JPH07131802A

JPH07131802A - 画像補正装置

Info

Publication number: JPH07131802A
Application number: JP27640393A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Inoue; 育徳井上; Susumu Tsujihara; 進辻原
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-11-05
Filing date: 1993-11-05
Publication date: 1995-05-19

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、カラ−テレビジョン受像機を補正
する装置に関し、コンバ−ゼンスや幾何学歪補正を自動
的に行う画像補正装置に関するものであり、撮像装置の
表示装置に対する相対位置、撮像装置の撮像歪など撮像
に関連する歪の影響をなくすことにより高精度の調整を
行うことの可能な画像補正装置を提供することを目的と
する。【構成】画像表示系に依存しない調整用基準座標設定
器１を撮像し、撮像装置の表示装置に対する相対位置、
撮像装置の撮像歪など撮像に関連する歪を算出すること
により、撮像装置の各種歪に影響されない高精度の幾何
学歪・コンバ−ゼンス調整を行うことが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラ−テレビジョン受
像機を補正する装置に関し、コンバ−ゼンスや幾何学歪
補正を自動的に行う画像補正装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像補正装置としては、例えば特
開平５−３０５２０号公報に示されている。図１７はこ
の従来の画像補正装置の基本構成を示すブロック図を示
すものである。図１７において、１０１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、１１
０、１２０、１３０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射管（ＣＲＴ）、１１１、
１２１、１３１は前記単色投射管をスクリーン１４０に
結像するレンズ系を示す。また各単色投射管において、
Ｅは電子銃、Ｄは偏向装置を示す。

【０００３】このようなプロジェクターＰＲは、赤、
緑、青（以下Ｒ、Ｇ、Ｂとする）各投射管１１０、１２
０、１３０にそれぞれ映像信号再生回路系１０１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１１１、１２１、１３１を介してスクリー
ン１４０上に合成され、カラー画像を形成するものであ
る。

【０００４】１５０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
１０１を介してＲ、Ｇ、Ｂ各投射管１１０、１２０、１
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。

【０００５】１５１はテレビカメラでありスクリーン１
４０の全体が撮像できる位置に設置されている。そし
て、周囲が黒枠１４０ｂとされた表示可能領域１４０ａ
を有するスクリーン１４０に表示された映像は、テレビ
カメラ１５１及び信号処理回路１５２を介して映像信号
（輝度データ）に変換される。

【０００６】１５３は信号処理回路１５２の出力を所定
のタイミングでＡ／Ｄ変換されるＡ／Ｄ変換器であり、
１５４はディ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。１５５は演算処理部（ＣＰ
Ｕ）であり、フレームメモリ１５４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う。

【０００７】１５６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１５
３、フレームメモリ１５４、ＣＰＵ１５５、及びパター
ンジェネレータ１５０の動作を制御している。またＣＰ
Ｕ１５５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、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。

【０００８】以上のように構成された従来の画像補正装
置について以下その動作を詳しく説明する。ここで、ス
クリーン１４０上の表示可能領域１４０ａは図１８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１９にＣ1〜Ｃ25として示すように中心
領域が存在する。以下、スクリーン１４０上のａ1領域
においてプロジェクターＰＲから出力されるＲ、Ｇ、Ｂ
の各ビーム中心領域をＣ1位置に合わせ込むためのシス
テムコントローラ１５６の制御動作を図２０のフローチ
ャートに基づいて説明する。

【０００９】まず、テレビカメラ１５１から、何も映像
が投影されていない状態でのスクリーン１４０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１５４に記憶させる(F101)。スクリーン１
４０とテレビカメラ１５１の設置位置は、テレビカメラ
１５１がスクリーン１４０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１４０を撮影した映像は、必ずしもスクリーン１４０
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１５４に保持されるスクリーン１４０の映像１４０ｍ
は図２１に示すように、傾いたり各辺の縮尺が異なって
しまう。

【００１０】ここで、スクリーン１４０ｍ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１４０は周囲が黒枠１４０ｂであるた
め、フレームメモリ１５４に記憶された輝度情報をＣＰ
Ｕ１５５が取り込んで画像処理を行うことにより、スク
リーン１４０ｍ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ＣＰＵ１５５は４コー
ナーの位置Ｐ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ4をフレームメモリ１５４
における位置座標（Ｈp1、Ｖp1）、（Ｈp2、Ｖp2）、
（Ｈp3、Ｖp3）、（Ｈp4、Ｖp4）、として把握できる。
スクリーン１４０ｍの表示可能領域の座標範囲がわかれ
ば、表示可能領域内の全ての位置はフレームメモリ１５
４内の座標値として算出し表現できることになる。

【００１１】例えば、図１９に示された各領域ａ1から
ａ25の中心位置Ｃ1〜Ｃ25もそれぞれＰ1、Ｐ2、Ｐ3、Ｐ
4の座標値から幾何学計算によって算出し、座標値で表
現できる。つまり、図２２に示す中心位置Ｃ1mからＣ25
m、すなわち、実際のスクリーン１４０における各領域
の中心位置Ｃ1〜Ｃ25に対応するフレームメモリ１５４
に保持されたスクリーン１４０ｍにおける各領域の中心
位置Ｃ1mからＣ25mは、すべて（Ｈc1、Ｖc1）〜（Ｈc2
5、Ｖc25）の座標値で表現できることになる。

