专利名称：视频投影机的射束电流限制电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于CRT(阴极射线管)型视频投影机中的射束电流限制电路。
图11表示先有技术中的CRT射束电流限制电路。在图11中，SIG1表示电视信号，标号1表示信号处理电路，标号2表示放大电路，3R、3G和3B分别表示用于产生红色显示、绿色显示、以及蓝色显示的CRTs，标号4表示逆程变压器，标号5表示电流检测电路，而标号6表示用于比较检测电流与参考值的比较电路。信号处理电路1和比较电路6可能结合成集成电路IC1，但是无论它们是否结合在一起或分开，其操作是相同的。
操作如下把电视信号SIG1输入到信号处理电路1，信号处理电路1则对颜色、对比度、亮度等进行图像质量修正，并且向放大电路2输出红色信号R、绿色信号G、和蓝色信号B。放大电路2将信号振幅放大直至每个输入信号变为足以驱动相应的CRT的阴极的电压。例如，放大的红色信号输入到红色CRT3R的阴极。因此，电流IKR流入所述阴极。同样地，电流IKG流入绿色CRT3G的阴极，而电流IKB流入蓝色CRT3B的阴极。
每个CRT的阳极电流被引入逆程变压器4并且三个CRTs的总的阳极电流IA流入逆程变压器4的初级端。把阳极电流IA引入电流检测电路5并且通过电阻R1送往电源VCC1。，以检测电阻R1两端的基于电流IA的电压降的形式来检测射束电流，并且电流检测电路5把所检测的电压VDET1输出到电压比较电路6，比较电路6则把VDET1与预定值比较。如果VDET1低于预定值，电压比较电路6把过电流检测信号CONT6送至信号处理电路1，信号处理电路1则改变电视信号的对比度和(或)亮度，由此减小输出的R、G、B信号的平均电平。因此，阴极电流IKR、IKG和IKB的平均电平被降低并且限制了阳极电流IA。
如果用于视频投影机的CRT具有对角宽为7英寸的屏幕宽度，可允许阴极电流，用作单独的一部分，以达到约600μA的平均值或约6000μA峰-峰值的瞬时值来流动。当用于驱动CRT的射束电流的平均值变得过大时，荧光层温度升高，发光亮度减小，并且CRT面板被置于高温下而损坏；这是一个问题。对于用来提供CRT阳极电流的电源电路，如果所述电流变得过大，则每个部分的电路电压波动，在电视显示屏上出现失真，并且电源电路的元件由于过载而损坏；这是一个问题。为了防止这些问题的发生，要检测和限制CRT阳极电流使得电流值变为预定值或比预定值更小。
图12表示图像信号输入电平和CRT阳极电流之间的关系，以及输入信号电平随时间的变化。在图中，曲线I1是表示输入信号电平SPEAK与平均阳极电流IA之间关系的线，曲线V1是表示输入信号电平随时间变化的线，T1表示行消隐周期，T2表示视频周期，S表示视频信号的平均电平，而SPEAK表示视频的最大电平。甚至在SPEAK为常数时，平均信号电平波动并且因而S也波动。因而I1表示的是对于普通电平图像。
曲线I1上的点I1A是表示，当在具有例中未示出的AKB(自动显像偏置)电路的结构中自动调整黑色图像中的电流(截止电流)时，对应于检测电流电平的电流的点，点I1B是表示当输入标准信号的最大电平时的电流的点，点I1C是表示当输入电平比标准电平大的的信号时实施电流限制的结果的电流电平的点，而点I1D是表示如果未实施电流限制所流的电流的电平的点。
当输入正常的图像信号时，V1是具有随图12所示图像而细微地波动的凸凹不平的波形，并且即使SPEAK大，平均电平S也比它小。阳极电流具有随曲线I1所示的信号电平非线性增加的特性；尤其是如果输入电平大，阳极电流变化率也大。
实施电流限制，由此当输入一个电平比标准信号大的信号时，把电流从I1D的电平限制到I1C的电平。结果，如上所述，三个CRTs的总的阳极电流被限制到I1LIMIT。
图13表示当输入均匀的平面图像信号时，信号电平与阳极电流间的关系，以及输入信号电平随时间的变化。在此图中，曲线I2是表示输入信号电平SPEAK与平均阳极电流IA之间关系的线，曲线V2是表示输入信号电平随时间变化的线，平面图像的平均信号电平的高低如V2所示，由此可见S的电平增加到接近SPEAK。因此，与图12中的I1相比，当输入正常的平均电平的图像时，在同样的输入信号峰值电平上，I2的值大，因而如图13中的点I2B所示，甚至当输入电平小于标准信号电平时，I2的值也达到电流限定值I2LIMIT。图13中的点I2A指示的I2LIMIT和电流电平与图12中的点I1A指示的I1LIMIT和电流电平对应并且为相同的值。
图14是表示对三个CRTs的阴极电流限制的范围的三轴图。这些轴表示阴极电流IKR,IKG和IKB。具有与三个轴相交作为外周边的三角形TRI1的平面指示这样的范围，其中由于把阳极电流限制在I1LIMIT的结果而受到限制的IKR、IKG和IKB的总额变为常量I1LIMIT。并且由三角形和原点O围成的三角锥体代表三个阴极电流可以变化的范围。
