JPH08265787A - 単色光電子管カラー映写装置 - Google Patents
単色光電子管カラー映写装置Info
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Abstract
成可能な高性能単色光電子管カラー映写装置と、アドレ
ス指定処理の提供を目的とする。 【解決手段】 本発明の装置は光電子管(LCD) と対物レ
ンズの間に幾つかの回転ガラスプレートが連続的に挿入
されている。ガラスプレートは光電子管の画像の空間的
オフセットを映写スクリーンに1フレーム当たり3回生
成する。プレートの組は装置の光軸に平行な軸のモータ
で回転させられ、各画像フレームで画像と交差する。本
発明は、特に、ビデオプロジェクター、或いは、スクリ
ーンへの投影によって画像が表示される他の機器に使用
される。
Description
表示能力のある高性能かつ実装が容易な単色光電子管カ
ラー映写装置と、かかる装置をアドレス指定する処理と
に関する。
デンサーの実装された放物又は楕円反射器の焦点に置か
れた金属ハロゲン又はキセノンアークランプにより構成
されている。ランプによって放出された白色光は反射器
内で反射され、対物レンズを通って液晶スクリーン、又
は、光電子管として動作する光電変調器に伝搬される。
一般的に、上記変調器はTFT(薄膜トランジスタ)構
造を有し、各画素はTFTトランジスタによって制御さ
れ、ドライバ(周辺回路)によってアドレス指定され
る。液晶は“歪曲したネマチック(twisted nematic) ”
形をなし、直線偏向された光で動作する。画像は液晶ス
クリーンを介して伝搬され、レンズ系を通ってスクリー
ン上に表示される。
リーンは、各画像点に対し赤(R)と、緑(G)と、青
(B)の3画素を有するので、その鮮明度は、R、G及
びBが重ね合わされる3色光電子管装置(各カラーに対
し一つのスクリーン)の鮮明度の3分の1に過ぎない。
その上、典型的な単色光電子管装置は、R、G及びBの
カラー画素を形成するため吸収性カラーフィルタを使用
する。各画素は補色を吸収するフィルタからなる。これ
により、光電子管上の入射光の光束の2/3の損失が生
じる。上記2点(低い解像度及び光束)は従来の単色光
電子管装置の主な欠点である。別の解決法は色を系列化
することにより3倍の解像度で動作することを示唆して
いるが、この場合の問題点は、アクティブマトリックス
液晶スクリーンの応答時間は3色を連続的に表示するに
は未だ不十分なことである。しかし、強誘電体セル又は
他の液晶構造を使用して応答時間を改善する解決法を利
用することが可能である。
上にカラーを連続的に表示するため幾つかの解決法を利
用可能である。第1の解決法は、サブ−フレーム中にL
CD(液晶ディスプレイ)の前を通過し、LCDを覆う
吸収性フィルタの多数のセグメントにより構成され、光
電子管の前で回転する回転盤を用いて色を系列化するこ
とである。かかる解決法は、ドブラー(DOBLER)他の論文
“CdSe−TFTの変形された改良形フレーム連続カ
ラープロジェクター(An improved Frame-Sequential Co
lor Projector with Modified CdSe-TFTs)”(SID9
1ダイジェスト427ページ)に詳細に記載されてい
る。この方法の主な欠点は、入射光の2/3が失われる
ことである。その上、液晶の不十分な応答速度によって
生じるカラーの彩度低下とドラグを回避するためフィル
タ間に不透明領域を挿入することが必要である。これに
より、光の効率が著しく低下するという映写装置の重大
な問題が生じる。この方法には別の問題も含まれてい
る。R、G及びBのサブ−フレームが系列化された場
合、視聴者がスクリーンの前で目を動かすとき、表示さ
れた対象物のエッジにカラーが見える“ブレークアッ
プ”現象が発生する。この現象の原因は、目の中の画像
の位置は各カラーに対し同一ではないという事実にあ
る。
ンプからの光を3本のカラービームに分割し、この系
と、光電子管の前にある対物レンズとの間に回転プリズ
ムを挿入することである。かかる解決法は、ジャンセン
(P. Janssen)(フィリップス)の論文“新規単色電子管
高輝度高品位カラープロジェクター(A Novel Single Va
lve High Brightness HD Color Projector)"に詳細に記
載されている。この解決法によれば、(重い)プリズム
を回転させるため実装が難しくなり、更に、入射角が大
きい場合、屈折関係 n1. sinθ1 = n2. s
inθ2 には線形性がないという事実のためカラービ
