JP3707864B2 - ビデオプロジェクタ用のホワイトバランス補正装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の各色成分に分解された画像信号を各ＣＲＴで単色の画像として画面上に表示し、これらの画像をスクリーン上に拡大投写して合成しカラー画像として映し出すビデオプロジェクタにおいて、そのホワイトバランスを実現するためのホワイトバランス補正装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
赤、緑及び青の３色が一つのブラウン管（ＣＲＴ）で映出される通常の直視形テレビジョン受像機の場合には、そのブラウン管のドライブ電圧と光出力との間には、直線的な比例関係はなく、光出力の強さはブラウン管のグリッドに加えた信号電圧（カソード電圧固定）の大体２．２乗（ガンマ）に比例しているものとされている。このため、撮像した映像信号をそのまま入力すると、実際の輝度とは異なる輝度で表示されてしまう。そこで、直線的な比例関係に戻すためには、信号電圧（輝度信号）を、ブラウン管に加える前に、出力信号の電圧が入力信号の電圧の約０．４５（２．２の逆数）乗であるような補正回路でガンマ補正してから、ブラウン管に加えるようにすればよいことになる。
【０００３】
現行のＮＴＳＣ方式による映像信号では、テレビ局側で予め映像信号に上記の約０．４５乗を施しているので、通常の直視形テレビジョン受像機の場合には、テレビジョン受像機の側で上記のような補正回路を設ける必要はなく、そのままで良好な画質が得られるようになっている。
【０００４】
ところで、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）毎に独立した小型ブラウン管を用い、これらの画像を合成してカラー画像を得るようにした装置、特に、これらの画像をスクリーン上に拡大投写して合成する投写形ディスプレイ、すなわちビデオプロジェクタにおいては、画質の向上を図るために、直視型に比べてブラウン管に表示される画像の高輝度化、高解像度化を必要としている。
【０００５】
しかしながら、高輝度化のためには、ブラウン管の電子ビーム電流の増加を、高解像度のためには、電子ビームスポット径の小径化を行うことが必要であり、これらを行なうと、単位面積当りの蛍光体への投入電力密度が増加し、その結果として、蛍光体の輝度飽和傾向が強くなる。なお、ここで蛍光体の輝度飽和とは、電子ビーム電流に対する蛍光体の発光輝度の増加率が大電流では飽和状態になることをいう。この蛍光体の輝度飽和は、緑色蛍光体に比べ、赤色の蛍光体において若干、青色の蛍光体においては特に著しい。
【０００６】
このため、直視型テレビジョン受像機においては問題にならなかった青、赤色の蛍光体の飽和が問題になってくる。つまり、ＮＴＳＣ方式による映像信号では、赤、緑、青いずれの信号にも上記の約０．４５乗のガンマ補正が施されているが、赤、青色の蛍光体の輝度飽和ということが問題になってくると、飽和という問題のない緑に比較して、赤、青色の信号、特に青色については飽和を補償するに足るガンマ値にしないと、バランスのとれた良好な画質は得られないことになる。
【０００７】
そこで、この問題点の解決を図ることを目的としたホワイトバランス補正装置が、特開平６−１８９３３２号に示されている。この装置は、飽和傾向にある色のブラウン管への入力信号を、飽和特性を補償するような複数の折れ線特性からなる増幅特性を備えた増幅回路によって増幅してブラウン管に加えるようにしたものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、同じ色のブラウン管といえども、製品によるばらつきが大きいため特性は個々に異なる。従って、上記補正装置のように補正特性が固定されていると、使用するブラウン管によっては補正ができない場合もあり、最終的に装置となるビデオプロジェクタに対するばらつきが大きくなって、複数台並べて使用する場合にそのばらつきが一層顕著に目立つという問題が発生する。
