专利名称：大屏幕彩色电视接收机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及彩色电视和应用光学领域。
目前，大屏幕HDTV(高清晰度数字电视)国外才处于开发阶段，国内仅刚刚起步，国外的技术尚不适合我国国情。
国外，HDTV常采用的办法是将数字电子技术用于处理视频信号，如西德的ITT公司采用的DIGT2000系统，用30寸以上的大型真空高分辨率彩色显象管，以得到高质量的图象，超高速，大规模集成电路和特制的169宽高比大型彩管的采用带来了原器件生产工艺高要求与产品生产的困难，其昂贵的销售价格(每台数千至数万美元)一般用户难于接受。
本实用新型的目的在于提供一种生产工艺简单，成本低廉的大屏幕彩色电视接收机，不需采用专用器件与复杂的生产工艺，就可快速廉价实施，每台价格数十至数百美元已够，其收视效果可接近HDTV。
为达到上述目的，本发明采用的解决方案是在彩色电视机的公用通道后设置独立Y／C(高度／色度)调谐波电路，对中频信号分别进行Y／C调谐检波，得到亮色串扰最小的Y、C信号。在独立Y／C调谐检波电路后设置由BBD器件(钭链式电荷藕合转移器件)组成的倍速时间压缩电路，使输出的视频信号在时间轴上被压缩，行扫描频率提高2倍，扫描线可增至625×2＝1250行。以得到IDTV(改良清晰度电视)要求的图像视频信号；在电视显像管前放置一块高光效曲面反射式光学板，这种反射式光学板由透明材料依设计定形后进行镜面真空镀膜而成，曲面反射式光学板能将电视图像扩展，现有有工艺技术设备可将光学板制作成100－150英寸(样品手工制作已达88英寸)。
由于采用倍速时间压缩电路，扫描线增多，降低了大屏幕图像行构粗糙与光栅闪烁的毛病，使图像清晰、稳定，使用这种光学板，光效率高达90％以上(目前投影机最大光效率在30％以下)，因而图像巨大而明亮，可在白天明室观看，将这种大型光学屏幕挂在墙上，可作成大型壁挂电视，目前世界上已作出的各种方式的矩阵型“壁挂电视”，在功耗、成本、效果等方面都要差。
以下结合附图和实施例对本实用新型作详细的说明。
图1是原理方框图；图2是视频处理电路图；图3是光路结构图。
图1中，由R、G、B三单色管(可用黑白显象管三只取代)显示的三单色图像，经干涉波面(虚线所示)反射透射后在空间会聚合成彩色图像，再经反射式光学板(实线所示)扩展成巨大平面的像。因从像管像面上发出的每一点光，仅经过损失极小的(百分之几)反射后到达人眼，相当于人直接看到像管屏面上的图像而几乎不损失原来的亮度。从电视中频通道起，为了廉价得用昂贵的数字滤波方式，而用两个独立的中频滤波器分别检波得到各自的Y视频信号及C色度信号(声音及扫描同步信号用常规方法取得)。这样处理方法简单，通过分别精确调整各自的谐振通带特性后分别检出Y、C信号，使亮、色串扰达到最低限度。尔后通过以视频BBD器件为主体的二倍频行频制式变换电路，使图象质量得以改善提高。BBD器件是介于模拟——数字之间的综合利用方法，它的工作运行是以时钟数字方波脉冲驱动，而视频信号的时间压缩处理是直接以模拟份量进行，因此这种电路的优点是1、由奈奎斯特准则可知，数字视频处理电路的取样频率至少要大于2倍信号源的拆迭频率，加之A／D(模数转换)变换的量化位数要达8比特才可，这样至少要采用十倍以上信号源频率的昂贵专用高速器件才可得到无混叠失真的高质量图像，而BBD器件是直接对模拟信号进行取样处理，对器件没有A／D取样量化的高速率要求，加之电路采用时分并行复用取样法，对器件频率还可成倍降低(因此可用现有的廉价视频BBD器件达到电路要求)。