JP2515816B2 - コンバ−ゼンス誤差補正方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、カラー受像管などカラー表示装置のコン
バーゼンス誤差の検出とその補正方法に関するものであ
る。

（発明の概要） この発明は、画像のS/Nが多少劣化していても、精度
よくカラー画像表示装置のコンバーゼンスを調整するた
めに、表示装置上マトリクス状に表示した繰返し低周波
信号波形を撮像し、撮像された信号からマトリクス状各
領域での波形の重心位置を算出するにあたり、画像処理
装置に導入されデイジタル信号に変換された前記撮像さ
れた信号に内挿処理をほどこし、スレッショールドをか
け前記低周波信号波形を２次式と近似することにより各
領域ごとに重心位置を求め、この値より重心誤差値を算
出してカラー画像表示装置のコンバーゼンスを調整する
ようにしたものである。

（従来の技術） この種従来例としては本願人が先に出願した特願昭61
−68290号「コンバーゼンス誤差補正方法」明細書記載
の方法がある。該明細書記載の方法では、カラー画像表
示装置のコンバーゼンスを調整するにあたり、画像表示
装置の全表示画面を水平ならびに垂直方向にそれぞれ正
の整数N,M分割した領域を作り、そのマトリクス状各領
域での各色の表示信号波形が水平および垂直方向で山形
波形線対称となる低周波信号を、信号発生装置より前記
画像表示装置に供給するとともに、前記画像表示装置の
表示画像を撮像する撮像装置からの信号を画像処理装置
に導き、前記各領域ごとに水平ならびに垂直方向の重心
誤差値を算出し、該重心誤差値に基づき前記画像表示装
置のコンバーゼンスを調整するようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） 前記特願昭61−68290号明細書記載の方法は、演算回
数も比較的少なく、全体的な誤差補正の確度も高く、補
正速度も速いという利点を有してはいるが、画像のS/N
が劣化すると各領域ごとの表示画像の中心位置の検出精
度が不十分になるという欠点があった。

従って本発明の目的は、表示画像のS/Nが多少悪くて
も、精度よく前記各領域ごとの表示画像の中心位置を検
出できるコンバーゼンス誤差補正方法を提供せんとする
ものである。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するため、本発明コンバーゼンス誤差
補正方法は、カラー画像表示装置のコンバーゼンスを調
整するために、画像表示装置の全表示画面を水平ならび
に垂直方向にそれぞれ正の整数N,Mに分割した領域を作
り、そのマトリクス状領域での各色の表示信号波形が水
平および垂直方向で山形波形線対称となる低周波信号
を、信号発生装置より前記画像表示装置に供給するとと
もに、前記画像表示装置の表示画面を撮像する撮像装置
からの信号を画像処理装置に導き、前記各領域ごとにそ
の信号の水平ならびに垂直方向の重心位置を算出するに
あたり、前記画像処理装置に導入されデイジタル信号に
変換された信号に内挿処理をほどこし、スレショールド
をかけ前記低周波信号波形を２次式と近似することによ
り各領域ごとに前記重心位置を求め、ていで各色間の重
心誤差値を算出し、該重心誤差値に基づき前記カラー画
像表示装置のコンバーゼンスを調整するようにしたこと
を特徴とするものである。

すなわち本発明方法は、前記特願昭61−68290号明細
書記載の方法の改善に関するものである。

（実施例） 以下添付図面を参照し、実施例により本発明方法を詳
細に説明する。

本発明方法をカラー表示装置のコンバーゼンス誤差補
正方法に適応した時のその装置の構成ブロック線図の概
要を第１図に示す。この構成図は、特願昭61−68290号
明細書記載の第１図と同じものであるが、画像処理装置
で行なう処理が本発明では異なっている。信号発生器２
は例えば第２図示のような低周波の繰返しパターンが発
生され、信号切替器３により表示装置１上に表示され
る。表示されたパターンは撮像装置４（カメラ）によっ
て撮像され、各波形の山の中心位置が画像処理装置５で
計算される。これをR,G,Bの各色の波形について行な
い、その差をとることによりコンバーゼンス誤差が検出
される。

