JPS61102893A - 投写型表示装置 - 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 本発明はテレビ画像等をスクリーン上に投写して映し出
すようにした投写型表示装置に関する。

従来の技術 テレビの画像をスクリーンに映し出すようにしたカラー
画像プロジェクタは、夫々Ｒ，Ｇ、Ｂの画像を映し出す
３個の陰極線管を用い、各陰極線管の画像をスクリーン
上に投写して合成することによりカラー画像を得るよう
にしている。

発明が解決しようとする問題点 従来のカラープロジェクタは、上記のように構成されて
いるため、次のような欠点を存している。

（１）、装置が大型になる。

（２）、高圧偏向回路等の外部周辺回路が多い。

（３）、画像歪み、色ずれ等が生じ易く、レジスト合わ
せ等の調整が難しい。

（４）、スクリーン上に映し出される画面のサイズが一
定の大きさに決められてしまう。

（５）、画面が暗い。

問題点を解決するための手段 本実施例においては、白色光からダイクロイ。

クミラー、偏光フィルタ等を介して夫々偏光軸の揃えら
れたＲ、Ｇ、Ｂの３色光を分離し、各色光を夫々Ｒ，Ｇ
、Ｂ信号に応じて偏光変調ががけられるにように成され
た液晶マトリックスに構成された３個の透過型液晶に透
過させ、各液晶からの透過光を合成して、レンズを通じ
てスクリーン上に投写するようにしている。

作用 上記構成により、画像歪みや色ずれ等の無い且つ画面サ
イズの調整可能な、小型カラープロジェクタを得ること
ができる。

実施例 第１図において、光源１は、例えば１５０Ｗ程度のキセ
ノンランプ、螢光灯、ハロゲンランプ等が用いられる。

尚、光源１に太陽光を用いることも可能である。この光
源１は駆動源２で駆動されて白色光を発光する。また光
源１は内面が曲面の反射鏡に形成されたコールドミラー
から成る容器３に収納されている。光源１からの光線は
、容器３のコールドミラーで反射されることにより、熱
線が除去されると共に、可視光が集中化される。

集中化された可視光は、容器３の開口から外部に放射さ
れる。次にコールドフィルタ４を通ることにより、再び
熱線が除去された後、平行化レンズ５により平行光線に
直される。この平行光線はコールドミラー６に入射され
て残存する熱線が透過されると共に、可視光のみが反射
される。上記コールドミラー６を透過した上記熱線は、
後述するように画面の輝度むら補正に用いられる。

コールドミラー６で反射された平行光線の可視光は、次
に偏向ビームスプリンタ７を透過することにより、偏光
軸が例えばＸ軸に揃えられる。偏光ビームスプリンタ７
で反射された偏光軸がＹ軸の可視光は、後述する偏光軸
変換装置８により、偏光軸がＸ軸に変換される。

偏光ビームスプリッタ７を透過したＸ軸の可視光は、次
にダイクロイックミラー９に加えられる。

尚、後述するように上記偏光軸変換装置８により変換さ
れたＸ軸の可視光を、上記偏光ビームスプリンタ７を透
過したＸ軸の可視光と共に、ダイクロイックミラー９に
加えるように成すこ走により、光のエネルギーを略１０
０％利用することができる。

上記ダイクロイックミラー９は、青色光を反射させると
共に、黄色光を透過させる特性を持つものが用いられて
いる。このダイクロインクミラー９で反射されたＸ軸の
青色光は、ミラー１０で反射された後、後述する制御回
路２５から加えられるＢ信号により制御される液晶１１
を透過することにより、偏光変調がかけられる。この液
晶１１は例えば３００Ｘ２５０個の画素に対応して、夫
夫偏光軸を制御するための透明電極及びこの透明電極を
駆動するマトリックス構成された駆動回路が設けられて
成る公知のＴＦＴ型液晶が用いられている。従って、各
画素の透明電極にＢ信号に応した電圧を加えることによ
り、入射光の偏光軸が制御される。この場合、透明電極
に最大電圧が加えられると、入射光がＸ軸の場合は、出
力光もＸ軸となる。また透明電極が無電圧の場合は、入
射光がＸ軸の場合、出力光は、入射光の偏光軸が９０°
スイツチングされてＹ軸に変換される。従って、透明電
極に加える電圧をＢ信号に応じて制御することにより、
出力光のＸ軸（又はＹ軸）成分の量を制御することがで
き、Ｂ信号に応じた偏光変調をかけることができる。こ
の偏光変調がかけられた青色光はダイクロイックミラー
１２に入射される。

