(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)188808

RZECZPOSPOLITA POLSKA Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11)188808 (21) Numer zgłoszenia: 325221 (22) Data zgłoszenia: 09.03.1998 (13) B1 (51) IntCl7 H04N 5/59 (54) Układ regulacji prądu wiązki w kineskopie kolorowym (30) Pierwszeństwo: 11.03.1997,DE,19709681.6 (73) Uprawniony z patentu: DEUTSCHE THOMSON-BRANDT GMBH, Villingen-Schwenningen, DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: 14.09.1998 BUP 19/98 (72) Twórcy wynalazku: Hossein Ahmari, Villingen-Schwenningen, DE Gerard Rilly, Unterkirnach, DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 29.04.2005 WUP 04/05 (74) Pełnomocnik: Elżbieta Plewa, PATPOL Sp. z o.o. PL 188808 B1 (57)Układ regulacji prądu wiązki w kineskopie kolorowym sterowanym sygnałami barw R, G, B, dołączony swym wyjściem do członu wstępnego procesora wizyjnego, a wejściem do wyjścia sygnałów barw R, G, B członu sterującego procesora wizyjnego, przy czym wejście układu regulacji stanowi układ poziomujący, do którego jest dołączony wzmacniacz, znamienny tym, że do wzmacniacza (11) jest dołączony układ korekcji gamma (12) połączony z układem sumacyjnym (13) i układem sterowania prądowego (14), zaś wyjścia układu sumacyjnego (13) i układu sterowania prądowego (14) są dołączone do układu decyzyjnego (19), którego wyjście jest dołączone do członu wstępnego (16) procesora wizyjnego (2), ponadto wyjście układu sumacyjnego (13) jest połączone z komparatorem/integratorem (15) dołączonym do wzmacniacza (11), do którego to komparatora/integratora (15) jest doprowadzony sygnał informacji o prądzie wiązki ( I CRT)- Fig.1

2 188 808 Układ regulacji prądu wiązki w kineskopie kolorowym Zastrzeżenie patentowe Układ regulacji prądu wiązki w kineskopie kolorowym sterowanym sygnałami barw R, G, B, dołączony swym wyjściem do członu wstępnego procesora wizyjnego, a wejściem do wyjścia sygnałów barw R, G, B członu sterującego procesora wizyjnego, przy czym wejście układu regulacji stanowi układ poziomujący, do którego jest dołączony wzmacniacz, znamienny tym, że do wzmacniacza (11) jest dołączony układ korekcji gamma (12) połączony z układem sumacyjnym (13) i układem sterowania prądowego (14), zaś wyjścia układu sumacyjnego (13) i układu sterowania prądowego (14) są dołączone do układu decyzyjnego (19), którego wyjście jest dołączone do członu wstępnego (16) procesora wizyjnego (2), ponadto wyjście układu sumacyjnego (13) jest połączone z komparatorem/integratorem (15) dołączonym do wzmacniacza (11), do którego to komparatora/integratora (15) jest doprowadzony sygnał informacji o prądzie wiązki Q c r t )- * * * Przedmiotem wynalazku jest układ regulacji prądu wiązki w kineskopie kolorowym. W szczególności wynalazek dotyczy układu regulacji prądu wiązki w kineskopie kolorowym sterowanym sygnałami barw R, G, B. Układy tego typu są stosowane w celu ochrony kineskopu przed przeciążaniem nadmiernym prądem wiązki. W znanych układach regulacyjnych jedyne dane informujące o wielkości prądu wiązki otrzymuje się z obwodu wysokiego napięcia za pośrednictwem odpowiedniego transformatora wysokonapięciowego. Jednakowoż te dane informują jedynie o sumie prądów wiązki sygnałów barw R, G, B. Ponadto jest ona opóźniona o około dwie milisekundy, zniekształcona, scałkowana i ograniczona. Układy regulacyjne bazujące wyłącznie na danych informacyjnych z transformatora wysokiego napięcia zapewniają zatem tylko regulację zgrubną która nie odnosi się do poszczególnych prądów wiązki sygnałów barw R, G, B w kineskopie. W opisie patentowym EP 0 149 334 został ujawniony ogranicznik prądu wiązki w kineskopie kolorowym sterowanym sygnałami barw R, G, B. W rozwiązaniu tym sygnały barw R, G, B są zsumowane po przejściu przez rezystory i suma tych prądów jest poddana wzmocnieniu. Celem wynalazku jest opracowanie takiego układu regulacji prądu wiązki, który zapewni szybkie otrzymywanie danych informacyjnych do regulacji. Układ regulacji prądu wiązki w kineskopie kolorowym sterowanym sygnałami barw R, G, B, dołączony swym wyjściem do członu wstępnego procesora wizyjnego, a wejściem do wyjścia sygnałów barw R, G, B członu regulującego procesora wizyjnego, przy czym wejście układu regulacji stanowi układ poziomujący, do którego jest dołączony wzmacniacz, według wynalazku jest charakterystyczny tym, że do wzmacniacza jest dołączony układ korekcji gamma połączony z układem sumacyjnym i układem sterowania prądowego. Wyjścia układu sumacyjnego i układu sterowania prądowego są dołączone do układu decyzyjnego, którego wyjście jest dołączone do członu wstępnego procesora wizyjnego. Ponadto wyjście układu sumacyjnego jest połączone z komparatorem/integratorem, którego wyjście jest dołączone do wzmacniacza. Do wejścia komparatora/integratora jest doprowadzony sygnał informacji o prądzie wiązki I c r t - Korzystnym skutkiem stosowania układu do regulacji prądu wiązki, według wynalazku jest to, że umożliwia on indywidualne monitorowanie każdego sygnału barw R, G, B, pod względem ostrości i/lub szczytu bieli obrazu, maksymalnej i średniej wartości prądu wiązki w linii i w obrazie. Obrazy prądowe przeważnie odpowiadają prądom rzeczywistym w kineskopie kolorowym. Sumę tych prądów porównuje się z informacją o prądzie wiązki otrzyma-