【００１２】そこで、ＣＰＵ１５５は中心位置Ｃ1m〜Ｃ
25m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１５６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(F10
4)。中心位置Ｃ1m〜Ｃ25mのフレームメモリ１５４上の
座標値（Ｈc1、Ｖc1）〜（Ｈc25、Ｖc25）を得たら、次
にＲ、Ｇ、Ｂの各ＣＲＴ１１０、１２０、１３０におい
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１５４上の座標値と
して求め、それらが上記中心位置をＣ1m〜Ｃ25mと一致
するようにレジストレーション調整を行えば、調整作業
は完了となる。

【００１３】そこで、ａ1領域についてのＣＲＴ１１０
の調整を行うには、まずシステムコントローラ１５６は
パターンジェネレータ１５０を制御して、図２３に示す
ようにスクリーン１４０上の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(F
105)。

【００１４】尚、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、ＣＲＴ１２０、１３０は使用されな
い。そして図２３の映像が映し出されたスクリーン１４
０をテレビカメラ１５１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１５４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１
４０の映像として、フレームメモリ１５４上では図２４
に示すように、ステップF101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１４０ｍに、円図
形Ｑｍが映し出されたイメージが記憶される。円図形Ｑ
ｍ自体の楕円上または卵状と変形したイメージとなって
いる。

【００１５】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ＣＲＴ１１０のビーム中心位
置としてフレームメモリ１５４上で表現される値とな
る。なぜなら、テレビカメラ１５１やプロジェクターＰ
Ｒ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、真円の映像を卵形あるいは楕円としてとらえて
も、真円の中心は卵形あるいは楕円の重心位置に相当す
るからである。そこでＣＰＵ１５５においてフレームメ
モリ１５４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わせることによって、スクリーン１
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ＣＲＴ１１０のビーム中心位置を求める(F10
7)。

【００１６】ステップF107におけるＣＰＵ１５５の演算
処理動作の一例を図２５のフローチャート、及び図２
６、図２７を参照して説明する。まず、上記したように
図２０のステップF106においてフレームメモリ１５４に
記憶されたデータのうち、スクリーン１４０の表示可能
領域１４０ａ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１５６の制御
に基づいてＣＰＵ１５５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２５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(F107
b)。

【００１７】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１５４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２６に示すように半円状となり、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)。

【００１８】データｈD（半円部分）を取り出して、図
２７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 ( ｘ1 - ｘG )ｙ1 + ( ｘ2 - ｘG )ｙ2 + ・・・ + ( ｘP
- ｘG )ｙP = ０が成立する。従って、重心の値ｘGは、ｘG = ( ｘ1ｙ1 + ｘ2ｙ2 + ・・・ + ｘpｙp ) / ( ｙ1 +
ｙ2 + ・・・ + ｙp ) として求めることができる。

【００１９】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の値
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１５４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
p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Ｖpから円図形の垂直方向の輝度分布データ
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)。

【００２０】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、すなわちフレームメモリ
１５４上でビーム中心位置を表現する座標値ＨG及びＶG
が算出され、ＣＰＵ１５５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１５６に出
力する(F107f)。

【００２１】以上のようなＣＰＵ１５５の演算によっ
て、ａ1領域におけるＣＲＴ１１０のビーム中心位置が
フレームメモリ１５４上の座標値（ＨG、ＶG）として得
られるが、システムコントローラ１５６は当該ビーム中
心位置の座標値をあらかじめ算出しておいたａ1領域の
中心位置Ｃ1mを示す座標値（Ｈc1、Ｖc1）と比較する(F
108)。

【００２２】そして、映像信号再生回路系１０１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い
(F110)、最終的に座標値（ＨG、ＶG）と座標値（Ｈc1、
Ｖc1）を一致させる(F109)。ＣＲＴ１１０について調整
が終了したら次に図２３の円図形Ｑの緑色の映像をパタ
ーンジェネレータ１５０から発生させ、同様にＣＲＴ１
２０についてのレジストレーション調整を行う(F117〜F
122)。

【００２３】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の
領域についても、それぞれの領域の中心点（Ｃ2〜Ｃ2
5）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（Ｃ2m〜Ｃ25m）と比較
しながら同様の調整動作を行えばよい。

【００２４】以上説明したように、映像表示可能領域の
全域をメモリ手段上の４点の座標として特定し、パター
ン映像に基づいて求められるべき第１の位置座標を特定
された４点の座標から算出し、これをパターン映像に基
づいて特定される第２の位置座標と比較した結果に基づ
いて調整制御動作が行われることにより、ビーム位置検
出に基づくプロジェクターやモニタの調整作業を行う際
に映像表示可能領域と撮像手段の位置関係を厳密に規定
しておく必要はなく、調整作業が非常に簡略化される。

【００２５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来の構成では、表示装置の画像表示可能領域の
４点の座標から表示面に対し一次関数的に基準座標を設
定し、これをもとに画像歪の調整を行っているために、
例えば撮像装置のレンズの歪のような二次関数的な歪を
考慮した調整を行うことができないという課題を有して
いた。また撮像装置の位置、画角の調整について考慮し
ていないため、撮像装置の設置に時間がかかるといる問
題点を有していた。