一方、前記ダイクロイックミラ−９を透過した黄色光は
ダイクロイックミラー１３に入射される。

このダイクロイックミラー１３は、緑色光を透過させる
と共に、赤色光を反射させる特性を持つものが用いられ
ている。反射された赤色光はミラー１４で反射されて液
晶１５を透過する。この液晶１５は前記液晶１１と同様
にＴＦＴ型に構成され、制御回路２５から加えられるＲ
信号で制御されることにより入射される赤色光に偏光変
調がかけられる。この偏光変調がかけられた赤色光はダ
イクロイックミラー１６に入射される。

一方、上記ダイクロイックミラー１３を透過した緑色光
はミラー１７で反射された後、制御回路２５から加えら
れるＧ信号で制御されるＴＦＴ型液晶１８に入射される
ことにより、偏光変調がかけられる。この偏光変調がか
けられた緑色光は上記ダイクロイックミラー１６に入射
される。このダイクロイックミラー１６は、上記ダイク
ロイックミラー１３と同じ特性を持つものが用いられて
いる。従って、液晶１８からの緑色光を透過させると共
に、液晶１５からの赤色光を反射させ、その出力光は黄
色光となる。この黄色光は前記ダイクロイックミラー１
２に入射される。このダイクロインクミラー１２は前記
ダイクロイックミラー９と同じ特性を持つものが用いら
れている。従って、上記黄色光を透過させると共に、液
晶１１からの青色光を反射させ、その出力光として、夫
々偏光変調がかけられた、青色光、赤色光及び緑色光の
合成光が得られる。この合成光は偏光板１９を透過する
ことにより、例えばＸ軸の合成光が取り出される。

このＸ軸の合成光はカラー画像を形成している。

即ち、例えば青色光について述べると、液晶１１上のあ
る画素に入射されたＸ軸の青色光は、その画素が明るい
場合にＢ信号のレベルが高いとすれば、その全部あるい
は大部分がこの液晶１１を透過することになる。このＸ
軸の青色光がＸ軸先を透過させる偏光板１９を透過する
ので、上記画素に対して偏光板１９を透過した青色光は
明るくなる。画素が暗い場合は、Ｂ信号のレベルが低い
ので、液晶１１はＸ軸の入射青色光を全部又は大部分を
Ｙ軸に変換する。このＹ軸の青色光はＸ軸を通す偏光板
１９で阻止されるので、その画素に対して透過した青色
光は暗くなる。赤色光及び緑色についても上記と同様の
作用が行われ、この結果、偏光板１９よりカラー画像が
得られる。このカラー画像はズームレンズ２０を通じて
スクリーン２１上に投写される。従って、ズームレンズ
２０のフォーカス調整リング２２により、フォーカス調
整を行うことができると共に、ズーム調整リング２３に
より、スクリーン２１上の画像サイズを容易に任意の大
きさに変更することができる。

次に制御回路２５の構成及び動作について説明する。

入力端子２６にはコンボジフトビデオ信号が入力される
。このコンボジフトビデオ信号はＹ／Ｃ処理回路２７に
加えられて、Ｒ，Ｇ、Ｂの色信号が得られると共に、同
期分離回路２８に加えられて、水平及び垂直同期信号Ｈ
１■が得られる。この同期信号Ｈ１■はクロック発生器
２９を駆動する。このクロック発生器２９は所定のタイ
ミングパルスｐを出力して、所定の回路に供給する。

上記Ｒ，Ｇ、、Ｂの各色信号はＡＣドライブアンプ３０
．３１．３２で増巾された後、サンプルホールド回路３
３．３４．３５により、上記タイミングパルスに基づい
てサンプルホールドされる。

サンプルホールドされたＲ、Ｇ、Ｂ信号は、タイミング
パルスｐによって制御される液晶１１．１５．１８に加
えられて、各液晶に入射される色光を偏光変調する。

上記サンプルホールド及び偏光変調の動作は例えば次の
ようにして行われる。

３００Ｘ２５０個の画素が配列された画面に対して、１
本の走査線を１２個づつ２５のグループに分割し、１グ
ループづつ順次に色信号をサンプリングしてランチし、
このサンプリングされた色信号を、液晶上の各画素の透
明電極に加える。これを２５回行うと１本の走査線が完
成する。同様の動作を垂直方向のタイミングパルスに基
づいて、全ての走査線について順次に行うことによめ、
１フイールドの画面が完成する。尚、液晶１１．１５．
１８はＡＣドライブアンプ３０．３１．３２により公知
のように交流駆動される。また青、赤、緑の各色光のダ
イクロイックミラー９から偏光板１９までの光路長は等
しく形成されている。

次に輝度むら補正について説明する。

前述したように、光源１はコールドミラーから成る容器
３に収納されているが、この容器の鏡面にむらがあると
、平行化レンズ５で平行化された可視光にむらが生じ、
これが画面の輝度むらとなって現れる。