188 808 3 ną, na przykład, z przyporządkowanego wysokonapięciowego transformatora, w celu skorygowania wahnięć milisekundowych i odchyłek długookresowych. Wykorzystanie obrazów prądowych przez układ regulacji prądu wiązki pozwala na bardzo szybką regulację, w szczególności ostrości obrazu dla trzech kolorów R, G, B, ale także całkowitego prądu wiązki w kineskopie kolorowym. Przedmiot wynalazku, w przykładzie wykonania, jest zobrazowany na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia układ regulacji prądu wiązki włączony w obwód sterowania kineskopu kolorowego sygnałami barw R, G, B, w uproszczonym schemacie blokowym, zaś fig. 2 przedstawia sam układ regulacji prądu wiązki, w schemacie blokowym. Kineskop kolorowy 1 (fig. 1) zasilany wysokim napięciem UH z transformatora wysokiego napięcia 4, jest sterowany sygnałami barw R, G, B za pośrednictwem procesora wizyjnego 2 i wzmacniacza wizji 5. Do jednego wejścia układu regulacji prądu wiązki 3 jest doprowadzony, z transformatora wysokiego napięcia 4, sygnał informacji o prądzie wiązki I c r t, a do pozostałych wejść układu regulacji prądu wiązki 3 są doprowadzone, z punktów połączeń między procesorem wizyjnym 2 a wzmacniaczem wizji 5, parametry informacyjne dotyczące sygnałów barw R, G, B. Obrazy prądowe, które odpowiadają współczynnikom rzeczywistych prądów wiązki w kineskopie 1, są wyliczane w układzie regulacji prądu wiązki 3. Te obrazy prądowe umożliwiają bardzo szybką regulację zarówno ostrości obrazu, jak i prądów wiązki sygnałów barw R, G, B. W związku z udoskonalaniem jakości obrazu, na przykład w odbiorniku telewizyjnym, stawia się coraz wyższe wymagania na kineskopy, w szczególności prądy wiązek są coraz wyższe. Na przykład, można sobie już wyobrazić prądy wiązek wynoszące po 7 ma na działo elektronowe. Jednakowoż, średni prąd wiązki nie może być zbyt duży, ponieważ może on doprowadzić do uszkodzenia kineskopu podczas pracy ciągłej. Ponieważ jednak zwykle ja - skrawość obrazu telewizyjnego podczas normalnego odtwarzania w dużym stopniu zmienia się, to dopuszczalne jest występowanie w ciągu krótkich okresów czasu znacznie większej wartości prądów wiązek. M a to znaczenie, zwłaszcza w przypadku wyświetlania pojawiających się chwilowo białych miejsc obrazu o dobrym kontraście i dużej jaskrawości (biel szczytowa). Także i w tym przypadku jest konieczne ograniczanie średnich wartości prądów wiązek, gdyż nawet chwilowy nadmiernie duży prąd wiązki wywołuje rozmazanie białych miejsc obrazu. W odbiornikach telewizyjnych często przesadnie podkreśla się krawędzie kolorów aby zwiększyć wyrazistość obrazu ( uwydatnianie ). Ten przesadny wzrost musi być zredukowany gdy prądy wiązki są bardzo duże. Jedynym parametrem informacyjnym związanym z prądami wiązki w kineskopie kolorowym 1 jest sygnał informacji o prądzie wiązki Ic r t, który otrzymuje się za pośrednictwem transformatora wysokiego napięcia 4, i który odpowiada sumie prądów wiązki sygnałów barw R, G, B. Jednak ten parametr informacyjny nie umożliwia szybkiej i dokładnej regulacji, ponieważ jest on opóźniony o około 2 ms i dodatkowo zniekształcony, scałkowany i ograniczony. Duży wpływ mają tu prądy pojemnościowe transformatora wysokiego napięcia 4. Sygnał informacji o prądzie wiązki Ic r t jest wykorzystywany w układzie regulacji prądu wiązki 3 wyłącznie do kompensowania fluktuacji długookresowych, na przykład wpływów temperatury lub skutków starzenia. Wykorzystywanie obrazów prądowych sygnałów barw R, G, B w układzie regulacji prądu wiązki 3 umożliwia zatem, z jednej strony, bardzo szybką regulację przy ograniczaniu prądu wiązki, a z drugiej strony, kontrolę prądów szczytowych każdego z prądów wiązki sygnałów barw R, G, B w kineskopie kolorowym 1. Na ostrość obrazu przy krawędzi obrazu składa się odpowiedni sygnał wizyjny i, tak zwane uwydatnianie, co już zostało wyjaśnione powyżej. Suma ta jest ograniczana w układzie regulacji prądu wiązki 3 do określonej wartości dopuszczalnej. Obrazy prądowe sygnałów barw R, G, B m ogą być także sprawdzane, na przykład, za pomocą układów pomiarowych bezpośrednio w kineskopie, tak aby obrazy prądowe były możliwie bliskie rzeczywistym prądom wiązki. W tym przypadku prądy pojemnościowe, zwłaszcza na krawędziach barw, są do pominięcia. Jak przedstawiono na fig. 2 sygnały wizyjne Y, B-Y i R-Y są podawane na wejście procesora wizyjnego 2 układu regulacji prądu wiązki 3. W członie wstępnym 16 procesora wizyjnego 2 reguluje się kontrast, nasycenie i jaskra wość. W następnym członie 17 procesora wi-

