JPH08271850A - 液晶光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 結像される画像の明るさのむらを補正するこ
とにより、結像画像の画質の低下を防止する 【構成】 同期分離回路５は画像信号が入力すると水平
同期信号を検出し、ランプ信号発生回路６はこの水平同
期信号に同期したランプ信号（補正信号）を出力する。
信号補正回路７は、ランプ信号に応じて画像信号を補正
し、液晶パネル駆動部８は補正された画像信号に基づい
て液晶パネル１を駆動する。ここでプリントスイッチが
操作されると、光源２が発光し、液晶パネル１の表示画
像がレンズ３によって感光体４上に結像露光される。こ
のとき、液晶パネル１に入力する画像信号は１走査線に
おいて走査開始側が走査終了側より明るくなるように補
正されているので、感光体４にはむらのない画像が記録
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液晶光学装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、液晶光学装置としては、例えば液
晶パネルに表示した画像をレンズ等の結像光学系により
スクリーン等に結像して表示する液晶プロジェクタや液
晶パネルに表示した画像をレンズ等の結像光学系により
感光体上に結像露光して記録する画像記録装置などが一
般に知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ものは液晶パネルの表示画像をレンズ等の結像光学系に
より所望の位置に結像するので、液晶パネルの視野角特
性とレンズの見込み角との関係により、結像された画像
の光量にむらが生じてしまい、画質が低下してしまうと
いう問題点を有していた。

【０００４】以下、この結像された画像の光量むらに関
して説明する。

【０００５】一般に液晶パネルでは使用者が見る角度や
方向によって明るさやコントラストが変化してしまうの
で、通常は一番使用頻度が高いと思われる方向での視野
角特性が最も良好になるように諸条件を設定してある。
しかしながら、結像光学系として安価な口径の小さいレ
ンズや、焦点距離の短いレンズを用いると、液晶パネル
の中心部分と周辺部分とではレンズからの見かけ上の視
野角が著しく異なってしまうため、レンズによって結像
された画像内で大きな光量変化が生じ、図１１に示した
ように明るさのむらが生じてしまうので、結像された画
像の画質が低下してしまうというものである。図１１
（ａ）は、図面左右方向に左から右にかけて明るくなる
状態を示し、図１１（ｂ）では、図面左上方向から右下
方向にかけて徐々に明るくなる状態を示している。な
お、この結像された画像内において光量が異なる状態
は、液晶パネルの配向やレンズの見込み角等の条件によ
って変化するものである。

【０００６】本願の液晶光学装置に係る発明の目的は、
結像画像の画質の低下を防止する液晶光学装置を提供す
ることである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本願の液晶光学装置に係
る発明は、画像信号を受けて選択的に光透過状態または
遮断状態となる複数の画素をマトリクス状に配列してあ
る液晶パネルと、この液晶パネルを照射する光源と、こ
の光源による照射によって上記液晶パネルを透過した投
影画像を所望位置に結像させる光学手段と、この結像さ
れる画像の明るさのむらを補正するための補正信号を出
力する補正信号出力手段と、上記補正信号に応じて上記
画像信号を補正して上記液晶パネルに出力する補正手段
とを設けることにより、上記目的を達成している。