ームの偏向は均一ではなく、走査領域内のカラーの彩度
低下によって3本のカラーの縞が分離するという問題が
ある。
決法に起因する問題を解決し、ガラスプレートによるビ
ームの偏向に基づく単純、高信頼性、かつ、効率的な装
置を提供することを目的とする。
物レンズとの間に幾つかの連続的な回転ガラスプレート
を挿入することからなる。上記ガラスプレートは、映写
スクリーン上で1フレーム当たり3回光電子管の画素の
画像の空間的な移動を生成する。より詳細に言うと、本
発明の単色光カラー映写装置は、アドレス指定デバイス
によって制御され、画像は対物レンズを介して映写スク
リーン上に表示される画素により構成されるカラー光電
子管を照らす照明デバイスよりなり、上記光電子管と対
物レンズとの間に3枚のガラスプレートの少なくとも一
つの組を更に有する。
像フレームで画像ビームに交差する。あらゆる組におい
て、全ての画像が上記電子管内の隣接する画素の地理的
中心の間の距離に等しい間隔によって上記映写スクリー
ン上でオフセットするよう、上記プレートは光電子管に
対し傾斜している。
光電子管に平行でもよく、2枚の別のプレートは上記最
初のプレートに対し正及び負の同じ角度で傾斜していて
もよい。全てのプレートは同一の厚さeを有し、同一の
組において、上記プレートの上記光電子管に平行なプレ
ートに対する傾斜の角度は、以下の関係: d = e.Sin(θ2−θ1)/Cos(θ2) によって上記厚さに関係し、式中、dは二つの隣接する
画素の間の間隔であり、eは上記ガラスプレートの厚さ
であり、θ1及びθ2は、夫々、上記傾斜したプレート
の空気−プレート及びプレート−空気の入射角である。
θ1とθ2の間の関係は、単純な屈折関係 n1.si
nθ1 = n2.sinθ2 によって与えられ、式
中、n1及びn2は、夫々、空気 n1(=1)及びガ
ラス n2の反射率を表わしている。
であるモータにベース部で固定されている。モータ周波
数は、ライン周波数と光電子管フレーム上記光電子管の
行及びフレーム周波数と、上記アドレス指定デバイスマ
ルチプレクサとに同期している。好ましくは、各プレー
トは、必要なときに光電子管を切り換えられるようモー
タの径に沿って不透明領域を有する。
好ましくは、画素構造がデルタ状、行状又は列状の液晶
スクリーンである。本発明は、上記の形の映写装置用の
第1のアドレス指定モードに関連し、t−1における
赤、緑又は青の画素は、夫々、tで青、赤及び緑、t+
1で緑、青及び赤になる連続のサブ−フレームが表示さ
れるよう、光電子管にある画素と同数のアドレスのある
メモリが赤、緑及び青の各カラー用に設けられている。
アドレス指定モードに関連し、光電子管の各画素に対し
一つのアドレスのあるメモリが赤、緑及び青の各カラー
用に設けられ、三つのメモリの各出力は各クロックパル
スで交互に伝搬される。本発明による装置は、各画素に
関しカラーが得られるよう完全に独立し、液晶スクリー
ン上に直接形成された吸収性又は干渉カラーフィルタ、
或いは、(例えば、照明による)カラー画素を生成する
あらゆる他の方法と共に使用することができる。更に、
例えば、上記装置は、LCD内のカラー画素の位置とは
無関係に3個のR、G及びBの画素から白色画素を生成
するため使用することができる。上記重心に達するよう
対応するカラー画素を偏向させるには、3個のR、G及
びBの三つ組の重心を選択し、各プレートで必要な角度
を計算することで十分である。その上、サブ−フレーム
当たり常に3色が存在するので、従来推奨されている解
決法において生じる煩わしいブレークアップ現象は回避
される。他の利点は、アドレス指定電子回路と光学素子
に対し多重化が非常に簡単に得られることである。
により、本発明はより良く理解され、他の利点が明らか
になる。
置(図示しない)から発生した光は、例えば、アクティ
ブマトリックス液晶スクリーンでもよい光電子管1を通
過している。光電子管1は、画像が対物レンズ3を通過
してスクリーン4上に映写されるべき画素i−1、i、
i+1及びi+2の組からなる。本発明の重要な特徴
は、光り電子管1からの画像は、装置のz光軸に対し傾
斜した三つの別々の位置を有する回転ガラスプレート2
を通過することである。
平行(θ=0)、換言すれば、z光軸に直角であると
き、画素1の画像は、通例的に同図に鎖線で示された光
路に従ってスクリーン4に表示される。時点t+1にお
いて、ガラスプレート2は、z光軸の直角方向に対し特
定の角度θで傾斜し、光電子管1から生じた画素iの画
像は、z光軸に平行な光路5に沿って進み、プレート2
で偏向させられる。次いで、プレートがz光軸に直角で
あった時点tで画素i+1の画像が表示された場所でス
