JP3409330B2 - 投射型表示装置の調整装置および調整方法 - Google Patents

投射型表示装置の調整装置および調整方法

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JP3409330B2 JP03776391A JP3776391A JP3409330B2 JP 3409330 B2 JP3409330 B2 JP 3409330B2 JP 03776391 A JP03776391 A JP 03776391A JP 3776391 A JP3776391 A JP 3776391A JP 3409330 B2 JP3409330 B2 JP 3409330B2
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    • H04N9/12Picture reproducers
    • H04N9/31Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プロジェクター等の表
示装置におけるコンバーゼンス調整(レジストレーショ
ン調整)、ラスタ歪調整等を自動化することができる
射型表示装置の調整装置および調整方法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】モニタやプロジェクター等においては、
R,G,B各ビームの照射位置がスクリーン上(或はC
RT蛍光面上)で一致していない場合は、当然ながら良
好な再生画像は得られないため、画歪み/コンバーゼン
ス調整(レジストレーション調整)が必要である。
【0003】このような調整を行なう際には、表示面上
におけるR,G,B各ビーム位置を検出してこれらを指
定された絶対位置に一致させることによってなされる
が、その具体的な手段としては、例えばプロジェクター
であれば映像を投影するスクリーンを撮影するテレビカ
メラを設置して、ドットパターンや円形パターン等所定
の調整用の映像を表示したスクリーンを撮影し、その撮
影された映像信号(輝度データ)をフレームメモリに記
憶し、記憶されたデータに基ずいて演算を行なってビー
ム位置を求め、この求められた位置を予め指定されてい
る絶対位置(つまり撮影によって得られた輝度データか
ら求められたビーム位置が本来あるべき位置)と比較し
てこれを一致させるように調整する方式がある。なお、
この場合ビーム位置はフレームメモリ上の座標位置とし
て表現されることが一般的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
スクリーン上の調整用映像の情報をテレビカメラで取り
込み、その情報からビーム位置を検出する方式では、ス
クリーンとテレビカメラの相対的な設置位置が常に一定
でなければならない。つまり、フレームメモリ上の座標
位置として検出されたビーム位置を合わせ込むための基
準となる絶対位置も、当然フレームメモリ上の座標で示
されなければならないが、スクリーンとテレビカメラの
相対位置が確定していなければスクリーン上の絶対位置
をフレームメモリ上の座標として表現することはできな
い。絶対位置が示されなければスクリーン映像から検出
されたR,G,B各ビーム位置を基準となる絶対位置に
合わせ込むことは不可能であり、従って、スクリーンと
テレビカメラの相対的な設置位置が常に固定されていな
ければスクリーン映像から検出されたR,G,B各ビー
ム位置を基準となる絶対位置に合わせ込むことによって
行なわれる画歪み/コンバーゼンス調整(レジストレー
ション調整)はできないことになる。
【0005】このため、ビーム位置検出に基づいて行な
われる調整作業の際にはスクリーンとテレビカメラの設
置位置を非常に厳密に指定する必要があり、作業が容易
ではないという問題点があった。また、大型のモニタ装
置の場合も上記画歪み/コンバーゼンス調整は同様であ
り、画面とテレビカメラの相対位置が厳密に設定されな
ければならない。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような問題
点にかんがみてなされたもので、映像表示可能領域内の
表示面に映像を出力する映像出力手段を有する投射型表
示装置を調整する調整装置において、少なくとも前記映
