JPH08331610A - 自動画像調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スクリーン上に表示されたテスト信号の表示
位置、表示状態等を自動的に検出する自動画像調整装置
を得る。 【構成】 スクリーン４上の比較的小さな長方形の各頂
点となる位置に表示されたテスト信号を撮像する撮像位
置制御手段５〜７，９の角度を検出し、この検出角度か
らＣＰＵ１２でスクリーン４上ｍ×ｎ点の調整点位置の
うち４コーナ部の調整点を撮像するための角度を算出
し、撮像位置制御手段５〜７，９を算出角度に制御して
上記調整点位置に表示したテスト信号を撮像し、これら
の調整点を撮像するための正確な角度を検出する。この
検出角度からｍ×ｎ点全ての調整点を撮像する撮像位置
制御手段５〜７，９の角度を算出し、撮像位置制御手段
５〜７，９を順次算出角度に制御することで各調整点位
置に表示されたテスト信号を順次撮像し、その表示位
置、表示状態等を自動的に検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は画像表示装置のセット
アップ調整を自動的に調整する自動調整装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】図１３は例えば特公平３−３８７９７号
公報に示された従来のＣＲＴ方式ビデオプロジェクタ用
コンバーゼンス調整装置の構成を示すブロック図であ
る。同図において、２はＣＲＴ方式ビデオプロジェク
タ、４はスクリーンであり、１０６はドット発生器、１
０７は映像回路、１１６は出力増幅器、１２０は投写陰
極線管、１２１は投写レンズ、１２２は偏向ヨーク、１
２３はコンバーゼンスヨークを示す。１２４はデジタル
コンバーゼンス部であり、１２５は偏向ヨーク１２２を
駆動する駆動回路である。点線に囲まれた１２６は撮像
部であり、カメラ８と、カメラ８をスクリーン４上の任
意の点に向けることができるカメラヘッドアングル移動
部１２８を備えている。カメラヘッドアングル位置検出
部１２９は、カメラ８の角度から画面内のどの位置を指
しているかを検出する。デジタル記憶装置１３０は、カ
メラヘッドアングル移動部１２８を制御し、かつ、調整
点の位置を記憶する。そして、コンバーゼンス調整点の
位置の選択は、入力部１３１からの指示により行われ
る。

【０００３】次に動作について説明する。コンバーゼン
ス調整時には、映像回路１０７にドット発生器１０６の
ドットパターンが入力される。コンバーゼンス調整点の
指示を入力部１３１より行う。入力された指示を、デジ
タルコンバーゼンス部１２４内のデジタル記憶装置によ
り、カメラヘッドアングル移動部１２８を制御するため
のデータに変換し、カメラ８をその方向へ向かせる。こ
こでカメラ８は画面の一部を拡大撮像している。これは
電子ビームの広がりや光学系のボケなどにより得られる
ドット像が広がり、その広がった像の形状を検出できる
程度の解像度が必要なためである。

【０００４】まず、デジタルコンバーゼンス部１２４内
の色信号切り換え部によって、ドット発生器１０６を制
御し、緑の信号のみを発生させる。カメラ８の出力か
ら、緑のドット信号の水平位置および垂直位置を得る。
次に色信号切り換え部によって赤信号のみを発生させ、
赤のドット信号の水平位置および垂直位置を得る。両者
の値を比較し、その値に応じてデジタルコンバーゼンス
部１２４内のフレームメモリに格納されたコンバーゼン
ス調整データを増減させる。コンバーゼンス調整データ
はＤ／Ａ変換され、出力増幅器１１６を通じてコンバー
ゼンスヨーク１２３内のコンバーゼンスコイルを駆動す
る。これによって赤のドットの位置が移動する。検出、
比較、データ増減を繰り返すことにより、緑と赤のドッ
トの位置を一致させることができる。この動作を青と緑
のドットについても繰り返すことにより、指示された調
整点のコンバーゼンス調整を自動的に行うことができ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の画像調整装置は
以上のように構成されているので、調整点位置を人間が
指示しなければならず、調整に手間がかかるという問題
点があった。