【００２６】本発明はかかる点に鑑み、幾何学歪・コン
バ−ゼンス調整時において、調整に最適な位置、画角と
なるように撮像装置を制御し、さらに撮像装置の表示装
置に対する相対位置、撮像装置の撮像歪など撮像に関連
する歪の影響をなくすことにより短時間でかつ高精度の
調整を行うことの可能な画像補正装置を提供することを
目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、画像表示
装置の表示画面十字上及び周辺部の所定の画像調整点に
対応した画像調整用の基準座標を設定する調整用基準座
標設定手段と、前記画像表示手段の画像表示領域を撮像
する撮像手段と、前記撮像手段の撮像信号出力から前記
基準座標を算出する位置算出手段と、前記位置算出手段
の出力から幾何学歪・コンバ−ゼンス誤差を算出する誤
差算出手段と、前記誤差算出手段の出力から幾何学歪・
コンバ−ゼンス誤差を補正する補正信号を発生する補正
信号発生手段と、前記補正信号発生手段の出力から前記
画像表示装置の表示位置の制御を行う制御手段を備えた
構成である。

【００２８】第２の発明は、幾何学歪・コンバ−ゼンス
調整用のテスト信号を発生するテスト信号発生手段と、
画像表示装置に映出された前記テスト信号を撮像する撮
像手段と、前記撮像手段の出力から前記基準座標の位置
を算出する位置算出手段と、前記位置算出手段の出力か
ら前記撮像手段の位置、画角を制御する制御手段を備え
た構成である。

【００２９】

【作用】第１の発明は、画像表示系に依存しない調整用
基準座標設定手段を撮像し、撮像装置の表示装置に対す
る相対位置、撮像装置の撮像歪など撮像に関連する歪を
算出することにより、撮像装置の各種歪に影響されない
高精度の幾何学歪・コンバ−ゼンス調整を行う。

【００３０】第２の発明は、画像表示装置に表示された
幾何学歪・コンバ−ゼンス調整用のテスト信号位置と、
撮像されたテスト信号との対応づけを行い、このテスト
信号の位置を算出することにより、撮像装置の画角、位
置の最適制御を行うことにより撮像装置の設置調整を簡
略化した高精度の幾何学歪・コンバ−ゼンス調整を行
う。

【００３１】

【実施例】以下本発明の第１の実施例について、図面を
参照しながら説明する。図１は本発明の第１の実施例に
おける画像補正装置の基本構成を示すブロック図であ
る。

【００３２】図１において、１は幾何学歪・コンバ−ゼ
ンス調整において、プロジェクタ１７の画像調整点に対
応した調整用の基準座標を与える調整用基準座標設定
器、２はスクリーン１６を撮像する撮像部、３は撮像部
２からの撮像信号をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ
変換器、４はＡ／Ｄ変換器によりディジタルデータに変
換された撮像信号を記憶するフレームメモリ、５はフレ
ームメモリ４に記憶された撮像信号のデータから後述す
る位置情報の算出を行う位置算出部、６は位置算出部５
の出力に基づいて幾何学歪・コンバ−ゼンス誤差の算出
を行う誤差算出部である。

【００３３】７は誤差算出部６の出力に基づいて幾何学
歪・コンバ−ゼンス補正用の補正信号を発生する補正信
号発生部、８は補正信号発生部７の発生する補正信号に
よりＣＲＴの偏向部９（ＤＹ）及び補助偏向部１０（コ
ンバ−ゼンスヨーク＝ＣＹ）の制御を行う制御部であ
る。１１は幾何学歪・コンバ−ゼンス調整用のテスト信
号を発生するテスト信号発生部、１２は映像信号と、テ
スト信号の切り換えを行うスイッチ、１３はプロジェク
タ１７のＣＲＴ１４を駆動する駆動回路、１５はＣＲＴ
１４に映出された画像をスクリーン１６に投射する投射
レンズである。

【００３４】以上のように構成された本発明の第１の実
施例の画像補正装置の動作を図２のフローチャートに沿
って説明する。

【００３５】調整にあたって、まずプロジェクタなどの
表示系に依存しない基準座標を求めるため、画像を表示
するスクリーン１６上に調整用基準座標設定器１を設置
する(F101)。ここで、調整基準設定器は後述する調整用
のテスト信号映出のため取り外し可能である。また調整
用基準座標設定器１の構成は図３(ａ)に示すように調整
用の基準点が画像調整における調整点に対応した形、例
えば方形マトリクス状に配列されたものであり、基準点
は、発光素子あるいは白地上の黒点など撮像により認識
可能な点である。

【００３６】一般的に幾何学歪補正に要求される補正精
度は表示画面に対し１％程度であるので、先に述べたよ
うな基準点の設定方法で十分の精度が保証できる。次
に、調整用基準座標設定器１に設けられた基準点を撮像
し、撮像部２によりスクリーン１６を撮像し、その撮像
信号をＡ／Ｄ変換器３によりディジタルデータに変換し
そのデータをフレームメモリ４に記憶する(F102)。フレ
ームメモリ４に保存される撮像された基準座標のデータ
イメージは、スクリーン１５に対する撮像部２の設置状
態、撮像レンズなどによる撮像歪により、例えば図３
(ｂ)に示すようなものとなる。