像表示可能領域の全域を、前記表示面の法線に対して角
度をなす方向から撮像できる位置に配置される撮像手段
と、前記撮像手段によって得られた情報を記憶するメモ
リ手段と、前記表示面の法線に対する角度により幾何学
的に歪んだ情報として前記メモリ手段に記憶された前記
映像表示可能領域の周囲枠の情報から前記映像表示可能
領域のコーナ4点の座標を特定すると共に、特定された
前記コーナ4点の座標より前記表示面上の位置情報を前
記メモリ手段における座標値として対応付ける演算を行
う演算手段と、前記演算手段により対応付けられた前記
座標値に基づき、前記映像出力手段が出力する映像の分
割された各部の位置を調整するように制御を行う調整制
御手段とを備えたことを特徴とする投射型表示装置の調
整装置、又は上記の各構成によって投射型表示装置の映
像を調整する調整方法に関するものである。
【0007】
【作用】撮影手段によって撮影され映像信号とされた映
像表示可能領域、即ちスクリーン或はモニタ画面等のそ
のものの領域を、フレームメモリ上における座標として
把握し、同時にスクリーン或はモニタ画面上に映し出さ
れる調整用映像としてのパターン映像もフレームメモリ
上の座標で把握するようにすれば、調整作業毎にスクリ
ーン或はモニタ画面とテレビカメラ等の撮影手段との間
で設定された適当な相対位置関係において、映像表示可
能領域と調整用のパターン映像との相対的位置関係がフ
レームメモリ上の座標で把握される。従って、映像表示
可能領域内において設定される調整動作の基準となる絶
対位置は、映像表示可能領域を表現する4点の座標から
算出すれば、絶対位置と、パターン映像から検出される
ビーム位置の位置関係が確定することになるため、スク
リーン或はモニタ画面とテレビカメラ等の撮影手段との
間では実際の相対的な設置位置関係を調整作業毎に厳密
に確定させることは不要となる。
【0008】
【実施例】第1図はプロジェクターに対する表示調整方
式として本発明の一実施例を示すものである。1はプロ
ジェクターPRによって再生する映像信号Vの処理回路
系、10,20,30はそれぞれ赤,青,緑の発光膜を
表示面Cとする高輝度の単色投影管(CRT)、11,
21,31は前記単色投影管をスクリーン40に結像す
るレンズ系を示す。また各単色投影管において、Eは電
子銃、Dは偏向装置を示す。このようなプロジェクター
PRは、R,G,B各投影管10,20,30にそれぞ
れ映像信号再生回路系1からR,G,B映像信号が供給
され、電子ビームを変調することによって各表示面Cに
表示された単色の再生画像が、レンズ系11,21,3
1を介してスクリーン40上に合成され、カラー映像を
形成するものである。
【0009】50は円図形やドットパターンなど、レジ
ストレーション調整等の際にビーム位置を検出するため
に必要な調整用のパターン映像信号を出力するパターン
ジェネレータであり、その出力は映像信号再生回路系1
を介してR,G,B各投影管10,20,30に供給さ
れ、それぞれ単色のパターン映像を表示することができ
るようになされる。51はテレビカメラでありスクリー
ン40の全体が撮影できる位置に設置されている。そし
て、周囲が黒枠40bとされた表示可能領域40aを有
するスクリーン40に表示された映像は、テレビカメラ
51及び信号処理回路52を介して映像信号(輝度デー
タ)に変換される。
【0010】53は信号処理回路52の出力を所定のタ
イミングでA/D変換するA/D変換器であり、54は
デジタルデータに変換された輝度信号を記憶するフレー
ムメモリである。55は演算処理部(CPU)であり、
フレームメモリ54に記憶されたデータをもとに、後述
するように所定の演算を行なう。56はマイクロコンピ
ュータによるシステムコントローラであり、上記したA
/D変換器53、フレームメモリ54、CPU55、及
びパターンジェネレータ50の動作を制御している。ま
た、CPU55で得られた演算結果を使用して、R,
G,B各ビームについて、図示しないレジストレーショ
ン調整手段を制御してレジストレーション自動調整を達
成し、各ビームの照射位置を一致させるものである。
【0011】このような本実施例によって実現可能なビ
ーム位置検出に基づく調整動作として、レジストレーシ
ョン調整を例にあげて説明する。つまり、スクリーン4