【０００６】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、スクリーン上の画像中の調整点
の位置を人間が指示することなく、自動的にスクリーン
上に表示されたテスト信号の表示位置、表示状態等を検
出する自動画像調整装置を得ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る自動画像調
整装置は、スクリーンの一部の領域を撮像する撮像手段
と、上記撮像手段の撮像する位置を制御する撮像位置制
御手段と、スクリーン上で任意の大きさの長方形の各頂
点となる位置に表示されたテスト信号を撮像する撮像手
段の駆動位置から、スクリーン上の任意点を撮像するた
めの駆動位置を算出する撮像位置演算手段とを備えたも
のである。

【０００８】また、本発明の請求項２に係る自動画像調
整装置は、撮像位置演算手段が、スクリーン上で任意の
大きさの第１の長方形の各頂点となる位置に表示された
テスト信号を撮像する撮像手段の駆動位置から、スクリ
ーン上で上記の第１の長方形よりも大きな第２の長方形
の各頂点となる位置に表示されたテスト信号を撮像する
駆動位置を算出し、上記撮像手段が上記撮像位置演算手
段の算出結果をもとに第２の長方形の各頂点に表示され
たテスト信号を撮像する動作を繰り返すことにより、ス
クリーン上で最大の長方形の各頂点となる位置に表示さ
れたテスト信号を撮像する駆動位置を得るように構成さ
れたことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】請求項１の発明に係る自動画像調整装置は、ス
クリーンの一部の領域をカメラなどの撮像手段によって
撮像し、スクリーン上で比較的小さな長方形の各頂点と
なる位置に表示されたテスト信号を撮像する位置、たと
えばステッピングモータなどの撮像位置制御手段の駆動
位置を得る。この駆動位置から、ＣＰＵなどの撮像位置
演算手段によってスクリーン上に設定された縦ｍ点、横
ｎ点、合計ｍ×ｎ点の所定の調整点位置のうち、最外周
の長方形の各頂点にあたる４コーナ部の調整点位置を撮
像するための駆動位置を算出し、この算出した駆動位置
になるように撮像位置制御手段を制御することにより、
４コーナ部にあたる調整点に表示されたテスト信号を撮
像し、真の駆動位置を求める。求めた４コーナ部の真の
駆動位置を用いて、撮像位置演算手段によって、スクリ
ーン上ｍ×ｎ点の全ての所定の調整点位置を撮像するた
めの駆動位置を算出し、この算出した駆動位置になるよ
うに撮像位置制御手段を制御することにより、調整点位
置に表示されたテスト信号を順次自動的に撮像し、テス
ト信号の表示位置、表示状態等を自動的に検出する。

【００１０】請求項２の発明に係る自動画像調整装置
は、スクリーン上で比較的小さな第１の長方形の各頂点
となる位置に表示されたテスト信号を撮像する撮像位置
制御手段の駆動位置から、スクリーン上に上記第１の長
方形よりも大きな第２の長方形の各頂点となる位置に表
示されたテスト信号を撮像する駆動位置を算出し、この
算出結果を用いて、第２の長方形の各頂点となる位置に
表示されたテスト信号を撮像することで真の駆動位置を
得る。この動作を繰り返すことにより、ラスタに局所的
な歪が存在するときにも、４コーナ部にあたる調整点を
撮像するための撮像位置駆動手段の真の駆動位置を求め
ることができる。求めた４コーナ部の真の駆動位置を用
いて、撮像位置演算手段によって、スクリーン上ｍ×ｎ
点の全ての所定の調整点位置を撮像するための駆動位置
を算出し、この算出した駆動位置になるように撮像位置
制御手段を制御することにより、調整点位置に表示され
たテスト信号を順次自動的に撮像し、テスト信号の表示
位置、表示状態等を自動的に検出する。