クリーン4に上記画像を通例的に表示するため、上記画
像はz光軸と平行に映写対物レンズ3上へ伝搬される。
画素iの画像はプレート2がz光軸に直角であった時点
tにおけるその画像の位置に対し隣接するカラー画素の
間の距離に対応する間隔dでオフセットするよう、時点
t+1におけるプレート2は傾斜している。
θで傾斜しているならば、プレートが光電子管に平行で
あるとき、画素iの画像は、順次の時点t−1、t及び
t+1における画素i−1、i及びi+1の画像のスク
リーン上の位置を占める。上記の方法で、3種類のカラ
ーは映写スクリーン4の各点上で画像フレームに加えら
れる。
は、少なくとも3枚のガラスプレート10、11及び1
2からなるデバイス9を通過する。この特別の例の場
合、プレート11は光電子管1に平行し、プレート10
及び12は、同一角度θで上記プレート11の各々の側
に傾斜しているので、画像は図1を用いて説明したよう
な間隔dでオフセットされている。上記間隔dは、以下
の関係: d = e.Sin(θ2−θ1)/Cos(θ2) によって与えられ、式中、eはガラスプレートの厚さで
あり、θ1及びθ2は、ガラスプレートを通るビームの
偏向を表わす図2の(b)に示したような空気−プレー
トと、プレート−空気の入射角を夫々表わしている。
タ13に固定され、モータ13の軸は、好ましくは装置
のz光軸に平行である。上記プレートの長さは光電子管
の長さに等しいか、或いは、類似している。回転周波数
を低下させるため3枚のガラスプレートの幾つかの組を
固定することが可能である。例えば、3枚のガラスプレ
ートを使用するデバイスに対し、各々は120°の角度
を占める3枚のプレートが一つの円板を覆う場合にモー
タ周波数は50Hzであり、9枚のプレートを使用する
デバイスの場合、各プレートによって占められる角度は
40°であり、モータ周波数を16.66Hzにするこ
とが可能である。モータ周波数、即ち、各プレートが光
電子管の前を通過する周波数は、光電子管のライン及び
フレーム周波数と、アドレス指定回路マルチプレクサ2
7とに同期させる必要がある。
レンズ14を通して映写スクリーン4に映写される。ガ
ラスプレートは光電子管1のビーム全体を通過させるこ
とが必要がある。従って、モータアームの径を光電子管
ビームに適合させることが必要がある。例えば、4/3
フォーマットの1.3インチ(3.3cm)径の光電子
管に対し、70mmよりも大きい径をプレートに使用す
ることが可能である。
と、厚さe=1.1mm(曲線7)の二つのプレートの
厚さの値に対し、入射角θ1の関数として変位dの変化
が示されている。かくして、8°のオーダーの入射角θ
1と、0.7mmのプレートの厚さの場合、変位dは約
50μmであることが分かる。液晶のアドレス指定時間
はゼロではない。画素画像の光学的スイッチングは、色
の彩度低下を防止するため瞬間的に行われるので、各ガ
ラスプレート上に幅の狭い水平の黒色の帯を有すること
が好ましい。かかる不透明領域は、好ましくは各プレー
ト上にあり、光の一部を遮断し、液晶にスイッチングを
終了させ;スイッチング時間が短い場合、光束の損失は
小さくなる。
ライバによって行われるとき、ビデオ信号は、スクリ−
ンに表示される前にアナログ回路によって3色の赤
(R)、緑(G)及び青(B)に分離される。同一動作
は、本発明の単色光電子管装置の場合にも3色を多重化
するため行われるが、アドレス指定時間は3分の1にな
る。
白色を形成するよう3色を系列化することが可能にな
る。図4には、3通りの時点t−1、t及びt+1にお
ける同一の画素の組30が示されている。画素i−1
(R+G+B)、i(B+R+G)及びi+1(G+B
+R)に対する図4の例に示されているように、3色は
フレーム内で重ね合わせることが可能である。同図に
は、列状に配置されたカラー画素の構造が示されている
が、例えば、行状又はデルタ状のように別の形の構造を
本発明と共に用いても構わない。
理にも関係がある。上記回転盤の解決法は、図5の
(a)に示した連続的モードによって扱われる。R、G
及びBの各画像は、回路18から始まりドライバ16と
17を用いてスクリーン15に表示される。プリズムを
用いる解決法は、図5の(b)に示したように非常に複
雑なアドレス指定モードを要求する。スクリーン22
は、三つの等しい水平方向領域22a、22b及び22
cに分割され、各領域は、連続的に動作する独立した行
ドライバ21によってアドレス指定をされる。ビデオ信
号は独立したメモリ23a、23b及び23cに記憶さ
れ、ポインタは、T/3及び2T/3遅延装置を用いて
R、G及びBの各色をスクリーンの3分の1に表示し、