2、由于用模拟取样处理，数字电路所要求的一系列单元如取样数据保持、A／D、D／A(数模转换)变换、信源压缩编码解码、信道纠错编码解码等都可省去，给制造和使用都带来了方便，并降低了成本。3、BBD器件采用微功耗CMOS(互补金属氧化物半导体场效应集成电路)工艺制成，使整机功耗几乎没有增高(1W以下)，而数字电路采用大量高速TTL(双结型集成)或ECL(高速管集成)电路，整机功耗明显增加(10W以上)；并且配用像管屏面扭转90°位置工作(即－HV扫描对换方式)行偏转功率要下降一半左右，而场偏转功率增加很少，因此整机功耗仍维持在原来水平；如采用VMOS(大功率场效应管)管的行输出电路还能降低整机功耗；如果对使用彩管的机器改用H－V对换法，因阴罩分色板的影响减小而提高了彩管的亮度与分辨率，功耗也下降了，对节省能源和机器适应农村交、直两用提供了条件。图中BBD电路的工作过程是数字时钟OSC(振荡)产生BBD工作必需的存、取正负对称驱动方波脉冲，送至Y1、R1、B1存和Y2、R2、B2取BBD模拟存储器，取脉冲是在脉冲频率的2倍，故输出的视频信号在时间轴上被压缩到原来的1／2，即行扫描频率提高到原来的2倍(按我国制式行扫描频率变原15.625KC／S为31.25KC／S)这样在显象管上实现了倍速行频扫描变换。由于扫描行数加倍，光栅细腻紧凑，行结构稠密，闪烁消除，图象清晰度提高。图中D角发器是工作状态控制用的，它以行频H脉冲触发，从Q
输出得端到±H／2行频的7.8KC／S方波去控制OSC变换产生存取频率驱动脉冲，同时控制BBD的存、取输入输出电路的工作状态，在其输出端得到连续压缩的2倍视频带宽的图像信号(我国为12MC左右)。显然Y1、R1、B1和Y2、R2、B2存取工作状态每行轮流交替进行，信号的显示被延迟了一行(我国为64μS)，这个极短的时间不会影响图象与声音的同步重现。当压缩两倍的Y、R－Y、B－Y信号同时送到宽带视频矩阵后，在其输出端上可得到压缩2倍的R、G、B三基色信号去调制三基色像管电子束得到前述的三基色直视图像。在这个矩阵电路中采用一些L、R微分补偿元件及采用射级输出末级视放电路驱动像管阴极，可廉价扩展带宽，增强轮廓，减小微分相位失真等得到高质量图像。同时，这种色度信号与亮度信号在时间压缩电路中就实现矩阵还原压缩基色信号的安排，比存入信号前直接矩阵还原后再压缩的方法要节省存储容量两倍，从而对器件速度要求又降低两倍，更容易用现有元件实现电路功能。
图2是实施二倍时间压缩功能的实际电路。图2－1是电路图，图2－2是波形图。图中触发器D、晶体管BG7、BG8，非门F1－8、F4－6组成脉冲振荡源，其输出a、b，c、d分别接到触发器D1、D2、D3、D4移相分频去控制由移位寄存器P1－P8、或非门O1－O8构成八个五循环方波发生器，其输出端CPZ1－20、CPQ1－20分别接到模拟存储器BBD1－6的CP端驱动其运行。模拟开关KK′接在BBD的输入输出端且受触发器D控制模拟信号的存入与取出，场效应管DG9－11是匹配BBD输出输入模拟信号的。图中，HK为受行脉冲H控制翻转的D触发器输出的7.8KC／S方波，它由CC4013／2D锁存触发器构成(另一半CC4013构成单稳态触发器在单象管显示串行输出三基色信号G－Y(绿色差)信号形成所需的控制脉冲HJ时用，三管时不用)。HK通过电位器(该电位器作平衡匹配存、取振荡器状态翻转用)送至NPN和PNP三极管基极控制其导通与截止；并联在三极管上的微调电阻器是调整当三极管截止时的存入信号所需低频CP触发脉频率的；显然，由CC4069三反相器构成环形振荡器上并联在三极管上的微调电容器是调整取出信号所需高频CP触发脉冲频率的。