JPH03241977A - 液晶表示体付きテレビカメラ - 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】 本発明は携帯用テレビカメラに関する。

本発明は特にビデオテープレコーダと組合せ録画等に使
用する携帯用テレビカメラの小型化に関する。

第１図は従来の代表的なテレビカメラの構成を示す図で
ある。被写体からの光はズームレンズ系１０１を通って
撮像管１０２に結像する。１０３は前置増幅部で撮像管
より得られる信号を増幅する。撮像管の種類によっては
電気信号によりこの部分でＲ，Ｇ、Ｂ信号を分離する、
例えば３本の撮像管を用いる場合又は３電極式の撮像管
を用いる場合は特性の同じ前置増幅器を３つ用いるが１
本の撮像管を用いてステップエネルギ方式、周波数分離
方式等で色信号を分離する場合はこの部分で分離する。

こうして得られたＲ、Ｇ、Ｂ信号はマトリクス回路１０
４によりＹ、Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ信号に変換されカラーエン
コーダ１０５を通ってカラーテレビ信号に変換される。

マトリクス回路部１０４ではＹ信号のガンマ補正やアパ
ーチャ補正、不要な帯域の除去（帯域制限）等も行われ
る。

カラーエンコーダ出力信号は同期信号発生部１０８から
発生される複合同期信号と同期混合部１０６で混合され
映像信号として出力される。複合同期信号は水晶発振回
路１０７により発生される等間隔のパルスを分周しカラ
ー信号の副搬送波、バースト信号、水平、垂直同期信号
、プランキング信号等と共に同期信号発生部１０８で発
生する。

１０９．１１０は撮像管の偏向コイル１１５にのこぎり
波電流を流し撮像管の走査を行うためにのこぎり波を発
生する回路である。１１４は撮影中にファインダとして
、また撮影済のテープをプレイバックするときモニタと
して使用するブラウン管（ＣＲＴ）でｉｉｉは緩衝増幅
回路、１１２．１１３はブラウン管１１４の偏向を行う
偏向コイル１１６に与えるのこぎり波を発生する回路で
ある。１１７はプレイバンクの際にビデオテープレコー
ダ側から再生信号を受ける端子で同期信号を入力する。

第２図に示す様にカメラのビューファインダに光学系を
用いたカメラも多く実用化されている。

撮像管２０４以降は第１図と同様なので図では省略しで
ある。ズームレンズ系２０１中にハーフミラ−２０２を
置き光の糸路を分岐させる。レンズ系２０３は被写体像
を人間の目の明視距離に結像させる。この場合は第１図
の場合の様に再生信号に依るプレイバックはできない。

また撮像管の歪、ブルーミング等のモニタもできない。

さらにハーフミラ−２０２により入射光の一部がビュー
ファインダ系に分岐させられてしまうので撮像管に入射
する光量が減り、その分大きなレンズ系２０１を必要と
する。しかし第１図の場合に比較し電源を必要としない
し、構造も簡単になるので広く用いられている。

ビデオテープレコーダのテレビカメラを考える時、テレ
ビカメラはなるべく小型で軽く低消費電力であることが
要求される。スタジオで使用するテレビカメラや工業用
テレビカメラの様に台に設置して用いるよりも移動撮影
に使うことが多いからである、従来のテレビカメラはこ
の要求を満足していない。第１図の従来例では特にブラ
ウン管１１４及び偏向コイル１１６及びフライバックト
ランスを含む電源等周辺回路が小型化、低消費電力化の
障害になっている。またブラウン管のアノード電圧は非
常な高圧を要し安全対策上の制約も小型化をはばむ要因
の一つとなっている。

第２図の例においてはこの様な欠点は無いものの先に述
べた様に第１図に比較し性能上の欠点を数多く有する。

またレンズ系２０３は被写体の距離変化によって正しく
結像しないことが無い様に設計されていなければならず
、一般に複雑なレンズ系と戒り軽量化をはばむ原因の一
つとなる。