在三角形TRI1的中心附近的点P1表示当以大电平输入白色平面信号或正常图像时限流电路工作后的电流。对应于点P1的IKR、IKG和IKB各自大约取I1LIMIT的三分之一的值。把I1LIMIT设置为略小于单个CRT射束的额定平均电流值的三倍的值。因此，限制正常电视信号或白色平面信号使得射束电流不超过每个CRT的额定平均电流，并且在连接到CRT阳极的电源电路上也能防止超过I1LIMIT的过载。
在图14中，在IKB轴上的点P2表示，例如，当输入蓝色平面信号时的电流。IKB达到I1LIMIT，因为尽管电流在电流限制范围内，但是电流仅流入蓝色CRT的射束中。如上所述，IKB的额定电流大体上为I1LIMIT的三分之一，因而在这个实例中，约为额定值三倍的射束电流流入蓝色CRT。在一般的图像中，蓝色平面信号的出现频率低。但是，一些机器如盒式录像机在到达磁带上重放图像的终点时输出蓝色平面信号，并且如果连接这样的机器，会连续地输入蓝色信号。在这种情况下，额定的或更大的射束电流长时间地流入蓝色CRT。如果信号仅限于电视信号，则彩色平面信号的出现频率低，但是如果在作为静音信号的蓝色信号之外包含菜单屏幕和计算机产生的信号，则其出现频率相当高。
图15表示当用与额定电流相近电平的射束电流驱动CRT时CRT的发光亮度与发光时间之间关系的测量结果。发光亮度随时间而降低并且在1000小时的使用时间之后降低10％或更多。例如，如果视频投影机一直连接在计算机上，当计算机屏幕为淡蓝色背景时，如果输入主要流入蓝色CRT的射束电流，但是颜色是淡的，因而射束电流也被分配到IKR和IKG并且IKB的值未达到I1LIMIT。在所述实例中，IKB的值变为大约I1LIMIT的三分之一，并且在它接近CRT额定电流的条件下，可以如下预测蓝色CRT发光亮度的降低如果计算机一天有四小时连接在所述投影机上，并且计算机所连接的投影机一年工作300天，总的CRT发光时间变为4×300=1200小时。从图15所示的结果，蓝色CRT的发光亮度与初始发光亮度相比降低了10％或更多。因此，为显示白色平面，蓝色是不足的，于是白色平面不能显示成原始的颜色。
图16表示在第二先有技术中的CRT射束电流限制电路。与前面参照图11描述的那些相同的部分在图16中以相同的标号表示。标号7表示用于检测CRTs的阴极电流的电流检测电路，标号8表示用于输入被测电流的最大值选择电路，而标号9表示用于输入多个被测电流的最大值选择电路。下面将讨论与前面参照图11所描述的那些不同的部分的工作。
当IA流经检测电阻R1时，以电压降的形式来检测射束电流，并且电流检测电路5向最大值选择电路9输出检测电压VDET1。另一方面，电流检测电路7检测彩色CRTs的阴极电流并且向最大值选择电路8输出检测到的阴极电流，最大值选择电路8则从输入的检测值中选出最大值并且把最大值输出到最大值选择电路9。最大值选择电路9输入阴极电流的最大检测值和VDET1，选出最大检测值和VDET1中较大的，并且把选出那一个输出到比较电路6。当任何一个CRTs的射束电流达到预定值时，检测到的阴极电流经最大值选择电路8输入到最大值选择电路9。这样设置电流检测电路7的增益，以便获得大于VDET1的检测值。输入大的阴极电流检测信号的最大值选择电路9把该信号作为VDET2输出到比较电路6。比较电路6把过电平检测信号送到信号处理电路1，信号处理电路1则改变电视信号的对比度或亮度，由此减小输出R、G和B信号的平均电平。结果，减小了阴极电流IKR、IKG和IKB的平均电平并且限制了射束电流。
图17是表示在第二先有技术中由电流限制电路所限制的三个CRTs的阴极电流的范围的三轴图。具有在原点O的一个角并且其相对的角被TRI1切掉的立方体的内部是阴极电流可以变化的范围。当输入蓝色平面信号时，IKB被限制在由图中的P3所示的电流值内。IKR和IKG也以同样的方式被限定。当输入白色平面信号时，由点P1指示的电流做为限制。作为IKB的值，点P3变为远小于点P2，并且对于各种信号，可把射束电流限制在CRT的额定值以内。
图18表示显示在屏幕上的节目指南菜单以及信号波形的实例。在图中，PIC1表示菜单屏幕，A1表示菜单名称显示区，A2表示具有在蓝色背景上的白色文本的菜单内容显示区，A3表示作为菜单背景的蓝色区，V3表示代表在组成菜单的信号的一个扫描行中蓝色信号电平随时间变化的线，V4表示代表红色和绿色信号电平随时间变化的线，而C1表示信号电平对应于文本细微地变化的区域。既然A3是蓝色，在T2的整个时间范围内蓝色信号电平是高的并且既然文本是白色的，这种情况与输入蓝色平面信号的情况几乎是相同的。红色和绿色信号除了文本之外为低电平并且仅在文本周期内变为大电平，但平均起来为小电平。当输入这种菜单屏幕时，射束电流被限制在图17的P3所示电平内。
可以用各种菜单屏幕颜色并且显示时间和频率也可以变化。主要由绿色组成的菜单和具有基色的区域的菜单可以组合起来输入。对于任何组合，每个CRT的射束电流限制在预定值内。因此，随着菜单显示时间累积，带有大射束电流的CRT的发光亮度按照图14所示曲线降低了。如果采用组合起来的不同颜色区的菜单用了很长一段时间，对于每个颜色区，荧光层的发光亮度也会降低。如上所述，除了所述菜单之外，类似的问题也会出现在计算机信号和蓝色静音信号中。