【００１１】

【実施例】

実施例１．この発明の一実施例として、ＣＲＴ方式ビデ
オプロジェクタ（以下、「ＶＰ」と略記する）の自動コ
ンバーゼンス調整装置に応用した場合について説明す
る。図１はこの実施例１のハードウェア構成を示したブ
ロック図である。点線で囲まれた１は画像調整装置であ
り、２は画像調整装置１によって調整されるＶＰであ
る。３はＶＰ２と画像調整装置１とを接続するインタフ
ェース回路である。４はＶＰ２の投写映像を映し出すス
クリーンである。５は２つの可動軸をもったミラーであ
りスクリーン４を分割撮像するために用いる。６と７は
ミラー５の可動軸にそれぞれとりつけられたミラー回転
装置であり、例えばステッピングモータである。

【００１２】８はミラー５を介してスクリーン４の一部
を拡大撮像するカメラであり、ミラー５の角度を変える
ことによりカメラ８のスクリーン４上における撮像範囲
を移動させることができる。９はステッピングモータ
６、７を制御するモータ制御部である。１０はカメラ８
によって撮像した映像信号をデジタルデータに変換する
Ａ／Ｄ変換回路である。１１はデジタル化された映像信
号データを１フレーム分格納するフレームメモリであ
る。１２は演算処理および装置全体の制御を行うＣＰＵ
である。なお、ＣＰＵ１２は、内部にワークメモリを有
している。１６はＣＰＵ１２とインタフェース回路３、
モータ制御部９、フレームメモリ１１、モニタ回路１３
を接続するバスである。

【００１３】次に、本実施例１のコンバーゼンス調整を
行う場合の動作について説明する。本実施例１では、例
えば投写映像中の縦５点×横５点の調整箇所について、
コンバーゼンスずれ量を検出するものとする。図２はス
クリーン上に設定された５×５＝２５の調整箇所の一例
を示した図であり、Ａ₁₁〜Ａ₅₅は各調整箇所における調
整点位置（緑の調整点の投写位置）を表している。本実
施例では、ＣＰＵ１２からモータ制御部９を介してステ
ッピングモータ６、７を制御し、ステッピングモータ
６、７をそれぞれ特定の角度に設定することにより、ス
クリーン上の特定の位置を撮像することができる。

【００１４】しかし、画像調整装置１が設置された直後
においては、それぞれの調整点位置をカメラ８が撮像す
るためのステッピングモータ６、７の角度は不明であ
る。そこで、まず各調整点位置をカメラ８が撮像するた
めの、ステッピングモータ６、７の角度を自動的に検出
する（以下、この動作を、「調整点位置の学習」と呼
ぶ）。調整点位置の学習を行った後、各調整点位置を自
動的に順次撮像していくことが可能になる。

【００１５】よってコンバーゼンス調整を行うために
は、まず最初の調整点位置をカメラ８が撮像するように
ＣＰＵ１２によってステッピングモータ６、７の角度を
設定し、従来例と同様に最初の調整点位置におけるコン
バーゼンス調整を行う。一つの調整点位置についてコン
バーゼンス調整が終了すれば、次の調整点位置をカメラ
８が撮像するようにＣＰＵ１２によってステッピングモ
ータ６、７の角度を設定し、従来例と同様にその調整点
位置でのコンバーゼンス調整を行う。この動作を繰り返
すことにより、全ての調整点位置について、人間が調整
点位置を指示することなく自動的にコンバーゼンス調整
を行うことができる。