【０００９】
また、上記補正装置では補正を折れ線特性の線形増幅回路によって行っているが、ブラウン管の蛍光体の飽和特性は非線形であるので正確に補正を行うのが困難でもある。
【００１０】
本発明は上述課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、ブラウン管の高輝度化、高解像度化に対しても、正確なガンマ補正を可能とし、低輝度から高輝度まで良好なホワイトバランスを保ち、特に高輝度域における蛍光体の輝度飽和を非線形的に補償でき、かつブラウン管個々の特性の相違に対応することのできるビデオプロジェクタ用のホワイトバランス補正装置の提供にある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載のビデオプロジェクタ用のホワイトバランス補正装置は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色成分に分解された画像信号を増幅して対応する各ＣＲＴに入力し単色の画像として画面上に表示するとともに、これらの画像をスクリーン上に拡大投写して合成しカラー画像として映し出すビデオプロジェクタにおいて、
前記Ｒ、Ｇ、Ｂの入力信号を増幅する増幅回路の少なくとも１つの色の増幅回路の負荷に並列して、発光ダイオードと可変抵抗器を含み、前記発光ダイオードのカソード側に前記可変抵抗器によりバイアス電圧をかけ得るようにした回路を接続し、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の内、少なくても１つの色が所定レベルより大きいレベルの入力信号の場合に、前記入力信号をガンマ補正と逆傾向の非線形に増幅してＣＲＴに入力するように構成するとともに、前記可変抵抗器を予め調整することで、前記ＣＲＴのそれぞれの蛍光体特性に合わせ得るように構成したことを特徴としている。
【００１２】
この構成によれば、蛍光体の特性により、入力信号の大きさが所定レベルより大きな領域において輝度飽和が生じるようなＣＲＴに対し、その領域の入力信号を送信側のガンマ補正と逆傾向の非線形に増幅するようにしているので、そのＣＲＴの輝度飽和傾向が補正される。このため、ビデオプロジェクタ用として使用する高輝度の領域も各色のＣＲＴの画像で合成されるカラー画像のホワイトバランスがとれ色彩を忠実に再現することができる。また、可変抵抗器を介してバイアス電圧をダイオードの一端にかけ、かつ、この電圧を調整することによって、ダイオードのオン・オフ時点を制御し、増幅回路が非線形性になる領域を制御することが可能となる。
また、この構成によれば、ＬＥＤの点灯・消灯によって非線形増幅が行われる輝度領域に入っているか否かが、目視によってわかることになるとともに、通常のダイオードを使用するとすれば、複数個を直列にしなければならないところを１個で済むので、コストが低いという利点がある。
【００１３】
さらに、蛍光体特性が若干異なるＣＲＴを用いる場合でも、予め可変抵抗器を調整することによって増幅回路の負荷とダイオードと可変抵抗器で構成する負荷回路の非線形特性を調整することができるので、ＣＲＴの蛍光体特性に応じた補正回路を形成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係るホワイトバランス補正装置を適用したビデオプロジェクタのブロック図である。図において、１はビデオ増幅回路で、１Ｒ、１Ｇ、１Ｂは、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の映像信号を入力するための端子である。１Ｒ、１Ｇ及び１Ｂから入力された映像信号はビデオ増幅回路１で増幅される。増幅された映像信号から同期分離回路５により同期分離された同期信号は、偏向・高圧回路６にて、所定の駆動パルスに生成され、３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂからなる各色のＣＲＴに加えられる。