图19表示在第三先有技术中的CRT射束电流限制电路。与前面参照图11所描述的那些相同的部分在图19中以相同的标号表示。标号30表示计算电路，而标号31表示修正电路。下面将讨论与前面参照图11描述的那些不同的部分的工作。
计算电路30输入被放大电路2放大之前的基色信号，并且通过计算找到每种颜色的CRT的射束电流。如果得出表明过电流流动的计算结果，计算电路30输出检测信号至修正电路31。在接收到检测阳极电流的结果的信号VDET1时，修正电路31在计算电路30输出的检测信号的基础上修正VDET1并且输出控制信号至信号处理电路1。
根据在第一先有技术中的射束电流限制电路，检测阳极电流的总值的电流。因而，例如，如果输入蓝色信号，大大超过CRT的额定平均电流的射束电流的流量集中在一个蓝色CRT上而元件的可靠性下降或者是元件被损坏；这是个问题。
在第二先有技术的实例中，检测及限制每种颜色的阴极电流和总的阳极电流，使得他们处于预定的范围内。因此，可以限制射束电流使得它不超过CRT的平均射束电流的额定值；但是，如果把每个阴极电流全部限制为常数，则也限制了普通图像的电流而且减小了射束电流的动态范围，降低了显示图像的功率；这是个问题。
在第三先有技术的实例中，不检测阴极电流本身并且射束电流是通过计算来估算的，从而不可能高精度地执行电流限制，因为实际的射束电流受到随后的状态下放大器增益误差和射束电流的截止调整误差的影响；这是个问题。
以下问题在各先有技术的实例中是普遍的未公布CRT射束电流的截止自动调整电路的配置方法，而且如果射束截止电流检测电路单独配置了用于检测大射束电流的电路，则电路结构变得复杂并且成本增加或者可靠性下降。
在先有技术中的射束电流限制电路检测电流的平均值或峰值，并且基本上根据几帧以内的时间范围内的信号波形来限制电流。近年来，在视频投影机上已经显示了各种信号源，而且产生屏幕显示的机会主要包括文本和图形，诸如节目指南，并且计算机屏幕的出现增加了，在此情况下，在屏幕中连续几十帧以固定图形的形式显示文本和图形。当像菜单屏幕一样固定地显示适当尺寸的彩色区时，CRTs间的电流差异很大，取决于屏幕的色彩安排，并且随着投影机长时间地使用，在大平均电流下CRT的荧光区的亮度降低，并且发生如下现象与原始图像颜色不同的颜色附于屏幕的部分或全部上，即所谓的屏幕荧光体灼伤，这是个问题。
因而，本发明的一个目的是提供一种与截止电流检测部分构成整体的、结构简单、成本低并且高可靠性的射束电流限制电路，并且提高射束电流限制特性以提供一种能够明亮地显示各种信号和抑制屏幕荧光体老化的视频投影机。
根据本发明，提供一种视频投影机的射束电流限制电路，它包括用于检测与视频投影机一起使用的多个CRTs中每一个的阴极电流的电流检测部分，其中电流检测部分用于调整CRT上黑色图像的电流(截止电流)并且限制流入CRT的射束电流。
所述用于检测阴极电流的电流检测部分包括插入每个CRT的阴极电流通路以检测黑色图像电流(截止电流)的第一电阻和插入每个CRT的阴极电流通路以检测流入CRT的射束电流的第二电阻，所述第一和第二电阻以串连方式连接。
射束电流限制电路还包括用于检测CRT阳极电流的电流检测部分，其中所述电流检测部分用于限制射束电流流入CRT。
当显示在CRT上的图像的动作小时，与显示的图像动作大时相比，阴极电流受到更多的限制。
射束电流限制电路还包括用于检测阳极电流随时间变化的部分，其中当所述用于检测阳极电流随时间变化的部分确定在预定的时间周期内电流变化小时，阴极电流受到更多限制。
用于检测阳极电流随时间变化的部分包括用于输入阳极电流的检测信号的模拟-数字转换部分和与所述模拟-数字转换部分相连的微计算机。
限制射束电流使得CRTs的阴极电流的最大值和最小值之间的差异在预定值以内。
根据CRT射束电流的峰值来修正射束电流的限制范围。
在附图中图1是表示根据本发明的第一实施例用于视频投影机的射束电流限制电路的方框图；图2是根据本发明的第一实施例的射束电流限制电路的具体电路图；图3是根据本发明的第一实施例的射束电流限制电路的具体电路图；图4是表示根据本发明的第一实施例的电路中的信号波形的图；图5是表示根据本发明的第一实施例的电路中的信号波形的图；图6是表示本发明的第一实施例中电流限制范围的三维图；图7是表示根据本发明的第二实施例用于视频投影机的射束电流限制电路的方框图8是表示在本发明的第二实施例中由电流限制电路所限制的CRTs的阴极电流的范围的三维图；图9是表示在本发明的第二实施例中电流限制范围的变化区域的图；图10是表示在本发明的第二实施例中电流限制操作的程序的流程图；图11是表示在先有技术中射束电流限制电路的第一实例的结构的方框图；图12是表示在先有技术中的射束电流限制电路的第一实例中输入信号电平与CRT的平均射束电流之间关系的图；图13是表示在先有技术中的射束电流限制电路的第一实例中，当输入平面信号时，输入信号电平与CRT的平均射束电流之间关系的图；图14是表示在先有技术中的射束电流限制电路的第一实例中，电流限制电路所限制的彩色CRTs的阴极电流的范围的三维图；图15是表示视频投影机的CRT荧光体的发光强度与发光时间之间关系的实例的曲线图；图16是表示在先有技术中射束电流限制电路的第二实例的结构的方框图；图17是表示在先有技术中的射束电流限制电路的第二实例中，电流限制电路所限制的彩色CRTs的阴极电流的范围的三维图；图18是表示电视的菜单屏幕显示和彩色CRTs的平均电流之间关系的图；图19是表示在先有技术中的射束电流限制电路的第三实例的结构的方框图。
