲＣとキャパシタＣＣの並列回路と一緒になって、本発明によるＣＲＴ駆動回路の入力黒トラッキング回路を構成している。抵抗ＲＣは、前置増幅器10Ｒ、１０Ｇおよび１０Ｂの出力電流の総和を電圧ＥＣに変換する共通モード終端抵抗である。キャパシタＣＣは、電圧ＥＣをフィルタにかけて、電圧ＥＣがビデオ入力電流の総和の低周波数成分だけを反映するようにするフィルタ・キャパシタである。
【００１６】
駆動増幅器入力電圧ＥＲ、ＥＧおよびＥＢの各々は、終端抵抗ＲＲ、ＲＧおよびＲＢのそれぞれの両端に現れた電圧と電圧ＥＣの総和である。電圧ＥＣは平均画像レベル（ＡＰＬ）を表している。本実施例では、駆動増幅器１２Ｒ、１２Ｇおよび１２Ｂは反転増幅器であるので、ＡＰＬが白の方向に向かうと、電圧ＥＣは増加する。ＡＰＬが黒の方向に向かうと、電圧ＥＣは減少する。従って、ＡＰＬが白の方向に向かうと、ドライバ入力電圧ＥＲ，ＥＧおよびＥＢの各々は白に向かう方向に増加するようにシフトまたはオフセットされる。つまり、高レベルにシフトされるように増加していく。これに対応して、それぞれのＱ２コレクタに現れるドライバ出力電圧の各々は、白に向かう方向にシフトされる。つまり、低レベルにシフトされていく。これは、ＡＰＬが白の方向に向かうとき、ＣＲＴ１８に結合された高電圧の「スランプ（低下）」を補償する効果がある。逆に、ＡＰＬが黒の方向に向かうと、各入力電圧は低レベルにシフトされるように減少していき、各出力電圧は高レベルにシフトされていく。従って、図２に示す回路構成によれば、「黒トラッキング」電圧が各ドライバ入力電圧に加えられる。「黒トラッキング」電圧の大きさは、抵抗ＲＲ、ＲＧおよびＲＢの値（本実施例では、これらの抵抗値は等しいものとする）と抵抗ＲＣの値の比率によって決まる。
【００１７】
図１に示す黒トラッキング回路構成と比較したとき、図２に示す黒トラッキング回路構成によれば、ＣＲＴ駆動信号のヘッドルームに制約がない。さらに、キャパシタＣＣ両端に現れる電圧は相対的に低いので、図１に示す回路構成のキャパシタＣＳのような、物理的に大きなフィルタ・キャパシタを必要としない。
【００１８】
３つの低レベル・ビデオ信号すべてについて、その総和をとって黒トラッキング電圧を作ると、相対的に正確なイメージ内容表現が得られるので望ましいことであるが、応用によっては、そのすべてを使用しないことも可能である。以上述べた変更およびその他の変更は、特許請求の範囲に明確化されている本発明の範囲に属することはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【図１】黒トラッキング回路が駆動増幅器の出力端に結合されている従来のＣＲＴ駆動回路を示す概略図である。
【図２】黒トラッキング回路が駆動増幅器の入力端に結合されている本発明によるＣＲＴ駆動回路を示す概略図である。
【符号の説明】
１０Ｂ 前置増幅器
１０Ｇ 前置増幅器
１０Ｒ 前置増幅器
１２Ｂ 駆動増幅器（ドライバ）
１２Ｇ 駆動増幅器（ドライバ）
１２Ｒ 駆動増幅器（ドライバ）
１８ 陰極線管（ＣＲＴ）
ＣＣ 低域フィルタ素子
ＥＢ 駆動増幅器入力電圧
ＥＣ 電圧
ＥＧ 駆動増幅器入力電圧
ＥＲ 駆動増幅器入力電圧
ＲＢ 抵抗
ＲＧ 抵抗
ＲＲ 抵抗

Claims (2)

1. イメージを再生する陰極線管を備えたビデオ表示システムにおいて用いられる装置であって、
   第１のビデオ入力信号を供給する手段と、
   第２のビデオ入力信号を供給する手段と、
   前記第１のビデオ入力信号および前記第２のビデオ入力信号に応答して、前記イメージの平均画像レベルを表すオフセット成分を生成する手段と、
   前記オフセット成分を、前記第１のビデオ入力信号および前記第２のビデオ入力信号とそれぞれ合成することにより、第１の合成信号および第２の合成信号を生成する手段と、
   前記第１の合成信号を増幅して、前記陰極線管に印加するのに適した第１の比較的高レベルのビデオ信号出力を生成する手段と、
   前記第２の合成信号を増幅して、前記陰極線管に印加するのに適した第２の比較的高レベルのビデオ信号出力を生成する手段と、
   を具備したことを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置において、
   第１のビデオ入力信号を供給する手段は、前記第１のビデオ入力信号を第１の電流として供給する第１の電圧−電流コンバータを含み、
   第２のビデオ入力信号を供給する手段は、前記第２のビデオ入力信号を第２の電流として供給する第２の電圧−電流コンバータを含み、
   前記オフセット成分を生成する手段は、ローパスフィルタ素子を含み、
   前記オフセット成分と前記第１のビデオ入力信号とを合成する手段は、直列接続されている第１のＤＣインピーダンス素子および前記ローパスフィルタ素子を、前記第１の電圧−電流コンバータの出力と並列に結合する手段を含み、
   前記オフセット成分と前記第２のビデオ入力信号とを合成する手段は、直列接続されている第２のＤＣインピーダンス素子および前記ローパスフィルタ素子を、前記第２の電圧−電流コンバータの出力と並列に結合する手段を含む、
   ことを特徴とする装置。

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