【０００８】上記補正信号は、上記画像信号の水平周期
および／または垂直周期ごとに電圧が変化する信号であ
ることが望ましい。

【０００９】上記補正信号は、ランプ信号であってもよ
い。

【００１０】上記補正信号は、指数関数波形信号であっ
てもよい。

【００１１】

【実施例】以下、本願の液晶光学装置に係る発明を図面
に示す実施例を参照して具体的に説明する。なお、本例
は記録装置に本発明を適用した例である。

【００１２】図１において、１は液晶パネルで、本例で
は光透過型液晶パネルを用い、テレビジョン等の画像信
号の表示を行なうものであり、ノーマリホワイトタイプ
で電圧を印加すると透過率が低下するものである。プロ
ジェクタやビューファインダーとして用いられている比
較的安価な液晶パネルの場合、１インチ前後の大きさ
で、垂直方向に２３０画素前後、水平方向に４００から
８００画素前後で構成されており、テレビジョン信号の
１フィールドに相当する画像を表示することができる。
２は光源で、本例では高輝度の照明などに使われている
ハロゲンランプを用いる。２ａは反射ミラーで、例えば
断面が放物線状をしており、液晶パネル１を効率よく照
明するためのものである。３は光学手段を構成する結像
光学系で、本例では感光体４上に液晶パネル１上の画像
を所定の倍率で結像させるためのレンズ光学系を用いる
が、ファイバープレートなどその他の光学系を用いた
り、液晶パネルと等倍の出力画像でよい場合は等倍光学
系を用いることもできる。感光体４として、本例では通
常のカメラ用ネガフィルムやインスタントフィルムのよ
うなカラーもしくはモノクロのものを用いる。５は同期
分離回路で、入力する画像信号から水平同期信号を取り
出す。本例では、画像信号としてテレビジョン放送等に
用いられているコンポジットビデオ信号を取り扱うこと
を想定しているが、コンポーネントビデオ信号などのよ
うに同期信号が独立して入力される場合は特に同期分離
回路を設ける必要はない。６は補正信号出力手段を構成
するランプ信号発生回路で、積分回路を用いることで同
期分離回路５から入力された水平同期信号に同期して所
望のランプ信号（補正信号）を出力する。なお、ランプ
信号（補正信号）は、画像信号に対して補正を行なわな
かった際にレンズ３により結像される明るさのむらのあ
る画像に基づいて適宜設定するものであり、結像される
画像の明るさのむらを補正する。７は信号補正回路で、
図２に示したように演算増幅器７１、抵抗７２、７３か
らなり、補正信号に応じて画像信号を補正する。図１に
戻って、８は液晶パネル駆動部で、信号補正回路７で補
正された画像信号に応じて液晶パネル１を駆動する。な
お、信号補正回路７と液晶パネル駆動部８とで補正手段
を構成する。９はタイミング回路で、プリントスイッチ
（図示せず。）の操作により、発光タイミング信号を出
力する。１０は光源駆動回路で、光源２を駆動する。

【００１３】次に、図３を参照して動作を説明する。な
お、本例では、通常の画像信号により液晶パネル１が表
示する画像を感光体４上に結像させた場合、すなわち未
補正の場合には、図４のように図面左から右にかけて
（液晶パネル１の走査方向と同じ向きとする。）明るく
なる状態にあるものとする。この場合、ランプ信号発生
回路６が出力するランプ波形（補正信号）として図３
（ｃ）のように走査線の開始地点より終了地点の方が暗
くなるものを用いる。

【００１４】同期分離回路５は、図３（ａ）のような画
像信号が入力すると、図３（ｂ）ような水平同期信号を
分離する。分離された水平同期信号により、ランプ信号
発生回路６はこの水平同期信号に同期した図３（ｃ）の
ようなランプ信号（補正信号）を出力する。

【００１５】信号補正回路７は、図３（ｄ）のようにラ
ンプ信号と画像信号とを加算することにより補正し、１
水平周期ごとに極性反転する。液晶パネル駆動部８は補
正された画像信号に基づいて液晶パネル１を駆動する。
ここでプリントスイッチ（図示せず。）が操作される
と、光源２が発光し、液晶パネル１の表示画像がレンズ
３によって感光体４上に結像露光される。このとき、液
晶パネル１に入力する画像信号は１走査線において走査
開始側が走査終了側より明るくなるように補正されてい
るので、感光体４にはむらのない画像が記録される。

【００１６】この場合、画像信号を補正することにより
液晶パネル１が本来有しているコントラストよりも低い
コントラストでしか画像を表示できないが、このような
用途で通常用いられる感光体ではコントラストを強調す
る特性を持っているので、使用者が直接が像を観察する
ような用途に比較した場合、このような補正を行なって
も十分なコントラストを得ることができる。