现在，将参照附图对本发明的最佳实施例给出更详细的描述。
(第一实施例)图1是表示按照本发明的第一实施例用于视频投影机的射束电流限制电路的方框图。在图中，标号101表示信号处理电路，标号102表示放大电路，标号107表示电流检测电路，标号108表示最大值选择电路，标号10表示AKB检测脉冲产生电路，标号11表示偏置加法电路，标号12表示系数加法电路，标号13表示加法电路，标号14表示平均电路，标号15表示电流的时间变化检测部分的误差检测电路，标号16表示控制部分的微计算机，标号17表示低通滤波器(LPF)(1)，而标号18表示低通滤波器(LPF)(2)。
把以下信号输入信号处理电路101:SIG2是大量含有由计算机等产生的图形和文本的图像信号，SIG3是节目菜单等的菜单信号，CONT2是射束电流限制电平控制信号，而CONT3是输入信号切换控制信号。以下信号由微计算机16输出CONT1是输入偏置加法电路11的用于切换偏置值的控制信号，CONT2是输入信号处理电路101的用于切换CRT射束电流的限制电平的控制信号，而CONT3是用于选择SIG1、SIG2或SIG3中的任何一个的输入信号处理电路101的控制信号。
图2是图1的方框图中所述部分102、107、108和10的主要部分的电路图。在图2中，Q1至Q6表示在放大电路的输出级构成SEPP(单端推挽)的三极管，R2、R4和R6表示黑色图像电流(截止电流)检测电阻，R3、R5和R7表示平均电流检测电阻，C1至C3表示滤波电容，D1表示限压的稳压二极管，Q7表示用于输出AKB检测脉冲的三极管，R24表示三极管Q7的防止振荡基极电阻，R8表示三极管Q7的发射极电阻，D3至D5表示二极管，R9表示最大值检测电阻，而D2表示限压的稳压二极管。
图3是图1的方框图中所述部分偏置加法电路11、12、13、5和4的主要部分的电路图。在图3中，Q8表示用于实现缓冲放大器的三极管，Q9是实现普通的基极放大器的三极管，R10表示三极管Q8的防振荡电阻，R11表示三极管Q8的发射极电阻，R12表示三极管Q9发射极的流入电流电平设置电阻，R13表示三极管Q9的发射极电阻，R14和R15表示三极管Q9的基极偏置电阻，C4表示消除噪声电容，R16表示消除噪声电阻，R17表示以三极管Q9的形式实现的放大器的负载电阻，D6表示温度漂移补偿二极管，C5表示滤波电容，Q10表示电压电流转换三极管，Q11表示用于实现电压缓冲放大器的三极管，C6表示高频电流旁路电容，R23表示低频电流传输电阻，R18表示三极管Q10的防振荡电阻，R19表示三极管Q10的输出电流增益设置电阻，R22表示三极管Q11的防振荡电阻，R21表示三极管Q11的发射极电阻，而R20表示三极管Q10的输出电流的负载电阻。在图1至3中，VCC1至VCC5表示直流电源。
下面将讨论与先有技术中的那些不同的部分的操作。在图1中，信号处理电路101选择性地输入与之相连的信号SIG1、SIG2或SIG3。此时，选择哪一个信号是由控制线CONT3决定的。信号处理电路101将输入的图像信号转换成基色信号并且进一步修正对比度和亮度至设定值，然后向102输出信号。放大电路102输入基色信号，放大信号电平，并且以电压驱动CRT的阴极，从而使阴极电流从阴极流出。下面将详细讨论绿色CRT。
如图2所示，从绿色CRT3G流出的阴极电流IKG从吸入(suction)三极管Q4的发射极传输到三极管Q4的集电极，并且依次输出到平均电流检测电阻R5和截止电流检测电阻R4最终流入地端。电阻R4为约68KΩ的较大电阻，它把对应于AKB检测视频信号的微小电平的阴极电流转换成足够大的电压并且把该电压输出到三极管Q7的基极。输入了所提供的电压的三极管Q7，用作电压缓冲并且从其发射极输出AKBDET信号至信号处理电路101。
二极管D1是具有连接到地端的阳极的稳压二极管并且把电阻R4两端的电压限制在给定电平上或小于给定电平，由此保护三极管Q7和信号处理电路101。二极管D1的齐纳电压比AKBDET信号的电平稍高，因而对AKB检测没有影响。电阻R5具有几KΩ的电阻值，并且检测阴极电流的平均电流。与电阻R5并联的电容C2连同电阻R5形成低通滤波器，以便不检测对应于图像信号的高频的电流。
电阻R5的三极管Q4集电极电压被输入到二极管D4的阳极，而如果二极管D4导通，则二极管D4的阴极把所述阳极电压传给电阻R9。二极管D3至D5中具有最高阴极电压的任何一个的电压被送至电阻R9。因此，三个CRT阴极电压的最大值被输入电阻R9，所述电压以VKMAX的形式通过电阻R9输入到偏置加法电路11。
电阻R9具有连接到二极管D1的阴极的另外一端，用于将所有流入电阻R9的电流送到截止电流检测电阻R2、R2和R6，使得当执行AKB检测操作时，如果执行微电流检测，不会导致产生误差。信号VKMAX变为由电阻R3、R5或R7两端电压的最大值加上二极管D1的稳压电压得出的电压。偏置加法电路11消除包含在VKMAX信号中的二极管D1的稳压电压并且因而不会影响阴极电流的检测。二极管D2是阳极连接到地端的稳压二极管并且把VKMAX的最大值限制在给定电压内，由此保护电流检测电路107，最大值选择电路108，以及偏置加法电路11免遭过电压。
