JPH0267892A - カラー画像表示装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、映像表示装置及び方法に関し、特にテレビ信
号を超小型カラーモニターに表示するカラー画像表示装
置及び方法に関する。

〔従来の技術〕 テレビカメラのビューファインダー用等に用いられる超
小型カラーモニターとして種々のものが知られている。

数インチ以下の小型カラーＴＶにはカラーＣＲＴを使っ
たものとカラーＬＣＤを使ったものがあるがいずれの場
合も画面サイズが小さくなるに従い充分な解像度を得る
ことが困難になり、とりわけハンディＴＶカメラのビュ
ーファインダーに使われる　１．５インチ以下の超小型
ＣＲＴにいたってはカラーＣＲＴの実用化は極めて困難
である。

カラーＣＲＴではＲ，Ｇ、Ｂの各蛍光色を持つ画素にシ
ャドウマスクを通して電子ビームを当てる構造のために
、解像度はシャドウマスクや蛍光画素のピッチによ７て
制限される。それゆえ小型のＣＲＴはどこのピッチを小
さくせねばならず、このことが小型化を困難にしている
。またＬＣＤ表示でも画素のピッチが解像度を決定して
おり、画素の微小化の難しさが高解像度化を困難にして
いる。

モノクロームＣＲＴはカラーＣＲＴのようにシャドウマ
スクを使用しないため小型でも高解像度化が可能であり
、もっばらＴＶ左カメラビューファインダー等に使われ
ているが、これを使ってカラー表示を行なう方法として
次のような方法が知られている。

そのひとつはＲ，Ｇ、Ｂ各色毎のモノクロームＣＲ７３
個で各色の画像を個々に再生しこれを光学的に合成する
ことによってフルカラーの画像を再生するものである。

もうひとつは輝度信号のみを再生するモノクロームＣＲ
Ｔ、すなわち白黒ＣＲＴの前にカラー液晶シャッタなど
の可変色フィルターを置き（古くは円盤上に三色のフィ
ルターを配置しこれを回転させることにより色を切り替
えていた）、透過光の色を順次切り替えながらモノクロ
ームＣＲＴで対応するＲ、　Ｇ、　　Ｂの画像をこれに
同期して再生し、網膜の残像を利用してこれらを合成し
てフルカラー画像とする画像順次方式である。

また特開昭５８−１７５３８１３ではモノクロームＣＲ
Ｔ（白黒ＣＲＴ）の前面にＲ，Ｇ、Ｂの各信号に応じて
光透過量を個々に制御する光量制御手段と、この前面に
配置されたＲ、Ｇ、Ｂ各車色光のみを透過する光ファイ
バーを使ってカラー画像を表示する装置が示されている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記各色毎のモノクロームＣＲＴを３個用いる方法では
、全体の装置が大きくなり小型ＴＶやビューファインダ
ーに応用するには好ましくない。

又、上記色順欠切り替え方式でＮＴＳＣ方式のＴＶ信号
を再生するためにはフレーム単位でＲ、Ｇ、Ｂの画像を
再生したとして液晶シャッタは１秒間に３０Ｘ３−９０
回の切り替えをしなければならず、このため１１１Ｉｌ
ｓｅｃ以下の切り替え速度が必要となる。またフィール
ド単位でＲ，Ｇ、Ｂの画像を再生したとすると半分の５
．５＋ｅｓｃｃ以下でなければならない。このため高速
な液晶シャッタが必要とされる。また−枚の画像信号を
３枚に分けて同一時間内に順次再生するためには複雑な
電気回路が必要となり、また画像信号の帯域は３倍にな
るためビデオ信号の通過する回路の帯域もすべて３倍必
要であり、制作は容易でない。

更に上記特開昭５８−１７５３８６記載の方式では画像
の解像度を決定するのはむしろ光量制御手段と光ファイ
バーのピッチであり、白黒ＣＲＴではないから通常の液
晶ＴＶに比べ画質の面でメリットはない。またここで言
う光量制御手段はマトリクス状に領域分割され個々の画
素について透過率の制御されるものを指しているのでは
なく、白黒ＣＲＴの人力信号に同期して時間変化するも
のであるが、液晶シャッタでこれほど高速の応答を示す
ものは未だ実用化されておらず、この技術による表示装
置の実現は困難である。