【００１６】次に、本実施例１における調整点位置の学
習について詳しく説明する。図３は本実施例１において
調整点位置の学習を行う場合の動作を示した流れ図であ
る。

【００１７】まず、Ｓ１では、初期状態（画像調整装置
１の設置直後の状態）においてカメラ８の撮像位置（す
なわちカメラ８がスクリーン４のどの位置を撮像してい
るか）を求める。その方法について図４を用いて説明す
る。図４（ａ）はスクリーン４を示した図であり、点線
に囲まれた長方形Ｆは初期状態におけるカメラ８の撮像
範囲を表している。また同図に示したようにスクリーン
４の左上の隅を原点として、右をＸ軸の正の方向、下を
Ｙ軸の正の方向としたＸＹ座標を考え、このスクリーン
４上のＸＹ座標を用いてカメラ８の撮像位置を表すもの
とする。ラスタの歪が無いものと仮定すれば、ＶＰ２は
スクリーン４上の指定の座標に映像を投写することが可
能である。初期状態での撮像位置を求める間、ステッピ
ングモータ６、７は初期位置に固定しておく。この初期
位置でステッピングモータ６、７の角度をθ₀、φ₀とす
る。以後ステッピングモータ６、７の角度をまとめて
（θ₀，φ₀）のように表記する。

【００１８】まず（θ₀，φ₀）での垂直方向の撮像位置
Ｙ０を求める。ＣＰＵ１２からインタフェース回路３を
介してＶＰ２に命令を伝送することより、図４（ｂ）お
よび図４（ｃ）に示したように、ＶＰ２よりスクリーン
４上のＹ座標がある値Ｙ１であるような水平線ＬＨをス
クリーン４上に投写させてカメラ８により撮像を行い、
撮像した映像信号の１フレーム分をＡ／Ｄ変換回路１０
によってデジタルデータに変換し、フレームメモリ１１
に静止画像データとして格納する。以下、この一連の動
作（すなわちカメラ８により撮像を行い、撮像した映像
信号をＡ／Ｄ変換回路１０によってデジタルデータに変
換し、フレームメモリ１１に静止画像データとして格納
する動作）を「フリーズ撮像」と呼ぶ。

【００１９】フレームメモリ１１上の静止画像データに
対してＣＰＵ１２で例えば一定の輝度値以上の画素が存
在するかどうかを判定することによって、水平線ＬＨが
撮像範囲Ｆに入っているか否かを判別する。図４（ｂ）
は水平線Ｌが撮像範囲Ｆに入っていない場合のスクリー
ンの状態を表しており、図４（ｃ）は、水平線ＬＨが撮
像範囲Ｆに入っている場合のスクリーンの状態を表して
いる。水平線ＬＨが撮像範囲Ｆに入っている場合（図４
（ｃ）の状態）には、Ｙ１を垂直方向の撮像位置Ｙ０と
してＣＰＵ１２中のワークメモリに格納する。

【００２０】水平線ＬＨが撮像範囲Ｆに入っていない場
合（図４（ｂ）の状態）には、Ｙ１を変化させ、異なる
垂直位置に水平線ＬＨを表示させる。この状態で再びフ
リーズ撮像を行い、フレームメモリ１１上のデータに対
してＣＰＵ１２によって水平線ＬＨが撮像範囲Ｆに入っ
ているか否かを判定する。水平線ＬＨが撮像範囲Ｆに入
るまで上記動作を繰り返すことにより、垂直方向の撮像
位置Ｙ０を求めることができる。

【００２１】同様にして水平方向の撮像位置Ｘ０も、図
４（ｄ）、（ｅ）に示すように垂直線ＬＶを用いて求め
ることができる。以上によって、カメラ８の撮像位置
（Ｘ０，Ｙ０）が求められる。