【００３７】次に位置算出部５により、フレームメモリ
４上に保存されたデータから調整基準座標の算出を行う
ことにより、撮像系による画像歪の状態を把握する(F10
3)。ここで調整基準座標は、フレームメモリ４のアドレ
ス値として求められる。このようにして算出された調整
基準座標を保持し、以下の調整に用いる。

【００３８】ここで、表示系によらない基準座標が必要
な理由を図４を用いて説明する。図４はスクリーンに映
出された画像と、その画像を撮像し、フレームメモリに
保存された撮像信号を示している。一般的にスクリーン
１６に映出される画像は、スクリーン１６に対するプロ
ジェクタ１７の投射角度やＣＲＴ１４の偏向歪などの各
種の要因により、図４(ａ)における４ａような画像歪を
生ずる。また、スクリーン１６を撮像部２により撮像す
る場合、スクリーン１６に対する撮像部２の設置状態、
撮像部２の撮像レンズなどによる歪などにより、撮像部
２の撮像信号のフレームメモリ上でのデータイメージは
４ｆのような歪を生ずる。

【００３９】このように画像歪は表示系、撮像系におい
て同様の特性で生ずるために、撮像部の出力からのみで
は、その出力において生じた歪が、表示系によるもの
か、撮像系によるものかの判断がつかない。例えば、図
４に示すように、スクリーン１６上の画像を撮像部２に
より撮像し、フレームメモリ４に保持された撮像データ
をもとに、画像歪がなくなるように画像表示装置の偏向
部９及び補助偏向部１０の制御を行い幾何学歪・コンバ
−ゼンス調整を行う場合を考える。

【００４０】図４(ａ)に示したように撮像系に歪が存在
せず、表示系のみに画像歪が存在する場合、スクリーン
上の画像４ａと、撮像された画像４ｂの対応がとれてい
るために、補正を行うことにより、スクリーン１６上の
画像の歪をなくすことができる。しかし、図４(ｂ)に示
すように、表示系に歪が存在せず、撮像系に歪が存在す
る場合、補正系は、フレームメモリ４上の撮像データ４
ｆの歪をなくすように画像表示装置の補正を行うため
に、補正後のフレームメモリ４上の撮像データ４ｈのデ
ータイメージの歪は補正されるが、実際のスクリーン１
６上の画像は４ｇのように歪を生じる。

【００４１】以上説明したように、撮像系の歪に影響さ
れず、幾何学歪・コンバ−ゼンス調整を行うためには、
撮像系による歪を把握し、撮像系、表示系のどちらによ
る画像歪であるかの判断を行う必要がある。

【００４２】調整基準座標を求めた後、調整基準座標設
定器１をスクリーン１６上から取り外し、スクリーン１
６上に幾何学歪・コンバ−ゼンス調整用テスト信号を映
出する(F104)。ここで幾何学歪・コンバ−ゼンスの調整
はＲ、Ｇ、Ｂの各ＣＲＴについて行うが、調整動作は同
様であるため、ここではＧについてのみ説明を行う。本
実施例のテスト信号を図５に示す。この図５(ａ)(ｂ)か
らわかるように、テスト信号はスクリーン１６を底面、
信号のレベル方向を高さ方向としてみた場合、四角錘状
となっている。

【００４３】このようにスクリーンに映出されたテスト
信号がレベル方向に対して線形となるためには、表示装
置におけるガンマ補正が必要となる。ガンマ補正を考慮
したテスト信号発生部１１について以下説明する。

【００４４】一般にＣＲＴの入力信号電圧(Ｅ)対発光出
力(Ｌ)の関係は以下に示す式Ｌ＝ｋ・Ｅ^r により近似できる。この式の入力電圧(Ｅ)の指数γがそ
のＣＲＴのガンマ特性を表し、この値は、一般にγ=2.2
となる。このガンマ特性はＣＲＴに対し一意に決定され
る量なので、テスト信号発生部１１において、例えばＲ
ＯＭを用いてテスト信号電圧(Ｅ)をＥ^-rと変換しておけ
ば、発光出力(Ｌ)は、Ｌ＝ｋ・Ｅとなり、入力に対し線
形となる。以下の四角錘状のテスト信号を用いた幾何学
歪・コンバーゼンス補正の説明においては、ガンマ特性
が補正ずみのものとして説明を進める。

【００４５】スクリーン１６に調整用のテスト信号を映
出した後、このテスト信号を撮像部２により撮像し、Ａ
／Ｄ変換されたデータをフレームメモリ４上に記憶し(F
105)、フレームメモリ４に記憶されたテスト信号のデー
タイメージからテスト信号の位置の算出を行う(F106)。

【００４６】フレームメモリ４上のテスト信号のデータ
イメージは図６(ａ)の６ａ〜６ｉに示すように、画像表
示系による歪と、撮像系による歪とにより、その配列は
歪んだ形となっているが、本実施例では、撮像系による
歪は先に算出し、図６において黒丸で示したようにフレ
ームメモリ上のアドレスの調整基準座標６ｊ〜６ｒとし
て把握しているので、この調整基準座標６ｊ〜６ｒにテ
スト信号６ａ〜６ｉの位置を一致させることにより撮像
歪に影響されることなく、画像歪の補正を行うことがで
きる。