従って本発明は１０インチ以下の小さな画面であっても
解像度の高い良質のカラー画像を再生でき、かつコンパ
クトな、また技術的には特殊な回路技術を必要とせず、
比較的容易に実現できるカラー画像表示装置及び方法を
提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段及び作用〕本発明は上記目
的を達成するためモノクロームＣＲＴを用いて映像信号
の輝度情報のみを再生し、次にこの輝度情報からＲ，Ｇ
、Ｂの各色成分を抽出、分離し、マトリクス状に分割さ
れた画素領域を有する第１〜第３の光量制御手段に前記
映像信号の色信号成分をそれぞれ与えることにより、Ｒ
ｌＧ、Ｂそれぞれの成分について光量制御を行い、その
後光量制御されたＲ、Ｇ、Ｂの各成分を光学的に合成し
て最終的なカラー画像を得るようにしている。

すなわち本発明によればモノクロームＣＲＴと、映像信
号を構成する輝度信号を前記ＣＲＴに与える第１°手段
と、前記ＣＲＴの画像表示面に映出された画像の光から
Ｒ，Ｇ、　　Ｂの各色成分を抽出する手段と、抽出され
たＲ、Ｇ、Ｂの各色成分の光をそれぞれ結像させるため
の第１の光学手段と、前記第１の光学手段によってそれ
ぞれ結像される位置にそれぞれ配され、マトリクス状に
分割された画素領域を有する第１．第２及び第３の光量
制御手段と、前記映像信号を構成する色信号成分を前記
第１．第２及び第３の光量制御手段に与える第２手段と
、前記第１．第２及び第３の光量制御手段をそれぞれ通
過したＲ、Ｇ、Ｂの各色成分の光を合成してカラー画像
を表示する第２の光学手段とからなるカラー画像表示装
置が提供される。

又、本発明によれば映像信号を構成する輝度信号をモノ
クロームＣＲＴに与えて輝度情報のみの画像を得、前記
画像の光をＲ，Ｇ、Ｂ各色の成分に分離し、分離された
Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の光をそれぞれ結像し、それぞれの結像
位置に配され、マトリクス状に分割された画素領域を有
する第１．第２及び第３の光量制御手段に前記映像信号
を構成する色信号成分をそれぞれ与えＲ，Ｇ、Ｂ各色に
ついて光量制御をし、次に前記光量制御されたＲ、Ｇ、
Ｂの各色光を光学的に合成してカラー画像を表示するカ
ラー画像表示方法が提供される。

〔実　施　例〕

以下図面と共に本発明の実施例について説明する。第１
図は本発明の映像表示装置の１実施例を示す模式図であ
り、第２図は第１図の装置を駆動するための回路装置の
ブロック図である。

第１図においてモノクロームＣＲＴＩＯの画像表示面１
０ａの前方には対物レンズ１２が配されており、更にそ
の前方にはダイクロイックミラーＤＲ１Ｄ（ｄ”Ｇ２”
Ｂ　’反射鏡Ｍ１９Ｍ２、フィールドレンズＬ、、Ｌ２
．Ｌ３．Ｌ４．Ｌ５．Ｌ６、液晶シャッタＳｌ、Ｓ２．
Ｓ３、及び接眼レンズ１３が配されている。モノクロー
ムＣＲＴＩＯとしては画面サイズが１インチでありＰ４
蛍光体を使った白黒画像再生用のものが用いられている
。ダイクロイックミラーＤＲは赤色成分（Ｒ）を反射し
他の色成分を透過せしめるものであり、同様にダイクロ
イックミラーＤＧｌ”Ｇ２は緑色成分（Ｇ）を、又ダイ
クロイックミラーＤＢは青色成分（Ｂ）をそれぞれ反射
し他の色成分を透過せしめるものである。反射鏡Ｍｔ　
１Ｍ２は全反射を行うものである。レンズ１３．Ｌ１〜
Ｌ６はそれぞれ１枚のレンズで示されているが必要に応
じて複数のレンズを用いることができる。レンズＬ１と
Ｌ２の間に第１の液晶シャッタＳ　が、レンズＬ３とＬ
４■ の間に第２の液晶シャッタＳ　が、又レンズＬ５とＬ　
の間に第３の液晶シャッタＳ３が設けられている。これ
らのレンズＬｌ−Ｌ６は６光を有効に導くために用いら
れており、画面の周辺部においても明るい画像を得るの
に役立っているが、場合によっては省略することもでき
る。なお、各液晶シャッタ８１〜Ｓ３は対物レンズ１２
及び各フィールドレンズＬ、、Ｌ３．Ｌ５によって結像
する位置に配されている。