【００２２】次に、Ｓ２では、Ｓ１で得られたカメラ８
の撮像位置（Ｘ０，Ｙ０）を一つの頂点Ｍ₀とした長方
形Ｍ₀Ｍ₁Ｍ₂Ｍ₃の４頂点について、それぞれの点が、カ
メラ８によってフリーズ撮像を行ったときに、フレーム
メモリ１１上の中心にくるときのステッピングモータ
６、７の角度（以下、「撮像角度」という）を求める。
以下、その方法について説明する。図５はスクリーン４
上の４頂点Ｍ₀，Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃を示した図である。同図
に示したように、Ｍ₀を長方形の左上の頂点とし、長方
形の縦の長さをＭ_y、横の長さをＭ_xとする。このとき頂
点Ｍ₁，Ｍ₂，Ｍ₃のスクリーン４上の座標はそれぞれ
（Ｘ０＋Ｍ_x，Ｙ０），（Ｘ０＋Ｍ_x，Ｙ０＋Ｍ_y），
（Ｘ０，Ｙ０＋Ｍ_y）で表される。Ｍ_xおよびＭ_yはいず
れもカメラ８の撮像範囲の大きさに比べて十分に小さい
値であり、カメラ８の撮像範囲にＭ₀が入っていると
き、ステッピングモータ６、７の角度をそれぞれ微少量
変化させることでＭ₁，Ｍ₂，Ｍ₃をカメラ８の撮像範囲
に入れることができるものとする。

【００２３】まず、スクリーン４上のＭ₀の位置（Ｘ
０，Ｙ０）にＶＰ２より調整パターンＰ_m0を投写させ
る。ステッピングモータ６、７の角度は、Ｓ１の場合と
同じ角度（θ₀，φ₀）に固定したままにする。このとき
調整パターンＰ_m0はカメラ８の撮像範囲に入っている。
カメラ８でフリーズ撮像を行い、ＣＰＵ１２において重
心演算処理を行うことにより、撮像された調整パターン
Ｐ_m0のフレームメモリ１１上での重心座標（ＦＸ_m0，Ｆ
Ｙ_m0）を求める。ステッピングモータ６、７を微少量ず
つ変化させ、Ｐ_m0の重心がフレームメモリ１１上での中
心になるようにすることで、スクリーン４上のＭ₀の撮
像角度（θ_m0，φ_m0）が得られる。求められた撮像角度
（θ_m0，φ_m0）をＣＰＵ１２中のワークメモリに記録す
る。

【００２４】次に、スクリーン４上のＭ₁の位置（Ｘ０
＋Ｍ_x，Ｙ０）にＶＰ２より調整パターンＰ_m1を投写さ
せる。カメラ８の撮像位置が、おおよそスクリーン４の
Ｘ軸の正の方向に動くように、ステッピングモータ６、
７の角度を微少量変化させ、調整パターンＰ_m1を撮像す
る。Ｐ_m1の重心がフレームメモリ１１上での中心になる
ようにステッピングモータ６、７の角度を微少量変化さ
せ、この時の撮像角度（θ_m1，φ_m1）をワークメモリに
記録する。同様にしてＭ₂，Ｍ₃の撮像角度（θ_m2，
φ_m2），（θ_m3，φ_m3）を求めワークメモリに記録す
る。以上によって長方形Ｍ₀Ｍ₁Ｍ₂Ｍ₃の各頂点の撮像角
度（θ_m0，φ_m0）〜（θ_m3，φ_m3）がそれぞれ得られ
る。

【００２５】次に、Ｓ３では、長方形Ｍ₀Ｍ₁Ｍ₂Ｍ₃の各
頂点の撮像角度を基準として調整点位置のうち、ラスタ
の４コーナにあたる４点Ａ₁₁，Ａ₁₅，Ａ₅₅，Ａ₅₁の撮像
角度をＣＰＵ１２において演算によって求める。スクリ
ーン４上に任意の４点が長方形の頂点をなすように存在
し、それぞれの点の撮像角度がわかっているとき、この
４点の撮像角度を基準として、この長方形を含む平面
（すなわちスクリーン４）上の任意の点Ｋの撮像角度を
演算によって求めることが可能である。以下、この演算
方法を「基準位置決定方法」と呼ぶ。

