JP2004087230A - フォーカス測定装置及びフォーカス測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電子ビームの照射により発光する蛍光体をネックに設けたコイルに電流供給することで、１ピッチの蛍光体上を電子ビームを移動させることによりフォーカスを測定するフォーカス測定装置を提供する。
【解決手段】フォーカス測定装置は、カラー陰極線管に白色のドット画像を発光させる映像制御手段と、カラー陰極線管の表示面に対向配置すると共に３色の蛍光体を分離できる視野を有するレンズを備えた撮像手段と、撮像手段で撮像した映像信号を画像データとして取り込むイメージメモリーと、イメージメモリーに取り込んだ画像データに基づいて重心位置を算出して蛍光体ピッチを算出する蛍光体ピッチ算出手段と、カラー陰極線管のネック部分に取付けると共に電子ビームを蛍光体ピッチ算出手段で算出した蛍光体ピッチの開始位置から横方向に動かすコイルを備えた電子ビーム移動手段と、を備えたことである。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォーカス測定装置及びフォーカス測定方法に関するものであり、詳しくはカラー陰極線管（ＣＲＴ；Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）に白色のドット画像を発光させ、そのドット画像をＣＲＴのネック部分に設けたコイルへ電流を供給して電子ビームを横方向に動かして得られる画像を撮像し、スポット形状にしてＣＲＴのフォーカス性能を評価するフォーカス測定装置及びフォーカス測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術におけるＣＲＴのフォーカス測定装置は、ＣＲＴに表示された所定のテストパターンをＣＣＤカメラで撮像し、その撮像画像を用いてＣＲＴの電子ビームのエネルギー強度分布が算出される。更に、そのエネルギー強度分布の形状が、例えば、標準的な山（適正）、裾野の広がったラッパ状（ハロー傾向）、山頂が台形状の釣鐘形（ブルーミング傾向）のいずれかに属するか判別され、その判別結果に基づいてＣＲＴのフォーカス性能が評価される。エネルギー強度分布の形状を目視評価と相関性の高い形状に分類し、その形状によってフォーカス性能を評価することで目視評価との相関性を高めるというものが周知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１２８１９７号公報　（第４−第９頁、図３）
【０００４】
【特許文献２】
特開平８−２０３４３６号公報　（第３−第６頁、図６）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術で説明したＣＲＴは、赤、緑、青のストライプが順番に配置されており、ドット画像を発光すると、水平方向の画像はそれぞれの色ごとに不連続な画像となり、フォーカス評価（ドットプロファイル評価）が正確に行えないという問題がある。
【０００６】
又、ドットの発光位置を信号発生器側で行うとすると、正確に測定するために発生位置を１ピッチの３０分割程度の間隔で移動する必要があり、信号発生器側の基本クロックが非常に高くなり、現実的でないのと、ＣＲＴの１ピッチが異なると分割ステップが異なってくるという問題もある。
更に、ＣＲＴの前面から電子ビームを移動する方法もあるが、この場合は電子ビームを移動すると、電子ビームの位置が変わると同時に電子ビームが蛍光面に当たる位置も変化するため、色純度が変化して、測定が不可能であるという問題もある。
【０００７】
従って、ＣＲＴのドット画像のフォーカス評価を行うのに蛍光体を発光させる電子ビームを横方向に連続的に動かして連続した画像を取り込んでフォーカス評価できるようにすることに解決しなければならない課題を有する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、本発明に係るフォーカス測定装置及びフォーカス測定方法は、次に示す構成にすることである。
【０００９】