第２図示の低周波パターンを例にして、中心位置の測
定を説明する。このパターンは水平・垂直について波形
の山が並んでおり、そのうちの１つを考える。こゝで低
周波繰返しパターンは以下に示す式（１），（２），
（３）を満足するものである。

こゝでN,Mは10前後の正の整数でもよく、それぞれｘ
軸方向,y軸方向の信号の山の数に相当する。

画像処理装置５では撮像されたパターンはデイジタル
にサンプルされ、第３図示のように１つの波形につきI₀
×J₀個の画素の集合になる。ij番目の映像をh_ij（ｉ＝
１〜I₀,j＝１〜J₀）とする。まず次のh_x（ｉ）,h
_y（ｊ）を定義する。ここまでは特願昭61−68290号明細
書記載の内容と同じである。

これはh_ijをｘ軸,y軸に投影したもので、h_x（ｉ）に
ついて以下に説明する。

h_x（ｉ）は第４図示の形をしている。この周波数スペ
クトルを第５図に図示する。もともとの信号の周波数成
分を成分ａとする。これが本発明方法ではデイジタルに
サンプルされるので、まずサンプルによるキャリアがｂ
に現われ、これによって成分ａの成分は成分ｃに現われ
る。サンプル周波数に比べて信号成分が低い場合は、こ
のように成分ａと成分ｃは重なることがない。第４図示
のままでは、矩形のアパーチャーがかかっているため：
アパーチャーにより高周波成分が生じ他の関数との積に
より折り返し歪が生じる。また実際に求めたいものは後
述の式（14）である。

すなわちここでは連続値h_i（ｘ）のかわりにデイジタ
ルにサンプルされたh_x（ｉ）を用いることになり、さら
に計算を簡単にするため式（14）のx,x²も離散値i,i²に
して式（16）とすると、h_i（ｘ）およびそれに掛けられ
ているx,x²について、アパーチャーによる折返し歪が生
ずる。

矩形のアパーチャーの周波数分布は第５図示の成分ｄ
で現わせる。この第４図示のh_x（ｉ）の周波数分布は成
分ｄと成分a,成分ｃの掛算になり、成分ｄと成分ｃの掛
算の結果として成分ｅが現われる。実際に求めたい値
は、後述の式（14）で表わされる積分であり、これは信
号に対して低周波通過型のフィルタと考えられる。これ
を第６図示の波形で考える。

積分の計算は曲線Ｈで示されるフィルタと考えられ
る。これは高い周波数では減衰しているが、成分ｅの成
分が大きいと、これが影響するため求めた中心位置の精
度が悪くなる。この影響を避けるためには、内挿をして
アパーチャーの形を変え、成分ｅを小さくすると良い。
そして、式（14）でh_i（ｘ）にかかっているx,x²につい
ては、本発明ではこのままの連続値を使用して計算す
る。

この場合、例えば第７図示のような簡単な直線内挿で
式（５）のh_i（ｘ）の代用とすることにより、第８図示
のようにアパーチャーd_sによる成分が高い周波数で小さ
くなるため、信号との重なり成分e_sは小さくなり、中心
位置の精度は改善される。

h_i（ｘ）＝（ｉ＋１−ｘ）h_x（ｉ） ＋（ｘ−ｉ）h_x（ｉ＋１） （５） ただしｉｘｉ＋１ 一般的には、式（５）のかわりに式（６）となる。

ここでi₀:xに一番近い整数 C_kn:kとｘで変わる係数 k₀:内挿に使用するh_x（ｉ）の範囲 （h_x（i₀−k₀）〜h_x（i₀＋k₀）で内挿） また、内挿の方法として第９図示のように、h_i（ｘ）
といった連続関数のかわりに各サンプル間をL₀等分して
h_i（ｘ）に近い離散値h_i（i,l）を使うことも有効であ
る。これは式（７）となる。