0上の表示可能領域40a内の中央部及び周辺部の全て
の部分領域においてR,G,Bの各ビーム位置を一致さ
せ、良好な映像を得るための調整であり、このために
は、例えば表示可能領域40aを所定数の領域に分割
し、各領域ごとにビーム位置を検出して、検出されたビ
ーム位置を適正なビーム位置として設定された位置に合
わせ込めばよい。ここで、スクリーン40の表示可能領
域40aは例えば図2に示すようにa1〜a25の部分領
域に分割され、各領域a1 〜a25には図3にC1 〜C25
として示すように中心位置が存在する。以下、スクリー
ン40上のa1 領域においてプロジェクタPRから出力
されるR,G,Bの各ビーム中心位置をC1 位置に合わ
せ込むためのシステムコントローラ56の制御動作を図
4のフローチャートに基ずいて説明する。
【0012】まず、テレビカメラ51から、何も映像が
投影されてない状態でのスクリーン40を撮影した映像
信号(輝度情報)を取り込んでA/D変換し、フレーム
メモリ54に記憶させる(F101)。スクリーン40とテレ
ビカメラ51の設置位置は、テレビカメラ51がスクリ
ーン40の全体を撮影できる位置とされる以外は厳密に
決められておらず、従って、スクリーン40を撮影した
映像は必ずしもスクリーン40の形状をそのまま表現す
るものではなく、フレームメモリ54に保持されるスク
リーン40の映像40mは例えば図5に示すように、傾
いたり各辺の縮尺が異なってしまう。
【0013】ここで、スクリーン40mの表示可能領域
の4コーナーの位置P1 〜P4 を抽出する。前述したよ
うにスクリーン40は周囲が黒枠40bであるため、フ
レームメモリ54に記憶された輝度情報をCPU55が
取り込んで画像処理を行なうことにより、スクリーン4
0mの表示可能領域の4コーナーの位置P1 〜P4 は容
易に抽出でき、従ってCPU55は4コーナーの位置P
1 ,P2 ,P3 ,P4をフレームメモリ54における座
標値(HP1,VP1),(HP2,VP2),(HP3
P3),(HP4,VP4)として把握できる(F102)。
【0014】スクリーン40mの表示可能領域の座標範
囲が分かれば、表示可能領域内の全ての位置はフレーム
メモリ54内の座標値として算出し表現できることにな
る。例えば、前記図3に示された各領域a1 〜a25の中
心位置C1 〜C25もそれぞれP1 ,P2 ,P3 ,P4
座標値から幾何学計算により算出し、座標値で表現でき
る。つまり、図6に示す中心位置C1m〜C25m 、即ち実
際のスクリーン40における各領域の中心位置C1 〜C
25に対応する、フレームメモリ54に保持されたスクリ
ーン40mにおける各領域の中心位置C1m〜C25m は、
全て(HC1,VC1)〜(HC25 ,VC25)の座標値で表
現できることになる。そこで、CPU55は中心位置C
1m〜C25m を座標値として算出し(F103)、算出された座
標値(HC1,VC1)〜(HC25 ,VC25 )の値をシステ
ムコントローラ56が、これを調整動作の基準となる絶
対位置として取り込み、内部のワークRAMに保持する
(F104)。
【0015】中心位置C1m〜C25m のフレームメモリ5
4上の座標値(HC1,VC1)〜(HC25 ,VC25 )を得
たら、次にR,G,Bの各CRT10,20,30につ
いてそれぞれ調整すべき所定の領域(a1 〜a25)にお
けるビーム中心位置をフレームメモリ54上の座標値と
して求め、それらが上記中心位置C1m〜C25m と一致す
るようにレジストレーション調整を行なえば、調整作業
は完了となる。
【0016】そこでまず、a1 領域についてのCRT1
0の調整を行なうには、まずシステムコントローラ56
はパターンジェネレータ50を制御して、図7に示すよ
うにスクリーン40のa1 領域の中心位置C1 を中心点
とする円図形Qを映し出す映像信号を出力させる(F10
5)。なお、この際の円図形はR信号のみで赤色映像とし
て出力され、CRT20,30は使用されない。そして
図7の映像が映し出されたスクリーン40をテレビカメ
ラ51で撮影した映像信号(輝度情報)をA/D変換
し、フレームメモリ54に記憶させる(F106)。すると円
図形Qが映し出されたスクリーン40の映像として、フ
レームメモリ54上では図8に示すように、ステップF1