在图3中，信号VKMAX通过电阻R10输入三极管Q8的基极。三极管Q8起到电压缓冲的作用，并且三极管Q8的发射极响应基极输入信号而被电压驱动。三极管Q9是普通基极放大器，其中基极电压可由CONY1信号的电压来控制，而在三极管Q9的发射极电流不为零的范围内，三极管Q8的发射极电压具有电阻R12与集电极阻抗之比所决定的电压增益。二极管D6和电阻R17串连在三极管Q9的集电极并且电容C5与电阻R17并联。当稍后描述的三极管Q10执行电压电流转换时，二极管D6减小了转换增益的温度漂移。
小电平的信号VKMAX由三极管Q9截止其传输。此时，三极管Q9的基极电压根据CONT1信号的电平而改变，从而也改变截止电平。因此，通过偏置加法电路11在VKMAX上加上负偏置。所述负置被箝位在零电位，并且VKMAX作为VKOFS信号输入加法电路13。
在图3中，三个CRTs的阳极电流从逆程变压器4的次级端输出并且总的阳极电流IA从逆程变压器4的初级端输入。电流IA具有被电容C6旁路到地端的高频成分和通过电阻R23输入到电流检测电阻R1的低频成分。因为电阻R1一端连接到直流电压源VCC1，所以，以电阻R1两端的电压降的形式检测电流IA的含有直流的低频成分，而把所测电压以VDET1的形式输入到加法电路13和低通滤波器(1)17。
输入VDET1的加法电路13通过防振荡电阻R22把VDET1输入到电压缓冲三极管Q11的基极而三极管Q11响应VDET1用电压驱动发射极。另一方面，加法电路13把所述输入电压信号VKOFS通过三极管Q10转换成三极管Q10的集电极电流IADD，并且由负载电阻20引起来自三极管Q11的发射极电压的电压降发生在负载电阻20的两端。因而，加法电路13把VDET1和VKOFS加起来并把结果作为VSUM1输出到比较电路6。
图4表示直到每个CRT的阴极电流和阳极电流被检测和作为VSUM输出到比较电路6时电路各部分的信号电平。在图中，IKGt表示绿色CRT3G的阴极电流IKG的瞬时电平，VKMAXt表示最大值检测电压VKMAX的瞬时电平，VKOFSt表示偏置加法输出VKOFS的瞬时电平，而VDET1t表示阳极电流检测值VDET1的瞬时电平。由虚线标明的VSUMt表示由执行VKOFS和VDET1的反相相加所提供的电压VSUM的瞬时值。在图4中，为了便于描述，把VSUMt表示成低于VDET1的电平，但是，如后面所描述的，射束电流的增益是由闭合环路控制的，因此误差信号的VSUMt的视在振幅变化是小的。
在图4中，绿色CRT3G的阴极电流IKGt流入电流检测电阻R5并且被转换成电压。此时，细小的波动被滤波电容C2滤去了，并且电压经过二极管D4而变为电阻R9两端的电位差。绿色CRT3G的阴极电流IKGt还流入电阻R4而被转化为电压，并且电阻R9一端的电压是确定的。电阻R9两端的电位差加上所述的电压而所得电压为VKMAX。当在电阻R4上测得的电压等于或低于稳压二极管D1的稳压电压时，电阻R5两端的电位差小，并且VKMAXt信号变为接近于在电阻R4上测得的电压的电压。
电流检测增益大并且将产生平均电流检测误差。但是，偏置OFS加在VKMAXt上，由此当获得VKOFSt时，负值设置为零值，使得不会产生影响。把所述VKOFSt信号输入到加法电路13，后者则把VKOFSt信号加到VDET1信号上并且作为相加的结果输出VSUMt信号。把VSUMt信号输入到低通滤波器(2)18，通过后者平滑了行周期波动，则把所得信号输入到比较电路6。
CRT射束电流的增益是由两个闭合环路控制的。第一环路涉及AKB操作并且是由信号处理电路101、放大电路102、电流检测电路107、AKB检测脉冲产生电路10构成的环路，并且设有环路以AKBDET信号的形式返回其中的信号处理电路101。AKB检测环路的操作在众所周知的技术文献如美国专利4,633,321中已有描述。
第二环路是由信号处理电路101、放大电路102、CRT阴极电流、CRT阳极电流、逆程变压器4、总的阳极电流IA、电流检测电路5、加法电路13，低通滤波器(2)18、比较电路6组成的，并且设有环路以CONT6信号的形式返回其中的信号处理电路101。第二环路有子环路，它是从CRT阴极电流到电流检测电路107到最大值选择电路108到偏置加法电路11到系数加法电路12到加法电路13旁路的。
CRT平均射束电流是根据主要环路和子环路的总特性来控制的。仅有主环路为正常的射束电流工作。如果任何CRT的射束电流增加，子环路开始导通，由此整个反馈增益增加并且射束电流得到极大的限制。把VKMAX信号输入偏置加法电路11而增加微小的偏置，由此仅传输比它大的信号，所以子环路开始导通的范围是有限的。此时，由CONT1信号控制偏置电平。CONT1信号从微计算机输出到偏置加法电路11，并且由此微计算机16可改变每个CRT射束电流的电流限制范围。