液晶シャッタ５ｌ−８３は各々マトリクス状に分割され
た画素領域を有しており、それぞれ映像信号のＲ，Ｇ、
Ｂの各色信号によって制御され、その各画素における透
過率を変化せしめるものである。すなわち、これらの３
個の液晶シャッタは第１〜第３の光量制御手段をなすも
のである。

第１図のカラー画像表示装置は次のように動作する。モ
ノクロームＣＲＴＩＯ上に再生された画像は対物レンズ
１２を通過した後ダイクロイックミラーＤＲ”Ｇｌによ
ってＲ，Ｇ、　Ｂの３原色の成分に分けられ、それぞれ
マトリクス状に配列された液晶シャッタ８１〜Ｓ３上に
結像する。すなわちＲ（赤）の成分はダイクロイックフ
ィルターＤＩ？によって反射され反射鏡Ｍ１で反射され
た後−第１の液晶シャッタＳ１上に結像し、Ｇ（緑）の
成分はダイクロイックミラーＤＲを通過し次にダイクロ
イックミラーＤＧ１によって反射されて第２の液晶シャ
ッタＳ２上に結像し、Ｂ（青）の成分はダイクロイック
ミラーＤＲ”Ｇｌを通過し反射ｖＬＭ１によフて反射さ
れて第３の液晶シャッタＳ３上に結像する。第１〜第３
の液晶シャッタ８１〜Ｓ３はそれぞれ映像信号のＲ，Ｇ
、Ｂの各色信号成分比に対応して各画素の透過率を制御
し、これによって色合いがつけられる。これら液晶シャ
ッタ５ｌ−８３を通過した光はダイクロイックミラーＤ
Ｇ２”Ｂ’反射鏡Ｍ２によって再び重ね合わされて合成
されるので、接眼レンズ１３越しに合成された画像を見
ることができる。第１図中のダイクロイックミラーＤＲ
”　Ｇｌ”　Ｇ２”　Ｂは各々おおよそ第２図に示すよ
うな透過率と反射率を持つものである。

画像の解像度についての人間の知覚は、明度については
敏感であるが、色合いについては比較的鈍い。このこと
に着目すれば液晶シャッタに必要とされる解像度はあま
り高くないことがわかる。

現在の日本に於けるＴＶ放送や家庭用ＶＴＲについて言
えば明度信号の水平解像度が２００〜５０゜ＴＶ本であ
るのに対し、クロマ信号は実質４０ＴＶ本である。この
ことから第１図の液晶シャッタのマトリクスの大きさは
クロマ信号の倍に当たる８０Ｘ１１０程度で充分である
ことがわかる。

このように小さなマトリクスの液晶シャッタは、通常の
液晶ＴＶに使われる画素数の多い液晶シャッタにくらべ
設計、制作が容易であり、駆動も容易である。

他方、高解像度を要求される明度信号はモノクロームＣ
ＲＴによって再生されるが、シャドウマスクを使用しな
いモノクロームＣＲＴは高解像度化が容易であり、小さ
な画面でもシャープな画像を得ることができる。

すなわち、本発明では画像信号を明度信号と色合いを表
わす信号に分け、高解像度を要求される明度信号を解像
度の高いモノクロームＣＲＴによって再生する一方、比
較的低解像度で充分な色合いの信号を低解像度の液晶シ
ャッタで再生し、これらを合成することによりカラー画
像を作る方法によって、モノクロームＣＲＴを使ったビ
ューファインダーをフルカラー化することができる。