4 188 808 zyjnego 2 te sygnały zostają przetworzone na sygnały barw R, G, B (matryca R, G, B). Kolejny człon jest członem sterującym 18 procesora wizyjnego 2, który dodatkowo działa odcinająco. Otrzymane w ten sposób sygnały barw R, G, B są doprowadzone do układu poziomującego 10, którego sygnały wyjściowe są następnie wzmacniane we wzmacniaczu 11. W układzie korekcji gamma 12 wytwarzane są obrazy prądowe prądów wiązki sygnałów barw R, G, B kineskopu. Korekcję gamma można realizować na przykład za pomocą trzech wzmacniaczy operacyjnych, z których każdy ma nieliniową charakterystykę dla określonego zakresu prądu. Układ poziomujący 10, w tym przykładzie realizacji wynalazku, jest niezbędny, ponieważ odcięcie jest całkowane w członie sterującym 18 procesora wizyjnego 2, który jest układem scalonym. Alternatywnie, sygnały barw R, G, B mogą być wyprowadzane przed członem sterującym 18 z pominięciem układu poziomującego 10, na przykład jeżeli układ regulacji prądu wiązki 3 jest realizowany jako układ scalony wraz procesorem wizyjnym 2. W układzie sterowania prądowego dział 14, każdy z obrazów prądowych sygnałów barw R, G, B jest monitorowany, w ceiu wyregulowania i/lub ograniczenia prądów wiązki sygnałów barw R, G, B i ostrości obrazu ( uwydatnienia krawędzi ). W układzie sumacyjnym 13 z obrazów prądowych R, G, B kształtuje się sumę ważoną. Suma ta odpowiada obrazowi prądowemu całkowitego prądu w kineskopie, a powstaje przez dodanie informacji wynikowej sygnałów barw R, G, B za układem korekcji gamma 12 i sygnałów barw R, G, B z uwzględnionymi współczynnikami wagi a, b, c, które mogą wynosić, na przykład, 0,4; 0,33 i 0,27 dla konkretnego kineskopu kolorowego (fig. 2). W układzie decyzyjnym 19 sygnał sumy z uwzględnionymi współczynnikami wagi i sygnał z układu sterowania prądowego 14 są szacowane razem w ceiu wyregulowania wyrazistości obrazu i prądów wiązek przez procesor wizyjny 2 za pomocą sygnału wyrazistości obrazu SH i sygnału automatycznego ograniczania wiązki ABL (Automatic Beam Limitation). Jeżeli jeden z prądów wiązki sygnałów barw R, G, B jest zbyt duży, to wszystkie trzy prądy wiązki sygnałów barw R, G, B zostają zmniejszone aby uniknąć zniekształceń koloru ( regulacja uwydatnienia ). Regulacja w układzie decyzyjnym 19 odbywa się bardzo szybko (poniżej jednej milisekundy) w przypadku zmniejszania prądów wiązki kineskopu, natomiast odbywa się wolno (w przybliżeniu w zakresie sekund) w przypadku zwiększania prądów wiązki. W tym przypadku, sygnał automatycznego ograniczania wiązki ABL reguluje całkowity prąd wiązki w kineskopie, natomiast sygnał wyrazistości obrazu SH reguluje uwydatnianiem prądów wiązki sygnałów barw R, G, B. W komparatorze/integratorze 15 sygnał informacji o prądzie wiązki I c r t jest porównywany z sygnałem sumy ważonej z układu sumacyjnego 13. Różnicę tych sygnałów wzmacnia się, na przykład ze współczynnikiem 30, i całkuje (t ~ 50 milisekund), i dopiero taki sygnał wykorzystuje się do regulacji wzmocnienia wzmacniacza 11. Jeżeli sygnał informacji o prądzie wiązki Icrt zmienia się, na przykład z powodu zmian napięć siatki ekranującej G2 lub na skutek starzenia, zmian temperatury lub z powodu uszkodzenia, to wzmacniacz 11 zostaje odpowiednio przeregulowany przez komparator/integrator 15 w ceiu ponownego ustawienia prądu całkowitego. Tak więc, sygnał informacji o prądzie wiązki I c r t nie jest wykorzystywany bezpośrednio do regulacji, ponieważ jest on opóźniony o 2 milisekundy, jak również wykazuje inne wady podane wyżej. Czas opóźnienia 2 milisekund może spowodować wystąpienie problemów, z obrazem czarno-białym, na przykład dlatego, że prąd wiązki nie jest przeregulowywany dostatecznie szybko. W przypadku cyfrowej realizacji układu do regulacji prądu wiązki 3 potrzebny jest przetwornik analogowo-cyfrowy ADC (Analog-Digital Converter) do przetwarzania analogowego sygnału informacji o prądzie wiązki I c r t - Sygnały wizyjne Y, B-Y i R-Y podawane są w tym przypadku jako informacja cyfrowa. W członie 17 procesora wizyjnego 2 sygnały te zostają przetworzone na sygnały barw R, G, B o rozdzielczości, na przykład, 8 bitów. Układ poziomujący 10 nie jest potrzebny w tej realizacji cyfrowej, ponieważ sygnały barw R, G, B można podawać bezpośrednio z członu przetwarzania 17 do wzmacniacza 11. Przed członem sterującym 18 umieszczony jest przetwornik cyfrowo-analogowy DAC (Digital-Analog Converter) aby zapewnić podawanie do członu sterującego 18 sygnałów analogowych potrzebnych do wysterowania kineskopu 1. W tej odmianie realizacji układu: wzmacniacz 11, układ korekcji gamma 12, układ sumacyjny 13, układ sterowania prądowego 14, komparator/integrator 15