如果电流限制范围改变了，也需要稳定地控制CRT射束电流。首先，例如，根据低通滤波器(2)18的特性以及构成电流检测电路5的一部分的阳极电流检测电阻R1和电容C6的常数值，设置在主环路的增益和相位，使得主环路的控制特性变得稳定。接着，例如，根据系数加法电路12的元件中电容C5和电阻R17的值，设置子环路的增益和相位的频率特性，使得子环路和主环路的联合控制特性变得稳定。
如果经过几十个视频帧或更多的时间阳极电流值随时间的改变小，则CRT射束电流得以限制使得它减少得更多。下面将参照图5讨论确定阳极电流随时间的变化是否小的操作。由电流检测电路5输出的检测信号VDET1的瞬时波形在图5中用VDET1t来标明，并且有视频扫描行周期的波动(asperities)。在图中，假定阳极电流作为大的值是稳定的、直至时间t1，从时间t1至t2变小并且在时间t2之后为低电平的常量。把VDET1输入到低通滤波器(1)17，通过后者消除扫描线周期的波动并且输出图5中的V1LPFt信号。把V1LPFt信号输入到平均电路14，后者在相当于几十个视频帧的时间范围内对V1LPFt取平均并且输出作为图5中的V1AVEt的平均值到误差检测电路15。误差检测电路15输入V1LPFt信号以及V1AVEt信号并且确定这两信号间的差别小或大。如果差别大，则误差检测电路15输出V1MOVt信号高电平；如果差别小，误差检测电路15输出V1MOVt信号低电平，如图5所示。
如果输入的V1MOVt信号是低电平，则微计算机16确定阳极电流IA随时间的变化小。另一方面，如果V1MOVt信号是高电平，则微计算机16确定阳极电流IA随时间的变化大。当阳极电流IA随时间的变化小时，由偏置加法电路11加上的偏置电平OFS被CONT1信号减小，并且阴极电流的变化范围进一步限制在更小范围内。在图5中，V1MOVt从时间t1至t3是高电平的并且因而确定图像随时间的变化大，并且增加偏置电平OFS。因为V1MOVt在时间t3之后为低电平，则确定随后的图像随时间的变化小，并且减小偏置电平OFS。如果阳极电流变化小的时间周期持续了另外几百帧或更多，微计算机16进一步减小偏置电平OFS，由此把CRT射束电流限制在一个更小值范围。
微计算机16输出CONT3至信号处理电路101，信号处理电路101则选择输入信号。为选择计算机信号SIG2或菜单信号SIG3作为输入信号，输出CONT1信号和(或)CONT2信号，由此把CRT射束电流限制在与输入SIG1的情况相比更小的范围。
图6是表示在实施例中三个CRTs的阴极电流所限制的范围的三轴图。由IKB轴上的点P4和线L1围成的三角形TRI2是蓝色CRT的射束电流限制的范围。同样，IKR轴由三角形TRI3表示的电流值限定，而IKG轴由三角形TRI4表示的电流值限定。当输入普通电视信号时，由TRI1、TRI2、TRI3和TRI4围成的范围是本实施例中阴极电流的限定范围。
如果普通图像信号变为例如蓝色平面信号，则最初IKB轴被限制在由图中点P4表示的电流值。如果在几十帧或更多的周期上持续输入蓝色平面信号，则如上所述，把电流限制在一个狭窄的范围内并且把IKB限制在点P3标明的电流内。而且，如果经过几百帧或更多时间不发生电流变化，则把电流限制在不同于由点P3表示的电流的接近原点O的电平上。由三角形TRI1标明的电流限制范围与电源电路的额定电流或者CRT发出的X射线的总量有关，因而不允许超过它的电流流动。由点P3标明的电流限制范围是对应于CRT的平均射束电流的额定值的限制值。如果长时间内常量电流持续流动，则电流限制范围变为一个狭窄的范围，如上所述。对于大多数电流值随时间变化的电视图像信号，为明亮地显示图像，设置由三角形TRI2、TRI3和TRI4所表示的宽的电流限制范围。
(第二实施例)图7是表示根据本发明的第二实施例用于视频投影机的射束电流限制电路的方框图。在图中，标号19表示最大值选择电路，标号20表示模拟-数字转换电路，而标号21表示微计算机。与前文参照图1描述的那些相同的部分在图7中以同样标号表示并且不再讨论。
最大值选择电路19输入阴极电流的检测值，选择它们中的最小值，并且把最小值输入到模拟-数字转换电路20作为VKMIN。模拟-数字转换电路20输入VDET1、VKMAX和VKMIN，把这三个信号转换成数字信号，并且把数字信号输出到微计算机21。为把三个输入信号转换成数字信号，例如，可对三个数字信号间进行切换并依次输入到一个模拟-数字转换电路，或者可把它们输入到三个模拟-数字转换电路，并且可输出产生的数字信号；可采用任何已知的方法。把VDET1、VKMAX和VKMIN转换成的数字信号输入到微计算机21，微计算机21则在数字信号的基础上进行计算处理，并且根据计算结果把控制输出信号VCPU输出到加法电路13。
而且在第二实施例中，CRT射束电流的增益是由两个闭合环路控制的。第一环路涉及AKB操作。第二环路是由信号处理电路101、放大电路102、CRT阴极电流、CRT阳极电流、逆程变压器4、总阳极电流IA、电流检测电路5、加法电路13、比较电路6组成的主环路，并且设有环路以CONT6信号的形式返回其中的信号处理电路101。