ここで、Tはフレーム区間である。R、G及びBのデー
タは、ドライバ21及び20を介して1行ずつ表示する
ためマルチプレクサ28で多重化される。
の利点に加えて、図6に示された本発明に必要なアドレ
ス指定タイプは単純である。例えば、スクリーン25上
の画素と同数のアドレスを各々に備えたR、G及びBの
三つのメモリ24a、24b及び24cが設けられる。
図4に示したようなタイプのサブ−フレームを表示し得
るように共通のアドレス指定ポインタ26はマルチプレ
クサ27とモータ13とに同期させられ、時点t−1に
おけるR、G又はBの画素は、時点tのB、R及びG
と、時点t+1のG、B及びRの夫々になる。マルチプ
レクサ27の位相はスクリーン上のガラスプレートの位
置に同期している。
単純化されたアドレス指定のための別の解決法は、三つ
のメモリ24a、24b及び24cの各出力を各クロッ
クパルスで交互に接続することが可能である。本発明
は、特に、ビデオプロジェクター、又は、スクリーン上
への投影による画像の表示に係わる他の機器に使用する
ことが可能である。
(b)はガラスプレートを通過するビームの光路を示
し、本発明の主な特徴の一つを表わす図である。
上の入射角の関数としてビーム偏向の変化を示す図であ
る。
るカラーの系列化の原理図である。
方法を示し、(b)はプリズム装置をアドレス指定する
従来の方法を示す図である。
図である。
メモリ 26 ポインタ 27 マルチプレクサ 30 画素の組
Claims (14)
- 【請求項1】 アドレス指定デバイスによって制御さ
れ、画素により構成されるカラー光電子管を照らす照明
デバイスよりなる単色光電子管カラー映写装置であっ
て、 上記画素の画像が対物レンズを介して映写スクリーン上
に表示され、 上記光電子管と対物レンズとの間に3枚のガラスプレー
トの少なくとも一つの組を更に有する単色光電子管カラ
ー映写装置。 - 【請求項2】 上記3枚のプレートの組は、装置の光軸
に平行な軸の周りにモータによって回転され、各画像フ
レームで画像ビームと交差する請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 上記プレートは互いに所定の角度で傾斜
し、全ての画像が上記電子管内の隣接する画素の地理的
中心の間の距離に等しい間隔上記映写スクリーン上でオ
フセットしている請求項1記載の装置。 - 【請求項4】 上記一つの組の中の1枚のプレートは上
記光電子管に平行であり、2枚の別のプレートは上記最
初のプレートに対し正及び負の同じ角度で傾斜している
請求項1記載の装置。 - 【請求項5】 全てのプレートは同一の厚さeを有し、
何れの組においても上記プレートの上記光電子管に平行
なプレートに対する傾斜の角度は、以下の関係式: d = e.Sin(θ2−θ1)/Cos(θ2) によって上記厚さに関係し、式中、dは二つの隣接する
画素の間の間隔であり、eは上記ガラスプレートの厚さ
であり、θ1及びθ2は、夫々、上記プレートの空気−
プレート及びプレート−空気の入射角である請求項4記
載の装置。 - 【請求項6】 一組だけのプレートを有する請求項1記
載の装置。 - 【請求項7】 三組のプレートを有する請求項1記載の
装置。 - 【請求項8】 全部のプレートは、軸が上記装置の光軸
に平行であるモータにベース部で固定されている請求項
2記載の装置。 - 【請求項9】 モータ周波数は、上記光電子管の行及び
フレーム周波数と、上記アドレス指定デバイスマルチプ
レクサとに同期している請求項8記載の装置。 - 【請求項10】 各プレートのモータの径に沿って不透
明領域がある請求項8記載の装置。 - 【請求項11】 上記光電子管は液晶スクリーンである
請求項1記載の装置。 - 【請求項12】 上記光電子管の上記画素はデルタ構造
に設計されている請求項11記載の装置。 - 【請求項13】 メモリは、光電子管の各画素に対し一
つのアドレスで、赤、緑及び青の各カラーに設けられ、
t−1に表示された赤、緑又は青の画素は、夫々、tで
青、赤及び緑、t+1で緑、青及び赤になる連続のサブ
−フレームが表示されるよう共通アドレスバスのポイン
タはマルチプレクサに同期している請求項1記載の単色
光電子管カラー映写装置のアドレス指定デバイス。 - 【請求項14】 メモリは、光電子管の各画素に対し一
つのアドレスで、赤、緑及び青の各カラーに設けられ、
三つのメモリの各出力は各クロックパルスで交互に伝搬
される請求項1記載の単色光電子管カラー映写装置のア
ドレス指定デバイス。
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