（１）フォーカス測定装置は、カラー陰極線管に白色のドット画像を発光させる映像制御手段と、前記カラー陰極線管の表示面に対向配置すると共に３色の蛍光体を分離できる視野を有するレンズを備えた撮像手段と、前記撮像手段で撮像した映像信号を画像データとして取り込むイメージメモリーと、前記イメージメモリーに取り込んだ画像データに基づいて重心位置を算出して蛍光体ピッチを算出する蛍光体ピッチ算出手段と、前記カラー陰極線管のネック部分に取付けると共に電子ビームを前記蛍光体ピッチ算出手段で算出した蛍光体ピッチの開始位置から横方向に動かすコイルを備えた電子ビーム移動手段と、を備えたことである。（２）上記撮像手段は、白黒のフォーカス測定の場合は識別フィルターを取り付けるか又は前記カラー陰極線管を単色で発光させ、カラーのフォーカス測定の場合は前記撮像手段で撮像した映像信号を画像データとして取り込む３個のイメージメモリーを備えたことを特徴とする（１）に記載のフォーカス測定装置である。
【００１０】
（３）フォーカス測定方法は、カラー陰極線管のネック部分に取付けたコイルに電流を流さないで、カラー陰極線管の表示面に対向配置した撮像手段により得られた画像データの重心位置に対し、１ピッチ移動するのに必要な前記コイルに流す電流を求めると共に当該１ピッチの１ピクセルずつ移動するのに必要な前記コイルに流す電流を求め、この求めたコイルに流す電流をコイルに流して電子ビームが移動したときの画像から対応する蛍光体の発光していた部分のみを記録することを１ピッチ間の全ての位置で行い、この記録したデータを貼り付けて連続したドットプロファイルを作成することである。
（４）上記ドットプロファイルを作成するに際し、前記コイルに電流を流して電子ビームが移動したときの画像の重心を求め、横方向に関しては電流を流していない状態から、何画素の位置の画像かを求めてその位置に貼り付け、垂直方向は電流を流していないときの位置に貼り付けて、前記カラー陰極線管の表示面に表示されるドット画像や前記撮像手段が上下左右に微移動した時の補正を行って連続したドットプロファイルを作成することを特徴とする（３）に記載のフォーカス測定方法である。
【００１１】
このように、ＣＲＴに撮像手段を対向配置すると共に、ネック部分にコイルを取付けて、電子ビームを１ピッチの蛍光体上を横方向に動かし、その動かした時のフォーカスを測定するようにしたことにより、１ピッチの蛍光体に対して連続した画像を合成することが可能になり、精度の良いフォーカス測定が行える。
【００１２】
又、実際にドット位置を移動して画像を合成したので、補間による方法よりも精度の高いフォーカス測定を得ることができるようになる。
【００１３】
更に、コンバーゼンスの測定精度も蛍光体のサンプリングの影響を受けないので精度を上げることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係るフォーカス測定装置及びフォーカス測定方法の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
本願発明のフォーカス測定方法を具現化することができるフォーカス測定装置は、図１に示すように、ＣＲＴ１２に白色のドット画像を発光させる映像制御手段である映像制御部１１と、ＣＲＴ１２と、ＣＲＴ１２に対向配置され、ＣＲＴ１２の蛍光体を分離できる程度の機能を有するレンズ１５と、ＣＣＤ等の撮像素子１４を備えた撮像手段であるビデオカメラ等で構成されたカメラ部１３と、カメラ部１３で撮像した画像をイメージメモリーに取り込むと共にコイル１８に供給する電流を設定する等の演算処理を行う画像処理装置１６と、画像処理装置１６からの電子ビーム１９を横方向に移動させるためのコイル１８に電流を供給するコイル電流発生回路１７と、ＣＲＴ１２のネック部分に取付けて垂直磁界を発生させ電子ビーム１９を横方向に動かすコイル１８とからなる。ここで、電子ビーム移動手段は、画像処理装置１６、コイル発生回路１７、ＣＲＴ１２のネック部分に取付けたコイル１８とから概略構成されている。
撮像手段は、白黒のフォーカス測定にも対応することができ、この場合には識別フィルターを取り付けるか又はＣＲＴ１２を単色で発光させて対応する。