第二环路具有子环路，后者把CRT阴极电流旁路到电流检测电路107到最大值选择电路108到模拟-数字转换电路20到微计算机21到加法电路13。第一环路和第二环路的主环路如模拟电路一样执行闭环控制操作。第二环路的子环路通过离散抽样执行数字控制，但是不影响主环路的工作特性，因为它与主环路相比反应足够缓慢。
微计算机21在VKMAX信号的输入数字信号上加上微小的偏置OFS1，然后乘上系数A以提供CONT4和根据CONT4输出VCPU信号至加法电路13。VCPU信号的输出电路形式不限。为了以二进制信号执行，可用逻辑输出端；为了以多电平信号执行，可加上数字-模拟转换电路以输出模拟信号。VCPU信号与第一实施例中的VKOFS信号在极性和电平上一致。在接收到VDET1信号转换成的数字信号时，微计算机21确定是否存在变化。如果变化小，则微计算机21减小OFS1的值，并且执行对VKMAX信号的计算处理。为确定变化是否存在，有各种计算处理方法；可以用任何方法如果该方法能够提供类似于第一实施例中带有V1MOV信号的结果的确定结果。
除了在第二实施例中如在第一实施例中一样的电流限制操作的已描述的操作，在第二实施例中将执行下列操作微计算机21根据VKMAX和VKMIN信号的输入数字信号计算最大值与最小值之间的差值DIFF，加上偏置OFS2，乘以系数B以提供CONT5，把CONT5加上CONT4，并且把结果(CONT4+CONT5)送至加法电路13作为VCPU。偏置OFS2的初始值是对应于每个CRT的平均额定电流值的电平。并且如果确定经过几百个视频帧或更多的长的时间，图像信号变化未发生，偏置减小到大约初始值的一半。
将参照图8讨论射束电流限制的范围。在图中，在立方体内以实线表示的是设置最高限制时所用的电流范围。例如，当输入蓝色平面信号时，当几十帧或更多的时间过去时，IKB限制在由点P3标明的电流电平。当另外的几百帧或更多的时间过去时，它被限制在由点P5标明的电流电平。如果IKB、IKR和IKG是同样的电平，每个均被限制在如第一先有技术的实例中的点P1附近的电流电平，并且显示图像不会变暗。对于大量含有陷于特定颜色的平面的菜单信号或计算机信号，对应于该颜色的CRT的射束电流限制在类似于当输入蓝色平面信号时所用的IKB的电流的值。
图9表示含有图8中的IKB轴和IKG轴的平面上的电流限定范围。如果持续输入蓝色平面信号，最初电流IKB变为点P4所标明的值，接着变为点P3所标明的值，然后变为点P5所标明的值。如果电流变化没有发生，这种限制顺序一直进行。如果检测到电流变化，则在点P4所标明的限制值处作返回。如果一直检测到电流变化，则由点P4标明的限制值保持不变。从点P4到点P3的电流控制特性中的变化可由OFS1的值给定；同样，从点P3到点P5的电流控制特性中的变化可由OFS2的值给定。
图9也表示了IKB和IKG的各种组合。包含点P4的折线表示当检测到电流变化时所用限定范围，而包含点P5的折线表示当长时间未发生电流变化时所用限定范围。包含点P2的折线表示在先有技术中电流限制电路的限制范围，而包含点P3的折线表示在另一相关技术中的改进的电流限制电路的电流限制范围；坐标未移动取决于是否发生电流变化。
图10是表示用于执行关于射束电流的计算处理的微计算机21的程序的流程图。在图中，F1表示程序开始，F2表示变量初始化，F3表示计数器初始化；F4表示外部电路的第一闭合环路控制操作，F5表示从外部读取的数据，F6表示VKMAX峰值电平确定，F7表示CONT1计算处理，F8表示CONT2计算处理，F9表示VCPU计算处理，F10表示外部电路的第二闭合环路控制操作，F11表示外部数据的读取，F12表示外部电路的无瞬时响应周期的确定处理，F13表示电流变化检测，F14表示对没有变化的持续时间计数，F15表示持续时间确定1,F16表示OFS1限制确定，F17表示持续时间确定2,F18表示OFS2限制确定，F19表示外部信号处理电路101的控制，F20表示OFS1减法处理，而F21表示OFS2减法处理。
微计算机21开始操作(F1)，并且把变量OFS1和OFS2初始化为OFS1INT和OFS2INT(F2)。接着，微计算机21把计数器N初始化为零(F3)。外部电路的AKB电路起作用并且自动调整截止电流(F4)。接着，输入VKMAX和VKMIN信号的数据(F5)并且确定VKMAX的最大值是否超过限制值，如果VKMAX未超过限制值，则计算CONT1(F7)，接着计算CONT2(F8)，然后把CONT1和CONT2加在一起并把结果以VCPU的形式输出。
在F6，如果VKMAX超过限制值PKLIMIT，则把CONT2信号输出到信号处理电路101以减小对比度等等，由此减小信号峰值，并且控制转到F3。在F9之后，外部电路的电流限制电路起作用并且用VCPU作为子环路反馈执行闭合环路控制(F10)。输入VDET1(F11)并且确定计数器N是否超过NMASK(F12)。如果计数器N超过NMASK，则根据VDET1的输入数据来确定阳极电流IA是否发生时间变化(F13)。尽管未指定时间变化确定方法，但是这里确定几十视频帧的时间内是否发生时间变化。