本発明に使われるモノクロームＣＲＴＩＯはＲｌＧ、　
　Ｂの各波長領域の光をおおよそ均等に含む蛍光色のも
のが好ましく、また液晶シャッタＳ１〜Ｓ３による光量
のロスがあるため高輝度のものが望まれるが、基本的に
は従来のモノクロームＣＲＴと同様のものをそのまま使
って差し支えない。

また本発明に使われる液晶シャッタＳ１〜Ｓ３はＲ，Ｇ
、　　Ｂの全色について高いコントラストを示すものを
使うか、ないしは各波長域について高いコントラストを
与えるものを各色について使い分ければよい。

鮮やかな色の再現のためにはコントラストの高いアクテ
ィブマトリクス方式かより好ましいが、本方式ではマト
リクスが小さくデユーティ比を比較的大きくとれるため
に単純なダイナミック駆動でも充分である。またアクテ
ィブマトリクス方式を採用する場合にも、マトリクスが
小さくてすむことは歩留りの点で有利である。

モノクロームＣＲＴＩＯには輝度信号Ｙのみが、又、３
枚の液晶シャッタＳ　−８３にはＲ，Ｇ。

Ｂの各色信号成分からなる駆動信号が与えられる。

第３図はこれらの信号を発生する回路装置を示しており
、入力のコンポジットカラー信号は映像信号処理回路１
４にてＹ／Ｃ分離やクロマ復調等の処理が行われ輝度信
号と２つの色差信号１．　Ｑが作られる。これらの信号
はマトリクス回路ＩＢにてＲ，Ｇ、Ｂの各色信号とされ
る。次にＲ，Ｇ、Ｂの各色信号とＹ信号が演算回路１８
に与えられ、各色信号Ｒ，Ｇ、ＢがＹ信号で除算され出
力信号Ｅ　ａ　、Ｅ　ｃ　、Ｅ　Ｂが作られ各々第１図
の液晶シャッタ８１〜Ｓ３に与えられる。このようにＲ
ｌＧ、Ｂの各色信号をＹ信号で除した信号を液晶シャッ
タ８１〜Ｓ３に与えるようにしたのは、モノクロームＣ
ＲＴ　ｌ［ｌがＹ信号で駆動され、明度のみを有する画
像をダイクロイックミラーＤＲ１ＤＧｌでＲ，Ｇ、Ｂの
成分に分離して３枚の液晶シャッタ５Ｉ−８３で色付け
するため液晶シャッタ８１〜Ｓ３の駆動信号から輝度成
分を除くためである。

演算回路１８で得られた信号ＥＩ？、Ｅ６．ＥＩ３の各
信号は係数回路２０にて各係数Ａ、　　Ｂ、　　Ｃが乗
算されてＡ−Ｅ　　　Ｂ−Ｅｏ、Ｃ−Ｅ１３の３信号と
Ｒ′ なって液晶シャッタ８１〜Ｓ３にそれぞれ与えられる。

このように係数Ａ、Ｂ、Ｃを乗算するのは最終的な再生
画像の色の成分を制御して正しく色再生を行うためであ
る。係数Ａ、Ｂ、Ｃは表示された画像の色合いを見なが
ら図示しない３個のポテンショメータにて手動で行う。

モノクロームＣＲＴＩＯで再生される輝度信号は（１）
式のようにＲ，Ｇ、Ｂの各成分の線形結合で表わされ、
当然ながら各係数ＣＲ，Ｃｏ、ＣＢは正の数でなければ
ならない。

１−Ｃ−Ｒ＋ＣＧ−Ｇ＋ＣＢ−Ｂ　　・・・・・・（１
）ＮＴＳＣ方式では画像信号は明度を表わすＹ信号と色
度を表わすＩ、　Ｑ信号から成立ち、Ｙ信号はり２）式
で表わされるが、これをそのまま使うことも可能である
。

Ｙ　−０，３ＯＲ＋　０．５９Ｇ　＋　０．１１Ｂ　　
　　　・・・・・・（２）第１〜第３の液晶シャッタＳ
、−Ｓ３を通過する各色の成分はそれぞれ（３）式のよ
うになる。