CPZ(存脉冲)＝CPQ／2(取脉冲)，根据我国电视制式和BBD电路在该特定电路的工作要求，C PZ取6.15MC／S，则CPQ为12.3MC／S。该电路的工作过程是这样的由Y／C分离和C解码得到的Y、－RY、B－Y三信号，加在各自的BBD存取器电路上；当HK为正时，图中受控的CC4053模拟开关的某组(打点者)将相应电路接通，三路信号顺利到达各自BBD的存、取器输入端上(该图中横向上排BBD为存状态，横向下排为取状态BBD)。同时，HK使PNP管截止，NPN管导通，下环形OSC产生正负对6.15MC／S存方波CPZ、CPZ′，上环形OSC产生正、负对12.3MC／S取方波CPQ、CPQ′；由于CC4013是工作于上升沿触发的D锁存触发器，则其Q、
输出的两组对称方波±CPZ／2和±CPZ′／2(或±CPQ／2和±CPQ′／2)在相位上相差半个CPZ(或半个CPQ)周期(见波形图中的e、f、g、h)，利用这个相位差达到了时分并行取样输入模拟信号和时序并行输出模拟信号的要求。将相位差方波送到由移位寄存器CC4015和四或非门CC4002组成的五循环CP方波驱动器产生时分脉冲方波(见图中i－r)，去驱动BBD的CP端。显然由osc频率可推知i－r的重复频率存时为6.15×1／2×1／5＝615(KC／S)，取时为12.3×1／2×1／5＝1.23(MC／S)，而BBD器件YC128的CP脉冲率最大可达5MC／S，故BBD器件可以胜任工作。当HK为负时，显然只是将图中的所有存、取工作部件翻转为取、存工作状态，这样周而复始，电路输入端不断地并行输入信号，电路输出端不断地并行倍速送出双行视频信号，配合同步的倍速扫描电路，就得到1250行21扫描变换的高质量电视图像信号(图中的三级管电阻宽带矩阵电路显然没有绘出频率相位补偿电路是为了阐明重点原理的需要)。图中，BG1、2与BG5、6构成P－N对管射随输出矩阵提供R、B信号，而BG3、4都用NPN管，因入地管需完成G－Y矩阵的倒相任务，Y输入管仍用射随输出，以达到与BBD高输出阻抗的匹配与宽带驱动像管的双重任务。配合改制的同步行倍速扫描电路，完成了高质量图像的电路功能。
图3－1是R、G、B基色像的滤波合成光路图，图3－2是图像的反射式扩展光路图，图3－3是虚像视角发散光路图，图3－4、图3－5是实像视角发散光路图。在图3－1中，M1是透兰反黄(即红、绿)干涉滤波面，M2为透青(即绿、兰)反红干涉滤波面；R、G、B三基色像通过由反射面M及透反面M1、M2会聚合成彩色图象W；其合成图象的光学原理是M与M1 M2平行放置，并与同平面的R、G、B图像的夹角不在常规45度之间，适当调整各面的角度和位置，使得OO′＝O′n＝O′O″＝O″m时，R、G、B到达W时的光程就是相等的，这样图像就可以准确合成(当然同时要求R、G、B图像各部分位置大小一一对称相等且并排在同一平面内，这可调整各像管几何位置及扫描电路和中心位置等部件达到准确会聚)。这样安排的优点比传统45°角方式占空间小，光程短，效率高，加之采用半波干涉滤波法透过色光，三基色损失极小地(百分之几)合成彩色象W能鲜艳逼真地再现图像中的各种色彩(当使用彩色显像管显示图像时这部分滤波合成的光学系统都可省去，但需考虑单色管或黑白管的分辨率优于一般彩管，为了保证清晰地显示图像，用单色管或黑白管显示清晰度较好且成本低，如嫌体积较大用彩管一定要用20寸以上的以保证图像的清晰度)。