188 808 5 i układ decyzyjny 19 działają w pełni cyfrowo. Mogą wykorzystywać tę sam ą rozdzielczość 8 bitów co procesor wizyjny 2, lub rozdzielczość większą albo mniejszą, zależnie od wymagań regulacji. Reasumując układ sterowania prądem wiązki 3 może mieć strukturę całkowicie analogową i, korzystnie, może być scalony z istniejącym procesorem wizyjnym 2. Alternatywnie układ może być zrealizowany jako cyfrowy, jeśli procesor wizyjny 2 jest cyfrowy. Korekcja gamma może być realizowana na przykład za pomocą kilku wzmacniaczy operacyjnych z których każdy ma nieliniową charakterystykę dla określonego zakresu prądu. Sygnały R, G, B kształtowane są w procesorze wizyjnym 2 z podawanych sygnałów wizyjnych Y, B-Y i R-Y. Przy tym odbywa się tu także korekcja wyrazistości obrazu i maksymalnego prądu wiązki oraz kontrastu, jaskrawości obrazu i nasycenia. Układ regulacji prądu wiązki 2, według wynalazku, może być stosowany do wszystkich kineskopów kolorowych sterowanych sygnałami R, G, B i wykorzystywanych, na przykład, w odbiornikach telewizyjnych lub monitorach komputerowych.

6 188 808

188 808 7 Fig. 2

8 188 808 Fig.1 Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.