01で得られたスクリーン自体の映像と同様に、実際のス
クリーン自体とは傾斜角や各辺の縮尺が異なった状態の
スクリーン40mに、円図形Qmが映し出されたイメー
ジが記憶される。当然円図形Qm自体も楕円状または卵
状と変形したイメージとなっている。
【0017】ここで、円図形Qmの重心点を求めれば、
その値がa1 領域におけるCRT10のビーム中心位置
としてフレームメモリ54上で表現される値となる。な
ぜなら、テレビカメラ51やプロジェクターPの設置ず
れやスキュー歪等によって画像が回転ずれを起こしてい
ても、円の重心位置は変化せず、また、同様の原因か
ら、真円の映像を卵形或は楕円としてとらえても、真円
の中心は卵形或は楕円の重心位置に相当するからであ
る。そこで、CPU55においてフレームメモリ54の
データから水平及び垂直方向の輝度分布データを生成す
る演算を行ない、さらに生成された水平、垂直各方向の
輝度分布データの重心位置を求めるという、2段階の演
算処置を行なわせることによって、スクリーン40に表
示された円図形の重心位置、すなわちa1 領域における
CRT10のビーム中心位置を求める(F107)。
【0018】ステップF107におけるCPU55の演算処
理動作の一例は、図9のフローチャート、及び図10,
図11を参照して説明される。まず、上記したように図
4のステップF106においてフレームメモリ54に記憶さ
れたデータのうち、スクリーン40の表示可能領域40
aに相当するP1,P2 ,P3 ,P4 で囲まれた範囲内
のデータが、システムコントローラ56の制御に基ずい
てCPU55に読み込まれ(F107a) 、まず、このデータ
をV方向(縦方向)に集計し、図9に示すように水平方
向の輝度分布データhD が求められる(F107b)。
【0019】水平方向の輝度分布データhD を求める演
算としては、フレームメモリ54から読み込まれた各ピ
クセルのデータ値をDmn(D11・・・・・・・ DMN)とする
と、このDmnは輝度レベルを示すデータであるため、所
定のしきい値LS を設定して、Dmn>LS となるデータ
を有するピクセル数を縦方向(V方向)に集計するよう
にすればよい。このようにして求められた水平方向の輝
度分布データhD は図10に示すように半円状になり、
このデータhD からさらに以下のように演算処理を施す
ことによって円図形の水平方向の重心位置を求めること
ができる(F107c) 。
【0020】データhD (半円部分)を取り出して、図
11のように位置情報を示すx座標と、ピクセル数を示
すy座標において、x座標の値x1 ・・・・・・xp に対応す
るy座標の値をy1 ・・・・・・yp とする。そして円図形の
水平方向の重心位置HG の値をxG とすると、
【数1】 が成立する。したがって、重心の値xG は、
【数2】 として求めることができる。
【0021】ステップF107c において円図形の水平方向
の重心位置HG (xG )が求められた後は、このHG
値を保持するとともに、ステップF107d において、ステ
ップF107aで読み込んだフレームメモリ54のデータを
今度は横方向に集計して、垂直方向の輝度分布データv
D を求める。そしてステップF107c と同様の方法で、輝
度分布データvD から円図形の垂直方向の重心位置VG
を演算によって求める(F107e) 。
【0022】このように、H方向及びV方向の輝度分布
を求める演算と、輝度分布データの各値から、重心位置
の値を導く演算が行なわれることによって、円図形Qm
の水平及び垂直方向の重心位置、即ちフレームメモリ5
4上でビーム中心位置を表現する座標値HG 及びVG
算出され、CPU55は座標値(HG ,VG )をビーム
中心位置座標としてシステムコントローラ56に出力す
る(F107f) 。
【0023】例えば以上のようなCPU55の演算によ
って、a1 領域におけるCRT10のビーム中心位置が
フレームメモリ54上の座標値(HG ,VG )が得られ
るが、システムコントローラ56は当該ビーム中心位置
の座標値を予め算出しておいたa1 領域の中心位置C1m
を示す座表値(HC1,VC1)と比較する(F108)。そし
て、映像信号再生回路系1をコントロールして実際のレ
ジストレーション調整制御を行ない(F110)、最終的に座