従ってＲ，Ｇ、Ｂ各色の各画素における透過率ＴＲ，Ｔ
ｏ、ＴＢを（４）　、　（５）　、　（６）式のように
制御すれば（３）式は（７）式で表わされることとなる
。

Ｐ、？−ＴＲＩ　ＬＲ，ＰＧ−ＴＧ　Ｉ　ＬＧ。

Ｐ　Ｂ−Ｔ　ＢＩ　Ｌ　ｎ　　　　　　　　　　・・・
・・・（３）Ｔ　　−Ｃ−Ｒ／（Ｉ・Ｌ　　）　　　　
　−・・−・−（４）！？Ｔ　　　　　　　　　Ｒ Ｔ　　−Ｃ−Ｇ／ＣＩ−Ｌ　　”）　　　　　・・・・
・・（５）ＧＴ　　　　　　　　　Ｇ Ｔ　　−Ｃ−Ｂ／（Ｉ・Ｌ　　）　　　　　・・・・・
・（６）ＢＴ　　　　　　　　　Ｂ ＰＲ−ＣＴＲ，ＰＧ−ＣＴＧ、ＰＢ−ＣＴＢ・・・・・
・（７） 但し ｐＲ，ｐＧ、ｐＢ：それぞれＲ，Ｇ、Ｂの光の透過強度 ＲＧ、Ｂ：それぞれＲ，Ｇ、Ｂ各色の 強度信号 ｃＲ，ｃｏ、ｃＢ：正の実数 ＴＲ，ＴＧ、ＴＢ：それぞれＲ，Ｇ、Ｂ各色の各画素に
おける透過率 ＬＲ，ＬＧ、ＬＢ：モノクロームＣＲＴの蛍光色のＲ，
Ｇ、Ｂ６波長域に示す 光強度 ＣＴ；正の実数 ＣＴは大きいほど効率が高く明るい画像が得られるが、
（４）　、　（５）　、　（６）式のいずれかの右辺が
最大透過率を超えると色の再現性が崩れるため、これら
が最大透過率を超える頻度が高くならないように調整さ
れなければならない。なお最大透過率を超えたときは、
Ｔ　Ｒ、Ｔ　ｃ　、　Ｔ　Ｂはそれぞれ最大透過率に設
定される。

第１図の装置において、液晶シャッタＳｌ〜Ｓ３を通過
したＲ、　　Ｇ、　　Ｂ各色の画像は光軸、倍率が一致
するように再合成されなければならず、このために充分
な調整がされなければならない。

また第１図の構成は本発明の一実施例に過ぎない。

すなわち第１図のダイクロイックミラーＤＲＤＣ１”Ｇ
２”Ｂの組合せを変えることも可能である。第４図は、
かかる変形例を示すものであり、その他にも多様なデザ
インが可能である。

なお、第４図においてＤＢｌ”Ｂ２は第５図に示すよう
に青色光のみを透過し、他を反射するダイクロイックミ
ラー、Ｂ６は緑色光のみを透過し、他を反射するダイク
ロイックミラーであり、その他の部材は第１図と同様で
ある。

本発明のカラー画像表示装置及び方法では像の正反転に
ついての注意が必要である。第１図を例にとるとモノク
ロームＣＲＴＩＯの像は液晶シャッタＳ　　Ｓ　上で倒
立像、Ｓ２上では倒立像が更１′３ に鏡面反転した像になるため、これを考慮に入れてモノ
クロームＣＲＴＩＯの像の正反転、各液晶シャッタ８１
〜Ｓ３の向き、さらには接眼レンズ１３中の像反転の有
無を決定しなければならない。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように、本発明によるカラー画像再
生装置及び方法では、モノクロームＣＲＴによって輝度
信号を再生し、これをＲ，ＧＢ各色成分に分け、次に色
信号成分に制御された３つの光量制御手段によって色成
分に対応した光量制御を行ない、光量制御された色成分
を光学的手段で合成することによって、フルカラー画像
を再生しているので、ハンディＴＶカメラやビデオムー
ビーのビューファインダーのフルカラー化を容易に可能
にすることができるという特徴がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラー画像表示装置の１実施例の模式
図、第２図は第１図の装置で用いられているダイクロイ
ックミラーの透過率と反射率を示す図、第３図は第１図
の装置を駆動する回路装置のブロック図、第４図は第１
図の実施例の変形例を示す図であり、第５図は第４図の
変形例に用いられているダイクロイックミラー中第１図
と異なるものの透過率と反射率を示す図である。 ＩＯ・・・モノクロームＣＲＴ　　１２・・・対物レン
ズ１３・・・接眼レンズ １４・・・映像信号処理回路　　１Ｇ・・・マトリクス
１８・・・演算回路　　　　　　２０・・・係数回路Ｄ
Ｒ・ＤＧｌ・ＤＧ２・ＤＢ・ ＤＢｌ”　Ｂ２、ＤＧ・・・ダイクロイックミラーＭ１
．Ｍ２・・・反射鏡 ｓｌ、ｓ２．ｓ３・・・液晶シャッタ 第１図 第２図 発明者 大行 則司