こうして求まったh_i（ｘ）の中心位置を求めることに
なる。

h_i（ｘ）は放物線に近い形をしていると仮定すると、
２次式に近似することで中心位置を求めることができ
る。２次式を式（８）とする時、式（９）が最少になる
２次式が求まると、中心位置が式（10）で与えられる。

２次式Ax²＋Bx＋Ｃ （８） この時、式（９）の積分範囲が結果に影響する。

第10図に示した結果は積分範囲L_iが狭い場合で、第11
図に示した結果は広い場合である。求めたいのは波形の
山の中心位置であるので、第10図示のように波形の山の
部分だけを取り出して計算することで正しい中心位置が
求まる。そのため、第10図に示すように、スレッショー
ルドをかけ、それにより積分範囲を決める。スレッショ
ールドをh_thとすると積分範囲は式（11）になる。

積分範囲x₁ｘx₂ ここでx₁,x₂は h_i（x₁）＝h_i（x₂）＝h_thでかつ、 h_i（ｘ）h_th,x₁ｘx₂ （11） こうして内挿したh_i（ｘ），スレッショールドとして
求めた積分範囲〔x₁,x₂〕を用いて２次式に近似するこ
とにより中心位置を精度良く求めることができる。２次
式に近似して中心位置を求めるためには式（８）の係数
A,B,Cを求めなければいけないが、これは式（９）を編
微分し から求めることができる。

結果として、式（13），式（14）の量を定義すると：
中心位置X₀は式（15）で求まる。

ここで、内挿したh_i（ｘ）のかわりにもとのデータの
h_x（ｉ）を用いると式（14）のかわりに式（16）とな
る。

式（14）は式（16）よりも計算量が非常に大きいよう
に見えるが、式（５）を代入して計算すると式（17）の
形になり，計算量はあまり変わらないことがわかる。こ
こでz₁,z₂とは第12図で定義される値である。

このように、h_x（ｉ）を内挿しても、計算量としては
（16）式に補正項がいくつかつくだけであり、あまり増
加しない。

以上まとまると、画像のパターンの中心位置を求める
際に、信号を内挿し、スレッショールドをかけ、２次式
に近似することで精度良く計算できる。この時、内挿す
ることによる計算量の増加は大きくない。

これまでの説明は、表示装置上の信号は第２図示のよ
うな作為的な信号を考えてきたが、第13図示構成のよう
な装置を用いて一般の映像信号による誤差補正も行なう
ことができる。この場合表示装置上にはカラーの映像が
出ているため、カラーの撮像装置８を用いる。この撮像
装置８からの出力についておのおの中心位置を求め、さ
らに入力信号を低減通過フィルタ７を介したものについ
て中心位置を求め、これと比較することによりコンバー
ゼンス誤差が測定できる。

特願昭61−68290号明細書では、中心位置を求めるた
めに で行なっており、S/Nが悪い場合は精度が悪くなるが、
本発明方法の式（15）による計算によれば同じS/Nに対
して約３倍も精度良く中心位置を求められる。それによ
る計算量の増加も式（17）に示されるごとく左程大きく
はない。

また本発明方法はカメラのコンバーゼンス補正にも適
用できる。

その時画像処理装置５は第14図示の構成が考えられ
る。撮像装置４からの信号はA/D変換器９によりデイジ
タル信号に変換され、画像メモリ10に記憶される。この
データをCPU11で前述のように計算処理し、計算された
コンバーゼンス誤差はコンバーゼンス誤差出力装置12か
ら出力される。

第８図で内挿により周波数成分d_sの部分が減少する理
由を述べる。

第５図の場合のアパーチャーの形は、成分のキャリア
の位置をf₀とすると になっているが、第８図示では式（５）からわかるよう
に、これに低周波通過型フィルタをかけた形となるた
め、内挿した時のアパーチャーd_sは高い周波数では振幅
が小さくなる。