【００１５】
また、ビデオ増幅回路１より出力された映像信号は、ＣＲＴに表示するため、Ｒ、Ｇ及びＢにそれぞれ対応するビデオ出力回路２Ｒ、２Ｇ及び２Ｂに入力される。各ビデオ出力回路２Ｒ、２Ｇ及び２Ｂは、ＣＲＴ用のレベル変換回路である。ビデオ出力回路２Ｒ、２Ｇ及び２Ｂのより出力された信号は、各色にそれぞれ対応するＣＲＴ３Ｒ、３Ｇ及び３Ｂに入力され、光出力に変換されて、投写レンズ４Ｒ、４Ｇ及び４Ｂを通してスクリーン上に投写される。
【００１６】
次に、図２を参照して、ビデオ出力回路２Ｒ、２Ｇ及び２Ｂについて説明する。ビデオ出力回路２Ｒ、２Ｇは、図２（ａ）に示すように構成されており、図において、１０は映像信号入力端子、１１はＣＲＴカソード出力端子、１２は高圧レベル変換回路、Ｒ１は抵抗器、Ｑ１，Ｑ２はトランジスタである。
【００１７】
一方、ビデオ出力回路２Ｂは、図２（ｂ）に示すように構成されており、図において、１０は映像信号入力端子、１１はＣＲＴカソード出力端子、１２は高圧レベル変換回路、Ｒ１，Ｒ２は抵抗器、ＬＥＤ１は発光ダイオード、ＶＲ１は可変抵抗器、Ｑ１，Ｑ２はトランジスタである。直列に接続された発光ダイオードＬＥＤ１、可変抵抗器ＶＲ１、抵抗器Ｒ２が、トランジスタＱ２のエミッタの負荷抵抗Ｒ１に対し、並列に接続された構成となっている。
【００１８】
これらの回路に映像信号入力端子１０から、図３（ａ）に示すような単調に増加する波形を入力すると、ビデオ出力回路２Ｒ、２ＧのＣＲＴカソード出力端子１１の出力電圧波形は、図３（ｂ）に示すように、図３（ａ）と同様の波形が得られる。すなわち、線形に増幅されている。これに対し、ビデオ出力回路２ＢのＣＲＴカソード出力端子１１の出力電圧波形は、図３（ｃ）に示すようにＡ点からの増幅率が非線形になる。これは、Ｑ２のエミッターの電圧がある大きさになると、ＬＥＤ１がオンとなりＲ１と並列に接続された、Ｒ２、ＬＥＤ１、ＶＲ１によって形成された非線形回路が働くためである。すなわち、ＬＥＤ１が、図３（ｄ）に示すような非線形特性を有することによって、結果として合成された回路が非線形特性を有するからである。
【００１９】
Ａ点の値は、ＶＲ１の調整によってＬＥＤ１の一端に加えるバイアス電圧により決定するが、この値は、使用するＣＲＴにより、若干蛍光体の特性が異なるために、調整時、基準信号を入力して投写スクリーンを見てＶＲ１をセットすることになる。また、非線形の傾きは、使用された蛍光体の輝度飽和の度合いを考慮して、ＬＥＤ１の非線形性とＲ１，Ｒ２，ＶＲ１の抵抗値を調整して行う。なお、具体的には、Ｒ１＝１００Ω、Ｒ２＝１２０Ω、ＶＲ１＝２００Ωの抵抗値であり、ＬＥＤ１としてＴＬＲ１３３Ａを用い、Ｖｃｃは＋５ｖとした。
【００２０】
このように、ビデオ出力回路２Ｂの入力信号が、Ａ点を基準に、Ａ点よりも大きいレベルの映像信号が入力すると、ＬＥＤ１はオンされつづけ、その時点灯し、かつ増幅特性がガンマ補正と逆傾向の非線形となって輝度飽和を補正し、他のＲ，Ｇを表示するＣＲＴ３Ｒ，３Ｇとバランスして合成された画像はホワイトバランスがとれ、色彩を忠実に再現することができる。なお、Ａ点よりも小さい信号が入力されると、ＬＥＤ１は、オフのままとなり、ビデオ出力回路２Ｂは他のビデオ出力回路２Ｒ，２Ｇと同様線形増幅になるが、その領域ではＣＲＴ３Ｂの輝度は飽和しない範囲なので、他のＣＲＴ３Ｒ，３Ｇと輝度バランスがとれる。