【００４７】幾何学歪・コンバ−ゼンス調整後のスクリ
ーン上の画像と、フレームメモリ上の画像イメージは図
６(ｂ)のようになる。ここでフレームメモリ上の画像イ
メージは撮像系による歪を持っているが、この撮像系の
歪と画像系の歪を分離して画像系の歪のみの補正を行う
ことにより、スクリーン上において画像系の歪の補正さ
れた正確な画像が得られる。

【００４８】次に、テスト信号の位置の算出方法につい
て説明する。説明には、図７の位置算出部の詳細な構成
を示すブロック図、図８、図９、図１０、図１１の動作
波形図を用いる。図７において、７０は、撮像されたテ
スト信号の差分を求める差分フィルタ、７１は差分フィ
ルタ７０の出力から、テスト信号の線形部分を求める線
形領域算出部、７２は線形領域算出部７１の出力からテ
スト信号の重心位置の算出を行う重心位置算出部であ
る。

【００４９】以下、テスト信号の重心位置の算出方法に
ついて説明する。本実施例において、説明ため撮像部２
の撮像素子としてＣＣＤを用いるが、フォトダイオード
などのようにパルス応答速度の遅い撮像デバイスでも上
記のように低周波成分のテスト信号であるため高精度の
検出と補正ができると共に、焦点がずれた非結像面での
検出でも実現できることは言うまでもない。

【００５０】ＣＣＤによる検出を行う理由としては３つ
ある。第１番目に全画面の情報を取り込み幾何学歪の補
正を行う場合に撮像素子である検出系の幾何学歪が無視
できないため、１％以下の歪の少ない素子であること。
第２番目には表示装置の走査周波数の異なる表示画面で
も撮像系の特定の走査周波数に走査変換されるため、そ
れ以降の画像処理が一定条件で行うことができること。

【００５１】第３番目に光学レンズの変更により焦点距
離の監視距離の対応が可能となるため各種の表示装置に
対応可能であることである。以上の理由によりＣＣＤを
採用している。

【００５２】位置算出部５では現行方式の３８万画素程
度の白黒ＣＣＤ及び、Ａ／Ｄ変換器４のサンプル周波数
は１４.３２ＭＨｚ程度で処理される検出精度の粗いシ
ステムにおいても、高精度の位置検出が要求される。図
８(ａ)のＡ／Ｄ１５でサンプル周波数ｆsap＝１４.３２
ＭＨｚ（サンプル周期７０ｎｓ）で変換された光電変換
信号を示し、このときの光電変換信号の頂点である重心
位置はサンプル点Ｓ7に存在することになる。図８(ｂ)
は光電変換信号の頂点である重心位置がサンプル点Ｓ6
〜Ｓ7間に存在する。この場合サンプル点が粗いため高
精度の位置検出ができないことになる。そこで重心位置
近傍のサンプル点の電圧から直線近似により重心位置を
算出を行い、高精度の位置検出を可能とする。

【００５３】図８(ｃ)に示すように光電変換信号の立上
がりのサンプル点Ｓ4〜Ｓ6のデータＤ4〜Ｄ6の直線近似
データと、光電変換信号の立下がりのサンプル点Ｓ9〜
Ｓ7のデータＤ9〜Ｄ7の直線近似データの交点を算出す
ることにより、検出精度の粗いシステムにおいても高精
度の重心位置を算出することができる。

【００５４】図９(ａ)の実線は実際のテスト信号を、破
線はＣＣＤカメラによるサンプリング信号を低域通過フ
ィルタ（ＬＰＦ）によって補間された信号を示してい
る。図９(ａ)からわかるように、サンプリング周波数が
低いことによりテスト信号の頂点部分の丸め込みが起こ
り、このようなＣＣＤの出力信号から重心位置を求めよ
うとすると、実際の重心位置はＡ点であるのに、誤って
Ａ’点をテスト信号の重心であると判断してしまう。こ
のような検出誤差をなくすために重心位置を演算により
求める。重心位置の演算はこの丸め込まれた部分を除い
た線形部分を延長し、この延長部分の交点を重心位置と
する。すなわちデータ上では疑似的に図９(ａ)の実線に
示したようなテスト信号データを得るわけである。

【００５５】重心位置の算出は図５に示したようなテス
ト信号の各々に対応する複数の補正領域にデータを分割
して、各領域に対して重心位置算出を行う。以下の演算
処理の説明は一つの領域についてのみ行うが、他の領域
についても同様の演算処理を行うものとする。

【００５６】演算処理の最初の段階として、サンプリン
グによる丸め込み領域を除き、テスト信号データの線形
部分のみを検出する操作を行う。これはテスト信号の画
像データを差分フィルタ７０により差分信号を検出する
ことにより行う。図９(ａ)に示すテスト信号の画像デー
タを差分フィルタ７０に入力すると、その出力データは
図９(ｂ)にようになる。さらにこの出力データから線形
領域算出部７１によりデータの差分信号、すなわちテス
ト信号の傾きが一定である期間Ａ、Ｂの検出を行う。こ
こで傾きが０である期間は無視する。