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）モノクロームＣＲＴと、映像信号を構成する輝度
   信号を前記ＣＲＴに与える第１手段と、前記ＣＲＴの画
   像表示面に映出された画像の光からＲ、Ｇ、Ｂの各色成
   分を抽出する手段と、抽出されたＲ、Ｇ、Ｂの各色成分
   の光をそれぞれ結像させるための第１の光学手段と、前
   記第１の光学手段によってそれぞれ結像される位置にそ
   れぞれ配され、マトリクス状に分割された画素領域を有
   する第１、第２及び第３の光量制御手段と、前記映像信
   号を構成する色信号成分を前記第１、第２及び第３の光
   量制御手段に与える第２手段と、前記第１、第２及び第
   ３の光量制御手段をそれぞれ通過したＲ、Ｇ、Ｂの各色
   成分の光を合成してカラー画像を表示する第２の光学手
   段とからなるカラー画像表示装置。
2. （２）映像信号を構成する輝度信号をモノクロームＣＲ
   Ｔに与えて輝度情報のみの画像を得、前記画像の光をＲ
   、Ｇ、Ｂ各色の成分に分離し、分離されたＲ、Ｇ、Ｂ各
   色の光をそれぞれ結像し、それぞれの結像位置に配され
   、マトリクス状に分割された画素領域を有する第１、第
   ２及び第３の光量制御手段に前記映像信号を構成する色
   信号成分をそれぞれ与えＲ、Ｇ、Ｂ各色について光量制
   御をし、次に前記光量制御されたＲ、Ｇ、Ｂの各色光を
   光学的に合成してカラー画像を表示するカラー画像表示
   方法。
3. （３）前記輝度信号として Ｉ＝Ｃ＿Ｒ・Ｒ＋Ｃ＿Ｇ・Ｇ＋Ｃ＿Ｂ・Ｂ で表わされる信号を用い、前記色信号成分が前記第１、
   第２及び第３の光量制御手段の透過率をＴ＿Ｒ＝Ｃ＿Ｔ
   ・Ｒ／（Ｉ・Ｌ＿Ｒ） Ｔ＿Ｇ＝Ｃ＿Ｔ・Ｇ／（Ｉ・Ｌ＿Ｇ） Ｔ＿Ｂ＝Ｃ＿Ｔ・Ｂ／（Ｉ・Ｌ＿Ｂ） 但し Ｒ、Ｇ、Ｂ：それぞれＲ、Ｇ、Ｂ各色の 強度信号 Ｃ＿Ｒ、Ｃ＿Ｇ、Ｃ＿Ｂ：正の実数 Ｔ＿Ｒ、Ｔ＿Ｇ、Ｔ＿Ｂ：それぞれＲ、Ｇ、Ｂ各色の各
   画素における透過率 Ｌ＿Ｒ、Ｌ＿Ｇ、Ｌ＿Ｂ：モノクロームＣＲＴの蛍光色
   のＲ、Ｇ、Ｂ各波長域に示す 光強度 Ｃ＿Ｔ：正の実数 で表わされるように制御すると共に、Ｔ＿Ｒ、Ｔ＿Ｇ、
   Ｔ＿Ｂが最大透過率を超えるときは、これを最大透過率
   に設定する請求項２記載のカラー画像表示方法。