【００２１】
また、本実施形態では、非線形回路を構成する素子として、可視光を発光する発光ダイオードＬＥＤ１を使用したので、ホワイトバランス補正がかかったか否かを目視により確認することができる。また、発光ダイオードは、通常のダイオードに比べ、順降下電圧が一般に大きいために、通常のダイオードを数個直列に使用したと同等の効果を得ることができ、コストパフォーマンスも高くなる。
【００２２】
なお、本実施形態例では、Ｂ（青）のビデオ出力回路にのみ補正回路を設けたが、Ｒ（赤）の回路にも設けるようにしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によると、輝度飽和が生じるようなＣＲＴに対し、その入力信号をガンマ補正と逆傾向の非線形に増幅するようにしているので、そのＣＲＴの輝度飽和傾向が補正される。このため、ビデオプロジェクタ用として使用する高輝度の領域も各色のＣＲＴの画像で合成されるカラー画像のホワイトバランスがとれ、色彩を忠実に再現することができる。
ンスがとれ色彩を忠実に再現することができる。また、可変抵抗器を介してバイアス電圧をダイオードの一端にかけ、かつ、この電圧を調整することによって、ダイオードのオン・オフ時点を制御し、増幅回路が非線形性になる領域を制御することが可能となる。
また、ＬＥＤの点灯・消灯によって非線形増幅が行われる輝度領域に入っているか否かが、目視によってわかることになるとともに、通常のダイオードを使用するとすれば、複数個を直列にしなければならないところを１個で済むので、コストが低いという利点がある。
また、蛍光体特性が若干異なるＣＲＴを用いる場合でも、予め可変抵抗器を調整することによって増幅回路の負荷とダイオードと可変抵抗器で構成する負荷回路の非線形特性を調整することができるので、ＣＲＴの蛍光体特性に応じた補正回路を形成することができる。
【００２４】
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るホワイトバランス補正装置を適用したビデオプロジェクタの回路ブロック図である。
【図２】 非線形増幅回路の回路例である。
【図３】 （ａ）は入力波形図、（ｂ）は補正回路がない場合のビデオ出力回路の出力波形図、（ｃ）は補正回路がある場合のビデオ出力回路の出力波形図、（ｄ）はＬＥＤの特性を示す図である。
【符号の説明】
１ ビデオ増幅回路
２Ｒ Ｒ（赤）のビデオ出力回路
２Ｇ Ｇ（緑）のビデオ出力回路
２Ｂ Ｂ（青）のビデオ出力回路
３Ｒ Ｒ（赤）のＣＲＴ
３Ｇ Ｇ（緑）のＣＲＴ
３Ｂ Ｂ（青）のＣＲＴ
４Ｒ Ｒ（赤）の投写レンズ
４Ｇ Ｇ（緑）の投写レンズ
４Ｂ Ｂ（青）の投写レンズ
５ 同期分離回路
６ 偏向・高圧回路
１０ 映像信号入力端子
１１ ＣＲＴカソード出力端子
１２ 高圧レベル変換回路
ＬＥＤ１ 発光ダイオード

Claims (1)

1. Ｒ、Ｇ、Ｂの各色成分に分解された画像信号を増幅して対応する各ＣＲＴに入力し単色の画像として画面上に表示するとともに、これらの画像をスクリーン上に拡大投写して合成しカラー画像として映し出すビデオプロジェクタにおいて、
   前記Ｒ、Ｇ、Ｂの入力信号を増幅する増幅回路の少なくとも１つの色の増幅回路の負荷に並列して、発光ダイオードと可変抵抗器を含み、前記発光ダイオードのカソード側に前記可変抵抗器によりバイアス電圧をかけ得るようにした回路を接続し、前記Ｒ、Ｇ、Ｂの３色の内、少なくても１つの色が所定レベルより大きいレベルの入力信号の場合に、前記入力信号をガンマ補正と逆傾向の非線形に増幅してＣＲＴに入力するように構成するとともに、前記可変抵抗器を予め調整することで、前記ＣＲＴのそれぞれの蛍光体特性に合わせ得るように構成したことを特徴とするビデオプロジェクタ用のホワイトバランス補正装置。

Images