【００５７】以下、期間Ａ、Ｂ内の画像データのみを有
効として重心位置の演算を行う。ここで重心位置の算出
は、データ上での線形期間Ａ、Ｂを延長し、この交点の
テスト信号を重心とすることにより行う。図９(ｂ)に示
すようにこの重心位置決定の演算は線形部Ａの最も頂点
よりのデータＤA（対応するアドレスｎA）、線形部Ａの
傾きをα、線形部Ｂの最も頂点よりのデータＤB（対応
するアドレスｎB）、線形部Ｂの傾きをβとすれば、重
心位置ｘは以下に示す式で決定できる。

【００５８】ｘ＝ｎA＋（ＤB−ＤA−β・（ｎB−ｎA））／（α−β）このように線形外挿補間による重心位置の決定により、
たとえばＣＣＤカメラのサンプリングが粗い場合でもサ
ンプリング周期以上の高精度の重心位置が検出できる。

【００５９】以上のようにして求めた重心はＣＣＤの各
画素に対応したアドレスマップ上の座標として表され
る。例えば、３８万画素の白黒ＣＣＤカメラを用いた場
合のアドレスマップを図１０に示す。図１０に示すよう
に、このアドレスマップは、水平方向７６８点（ｘ1〜
ｘ768）、垂直方向４９３点（ｙ1〜ｙ493）のアドレス
で構成されている。図１０(ｂ)にテスト信号の重心位置
（黒丸●）が算出された時のアドレスマップの一部拡大
図を示す。図１０(ｂ)に示すように、重心位置として
は、例えば（ｘ＝１２.７、ｙ＝１１．３）というよう
に、アドレスマップ上の点として表される。以下同様
に、表示画面上の各補正領域に対応したテスト信号の重
心の位置がこのアドレスマップ上にマッピングされる。

【００６０】重心位置検出の検出精度を向上させるため
には、信号成分に多くの線形領域が存在することが必要
である。このことを図１１を用いて説明する。図１１
(ａ)に従来のＳＩＮ²波形のような２次的なテスト信号
を示し、図１１(ｂ)に本発明の実施例における四角錘状
のテスト信号を示す。これらのテスト信号を水平走査線
ｌｎ（ｎ＝１〜５）で切った時の特性は同様に山形特性
となるが、従来のテスト信号の場合、２次的な波形とな
っているために、信号レベルに対して量子化誤差が異な
り、最適な量子化を行うことができず検出精度が低下し
てしまう。これに対し本実施例の四角錘のテスト信号で
は、信号が線形となっているために、最適な量子化ビッ
ト数を選ぶことにより、高精度の演算を行うことができ
る。

【００６１】以上のようにテスト信号の位置の算出後、
誤差算出部６において、先に算出した調整用基準座標に
対する誤差を算出する(F107)。さらに求めた誤差情報か
ら、幾何学歪・コンバ−ゼンスの補正信号を補正信号発
生部７により発生し、この補正信号により調整用基準座
標に対する誤差が０となるように画像表示装置の偏向部
９及び補助偏向部１０の制御を行う(F108)。

【００６２】なお、補正信号発生部７と偏向部９及び補
助偏向部１０は一般のカラ−テレビジョン受像機と同じ
動作を行うため説明は省略する。

【００６３】以上説明したように、表示系に依存しない
調整基準座標をまず算出し、撮像歪を把握した後、これ
を基に画像歪の補正を行うことにより、撮像系の歪に影
響されない正確な画像補正を行うことができ、画像表示
装置に対する撮像装置の厳密な設置調整が不要となり、
調整の大幅な簡略化が実現できる。

【００６４】以下、Ｒ、ＢについてもF104〜F108と同様
の処理を行うことにより幾何学歪・コンバ−ゼンス調整
が完了する。

【００６５】本実施例において、全く表示・撮像条件が
決まっていない場合の調整について説明したが、ある程
度表示・撮像条件が決まっている場合、本実施例で説明
した方法とは別の方法でも調整用基準座標の設定を行う
ことができる。この場合の調整用基準座標の設定のしか
たについて表１を用いて説明する。例えば（表１）に示
すように表示装置にスクリーン枠が存在する場合、画面
中央部に本実施例で先に説明したテスト信号を映出し、
このテスト信号位置とスクリーン枠情報を調整用基準座
標とすることができる。

【００６６】

【表１】

【００６７】また同じく（表１）に示すように、輝度を
得るため２段づみＶＰＳ（ビデオプロジェクションシス
テム）の構成とした場合、１段目の調整において得られ
たテスト信号位置のメモリアドレスを２段目の調整にお
ける調整用基準座標とすることができる。

【００６８】次に、本発明の第２の実施例について、図
面を参照しながら説明する。図１２は本発明の第２の実
施例の基本構成を示すブロック図である。

【００６９】図１２において、８０は調整用のテスト信
号を発生するテスト信号発生部、８１はスクリーン８８
に映出されたテスト信号を撮像する撮像部、８２は撮像
部８１の撮像信号をディジタルデータに変換するＡ／Ｄ
変換器、８３はＡ／Ｄ変換器８２によりディジタルデー
タに変換された撮像信号を記憶するフレームメモリ、８
４はフレームメモリ８３に記憶された撮像信号のデータ
から後述する位置情報の算出を行う位置算出部、８５は
位置算出部８４の出力から撮像部８１の画角、位置の制
御を行う制御部、８６はテスト信号発生部８０の発生す
るテスト信号と映像信号との切り換えを行うスイッチ、
８７はＲ、Ｇ、Ｂの各ＣＲＴを駆動する駆動回路であ
る。