【００１６】
画像処理装置は、図２に示すように、カメラ部１３からの信号（ＨＤ、ＣＬＫ）に同期してカメラ部１３で撮像した映像信号をＲ、Ｇ、Ｂの３色のデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２２、２３、２４のクロックを生成するタイミング信号発生回路２１と、カメラ部１３で撮像したデータをディジタル値の信号に変換するＲ、Ｇ、Ｂ用のＡ／Ｄ変換器２２、２３、２４と、Ａ／Ｄ変換器２２、２３、２４からの信号又はコンピュータ２６からの信号を切り替えるセレクター２５と、画像処理及びコイル１８へ供給するコイルパラメータを生成するコンピュータ２６と、Ｒ、Ｇ、ＢのＡ／Ｄ変換器２２、２３、２４で変換された画像データを取込むＲ、Ｇ、Ｂのイメージメモリー２９、３０、３１と、イメージメモリー３１（、２９、３０）に取り込んだ画像データに基づいて重心位置を算出して蛍光体ピッチを算出する蛍光体ピッチ算出手段である蛍光体ピッチ算出部３２と、コイル１８に電流を供給して電子ビーム１９（図１参照）を横方向に移動したときに得られたスポット像を記録及び足し込みを行うスポット生成メモリー３３と、コンピュータ２６からのコイルパラメータを出力するＩ／Ｏ部２７と、Ｉ／Ｏ部２７からの信号をアナログ信号に変換してコイル電流発生回路１７に供給するＤ／Ａ変換器２８とから構成されている。
【００１７】
コンピュータ２６で計算されたコイル１８に流すための電流を発生させるコイルパラメータは、Ｉ／Ｏ部２７を介してコイル電流発生回路１７に出力され、コイル電流発生回路１７において、コイルパラメータに基づいて所定の電流をコイル１８に供給することにより電子ビームを横方向に移動させる。
【００１８】
このような構成からなるフォーカス測定装置において、先ず、ＣＲＴ１２に白色のドット画像を発生させる。そして、このＣＲＴ１２の表示面のドット画像の三色の蛍光体を分離して撮像できる視野を有するレンズ１５を取付けたカメラ部１３により、ドット画像はレンズ１５によって結像され、カメラ部１３の撮像素子によって電気信号に変換し、映像信号として出力される。
【００１９】
三色の蛍光体を分離して撮像できるレンズ１５を利用することで、図３に示すように、映像信号として取り込んだ三色の画像データは夫々が分離した状態でイメージメモリー２９、３０、３１に記録することができ、これは、撮像素子の各画素で得られた撮像データが三色分離されてイメージメモリー２９、３０、３１に記録でき、各色の重心を計算できるのである。実施例の場合には青の画像データの重心位置を計算して求めて、その求めた重心位置の差を検出して、１つの蛍光体ピッチを検出すると共に、１ピッチあたりのピクセル数を取得することが可能になる。
【００２０】
このような構成からなるフォーカス測定装置において、フォーカス測定を行うための手順について、図１及び図２に示すブロック図を参照して、図４に示すフローチャートに基づいて、以下説明する。
【００２１】
先ず、画像処理装置１６からの制御に基づいて映像制御部１１に白色の表示を行うように制御して、ＣＲＴ１２にドットを表示する（ステップＳＴ１１）。このときにはコイル１８には電流は印加されていない。
この状態で、三色の蛍光体を分離できる程度の機能を有するレンズ１５により結像され、その結像された映像がカメラ部１３で撮像して映像信号が生成され、画像処理装置１６に入力される。
画像処理装置１６に入力された画像信号は、タイミング信号発生回路２１のタイミングによりＲ、Ｇ、ＢのＡ／Ｄ変換器（実施例において８ビットＡ／Ｄ変換器）２２、２３、２４に入力され画像データである輝度信号データに変換された後に、セレクター２５を介して、Ｒ、Ｇ、Ｂの夫々のイメージメモリー２９、３０、３１に記録される。
【００２２】
次に、１ピッチ間隔を取得すると共に、１ピッチあたりのピクセル数も取得する（ステップＳＴ１２）
これは、コイル１８に電流を流さない状態にしておいて、青のイメージメモリー３１に読み込んだ１フレーム画像を使用して行う。具体的には、図５に示すように、ストライプ毎に重心を計算し、隣り合ったストライプ間の重心差を蛍光体ピッチとする。ここで、カメラ感度は青が一番高く、クロストークも少ないので、最も重心安定度があるので、青をピッチ計算に使用している。