テレビカメラの小型軽量化をはかる方法としてブラウン
管１１４をなるべく小型にする方法がある。そうするこ
とによって偏向系や周辺回路も小型化、低消費電力化が
計れる。しかしブラウン管内のビームスポット径をある
程度以下にしぼることは限界があり、１インチ以下のサ
イズのブラウン管ではモニタとして実用的な解像度を得
るのは非常に難しくなる。またブラウン管は表示面に対
し奥行きが長く体積的には単に表示面を小さくしてもそ
れほど減らない。

液晶表示体は非常に薄型で低消費電力でありこれをブラ
ウン管１１４のかわりに使えば非常に小型軽量で低消費
電力のテレビカメラの実現が期待できる。しかし、液晶
による画像表示は非常に多くの問題があり、従来の液晶
による画像表示体をそのままブラウン管に置替えるわけ
にはいかない。

問題点にふれる前に液晶による画像表示について簡単に
述べる。

液晶に依る画像表示方式には大別し２とうりある。１つ
は電圧平均化法により液晶を時分割駆動する方式（例え
ば、テレビジラン学会技術報告Ｖ○Ｌ、４．に３２　　
ＴＥＢＳ６８−６．ＩＰＤ５４〜６「テレビ用四重マト
リクス方式液晶デイスプレィｊ　１９８１年１月）で他
の１つはスイッチ素子アレイを液晶セルの一方の基板に
用いるアクティブマトリクス方式である。前者は大型パ
ネルが作れるが小さいパネルが作れない、コントラスト
がじゅうぶんにとれない、駆動回路が複雑である。じゅ
うぶんな解像度が得られない等でテレビカメラに用いる
には適当でないと考えられる。

第３図はＭＯ３Ｉ−ランジスタをスイッチ素子に用いた
アクティブマトリクス方式による液晶表示体の断面図。

第４図はその回路図である。半導体基板３０１上には画
素電極３０８も半導体基板３０１上には画素電極３０８
も半導体プロセスにより形成しておく。液晶セルはこの
半導体基板３０１と透明電極３０５を有するガラス基板
３０７により構成する。この２枚の基板間にはゲスト・
ホスト型、あるいは動的散乱型等の液晶が充てんされる
。第３図はゲスト・ホスト型液晶の場合を示している。

３０３は液晶分子３０４は２色性色素分子であり透明電
極３０５及び画素電極３０８間に加わる電圧により液晶
分子の向きをコントロールする。２色性色素は分子方向
により光学的性質が異り例えば軸方向に対しては透明、
軸に直角方向に対しては着色して見える。液晶と２色性
分子を混合しこれに電界を加えると液晶分子の向きが変
わり、それにつれて２色性分子の向きが変わる。

こうして、表示を行うことができる。動的散乱型液晶で
は液晶層に電流を流し、電流のキャリアであるイオン流
と液晶分子とが衝突し液晶が光散乱を起こすことを利用
し表示を行う。

マトリクス上のスイッチ素子３０２がしゃ断状態にある
とき液晶層に加わる電圧を保持するためのコンデンサも
電極３０９及び拡散層３１０間に半導体プロセスにより
半導体基板３０１に同時に組込まれている。またゲスト
・ホスト型液晶では偏光板３０６を前面に貼り付ける必
要がある。第４図は液晶セル内の各素子の接続を示して
いる。

ＭＯ３Ｉ−ランジスタ４０５、保持コンデンサ４０６、
液晶電極４０７を半導体基板３０１上に例えば４８０行
４８０列並べて行、列ごとにＭＯＳ）ランジスタのゲー
ト、ドレインを接続配置する。