图3－2中，L为反射式光学板及其光路图，它由两片正交相对放置的真空蒸镀全反射膜柱曲面构成，C为曲面园心，F为焦点。由光路可知由C方向左即可看到W象经扩展后的虚像W′，显然这类似如同从镜子里看到影象一样(但被放大了)。L的大面积曲度使它能从空间大范围地收集反射W发出的光送入人眼，相当于人眼从空间特定的多处位置(由曲面定)收看W发出的光，光能是多个位置的总和，因此，这种方式的图像扩展的光效率极高，既遵循能量守恒定理，又将图像放大了许多，而观看亮度没有下降，实际观看时扩展的W′与原像W几乎看不出亮度的差别。同时光线在反射时不会发生如拆射时的色差失真，曲面还可以较易作到消球差失真和畸变等，这都为大面积地制作反射式光学板和明室直接观看图像提供了条件。由前述及显像管屏面已扭转90°位置工作，H－V扫描位置对换，因此要求H扩展量大于V扩展量，这可方便地变化L的曲率实现，因制作大型的柱面曲面比制作椭球曲面容易得多，故这里的H－V两柱曲面根据设计数据单向弯压即可成形，同时，图像经两次反射后的像，仍然是左右顺序没有颠倒的正像。如果考虑到两片方式的占地空间太大，单片H－V双向弯曲的反射式光学板自然如同“壁挂电视”那样占空小，使用方便，但要求精确作好单片曲面成形模具以保证反射式光学板的质量，同时用改变H方向的光反射参数或在电路内加一行扫描相位转换开关以便将经反射成像后左右方向颠倒的反像变成正像。如果要求全反射式光学板形状没有曲面而成全平面也是有办法的，这可将透明板材背面作成细同心园状(每圈宽0.5mm左右)，每圈依全反射实象光路和最大视场角设计求出它的每圈精确倾斜角度，然后依数据作成镜面高精度模具，用浇注法成形板材，并真空镀膜加保护层做成，但这种方法成本较高，需大型数控精密机床才可加工。因不可避免园圈沟槽，虽带来了极薄(几mm)和全平面的优点，但对图像质量有轻微损伤。曲面状的反射式学板是一块完整的曲面，对图像没有任何损伤，一般用金属模具翻出玻璃模具，成品用有机玻璃或无机玻璃加玻璃钢固化成形，真空镀膜加保护装饰即成为实用的产品。整个工艺流程一般专业厂家都可实施。
图3－3是为了使扩展后的W′虚像光束张角β(即图中的α)发散到180°－2r视场时的光路图，相当于方向光束(因β较小)通过这一发散屏的作用而被发射开来，增大了视场角。这与电影与投影的银幕作用相当，但它是一个拆射式全透过面，而与电影或投影的低效率半透式漫射银幕不同，因光能损失很小而效率很高。它的内部构造可以是一个大透镜系统，也可以是无数个微透镜系统组成的面；单元构造为一大曲率凹透镜与一小曲率凸透镜构成的空气透镜组成(见图中圈内的放大图)，如果工艺条件不限制的话，它的中心透光效率仍在90％以上。由光路可逆原理可明显看出，右边180°方向上来的光线经过大凹面与小凸面的四个面的折射，出射光线张角已很小即在右边各个方向上的观众都可看到左边张角很小的W′象。事实上，当屏幕大到几十甚至上百多英寸时，人们观看图像的空间已经较大，而且就是在正常观看电视时人们也不愿意坐到屏幕的两边位置去看，因此这个视角发散屏就可以省去不用，成本也可降低不少。如果用上它增加了整机指标的完善性也增加了成本与一些光能损失。如果W′为实象(用投影镜头实现)成像屏幕就一定要用视角发散屏，因为观看实像传统方法已不是直视方式了，如果不用将看不到图像。但传统的实像屏(即漫像银幕)损失了一半以上的光能而不能用作普通低亮度显像管的成像屏幕，图3－4、图3－5绘出了这种高效率的视角发散屏的结构。图3－4和图3－4′为全透过折射式的图3－5为折反射式的。