具体的に示せば、実施例においては、コンピュータ２６からの制御により蛍光体ピッチ算出部３２において、１フレーム画像として記録されている青のイメージメモリー３１の内容を利用して重心を計算する。重心の計算は、イメージメモリー３１に記録されている量子化された輝度信号データと水平エリアアドレスデータの積及び所定のエリアアドレスまでの輝度信号データの和の演算を行う、所謂、積和演算を行う。エリアアドレスは、カメラ部１３の撮像素子（ＣＣＤ）の画素数によって決定されるものであり、このエリアアドレスはＣＲＴ１２に対向配置したレンズ１５及びカメラ部１３の位置によって予め決定することができる。積和演算により重心を求めるには、Ｄｔ（ｎ）を水平エリアアドレスｎにおける輝度信号データとすると、下記の式（１）で求めることができる。
【００２３】
【数１】

【００２４】
このようにして青のデータを利用して１フレーム画像の青の全ての重心を計算する。そして、隣りの青の重心との差、即ち、重心差が、蛍光体ピッチの１ピッチとなり、その１ピッチあたりのピクセル数を取得することができる。
【００２５】
次に、図４に戻って、１ピッチ動かすための開始位置での青全体重心を取得する（ステップＳＴ１３）。
【００２６】
そして、１ピッチ移動に必要なコイル１８に供給する電流のコイルパラメータを計算する（ステップＳＴ１４）。
即ち、撮像素子の１画素ぶんである１ピクセル動かすのに必要なコイル１８のコイルパラメータを計算して取得するには、図６に示すように、コイルパラメータの初期値に、所定の電流がコイル１８に供給できるように設定し、青の全重心位置が１ピッチの半分を超えるまでコイル１８に流す電流を変化させる。
１ピッチの半分を超えた時点で、コイル１８の電流値を実際の横方向ピクセル数（全重心の横の差）で割り、１ピクセルあたりの仮コイルパラメータを計算する。そして、仮コイルパラメータに１ピッチ分のピクセル数を掛け、この値をコイル１８に送り実際に移動したピクセル数（開始位置青重心位置と今回の重心位置との差）を得て、以下の式でコイルパラメータの値の調整を行う。
【００２７】
今回の１ピクセル当たりのコイルパラメータ
＝（コイル１８に送った値÷横重心移動量）
【００２８】
新コイルパラメータ
＝（仮コイルパラメータ＋今回の１ピクセル当たりのコイルパラメータ）÷２
【００２９】
これを３回繰返し、１ピッチ動かすのに必要な電流値を決定する。
【００３０】
次に、ドットを１ピッチ動かし、スポット像を生成する為に、スポット生成メモリー３３をクリアする（ステップＳＴ１５）。
そして、１ピッチ動かして全ての位置での画像の足し込みがされたかどうかを判断し、全ての位置での足し込みが完了していない場合には、コンピュータ２６は１ピクセル移動するのに必要なコイルパラメータをコイル電流発生回路１７に送る（ステップＳＴ１６、ＳＴ１７）。
【００３１】
そうすると、コイル電流発生回路１７は、このコイルパラメータに基づく電流をコイル１８に供給することにより、現在のドットを形成する電子ビーム１９が横方向に動く。
【００３２】
図７に示すものは、コイルを使用して１ピクセル毎にドットを動かしたときに発光した部分のドット画像であり、図８に示すものは１ピクセル動かしたドット画像を撮像して得られたスポット像を取込んでスポット生成メモリーに記録したものである。
このように、電子ビーム１９が横方向に動くことにより、撮像する画像も変化する。この撮像した画像から移動した量を求め、１ピクセル移動するのに必要なコイルパラメータを調節する（ステップＳＴ１８）。
そして、電子ビーム１９を横方向に動いたことにより変化した青の重心を算出し、開始位置での青の重心との差を求め、この差を画像の足し込み位置とする（ステップＳＴ１９）。
図９に示すものは、現在の発光した部分のドット画像であり、図１０に示すものは、前回のデータに今回のデータを足し込んで形成されたスポット生成メモリー３３内のスポット像である。
【００３３】