【００１７】このように口径の小さい安価なレンズを用
いた簡単な構成で液晶パネルの視野角特性による結像面
の明るさのむらを補正できる。また、焦点距離の短いレ
ンズを用いた場合でも結像される画像の補正が可能なた
め装置の小型化が図れる。

【００１８】なお、液晶パネル１が感光体上に結像した
際に垂直方向の光量分布を持つような視野角特性を持つ
場合には、同期信号分離回路で垂直同期信号を分離し、
ランプ信号発生回路で垂直同期信号に同期したランプ波
形を生成するようににすれば上記と同様の効果が得られ
る。同様に、液晶パネル１が持つ視野角特性が感光体上
に結像したときに斜め方向に光量分布を持つような場合
は、水平同期信号と垂直同期信号のそれぞれに同期した
２組のランプ波形信号を用い、図５のようにそれらの信
号を混合し、これにより画像信号を補正するようにすれ
ば、上記と同様の効果が得られる。

【００１９】また、結像面の明るさのむらが一定の変化
量ではなく指数関数的に変化する場合、電圧が指数関数
的に変化する信号で補正すればよい。これはコンデンサ
の充電特性を利用することで容易に実現できる。

【００２０】また、結像面において明るい画面と暗い画
面とで明るさのむらがほぼ等しい割合である場合には
（図６参照）、先に示した例のように画像信号にランプ
波形等の補正信号を加算すればよいが、結像面において
明るい画面と暗い画面とで明るさのむらの割合が大きく
異なるような場合、例えば明るい画面では明るさのむら
がほとんどないが、暗い画面では明るさのむらが大きい
場合（図７参照）などは、信号補正回路７として図８に
示したようなものを用いれば、明るい画面と暗い画面の
双方で明るさのむらを補正することができる。なお、図
６において、６ａは液晶パネル１の左端側、すなわち水
平走査開始位置の画素による結像面の出力特性を示した
特性図で、６ｂは液晶パネル１の右端側、すなわち水平
走査終了位置の画素による結像面の出力特性を示した特
性図である。この場合、６ａと６ｂの傾きがほぼ等しい
ので、暗い画面（ｘ１）における明るさのむら（６ｂと
６ａとの差）と明るい画面（ｙ１）における明るさのむ
ら（６ａと６ｂとの差）はほぼ等しい割合となる。これ
に対して図７の場合、液晶パネル１の水平走査開始位置
の画素による結像面の出力特性を示した特性図である７
ａと液晶パネル１の水平走査終了位置の画素による結像
面の出力特性を示した特性図である７ｂとは傾きが異な
っており、暗い画面（ｘ２）における明るさのむら（７
ａと７ｂとの差）と明るい画面（ｙ２）における明るさ
のむら（７ａと７ｂとの差）は大きく異なっている。つ
まり、明るい画面では明るさのむらがほとんどないが、
暗い画面では明るさのむらが大きくなっている。

【００２１】以下、図８を具体的に説明する。いまの場
合、図７のような明るい画面では明るさのむらがほとん
どなく暗い画面において明るさのむらが大きい場合の補
正例を説明する。なお、図３（ａ）のような画像信号に
おいて本例では図面上部Ａを最も明るい画面に対応した
電圧レベル、図面下部Ｂを最も暗い画面に対応した電圧
レベルとする。