前者可用于背投(内投)影方式，一般在百英寸以下；后者用于前投(外投)影方式，一般在百英寸以上。图3－4由两片透明材料加热模压成形，左方投影经第一片菲涅耳镜将有一定张角的光象转拆成平行光像发散到大视角的空间。图3－4采用一片两面模压成形方式，节省了一些材料和增大了些光透过率，但其视场角小于图3－4，不能达到180°。图3－5的构造基本上与图3－4类似，但在底部微小曲面上的扩散面上施以真空镀镆工艺(图中粗弧线)，它是全反面而不是透过面，且另一面为平面。投影从右方来经第一平面拆入屏内再遇第二面扩散反射回来又经第一面再发散拆散到右方视场内，由于投影经过两次视角发散，视场角可达180°，也是全透全反过程，效率很高。因为它没有菲涅耳面，大大降低了加工要求，但在成形时要形成一定的曲面以配合前投影的发散光像反射成平行光像。
最简单的方法是用一台普通彩电加上一块全反射式光学板就可构成一架大屏幕彩色电视接收机，一般家庭都可很快享受到“家庭电影”式的大屏幕高质量彩色图像的乐趣。
权利要求1.一种大屏幕彩色电视机，它包括高频通道、公用中频通道、伴音通道、同步扫描通道，色度通道、电源和大型显示屏，其特征在于a、公用通道后设置了独立Y/C调谐检波电路，将公用通道送出的中频信号分别独立进行Y/C调谐检波，得到Y、C信号，b、在独立Y/C调谐检电路后设置由BBD器件(钭链式电荷藕合转移器件)组成的倍速时间压缩电路，输出视频信号在时间轴上被压缩，在显像管上实现倍速行频扫描变换。c、显像管屏幕前放置透明材料制成的曲面或平面光学板。
2.根据权利要求1所述的大屏幕彩色电视机，其特征在于倍速时间压缩电路由触发器D、晶体管BG7、BG8，非门F1－8、F4－6组成脉冲振荡源，其输出a、b，c、d分别接到触发器D1、D2、D3、D4移相分频去控制由移位寄存器P1－P8、或非门O1－O8构成八个五循环方波发生器，其输出端CPZ1－20、CPQ1－20分别接到模拟存储器BBD1－6的CP端驱动其运行。
3.根据权利要求1所述的大屏幕彩色电视机，其特征在于平面全反射实象光学板作成背面多圈同心圆反射面，并镀膜。
4.根据权利要求1所述的大屏幕彩色电视机，其特征在于光学板前面设置了视角发散板由透明材料制成，它的内部结构为单个或多个微透镜组成，其结构由一大曲率凹透镜与一小曲率凸透镜组成。
5.根据权利要求1所述的大屏幕彩色电视机，其特征在于彩色光路的反射与透反面相互平行并与同平面的R、G、B图像面成非45度夹角放置。
6.根据权利要求1所述的大屏幕彩色电视机，其特征在于透明材料制成的光学板由许多微小曲面和菲涅耳面组成。
7.根据权利要求1所述的大屏幕彩色电视机，其特征在于透明材料制成的光学板由许多微小曲面组成，并且在微小曲面一侧镀全反射膜。
8.根据权利要求1所述的大屏幕彩色电视机，其特征在于透明材料制成的光学板单面进行镀全反射膜。
专利摘要一种大屏幕彩色电视机，它在公用通道后设置了独立Y/C调谐检波电路，将公用通道送出的中频信号分别独立进行Y/C调谐检波，得到Y、C信号，在独立Y/C调谐检波电路后设置由BBD器件组成的IDTV倍速时间压缩电路，检波输出的视频信号在时间轴上被压缩，在显像管上实现倍速行频扫描变换，在显像前放置由透明材料依设计定型后进行真空镜面镀膜而成的高光效曲面全反射光学板，而得到大屏幕彩色高质量图象显示。其实施工艺简单、成本低、效率高、收视效果接近HDTV。
文档编号H04N9/31GK2161039SQ9221792
公开日1994年4月6日 申请日期1992年9月29日 优先权日1992年9月29日
发明者吴昆吾 申请人:吴昆吾