JPH0697316B2

JPH0697316B2 - ネガ・ポジ変換装置

Info

Publication number: JPH0697316B2
Application number: JP59224764A
Authority: JP
Inventors: 光正斉藤; 光生曽根田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1984-10-25
Filing date: 1984-10-25
Publication date: 1994-11-30
Anticipated expiration: 2009-11-30
Also published as: JPS61102626A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はテレビ、写真等の画像を陽画から陰画に、陰画
から陽画に反転するためのネガ・ポジ変換装置に関す
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の具像を映し出す
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本出願人は本願と同日出願した発明により、液晶マトリ
クスを用いたカラー画像プロジエクタを提案した。この
発明の実施例においては、白色光からダイクロイックミ
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かけられるように成された液晶
マトリクスに構成された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。本発明は、上記のよ
うに液晶マトリクスを用いた画像表示装置において、陽
画を陰画あるいは陰画を陽画に反転させる場合に適用し
て特に有効なネガ・ポジ変換装置を提供するものであ
る。

問題点を解決するための手段本発明によるネガ・ポジ変換装置は、平行光線を入射さ
せ、偏光軸が互いに直交している第１及び第２の光に前
記平行光線を分離する偏光ビームスプリッタ７と、前記
第１及び第２の光を各々入射させ、これら第１及び第２
の光の何れか一方の光の偏光軸を他方の光の偏光軸に選
択的に変換して、これら第１及び第２の光の偏光軸を互
いに揃える第１及び第２の偏光軸変換手段56、57、58及
び59、60、61と、偏光軸が互いに揃えられた前記第１及
び第２の光を入射させ、互いに直交している前記偏光軸
のうちの一方の偏光軸を有する光のみを透過させる偏光
板19とを具備している。

作用本発明によるネガ・ポジ変換装置では、第１及び第２の
偏光軸変換手段56、57、58及び59、60、61の一方を駆動
させて、偏光板19を透過する偏光軸に第１及び第２の光
の偏光軸を揃えれば、陽画を得ることができ、第１及び
第２の偏光軸変換手段56、57、58及び59、60、61の他方
を駆動させて、偏光板19を透過しない偏光軸に第１及び
第２の光の偏光軸を揃えれば、陰画を得ることができ
る。

実施例先ず、本発明を適用し得る前述した液晶マトリクスを用
いたカラー画像プロジェクタの実施例について説明す
る。

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
に偏光ビームスプリッタ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12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
素に対して偏光光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33、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。

上記のように構成された画像プロジェクタによれば、画
素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。

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、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、1
5、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の検出信号の比較器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信号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、ホワイドバラン
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TFT
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
を利用した本発明によるネガ・ポジ変換装置の実施例に
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56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59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l₁、l₁は
l₁:l₂＝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と共に、入射光線を有
効に利用することができる。

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・ポジ変換を行なう他の方法と
して、偏光板19をＹ軸に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。

発明の効果本発明によるネガ・ポジ変換装置では、第１及び第２の
偏光軸変換手段の一方を駆動させれば陽画を得ることが
でき、他方を駆動させれば陰画を得るとができるので、
ネガ・ポジ変換を容易に行なうことができる。

また、平行光線を入射させており、しかも偏光軸が互い
に直交している第１及び第２の光に平行光線を一旦分離
し、分離した一方の光の偏光軸を他方の光の偏光軸に変
換して偏光軸を互いに揃えているので、光のエネルギー
を略100パーセント利用することができて、光の利用効
率が良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用し得るカラー画像表示装置の実施
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図は本発明によるネガ・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、７……偏光ビームスプリッタ 11,15,18……液晶 19……偏光板 25……制御回路 56,59……液晶 57,58,60,61……透明電極である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平行光線を入射させ、偏光軸が互いに直交
している第１及び第２の光に前記平行光線を分離する偏
光ビームスプリッタと、前記第１及び第２の光を各々入射させ、これら第１及び
第２の光の何れか一方の光の偏光軸を他方の光の偏光軸
に選択的に変換して、これら第１及び第２の光の偏光軸
を互いに揃える第１及び第２の偏光軸変換手段と、偏光軸が互いに揃えられた前記第１及び第２の光を入射
させ、互いに直交している前記偏光軸のうちの一方の偏
光軸を有する光のみを透過させる偏光板とを具備するネ
ガ・ポジ変換装置。