そして、次に、該当位置で画像差し込みが行われたか否かを判断し、足し込みが行われていない場合には、画像をスポット生成メモリー３３に足し込み、ステップＳＴ１６に行き、１ピッチ全ての位置での画像足し込みが行われたか否かを判断する（ステップＳＴ２０、ＳＴ２１、ＳＴ１６）。
【００３４】
ステップＳＴ１６にて、１ピッチ全ての足し込みが行われていない場合には、ステップＳＴ１７〜ＳＴ２１に行き、再度、コイル１８にコイルパラメータを送信して電子ビーム１９を横方向に移動させることにより画像を撮像して、スポット像に足し込む等を行う。
１ピッチ全ての足し込みが行われている場合には、次に、スポット生成メモリー３３の内容を１ピッチピクセル数で割り、通常輝度に戻してイメージメモリー３１に転送する（ステップＳＴ２２）。
図１１に示すものは、最後の現在発光した部分のドット画像であり、図１２に示すものは、１ピッチ最後まで足し込んだドットプロファイルを示すスポット像である。
【００３５】
ここで、、通常は、最終的なスポット形状になるが均等に足し込んでいない場合があるため、最後まで足し込む必要がある。図１３は最後まで足し込んだときの発光部分のドット画像であり、図１４に示すものは更に画像足し込みを行ってドットプロファイルを形成したものである。
図１４に示すものは、１ピッチ移動した最終イメージの発光部分のドット画像であり、図１６に示すものは、最終イメージを足し込んだ結果、平均化したドットプロファイルを得たスポットイメージである。
そして、生成されたスポット像を適宜表示手段に表示させることにより、１つの蛍光体を電子ビーム１９が走査するようにして発光させて得られたスポットを視認することで、フォーカスの度合いを測定することができる（ステップＳＴ２３）。
【００３６】
又、上記手法により作成したスポット像に対して、横方向重心位置ずれの補正及び縦方向重心位置ずれの補正を行う必要がある。
この横方向重心位置ずれの補正は、図１７に示すように、基本的には、像を１ピクセル毎、右にずらしながら足し込みを行うのだが、実際には必要な像を取り込めるとは限らない。そこで、コイル１８にパラメータを要求した位置ではなく実測した重心位置に像を足し込むようにする。但し、重心位置が１ピッチの外側にある場合、既に、実測位置の像が足し込まれている場合はそのデータは捨てる。
【００３７】
縦方向重心位置ずれの補正は、図１８に示すように、縦方向のずれは、最初に取り込んだ像の重心位置に合わせる。
このずれの計算は青、赤、緑それぞれ独立した重心差を算出して補正を行う。これにより、測定中にドット画像が上下に変動しても影響をキャンセルできる。
輝度補正は、最初に取り込んだ像の輝度合計と今回の輝度合計との比率を求め、足し込み時に各画素について最初の像に合わせる方向で比率を掛け、補正を行う。この補正は、青、赤、緑それぞれ独立して行う。実際のテレビジョンはフィールド毎で、僅かながら輝度変化しており、この補正を行うことにより、滑らかな画像合成ができる。
【００３８】
【発明の効果】
上記説明したように、本発明に係るフォーカス測定装置は、ネックに取付けたコイルによって電子ビームを移動することにより、１ピッチの蛍光体に対して連続した画像を合成することにより、精度の良いフォーカス測定が行えるという効果がある。
【００３９】
実際にドット位置を移動して画像を合成したので、補間による方法よりも精度の高いフォーカス測定を得ることがでいるという効果がある。
【００４０】
更に、コンバーゼンスの測定精度も蛍光体のサンプリングの影響を受けないので精度を上げることができるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るフォーカス測定装置のブロック図である。
【図２】同フォーカス測定装置を構成する画像処理装置のブロック図である。
【図３】同三色の蛍光体を分離できる程度の機能を有するレンズにより結像され、その結像された映像を示した説明図である。
【図４】同フォーカス測定を行うためのフローチャートである。
【図５】同１ピッチあたりのピクセル数を取得するための様子を示した説明図である。
