JPH0628461B2

JPH0628461B2 - 投写型表示装置

Info

Publication number: JPH0628461B2
Application number: JP59224765A
Authority: JP
Inventors: 光正斉藤; 敦志松崎; 広幸小林; 登史岡田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1984-10-25
Filing date: 1984-10-25
Publication date: 1994-04-13
Anticipated expiration: 2009-04-13
Also published as: JPS61102892A

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
画像プロジエクタは、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エクタは、上記のように構成されて
いるため、次のような欠点を有している。

（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）、自動ホワイトバランス調整を行うことができな
い。

（５）、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。

（６）、画面が暗い。

従って、本発明は、これらの欠点を解消した投写型表示
装置を提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段本発明による投写型表示装置は、互いに異なる複数の色
光Ｒ、Ｇ、Ｂを発する光源１と、上記色光Ｒ、Ｇ、Ｂを
平行光線にする平行化手段５と、上記平行光線にした上
記色光Ｒ、Ｇ、Ｂの偏光軸を一定の方向（例えばＸ軸方
向）に揃える偏光手段７、８と、マトリクス状に配列さ
れている画素を各々が有しており、偏光軸を上記一定の
方向（例えばＸ軸方向）に揃えられた上記平行光線のう
ちの互いに異なる上記色光Ｒ、Ｇ、Ｂを上記画素が偏光
変調しつつ透過させ、有効画面領域１１ａとこの有効画
面領域１１ａ外の領域とを有している複数の透過型液晶
１１、１５、１８と、表示すべき画像のうちの上記色光
Ｒ、Ｇ、Ｂに対応する色信号を上記画素へ供給して上記
偏光変調を制御する制御手段２５と、上記複数の透過型
液晶１１、１５、１８の上記有効画面領域１１ａ外の領
域を透過した上記色光Ｒ、Ｇ、Ｂを検出する複数の検出
手段３９、４０、４１と、これら複数の検出手段３９、
４０、４１の検出出力に基づいて上記色信号のレベルを
調整する調整手段３８と、上記複数の透過型液晶１１、
１５、１８の上記有効画面領域１１ａを透過した上記色
光Ｒ、Ｇ、Ｂを合成光に合成する合成手段１２、１６
と、偏光軸が特定の方向（例えばＸ軸方向）にある上記
合成光を透過させる偏光板１９とを具備している。

作用本発明による投写型表示装置では、表示すべき画像に対
応する色信号に応じて各々の色光Ｒ、Ｇ、Ｂが偏光変調
され、偏光軸が特定の方向（例えばＸ軸方向）にある合
成光のみが偏光板１９を透過するので、この偏光板１９
を透過した合成光はカラー画像を形成している。

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ッタ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。偏光ビームスプリッタ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
成すことにより、光のエネルギーを略１００％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。このダイクロイックミラー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３００×２５０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信号に応じ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゜
スイッチングされて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ー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。このダイクロイックミラー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軸光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にはコンポジットビデオ信号が入力され
る。このコンポジットビデオ信号は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、Ｖが得られる。この同期信号Ｈ、Ｖはクロック発生
器２９を駆動する。このクロック発生器２９は所定のク
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。

３００×２５０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ッチし、
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り、
１フィ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
クロックパ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。

光源１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、１
５、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３６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３２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、偏光ビームスプリッタ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
可視光をそのままダイクロイックミラー９に加えると共
に、偏光ビームスプリッタ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ッタ７の透過側には、液晶５
９が設けられ、この液晶５９の両面には透明電極６０、
６１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ｌ_１、ｌ_２はｌ_１：ｌ_２＝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９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
組の透銘電極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
ロジエクタに限らず、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ィルム面又は
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。偏光変調した後の
各色光を合成手段で合成しており、スクリーン等への投
写はその後に行われるので、画像歪みや色ずれ等が生じ
ることがなく、レジスト合わせ等の調整も容易に行うこ
とができる。

しかも、液晶を透過した各色光を検出手段で検出し、こ
の検出手段の検出結果に基づいて、透過型液晶の画素に
よる偏光変調を制御するための色信号のレベルを調整手
段で調整しているので、自動ホワイトバランス調整を行
うことができる。

そして、透過型液晶を透過した各色光のうちで、合成手
段は有効画面領域を透過した部分について合成し、検出
手段は有効画面領域外の領域を透過した部分について検
出しているので、検出手段による検出によって表示画像
に欠損が生じることはない。

また、偏光変調した後の各色光を合成手段で合成してい
るので、その後のスクリーン等への投写に際してズーム
レンズ等を用いることによって、画面のサイズを容易に
変更することができる。

また、光源から発せられた色光を平行化手段で平行光線
にし、且つ平行光線にした色光の偏光軸を偏光手段で一
定の方向に揃えてから、透過型液晶で偏光変調している
ので、光の損失が少なく、明るい画面を得ることができ
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……光源５……平行化レンズ７……偏光ビームスプリッタ 9,13,12,16……ダイクロイックミラー 11,15,18……液晶 19……偏光板 25……制御回路 38……ホワイトバランス調整回路 39,40,41……検出素子である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに異なる複数の色光を発する光源と、上記色光を平行光線にする平行化手段と、上記平行光線にした上記色光の偏光軸を一定の方向に揃
える偏光手段と、マトリクス状に配列されている画素を各々が有してお
り、偏光軸を上記一定の方向に揃えられた上記平行光線
のうちの互いに異なる上記色光を上記画素が偏光変調し
つつ透過させ、有効画面領域とこの有効画面領域外の領
域とを有している複数の透過型液晶と、表示すべき画像のうちの上記色光に対応する色信号を上
記画素へ供給して上記偏光変調を制御する制御手段と、上記複数の透過型液晶の上記有効画面領域外の領域を透
過した上記色光を検出する複数の検出手段と、これら複数の検出手段の検出出力に基づいて上記色信号
のレベルを調整する調整手段と、上記複数の透過型液晶の上記有効画面領域を透過した上
記色光を合成光に合成する合成手段と、偏光軸が特定の方向にある上記合成光を透過させる偏光
板とを具備する投写型表示装置。