４０３．４０２はシフトレジスタで画像信号の走査に従
い各行、列に順次信号を与える。４０４は各列電極に画
像信号を伝えるためにスイッチングを行うアナログスイ
ッチで画像信号は端子４０９より入力する。４０１は入
力信号端子で端子４０９を除き同期信号発生部５０８で
発生するデジタル信号を入力する。４０８は透明電極３
０５を示す端子であり透明電極電位を与える。シフトレ
ジスタ４０２．４０３、及びアナログスイッチ４０４は
液晶セルの半導体基板３０１中に画素電極４０７、コン
デンサ４０６、スイッチ素子４０５と同時に形成するこ
とができる。

この様な液晶表示体を用いればブラウン管のように偏光
コイル、フライバックトランスの様な大型な部品は全く
不要となり、また駆動回路系のほとんどがデジタル化が
できるので極めて小型で低消費電力のテレビカメラの実
現が期待できるが、そのためには次に述べる液晶表示体
の欠点を克服しなければなない。

（１）　　受光型素子であり暗い場所での使用が不可能
である点。

（２）ブラウン管に比較して表示が暗くまた高いコント
ラストがとれない。

（３）駆動電圧射光反射率特性はブラウン管と大きく異
りブラウン管を前提とする現在のテレビシステムのモニ
タとして使用する場合は特別の配慮を要する。

（４）表示のダイナミックレンジが狭く、温度等の影響
を受は易い。

（５）半導体基板はそのまま表示エリアとなるので実用
サイズ（１，６里程度）の画面を作ろうとするとシリコ
ンウェハ１枚から１〜４枚程度しか取れなくなり非常に
コストが高くなる。

（６）半導体基板上のＰＮ接合部に強い光が入射すると
光電効果により発生する光電流により表示できなくなる
。従って従来のアクティブマトリクス方式により表示体
の半導体基板上には光対策として拡散層を入れたり、Ｐ
Ｎ接合部を金属層により２重に覆う等の対策が必要で半
導体工程を複雑にしていた。

（７）液晶表示体は一般に見る方向によりコントラスト
特性が変化し、極端な場合はコントラストが反転してし
まう。ゲスト・ホスト型液晶は比較的広い視角特性を有
するが動的散乱型液晶はこの傾向が著しい。

本発明はこの様な従来の液晶画像表示体の欠点を除去し
テレビカメラのビューファインダに用いテレビカメラの
大幅な小型軽量化、低消費電力化、さらに低価格化をは
かることを目的とする。

第５図は本発明によるテレビカメラの構成を示す図であ
る。被写体からの光はズームレンズ系５０１を通り撮像
管５０２の管面に結像し電気信号に変換される。前置増
幅回路５０３、マトリクス回路部５０４、カラーエンコ
ーダ５０５、同期混合回路５０６、撮像管の偏光コイル
５１１及び偏向回路５０９．５１０は従来のテレビカメ
ラと同じである。マトリクス回路部５０４から得られる
Ｙ信号（すでにマトリクス回路部内でガンマ補正がなさ
れているものとする。〕はスインチ５１３．５１４を通
り液晶の非直線性を補正する回路５１５に入力され補正
後緩衝増幅器５１６を通り液晶表示体５２４に導びかれ
る。非直線性補正回路５１５は液晶の温度特性（温度に
より表示のしきい値電圧が変化する。）もあわせて補正
する。液晶表示体５２４を駆動するシフトレジスタは同
期発生回路５０Ｂにより発生される信号により駆動する
。レンズ系５１７により液晶表示体５２４により表示さ
れた像を拡大し、明視距離に結像する。

光′ｔＸ５１８、レンズ系５１９は液晶表示体５２４を
照明し、常に鮮明な表示像を得る様にする。レンズ系５
１９のかわりに反射板５２０を置くか、その両方を用い
ても良い。５２１．５２２．５２３はゲスト・ホスト型
液晶を用いる場合の偏光板の位置であり、３つのうちの
いずれか■つの位置に設置する、このうちのどこに置く
かは任意であり機構上の組立易さから決定して良い。５
１２は液晶表示体５２４の駆動電圧射光反射率特性のチ
エツクをするためのパターン発生回路である。撮影に入
る前にスイッチ５１４をパターン発生回路５１２側に倒
し非直線性補正回路５１５を正しいパターンの表示が得
られる様に調整しておけば前記の液晶表示体の欠点（３
）、（４）を補うことができる。