【００７０】以上のように構成された本発明の第２の実
施例の画像補正装置の説明を行う。ここで本実施例の撮
像装置は第１の実施例と同様にＣＣＤカメラを用いるも
のとする。この理由は第１の実施例ですでに述べた通り
である。

【００７１】本実施例の概要を説明する。まず、第１の
実施例において説明した図５のような四角錘状の幾何学
歪・コンバ−ゼンス調整用テスト信号を画像表示装置の
調整点に対応するように発生し、表示装置の表示画面上
にこのパターンを映出する。次に表示画面上に映出され
たテスト信号を撮像装置より撮像し、この撮像信号を画
像表示装置の調整点に対応づけながらフレームメモリ８
３上に保存する。

【００７２】このフレームメモリ８３上の撮像信号から
各テスト信号のフレームメモリ８３上における座標を求
め、この座標から画像装置に対する撮像装置の画角、位
置を求め、撮像装置が調整に最適な画角、位置となるよ
うに撮像装置の制御を行う。ここでテスト信号の座標の
算出は、第１の実施例においてしたように、四角錘状の
テスト信号の重心位置をパターンの線形部分から近似計
算することにより求める。

【００７３】幾何学歪調整のように画像表示装置の全画
面を撮像する必要がある場合、調整にあたって撮像装置
の画角の最適調整が必要な理由を図１３を用いて説明す
る。図１３はフレームメモリ８３に保存されたテスト信
号表示画面の撮像信号とＣＣＤのサンプルレートとの関
係を示している。図１３(ａ)が画角の小さい場合の撮像
信号、図１３(ｂ)が最適な画角に調整された場合の撮像
信号である。

【００７４】この図から分かるように最適に画角が調整
された場合、画角が小さい場合に比べテスト信号に対す
る有効なサンプル数が多く、これにより高精度の位置検
出を行うことができる。もちろん他のフォトダイオード
などの撮像素子においても有効なデータが多くなるの
で、画角の最適調整により高精度の位置検出を行うこと
ができる。

【００７５】次に画像表示装置の調整点と調整用のテス
ト信号の対応づけの必要性についての説明を図１４を用
いて行う。図１４(ａ)は表示装置の表示画面上に映出さ
れた調整用のテスト信号を示す。図１４(ｂ)は図１４
(ａ)のテスト信号を撮像しフレームメモリ８３に保存さ
れたテスト信号のデータイメージを示している。フレー
ムメモリ８３上に図１４(ｂ)のようなデータイメージが
得られた場合、画像表示装置の調整点とデータイメージ
との対応づけがなされていなければ、このようなデータ
イメージが得られるのは図１４(ａ)において、Ａ〜Ｆの
点線で示す６通りの撮像状態が考えられ、現在の撮像状
態を確定できないため、撮像装置の最適な位置制御を行
うことができない。

【００７６】しかし、図１４(ｃ)において、(１)〜(２
５)の番号で示したように画像表示装置に映出されたテ
スト信号と、フレームメモリ８３上に保存されたテスト
信号のデータイメージの対応づけがされていれば、現在
の撮像状態を把握することができ、これにより最適な撮
像状態への制御を行うことができる。ここで便宜上画像
表示装置に映出されたテスト信号と、フレームメモリ８
３上に保存されたテスト信号の対応づけを番号により示
したが、実際には、例えば、番号(１)、(２)、・・・の
順に順次テスト信号を出力し、このテスト信号を順次撮
像、フレームメモリに保存することによりこの対応づけ
を行うことができる。

【００７７】また以上説明した方法の他にも、例えば図
１５に示すようにテスト信号の脇にテスト信号の表示位
置を示すコードを表示し、このコードを撮像することに
より表示されたテスト信号とフレームメモリ上のテスト
信号の対応づけを行うことも考えられる。

【００７８】以上のように表示装置に表示されたテスト
信号と対応づけがなされたフレームメモリ上のテスト信
号のデータイメージから撮像装置を最適な位置、画角に
制御する。次にこの制御方法について説明する。説明に
は図１６を併せて用いる。図１６は、撮像されフレーム
メモリに保存されたテスト信号のデータイメージを示
す。制御の手順としては、まず表示画面の中心の調整点
に対応するテスト信号がフレームメモリの中心に位置す
るように撮像装置の位置制御を行う。

【００７９】例えば、図１６の(ａ)のように、表示され
た調整用のテスト信号を撮像したときのデータイメージ
が図１６(ｂ)のようであったとすると、画像表示装置の
画面中心に表示されるテスト信号(１３)の位置がフレー
ムメモリ中心位置になるようにカメラの位置を右に移動
させる[図１６(ｃ)]。テスト信号(１３)をフレームメモ
リの中心に位置するようにカメラ位置を制御した後、カ
メラの画角の制御を行い、すべてのテスト信号がフレー
ムメモリ内に収まるようにする[図１６(ｄ)]。このよう
な制御を行うことにより、表示装置に対する撮像装置の
最適な位置、画角の制御を自動的に行うことができる。