【００２２】同図において、７４は可変利得増幅器、７
５および７６はバッファアンプである。いまの場合、先
の例と同様に暗い画面の明るさのむらを補正するランプ
信号（補正信号）による補正だけを行なうと、暗い画面
では明るさのむらがなくなるが、補正前は明るさのむら
が少なかった明るい画面において明るさのむらが大きく
なるという不都合が生じる。したがって、ランプ信号で
補正した画像信号の明るい画面における電圧レベルを補
正するために、すなわち本例では最も明るい画面におい
て、その画像信号のレベルが図３（ａ）のＡレベルと等
しくなるように、可変利得増幅器７４によりランプ信号
（補正信号）に応じて画像信号の振幅を制御し、これに
ランプ信号を加算して、図９に示したように画像信号を
補正することにより、むらの少ない画像を記録できる。
なお、図９は最も明るくなる画像信号を補正した場合の
例である。また、この場合において、最も暗くなる画像
信号は図１０（ａ）に示したように補正され、これより
少し明るくなる画像信号は、図１０（ｂ）に示したよう
になる。なお、この例では図７のような表示特性を有す
る場合の補正方法を示したが、これ以外の表示特性を有
する場合の補正を行なう場合には、可変利得増幅器の設
定をその表示特性に応じて適宜変更することにより、上
記と同様な効果が得られる。

【００２３】なお、先に示した例に露光光源から感光体
までの光路中に光の３原色（赤、緑、青）に応じた色の
フィルタを切換え可能な状態に配設し、さらに画像信号
を光の３原色（赤、緑、青）に応じた色信号に分離する
色信号選択回路を設け、各色のフィルタおよび色信号を
適宜選択することにより、感光体に赤、緑、青の光を別
々に露光し、これを重ね合わせることによりカラー記録
を行なう記録装置においても、上記と同様な効果が得ら
れる。

【００２４】また、上記では画像記録装置に本発明を適
用する例を示したが、液晶プロジェクタ等に本発明を適
用しても同様の効果が得られる。

【００２５】

【発明の効果】本願の液晶光学装置に係る発明によれ
ば、結像される画像の明るさのむらを補正するので、明
るさのむらによる画質の低下を防止できる。

【００２６】明るさのむらが水平方向に周期的に変化し
ている場合や垂直方向に周期的に変化している場合は、
補正信号を画像信号の水平周期および／または垂直周期
ごとに電圧が変化する信号とすれば、画像信号の１水平
周期ごとおよび／または１垂直周期ごとの補正が行なえ
る。

【００２７】結像される画像の明るさのむらがランプ信
号波形や指数関数信号波形に応じた変化の場合、補正信
号をランプ信号や指数関数信号とすることにより、良好
な補正が行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示した説明図。

【図２】図１の要部説明図。

【図３】図１の動作説明のための波形図。

【図４】通常の画像信号により液晶パネル１が表示する
画像を感光体４上に結像させた際の記録例を示した説明
図。

【図５】本発明の他の実施例の動作説明のための波形
図。

【図６】本発明の動作説明のための説明図。

【図７】本発明の動作説明のための説明図。

【図８】本発明の他の実施例の一部を示したブロック
図。

【図９】図８に応じた実施例の動作説明のための波形
図。

【図１０】図８に応じた実施例の動作説明のための波形
図。

【図１１】従来の液晶光学装置の結像画面を示した説明
図。

【符号の説明】

１ 液晶パネル ２ 光源 ３ 光学手段 ６ 補正信号出力手段 ７，８ 補正手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岡 忠彦 東京都墨田区太平四丁目１番１号 株式会 社精工舎内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像信号を受けて選択的に光透過状態ま
   たは遮断状態となる複数の画素をマトリクス状に配列し
   てある液晶パネルと、 この液晶パネルを照射する光源と、 この光源による照射によって上記液晶パネルを透過した
   投影画像を所望位置に結像させる光学手段と、 この結像される画像の明るさのむらを補正するための補
   正信号を出力する補正信号出力手段と、 上記補正信号に応じて上記画像信号を補正して上記液晶
   パネルに出力する補正手段とを備えたことを特徴とする
   液晶光学装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記補正信号は、上
   記画像信号の水平周期および／または垂直周期ごとに電
   圧が変化する信号であることを特徴とする液晶光学装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、上記補正信
   号は、ランプ信号であることを特徴とする液晶光学装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１または２において、上記補正信
   号は、指数関数波形信号であることを特徴とする液晶光
   学装置。