標値(HG,VG )と座表値(HC1,VC1)を一致させ
る(F109)。
【0024】CRT10について調整が終了したら次に
図7の円図形Qの緑色の映像をパターンジェネレータ5
0から発生させ、同様にCRT20についてのレジスト
レーション調整を行なう (F111〜F116) 。そして、それ
が終了したら青色の円図形Qを出力し、さらに同様にC
RT30についてのレジストレーション調整を行なう(F
117〜F122) 。
【0025】以上の動作によって、a1 領域におけるレ
ジストレーション自動調整が達成される。a2 〜a25
領域についても、それぞれの領域の中心点(C2
25)を中心とする円図形をR,G,B各色について発
生させ、それぞれビーム中心位置を検出してフレームメ
モリ54上の中心位置(C2m〜C25m )と比較しながら
同様の調整動作を行なえばよい。
【0026】なお、ビーム中心点の検出は円図形の重心
を算出することによって得るようにしたが、ドットパタ
ーンや菱形パターンを表示して算出するなど、各種方法
がある。さらに、本実施例では各領域の中心点(C2m
25m )を基準としてビーム中心位置を比較し、調整動
作を行なうようにしたが、フレームメモリ54上ではP
1 ,P2 ,P3 ,P4 で囲まれた範囲内の位置であれば
如何なる位置であっても算出できるため、調整用の表示
パターンの映像に伴って調整時の基準値の設定及び比較
の方式は各種考えられる。もちろんスクリーン領域もa
1 〜a25に限られず、また領域分割の必要の無い場合も
考えられる。
【0027】いずれにしても本実施例の表示調整方式で
は、予めスクリーン40の表示可能領域40aの4コー
ナー位置をフレームメモリ54上のP1 ,P2 ,P3
4の座標値によって把握しており、従って表示可能領
域40aにおいて調整動作の基準となる所定の位置をP
1 ,P2 ,P3 ,P4 の座標値(HP1,VP1),
(HP2,VP2),(HP3,VP3),(HP4,VP4)から
算出して保持するようにし、さらにスクリーン40に投
影されるパターン映像から得られる情報についてもフレ
ームメモリ54上での座標位置として把握するため、基
準となる座標とパターン映像から得られる情報の座標の
相対位置関係は調整作業単位で固定されることになる。
従って、ビーム位置検出に基づく調整作業を行なう際の
スクリーン40とテレビカメラ51の位置関係を厳密に
規定しておく必要はない。
【0028】なお、以上の実施例ではプロジェクターに
おけるレジストレーション調整を例にあげて説明した
が、本発明はモニタCRTにおけるコンバーゼンス調整
やラスタ歪の調整等、映像出力装置において、ビーム位
置を撮影手段で検出して行なう全ての調整動作に利用で
きる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように本発明の投射型表示
装置の調整装置及びその調整方法は、映像表示可能領域
の全域を、表示面の法線に対して角度をなす方向から撮
像できる位置に配置される撮像手段と、この撮像手段に
よって得られた情報を記憶するメモリ手段とを備え、映
像表示可能領域となる例えばスクリーンやモニター画面
の全域を幾何学的に歪んだ映像出力として撮像した場合
も、その映像情報から4点のコーナをメモリ手段上の4
点の座標として特定し、映像情報に基づいて求められる
べき各調整点のドット位置の座標を特定された4点の座
標から算出し、これを調整パターン用の映像に基づいて
特定される各ビームのドット位置座標と比較した結果に
基づいて調整制御動作が行なわれるようにしているの
で、ビーム位置検出に基づくプロジェクタ等の調整作業
を行なう際に、映像表示可能領域と撮影手段の位置関係
を任意に設定することができ、各調整点毎に撮像手段を
駆動制御するような制御が省略され、調整装置、及び調
整作業が非常に簡略化されるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明をプロジェクターの調整に供する場合の
実施例を示したブロック図である。
【図2】本実施例のスクリーンの領域分割の説明図であ
る。
【図3】本実施例のスクリーンの各領域の中心点の説明
図である。
【図4】本実施例のシステムコントローラの動作を示す
フローチャートである。