如果在F12计数器N不超过NMASK，则控制转到F4。如果在F13确定没有变化发生，则计数器N增加一(F14)并且确定N是否等于或大于上限NLIMIT(F15)。如果N等于或大于上限NLIMIT，则确定OFS1等于或小于最小值OSF1MIN(F16)。如果OFS1大于最小值OSF1MIN，则OFS1由STEP1减去1(F20)并且控制转到F3。如果在F16,OFS1等于或小于最小值OSF1MIN，则确定N是否超过NLIMIT2(F17)。如果N超过NLIMIT2，则确定OFS2是否等于或小于OFS2MIN(F18)。如果OFS2大于OFS2MIN，则OFS2由STEP2减去1(F21)并且控制转到F3。如果在F3返回的是”否”，则不执行处理并且控制转到F2。如果在F15或F17返回”否”，则控制转到F4。如果在F18返回”是”，则控制也转到F4。在所描述的程序中，与计算机的计算处理次数无关地实时执行外部电路的操作。
可以用不同方式设定每个确定处理的次数。例如，为了在一个视频帧的时间内作一次确定，NMASK设置为10,NLIMIT1设置为60，而NLIMIT2设置为600。当VCPU变化时，必须跳过对是否发生电流的时间变化的确定直至外部电路作出响应且CRT射束电流变成稳定的。次数设置成NMASK。在例中，NMASK设为10；可设置与外部电路的特性匹配的数字值。
在F6确定VKMAX的峰值是否超过限制值。因为由最大值选择电路108对输入VKMAX信号本身作二极管检波并且作为在某种程度上接近峰值的电压输出，在F5，对于一个扫描行周期VKMAX读的次数是几次或更多，并且在该帧周期内保持VKMAX的最大值，所以对于该帧周期，在F6的确定次数可以设为一。
因为如果时间变化小，用于执行控制操作的计算处理的子环路则加在实时反应的外部闭合环路电流控制的主环路上，可以稳定地获得电流限制范围的动态变化。因为微计算机21的计算频率低，所以不需要高速微计算机。
在图7中，最大值选择电路108、最小值选择电路19、以及模拟-数字转换电路20是分立元件，但是可以与微计算机21一起结合在一个集成电路中。在这种情况下，可以把每个CRT的阴极电流的检测电压连接在集成电路的模拟-数字转换功能端，并且可通过微计算机的数据处理来选择最大值和最小值。可以适应执行装置的特性把处理程序、处理次数、执行中断、变量的限定值等等修改成各种方式。
如上所述，根据本发明，可以按照简单的电路结构检测CRT阴极电流的截止电流和平均电流，所以使执行从小电流到大电流的宽范围内电流的闭环控制成为可能，并且能够以低成本提供用于提供稳定显示图像质量的随时间变化小的高可靠性电路。
如果长时间显示带有小电流变化的图像，则把CRT射束电流可靠地限制成等于或小于额定电流，而如果CRTs间的电流差异大，则把电流限制成小于CRT的额定平均电流，所以可以提供既使明亮地显示电视图像也不会发生屏幕荧光体老化的视频投影机。
权利要求
1．一种用于视频投影机的射束电流限制电路包括用于检测供视频投影机使用的多个CRTs中每个的阴极电流的阴极电流检测器；其中所述阴极电流检测器用于调整在所述CRT上黑色图像中的电流(截止电流)并且限制流入所述CRT的射束电流。
2．权利要求1的射束电流限制电路，其特征在于所述阴极电流检测器包括插入每个CRT的阴极电流通路中用于检测黑色屏幕电流(截止电流)的第一电阻和插入每个CRT的阴极电流通路用于检测流入CRT的射束电流的第二电阻，所述第一和第二电阻串联。
3．权利要求1的射束电流限制电路，其特征在于还包括用于检测每个CRT的阳极电流的阳极电流检测器，其中所述阳极电流检测器用于限制流入所述CRT的所述射束电流。
4．权利要求1的射束电流限制电路，其特征在于当在所述CRT上显示的图像的动作小时，所述阴极电流检测器比当显示的图像的动作大时更多地限制阴极电流。
5．权利要求1的射束电流限制电路，其特征在于还包括用于检测阳极电流随时间变化的阳极电流变化检测器，其中当所述阳极电流变化检测器确定在预定的时间周期内电流中的变化小时，所述阴极电流检测器更多地限制阴极电流。
6．权利要求5的射束电流限制电路，其特征在于所述阳极电流变化检测器包括输入阳极电流检测信号的模拟-数字转换器，和连接到所述模拟/数字转换器的微计算机。
7．权利要求1的射束电流限制电路，其特征在于所述阴极电流检测器限制所述射束电流使得CRTs的阴极电流的最大值和最小值之间的差值在预定值以内。
8．权利要求1的射束电流限制电路，其特征在于根据所述CRT射束电流的峰值修正射束电流限制范围。
全文摘要
在用于视频投影机的射束电流限制电路中,在包含阳极电流检测电路5的闭环控制下限制平均电流。另一方面,阴极电流检测电路107包括串联到阴极电流电路的第一和第二电阻并且以第一电阻两端的电压检测截止电流而以第二电阻两端的电压检测平均电流。设置偏置加法电路11以根据检测的阴极电流的最大值修正平均电流的检测值,并且限制射束电流。另外,设置用于检测阳极电流的时间变化的装置15并且如果电流值长时间不变化,则把射束电流限制在更小值。
文档编号H04N5/74GK1325233SQ0111697
公开日2001年12月5日 申请日期2001年5月18日 优先权日2000年5月18日
发明者日比武利 申请人:三菱电机株式会社