【００８０】以上説明したように画像表示装置に表示さ
れた幾何学歪・コンバ−ゼンス調整用のテスト信号位置
と、撮像されたテスト信号との対応づけを行い、このテ
スト信号の位置を算出することにより、撮像装置の画
角、位置の最適制御を行うことにより、撮像装置の設置
調整を簡略化した高精度の幾何学歪・コンバ−ゼンス調
整を行うことが可能となる。

【００８１】本実施例において、理解を容易にするため
ＣＲＴを用いた画像表示装置について述べてきたが、そ
れ以外の表示装置についても有効であることは言うまで
もない。

【００８２】また本実施例において、画像光を検出する
撮像素子としてＣＣＤカメラを用いた場合について述べ
てきたが、それ以外の例えばフォトダイオードなどの２
次元や１次元センサを用いてもよい。

【００８３】また、第２の実施例において、テスト信号
のデータイメージから撮像装置の最適な位置、画角の自
動制御を行う場合について述べたが、最適な位置、画角
を画像表示装置の表示画面やその他の手段により指示し
て行ってもよい。

【００８４】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明におい
て、画像表示系に依存しない調整用基準座標設定手段を
撮像し、撮像装置の表示装置に対する相対位置、撮像装
置の撮像歪など撮像に関連する歪を算出することによ
り、撮像装置の各種歪に影響されない高精度の幾何学歪
・コンバ−ゼンス調整を行うことが可能となる。

【００８５】また、第２の発明において、画像表示装置
に表示された幾何学歪・コンバ−ゼンス調整用のテスト
信号位置と、撮像されたテスト信号との対応づけを行
い、このテスト信号の位置を算出することにより、撮像
装置の画角、位置の最適制御を行うことにより撮像装置
の設置調整を簡略化した高精度の幾何学歪・コンバ−ゼ
ンス調整を行うことが可能となり、その実用的効果は大
きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における画像補正装置の
基本構成を示すブロック図

【図２】同実施例の動作を示すフローチャート

【図３】同実施例の動作を示す図

【図４】同実施例の動作を示す図

【図５】同実施例の動作を示す図

【図６】同実施例の動作を示す図

【図７】同実施例の位置算出部の詳細な構成を示すブロ
ック図

【図８】同実施例の動作を示す図

【図９】同実施例の動作を示す図

【図１０】同実施例の動作を示す図

【図１１】同実施例の動作を示す図

【図１２】本発明の第２の実施例の基本構成を示すブロ
ック図

【図１３】同実施例の動作を示す図

【図１４】同実施例の動作を示す図

【図１５】同実施例の動作を示す図

【図１６】同実施例の動作を示す図

【図１７】従来の画像補正装置の基本構成を示すブロッ
ク図

【図１８】従来例の動作を示す図

【図１９】従来例の動作を示す図

【図２０】従来例の基本動作を示すフローチャート

【図２１】従来例の動作を示す図

【図２２】従来例の動作を示す図

【図２３】従来例の動作を示す図

【図２４】従来例の動作を示す図

【図２５】従来例の重心位置算出の動作を示すフローチ
ャート

【図２６】従来例の動作を示す図

【図２７】従来例の動作を示す図

【符号の説明】

１調整用基準座標設定器２撮像部４フレームメモリ５位置算出部６誤差算出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像表示装置の表示画面十字上及び周辺部
の所定の画像調整点に対応した画像調整用の基準座標を
設定する調整用基準座標設定手段と、前記画像表示手段
の画像表示領域を撮像する撮像手段と、前記撮像手段の
撮像信号出力から前記基準座標を算出する位置算出手段
と、前記位置算出手段の出力から幾何学歪・コンバ−ゼ
ンス誤差を算出する誤差算出手段と、前記誤差算出手段
の出力から幾何学歪・コンバ−ゼンス誤差を補正する補
正信号を発生する補正信号発生手段と、前記補正信号発
生手段の出力から前記画像表示装置の表示位置の制御を
行う制御手段とを備えたことを特徴とする画像補正装
置。
【請求項２】幾何学歪・コンバ−ゼンス調整用のテスト
信号を発生するテスト信号発生手段と、画像表示装置に
映出された前記テスト信号を撮像する撮像手段と、前記
撮像手段の出力から前記基準座標の位置を算出する位置
算出手段と、前記位置算出手段の出力から前記撮像手段
の位置、画角を制御する制御手段とを備え、前記画像表
示装置に表示されたテスト信号位置と前記撮像手段によ
り撮像されたテスト信号との対応づけがなされるように
構成したことを特徴とする画像補正装置。
【請求項３】テスト信号発生手段は、表示画面を底面、
信号レベル方向を高さ方向としてみた場合、四角錘状と
なるようなパターンを少なくとも一つ出力するようにし
たことを特徴とする請求項２記載の画像補正装置。
【請求項４】位置算出手段は、撮像信号の線形部分から
尖頭値の位置を近似計算することにより求めることを特
徴とする請求項２記載の画像補正装置。