【図5】本実施例のフレームメモリに保持されたスクリ
ーンデータの説明図である。
【図6】本実施例において表示可能領域を示す4点から
算出される絶対位置の説明図である。
【図7】本実施例の調整用のパターン映像の一例の説明
図である。
【図8】本実施例のフレームメモリに保持されたパター
ン映像データの説明図である。
【図9】本実施例のCPUの演算動作を示すフローチャ
ートである。
【図10】本実施例のCPUによる重心算出動作の説明
図である。
【図11】本実施例のCPUによる重心算出動作の説明
図である。
【符号の説明】 1 映像信号処理回路系 10,20,30 CRT 40 スクリーン 51 テレビカメラ 54 フレームメモリ 55 CPU 56 システムコントローラ 50 パターンジェネレータ

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】映像表示可能領域内の表示面に映像を出力
    する映像出力手段を有する投射型表示装置を調整する調
    整装置において、 少なくとも前記映像表示可能領域の全域を、前記表示面
    の法線に対して角度をなす方向から撮像できる位置に配
    置される撮像手段と、前記撮像手段によって得られた情報を記憶するメモリ手
    段と前記表示面の法線に対する角度により幾何学的に歪んだ
    情報として前記メモリ手段に記憶された前記映像表示可
    能領域の周囲枠の情報から前記映像表示可能領域のコー
    ナ4点の座標を特定すると共に、特定された前記コーナ
    4点の座標より前記表示面上の位置情報を前記メモリ手
    段における座標値として対応付ける演算を行う演算手段
    前記演算手段により対応付けられた前記座標値に基づ
    き、前記映像出力手段が出力する映像の分割された各部
    の位置を調整するように制御を行う調整制御手段とを備
    えたことを特徴とする投射型表示装置の調整装置。
  2. 【請求項2】 上記映像出力手段による映像出力として
    所定の調整用の映像が表示されるように映像信号を供給
    する調整用映像信号発生手段をさらに備え、 前記演算手段は、前記メモリ手段に記憶された前記映像
    表示可能領域の周囲枠の情報から前記映像表示可能領域
    のコーナ4点の座標を特定し、 該4点の座標を基準として前記調整用映像信号発生手段
    から出力される調整用信号に基づいて特定されるべき前
    記メモリ上の第1の位置座標を算出し、 前記調整用映像が表示された状態で前記映像表示可能領
    域の全域を撮像手段で撮像したとき時に前記メモリ手段
    に記憶される情報から、当該調整用映像に基づいて特定
    される前記メモリ上の第2の位置座標を得ると共に、 前記調整制御手段は前記第1の位置座標と前記第2の位
    置座標の比較結果に基づき前記映像出力手段が表示する
    映像の位置を調整するように制御することを特徴とする
    請求項1に記載の投射型表示装置の調整装置。
  3. 【請求項3】 前記第2の位置座標は表示ピクセルの分
    布から演算された重心位置によって決定されることを特
    徴とする請求項2に記載の投射型表示装置の 調整装置。
  4. 【請求項4】 映像表示可能領域内の表示面に映像を出
    力する映像出力手段を有する投射型表示装置の調整方法
    であって、 前記表示面の法線に対して角度をなす方向から少なくと
    も前記映像表示可能領域の全域を撮像し、 前記撮像手段によって得られた情報をメモリ手段に記憶
    し、 前記表示面の法線に対する角度により幾何学的に歪んだ
    情報として前記メモリ手段に記憶された前記映像表示可
    能領域の周囲枠の情報から前記映像表示可能領域のコー
    ナ4点の座標を特定し、 特定された前記コーナ4点の座標より前記表示面の位置
    情報を前記メモリ手段における座標値として対応付ける
    演算処理を行い、 前記演算処理により対応付けられた前記座標値に基づ
    き、前記映像出力手段が出力する映像の分割された各部
    の位置を調整することを特徴とする投射型表示装置の調
    整方法。
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