【図６】同１ピクセル動かすのに必要なコイルパラメータを取得するための様子を示した説明図である。
【図７】同１ピクセル動かしたときのドットの画像を示す説明図である。
【図８】同図７における画像を取り込んでメモリに記録したスポット像の説明図である。
【図９】同１ピクセルぶん動かしたときのドットの画像を示す説明図である。
【図１０】同図９における１ピクセルぶん動かしたときの画像を取り込んで足し込んだスポット像の説明図である。
【図１１】同図９における画像から更に１ピクセル動かしたときのドットの画像を示す説明図である。
【図１２】同図１１における画像を取り込んでメモリに記録したスポット像の説明図である。
【図１３】同１ピクセルぶん更に動かしたときのドットの画像を示す説明図である。
【図１４】同図１３における１ピクセルぶん動かしたときの画像を取り込んで足し込んだスポット像の説明図である。
【図１５】同１ピッチ動かした最終のイメージの画像を示す説明図である。
【図１６】同図１５における画像を取り込んでメモリに記録したスポット像の説明図である。
【図１７】同横方向重心位置ずれに対応したスポット像を示す説明図である。
【図１８】同縦方向重心位置ずれに対応したスポット像を示す説明図である。
【符号の説明】
１１；映像制御部、１２；ＣＲＴ、１３；カメラ部、１４；撮像素子、１５；レンズ、１６；画像処理装置、１７；コイル電流発生回路、２１；タイミング信号発生回路、２２；Ａ／Ｄ変換器（Ｒ用）、２３；Ａ／Ｄ変換器（Ｇ用）、２４；Ａ／Ｄ変換器（Ｂ用）、２５；セレクター、２６；コンピュータ、２７；Ｉ／Ｏ部、２８；Ｄ／Ａ変換器、２９；イメージメモリー（Ｒ用）、３０；イメージメモリー（Ｇ用）、３１；イメージメモリー（Ｂ用）、３２；蛍光体ピッチ算出部、３３；スポット生成メモリー。

Claims (4)

1. カラー陰極線管に白色のドット画像を発光させる映像制御手段と、
   前記カラー陰極線管の表示面に対向配置すると共に３色の蛍光体を分離できる視野を有するレンズを備えた撮像手段と、
   前記撮像手段で撮像した映像信号を画像データとして取り込むイメージメモリーと、
   前記イメージメモリーに取り込んだ画像データに基づいて重心位置を算出して蛍光体ピッチを算出する蛍光体ピッチ算出手段と、
   前記カラー陰極線管のネック部分に取付けると共に電子ビームを前記蛍光体ピッチ算出手段で算出した蛍光体ピッチの開始位置から横方向に動かすコイルを備えた電子ビーム移動手段と、
   を備えたことを特徴とするフォーカス測定装置。
2. 上記撮像手段は、白黒のフォーカス測定の場合は識別フィルターを取り付けるか又は前記カラー陰極線管を単色で発光させ、カラーのフォーカス測定の場合は前記撮像手段で撮像した映像信号を画像データとして取り込む３個のイメージメモリーを備えたことを特徴とする請求項１に記載のフォーカス測定装置。
3. カラー陰極線管のネック部分に取付けたコイルに電流を流さないで、カラー陰極線管の表示面に対向配置した撮像手段により得られた画像データの重心位置に対し、１ピッチ移動するのに必要な前記コイルに流す電流を求めると共に当該１ピッチの１ピクセルずつ移動するのに必要な前記コイルに流す電流を求め、
   この求めたコイルに流す電流をコイルに流して電子ビームが移動したときの画像から対応する蛍光体の発光していた部分のみを記録することを１ピッチ間の全ての位置で行い、
   この記録したデータを貼り付けて連続したドットプロファイルを作成することを特徴とするフォーカス測定方法。
4. 上記ドットプロファイルを作成するに際し、前記コイルに電流を流して電子ビームが移動したときの画像の重心を求め、
   横方向に関しては電流を流していない状態から、何画素の位置の画像かを求めてその位置に貼り付け、
   垂直方向は電流を流していないときの位置に貼り付けて、
   前記カラー陰極線管の表示面に表示されるドット画像や前記撮像手段が上下左右に微移動した時の補正を行って連続したドットプロファイルを作成することを特徴とする請求項３に記載のフォーカス測定方法。

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