また適度な照度の照明を光源５１８で行っているので（
１）及び（６）の欠点も問題ない。ゲスト・ホスト型液
晶では表示が暗くコントラストが低いがこれは第３図に
示す様に偏光板３０６が表示体前面に貼付されているた
めである。偏光効率の良い偏光板は光透過率が低く画素
電極３０８表面で反射された光は２回偏光板を通過する
ことになり画面の明るさ、コントラス口とも低下する。

本発明に示す様に偏光板の位置を定めると偏光板を通過
する回数は１回となりコントラスト、明るさとも大幅に
改善できる。また動的散乱型液晶では最適視角から見た
コントラストは十分ありレンズ系５１７の光軸とこの最
適視角を一致させておけばコントラスト及び視角範囲の
問題は除かれる。また、ゲスト・ホスト型液晶の場合は
画素電極３０Ｂの表面状態の作り込みを調整し視角を狭
めればさらに明るさを増し、コントラストを上げること
が可能である。従来のゲスト・ホスト型液晶による表示
体では画素電極３０Ｂの表面形状に凹凸を付は凹凸の周
期とその山の高さをほぼ同寸法（０，２〜１μ程度）と
し、光拡散性能を上げる様にしているのに対し本発明に
用いる表示体では凹凸の周期を山の高さに比較し長くし
光拡散の半値角を狭めてやれば良い。このような画素表
面は半導体工程において、スパッタ時の基板温度または
スパッタ後の熱処理時の温度を制御すことにより画素電
極の結晶粒径を制御ることにより得るられる。液晶表示
体のコストの欠点はレンズ系５１７で表示像を拡大する
ことにより取除かれる。

液晶表示体５２４のコストは半導体基板のコスト、すな
わち表示面のサイズにより決まり、はぼコストと表示面
積は反比例する。レンズ系での拡大率を１０倍すれば表
示体５２４の半導体基板サイズは０．７〜１　ｃｔａ角
程度になりｌウェハから数十個の表示体ができることに
なる。半導体基板のコストはもはや通常の大規模集積回
路チップと同等となり表示体全体でも従来のブラウン管
より安くすることが可能となる。（従来では表示を直接
見ることを前提としており、非常に大きな基板面積を必
要とした。）レンズ系５１７と表示体５２４との距離は
一定であり従来の様に被写体との距離変化は全く、レン
ズ系５１７の設計において問題がなくなる。

第６図はパターン発生回路５１２、非直線性補正回路５
１５及び緩衝増幅回路の内部をより詳しく例示する図で
ある。第７図は液晶の駆動電圧対コントラスト特性、第
８図はパターン発生回路５１２の動作を説明する図であ
る。

液晶表示体の駆動電圧対光反射率特性は第７図に示す様
な非直線性を示しほぼ直線の領域（Ｉｆ）となだらかに
コントラストの上昇する飽和領域（Ｉ）及びしきい値電
圧以下の領域（１）を有する。また温度により図の様に
変化する。一方、ブラウン管では表示される輝度は駆動
電圧の２．２乗に比例し従って第８図に示す様にｒ＝１
の信号（ａ）に対しレベルの高い側で圧縮したｒ＝１／
２．２の信号（ｂ）を用いる。ビデオカメラ出力信号は
この様に補正されたものでなければならない。非直線性
補正回路５１５ではこのｒ　＝　１　／　２　。

２の信号をさらに補正し液晶表示体の特性にあわせなけ
ればならない。パターン発生回路５１２はこのｒ＝１／
２．２の信号を発生させ非直線性補正回路５１５を正し
く調整することを可能にする。