この輝度むらを補正するために本実施例においては、コ
ールドフィルタ６を透過した平行光線の熱線を利用して
いる。この熱線は輝度むら検出器３６に入射される。こ
の検出器３６は画像の画素と対応して、複数個の光電素
子が配列され、これらの光電素子を画面の走査に応じて
クロソクバルスにより走査するように構成されたものが
用いられている。光電素子としては、フォトトランジス
タやＣＣＤ等の固体撮像素子等公知のものが用いられる
。光電素子は画面の全ての画素と対応して画素と同数設
けてもよいし、あるいは画面上を枡目に分割して、各枡
目に１個づつ配するようにしてもよい。

これらの光電素子から画面の走査に応じて順次に取り出
される輝度むらに応じた輝度信号は、アンプ３７を通じ
てＡＣドライブアンプ３０．３１゜３２の利得を制御す
る。これによって画面の輝度むらが補正される。

次にホワイトバランス調整回路３８について説明する。

光ａ１としては、前述のようにハロゲンランプ、キセノ
ンランプ、螢光灯、太陽光等が用いられるが、それらは
スペクトラムも異なり、また駆動電圧や駆動電流によっ
てスペクトラムが変化するので、画面のホワイトバラン
スが崩れることになる。

ホワイトバランスを自動的に調整するこめに、本実施例
においては、各液晶１１．１５．１８に近接して、光電
素子から成る検出素子３９．４０．４１を設け、これら
の検出素子３９．４０．４１によって、液晶１１．１５
．１８を透過した色光を検出し、その検出信号をホワイ
トバランスの調整回路３８に加えるようにしている。

上記検出素子３９．４０．４１は、各液晶１１．１５．
１８の有効画面領域の外の領域を透過する色光を検出す
るように配されている。第２図は液晶１１を例とする検
出素子３９の配置例を示すもので、検出素子３９は、液
晶１１上の有効画面領域１１ａの外側の領域と対向する
位置に配されている。

第３図はホワイトバランス調整回路３８の第１の実施例
を示す。

この回路は緑色光を基準として、他の青色光、赤色光を
調整するようにしたものである。このために、緑色光検
出素子４１から得られる検出信号を比較器４２．４３に
加えて、検出素子３９．４０からの検出信号と比較する
ようにしている。

比較器４２から得られる比較出力により、交流ドライブ
アンプ３０が制御され、比較器４３から得られる比較出
力により、交流ドライブアンプ３１が制御されることに
より、ホワイトバランスが自動調整される。

第４図はホワイトバランス調整回路の第２の実施例を示
す。

ＡＣドライブアンプ３２から得られるＢ信号のペデスタ
ルレベルをペデスタルレベル検出回路４４で検出し、こ
の検出電圧を液晶１１の画面領域外に設けた検出用透明
電極４５．４６間に加えて、Ｘ軸の青色光に偏光変調を
かける。この偏光変調がかけられた青色光をＸ軸を通す
偏光板４７に通じ、このＸ軸の青色光、即ちＢ信号のペ
デスタルレベルに応じた青色光を検出素子３９に加える
。検出素子３９の検出信号を比較器４８に加える。

一方、ＡＣドライブアンプ３０から得られるＧ信号のペ
デスタルレベルをペデスタルレベル検出回路４９で検出
し、この検出電圧を液晶１８の画面領域外に設けた検出
用透明電極５０．５１間に加えて、Ｘ軸の緑色光に偏光
変調をかける。この偏光変調がかけられた緑色光をＸ軸
を通す偏光板５２に通じ、このＸ軸の緑色光、即ちＧ信
号のペデスタルレベルに応じた緑色光を検出素子４１に
加える。検出素子４１の検出信号を比較器４８に加え、
上記検出素子３９の検出信号と比較する。

その比較出力によりＡＣドライブアンプ３２を制御する
。また図示せずもＲ信号についても、そのペデスタルレ
ベルを検出し、この検出レベルを液晶１５の検出用透明
電極に加えて赤色光に偏光変調をかける。さらに偏光板
に通じてＸ軸の赤色を得て、これを検出素子４０で検出
する。この検出信号と検出素子４１の検出信号とを、別
に設けた比較器で比較し、その比較出力でＡＣドライブ
アンプ３１を制御する。以上によれば、Ｂ信号及びＲ信
号のペデスタルレベルが、Ｇ信号のペデスタルレベルを
基準として制御されることにより、ホワイトバランス調
整が成される。