最後に第12図示スレッショールドh_thのとり方につい
て説明する。スレッショールドh_thは前述のごとく計算
すべき積分範囲L_iを決めるためのものである。大まかに
述べるならばその積分範囲の中心が波形のピークとほゞ
一致していればよいが、積分範囲をあまり大きくとりす
ぎるのは好ましくない。スレッショールドh_thのレベル
についていえば、そのレベルを波形のピークの何分の１
のレベルというように規定するので、その値があまり小
さいとノイズにより積分範囲が変動してしまう。またあ
まり大きくとると積分計算に用いる範囲がせまくなりす
ぎて確度が劣化する。

S/Nは最悪でも20dB程度とするとスレッショールドレ
ベルはピークの1/10程度ないといけない。また2/3以下
でないと積分範囲が限定されすぎて精度上の問題が生じ
る。実用的には波形のピークを含め若干広めにとった範
囲における波形の平均レベルが最適である。

（発明の効果） 低周波の画像信号の中心位置を求める方法として従来
例では特願昭61−68290号明細書記載の方法があった。
この方法は少ない計算で精度良く中心位置を求めるもの
である。しかし入力画像のS/Nが良くない場合、精度が
悪いという欠点があった。

そこで本発明では入力画像信号を内挿し、スレッショ
ールドをかけて２次式と近似することにより、多少S/N
が悪くても精度良く測定できるようにした。これによ
り、従来の方法で第１図示の構成でコンバーゼンス誤差
を検出しようとした場合、表示装置の輝度がカメラの感
度により、入力した画像のS/Nが十分とれない時は、中
心位置の精度は走査線0.3本程度で、コンバーゼンス誤
差の検出には不十分であったが、本発明方法では0.1本
程度という満足できる精度が得られた。

また、本発明方法を用いることによる計算量の増加は
左程大きくはない。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明方法に関わる装置の実施例構成ブロック
線図を示し、 第２図は第１図示装置に用いられる信号発生装置の出力
波形を示し、 第３図は第２図示のパターンを撮像装置で撮影した時の
低周波信号の波形の１つを示し、 第４図は第３図で示した画素を垂直方向に加算して１次
元信号にした図を示し、 第５図は第４図示信号の周波数分布を示し、 第６図は第５図示周波数分布の波形に積分の演算を行な
う態様を説明するための図を示し、 第７図は第４図示信号の内挿方法を説明するための図を
示し、 第８図は第７図示信号の周波数分布を示し、 第９図は第４図示信号の他の内挿方法を説明するための
図を示し、 第10図と第11図とは積分範囲をそれぞれ変化させた時の
近似値の相異を示し、 第12図は第７図示信号にスレッショールドをほどこすこ
とを示し、 第13図は通常の映像信号を用いてコンバーゼンス誤差を
検出する装置の実施例構成図を示し、 第14図は第１図示装置の画像処理装置の他の実施例構成
図を示す。 １……被測定用表示装置、２……信号発生装置 ３……信号切換器、４……撮像装置 ５……画像処理装置、６……制御器 ７……低域通過フィルタ、８……カラー撮像装置 ９……A/D変換器、10……画像メモリ 11……CPU 12……コンバーゼンス誤差出力装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カラー画像表示装置のコンバーゼンスを調
   整するために、画像表示装置の全表示画面を水平ならび
   に垂直方向にそれぞれ正の整数N,Mに分割した領域を作
   り、そのマトリクス状各領域での各色の表示信号波形が
   水平および垂直方向で山形波形線対称となる低周波信号
   を、信号発生装置より前記画像表示装置に供給するとと
   もに、前記画像表示装置の表示画面を撮像する撮像装置
   からの信号を画像処理装置に導き、前記各領域ごとにそ
   の信号の水平ならびに垂直方向の重心位置を算出するに
   あたり、前記画像処理装置に導入されデイジタル信号に
   変換された信号に内挿処理をほどこし、スレッショール
   ドをかけ前記低周波信号波形を２次式と近似することに
   より各領域ごとに前記重心位置を求め、ついで各色間の
   重心誤差値を算出し、該重心誤差値に基づき前記カラー
   画像表示装置のコンバーゼンスを調整するようにしたこ
   とを特徴とするコンバーゼンス誤差補正方法。