パターン発生回路５１２は例えば第６図に示す様にアド
レス回路６００、記憶回路６０１デジタル−アナログ変
換器６０２により構成することができる。アドレス回路
６００は同期発生回路５０８の信号を受は記憶回路６０
１に記憶されたデジタルデータのアドレスを順次指定し
データを読み出す。記憶回路では例えば第８図（ｂ）の
様にグレイスケールパターンをｒ＝１／２．２で補正済
の各点の電圧値をデジタル化し記憶させておく。記憶回
路から読み出したデジタルデータはデジタルアナログ変
換器によりアナログ信号に復元される。

スイッチ６０３は第５図におけるスイッチ５１４に相当
する。パターン発生回路６１７からの信号、またはマト
リクス回路５０４からの信号は増幅回路６１６により必
要レベルまで増幅する。可変抵抗器６０４．６０７はそ
れぞれ液晶表示体５２４に表示される像のコントラスト
、輝度調節に用いる。感温素子６０６は液晶表示体の温
度特性（特に領域Ｈにおける）を補償する。回路６０８
は非直線性を補正する回路で実際はこの回路を複数段（
折れ線近似の分割数段）用いる。図では省略しである。

可変抵抗６０９により定まるトランジスタ６１４のベー
ス電位よりトランジスタ６０５のコレクタ電位が高くな
ると抵抗６１５に電流が流れ増幅回路６１６のゲインが
減る。増幅回路６１６の人力信号を正極性（電位の高い
側が白レベル、低い側が黒レベル）になる様に定めてお
けばトランジスタ６０５のコレクタ側では極性が反転し
黒レベル側で高電位となり、従って黒レベル側で圧縮、
白レベル側で伸長された出力信号を得ることができる。

６０８の回路を複数段用いると折れ線近似による補正が
できる。第９図は非直線性の補正特性を示す図である。

領域（Ｖ）は第７図における領域（ｎ）の直線部分に対
応し対数目盛のグラフでは傾きが約２．２となる。領域
（１）、（ＩＩＩ）に対応する（ＩＶ）、（Ｖｌ）では
いずれも急な傾きになる。また領域■における光反射率
特性はトランジスタ６１４のベースエごツタ間の電圧の
温度特性により補正することができる。トランジスタ６
１３は液晶を交流駆動するために振幅の等しい極性の反
転した２つを信号を得るためのもので電子的に制御され
るスイッチ６１０Ａ、６１０Ｂにより周期的に極性を切
換える。６１２は液晶を駆動するための緩衝増幅部であ
る。

以上、述べた様に液晶表示体テレビカメラのビューファ
インダ用表示素子として用いた場合、液晶の持つ多くの
欠点を取り除くことができ、液晶表示体の薄型、低消費
電力、軽量の特徴を十分活すことができる。携帯性のす
ぐれた低価格のテレビカメラを実現できる。撮像素子に
ＭＯＳイメージセンサ等の個体撮像素子を用いるとさら
に携帯性にすぐれたテレビカメラを実現できる。また透
明な基板を用いる透過型液晶表示体を用い光源を液晶表
示体の後方に置いてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来のテレビカメラを例示するブロッ
ク図。 第３図、第４図はアクティブマトリクス型液晶表示体を
説明する図。 第５図は本発明によるテレビカメラを例示するブロック
図。 第６図は本発明によるテレビカメラの回路部分を詳解す
る図。 第７図は液晶の光反射率対駆動電圧特性を示す図。 第８図（ａ）、（ｂ）はガンマ補正を説明する図。 第９図は本発明に用いる非直線性補正回路の特性を示す
図である。 ５２４・・・液晶表示体 ５１７・・・拡大レンズ系 ５．１８・・・光源 ５１９・・・レンズ系 ５２０・・・反射板 ５２１．５２２．５２３・・・偏光板 以上

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 液晶表示体をビューファインダに用いた液晶表示体付テ
   レビカメラにおいて、 気温を感知する感温手段と、該感温手段によって感知さ
   れた温度に基づいて該液晶表示体の温度特性を補償する
   温度補償手段とを有することを特徴とする液晶表示体付
   きテレビカメラ。