次に前記偏光軸変換装置８について説明する。

第１図において、偏光軸変換装置８は、ミラー５５とＴ
ＦＴ型液晶５６とにより構成されている。

ミラー５５は、偏光ビームスプリンタ７で反射されたＹ
軸の平行可視光を反射させて、上記液晶５６に入射させ
るように配されている。従って、このＹ軸の入射可視光
はこの液晶５６を透過することにより、Ｘ軸に変換され
る。このＸ軸の可視光を、前述したように偏光ビームス
プリッタ７を透過したＸ軸の可視光と共にダイクロイッ
クミラー９に加えるように成せば、光のエネルギーを略
１００％利用することができ、画面を明るくすることが
できる。

尚、他の実施例として、ミラー５５で反射されたＹ軸の
可視光をそのままグイクロインクミラー９に加えると共
に、偏光ビームスプリンタ７を透過したＸ軸の可視光を
液晶を透過させてＹ軸に変換してダイクロイックミラー
９に加えるようにしてもよい。その場合は偏光板１９と
して、Ｙ軸の可視光を透過させるものが用いられる。

次に上記偏光軸変換装置８及び偏光ビームスプリッタ７
を利用したネガ・ポジ変換装置について、第５図と共に
説明する。

図において、偏光軸変換装置８を構成する前記液晶５５
には、その両面に透明電極５７．５８が設けられている
。また偏光ビームスプリソタフの透過側には、液晶５９
が設けられ、この液晶５９の両面には透明電極６０．６
１が設けられている。

上記二つの液晶５６．５９を透過した光はレンズ６２で
集束てされ、レンズ６３で平行化されて、ダイクロイッ
クミラー９に加えられる。また第５図における長さ！１
、β２はｎ、：ｆ２＝１：２に選ばれている。

上記構成において、透明電極５７．５８に電圧を加える
と共に透明電極６０．６１を無電圧に成すと、液晶５６
に入射するＹ軸の光はそのまま透過し、液晶５９に入射
するＸ軸の光はＹ軸に変換される。従って、ダイクロイ
ックミラーテにはＹ軸の光が入射されるので、最終的に
偏光板１９から取り出されるカラー画像はネガの画像と
なる。

また上記と逆に、透明電極６０．６１に電圧を加えると
共に、透明電極５７．５８を無電圧と成せば、二つの液
晶５６．５９からは共にＸ軸の光が取り出されるので、
最終的にポジ画像が得られる。

以上によれば、２組の透明電極５７．５８と６０．６１
の一方をＯＮ、他方をＯＦＦに制御することにより、容
易にネガ・ポジ変換を行うことができる。

上述したネガ・ポジ変換装置は、第１図のような画像プ
ロジェクタに限らず、他の画像表示装置や撮像装置に適
用ことができる。撮像装置に適用する場合、被写体から
の光を上記ネガ・ポジ変換装置を介してフノルム面又は
光電面に加えるように成せばよい。

尚、第１図においてネガ・ポジ変換を行う他の方法とし
て、偏光板１９をＹ軸を通すものに代えるか、あるいは
偏光板１９に代えて透明電極を設けた液晶を配するよう
にしてもよい。

発明の効果 従来のように複数個の陰極線を用いることがなく、また
液晶マトリクスは、陰極線管のように高圧による偏向を
行わないので、周辺の外部回路が少なくて済み、従って
、装置を小型にすることができる。各色光を合成した後
、レンズを通じてスクリーン上に投写するので、画歪み
や色ずれ等が生じることがなり、調整も容易に行うこと
ができる。ズームレンズを用いることにより画面サイズ
を容易に変更することができる。光の損失が少ないので
明るい画面を得ることができる。ネガ・ポジ変換をスイ
ッチ１つで容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路ブロックを含む模式
図、第２図は液晶の概略的な平面図、第３図はホワイト
バランス調整回路の第１の実施例を示すブロック図、第
４図は第２の実施例を示すブロック図、第５図はネガ・
ポジ変換装置の実施例を示す概略的な模式図である。 なお図面に用いられた符号において、 １−−−一〜−一・−・−・・・・・・光源５−・−・
−・−一−−−・−・・・・・平行化レンズ７・・−・
−・・−・−・・・・・・・・偏光ビームスブリノク９
、１３．１２．１６−・ダイクロイ・ツクミラー１１．
１５．１８　　一液晶 １９・−−−−−・−・偏光板 ２５−−−−・−−一−・制御回路 である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 平行光線を得る手段と、上記平行光線の偏光軸を一定の
   方向に揃える手段と、上記偏光軸が揃えられた平行光線
   を複数の色光に分離する手段と、上記分離された各色光
   が夫々入射され且つ各画素に対してマトリクス構成され
   た駆動回路が設けられこの駆動回路を上記各色光に対応
   する色信号で制御することにより上記入射された色光に
   対して偏光変調をかけるように成された複数の透過型液
   晶と、上記偏光変調がかけられた各色光を通過させる偏
   光板とを設けて成る投写型表示装置。