【００２６】以下、基準位置決定方法について説明す
る。図６に示したように、スクリーン４上に各点を囲む
図形が長方形となるように調整点Ｑ₀Ｑ₁Ｑ₂Ｑ₃（以下、
「基準長方形」と呼ぶ）があるものとし、辺Ｑ₀Ｑ₁およ
び辺Ｑ₂Ｑ₃の長さをＭ_qx、辺Ｑ₁Ｑ₂および辺Ｑ₃Ｑ₀の長
さをＭ_qyとする。このとき、スクリーン上の４点Ｑ₀，
Ｑ₁，Ｑ₂，Ｑ₃の撮像角度をそれぞれ（θ_q0，φ_q0），
（θ_q1，φ_q1），（θ_q2，φ_q2），（θ_q3，φ_q3）とす
る。

【００２７】図７は、本実施例１のスクリーン４、ミラ
ー５、カメラ８の位置関係を示した図である。同図にお
いて三次元座標空間を、次のように定義する。ミラー５
の置かれた場所を原点Ｏとし、ミラー５の回転軸がとも
に原点Ｏを通るものとする。ミラー５がＸＹ平面内にあ
るときに、ステッピングモータ６の角度θ＝０、ステッ
ピングモータ７の角度φ＝０であるとし、原点Ｏからス
クリーン４に向かう方向をＺ軸の負の方向と定義し、ま
た、原点Ｏに対してカメラ８の置かれた方向をＸ軸の負
の方向と定義する。このとき、ステッピングモータ６の
回転軸は常にＸ軸と一致している。ステッピングモータ
７の回転軸の向きは、ステッピングモータ６の角度θに
依存し、θ＝０のときＹ軸に一致する。ステッピングモ
ータ６、７の角度が（θ，φ）であるとき、ミラー５の
法線ベクトルの方向は、Ｚ軸の負の方向の単位ベクトル
（０，０，−１）に対して、先ずＹ軸中心に右ネジの方
向を正としてφの回転変換、次にＸ軸中心に右ネジの方
向を正としてθの回転変換を行ったベクトルと一致す
る。

【００２８】次に、スクリーン４上の任意の点Ｋの原点
Ｏを起点とした方向ベクトル（ｘ_k，ｙ_k，ｚ_k）と、点
Ｋをカメラ８が臨むためのステッピングモータ６、７の
角度（θ_K，φ_K）との関係式を示す。ステッピングモー
タ６、７の角度（θ_K，φ_K）が既知であるとき、方向ベ
クトル（ｘ_k，ｙ_k，ｚ_k）は式１〜式３によって求める
ことができる。 ｘ_k ＝ｃｏｓ２φ_K 式１ ｙ_k ＝ｓｉｎθ_K・ｓｉｎ２φ_K 式２ ｚ_k ＝−ｃｏｓθ_K・ｓｉｎ２φ_K 式３

【００２９】また、逆に方向ベクトル（ｘ_k，ｙ_k，
ｚ_k）が既知であるとき、（θ_K，φ_K）は式４，式５に
よって求めることができる。 θ_K ＝ｃｏｓ^-1（ｚ_k／（ｙ_k ² ＋ｚ_k ² ）^(1/2) ） 式４ φ_K ＝１／２・ｃｏｓ^-1（ｘ_k／（ｘ_k ² ＋ｙ_k ² ＋ｚ_k ² ）^(1/2) ） 式５

【００３０】次に基準長方形Ｑ₀Ｑ₁Ｑ₂Ｑ₃の各頂点の撮
像角度（θ_q0，φ_q0）〜（θ_q3，φ_q3）から、任意の点
Ｋの撮像角度（θ_K，φ_K）を求める方法について説明す
る。図８は、基準長方形の各頂点Ｑ₀，Ｑ₁，Ｑ₂，Ｑ
₃と、その原点Ｏを起点とした方向ベクトルを示した図
である。同図においてｌ₀，ｌ₁，ｌ₂，ｌ₃は、それぞれ
原点Ｏを起点とするＱ₀，Ｑ₁，Ｑ₂，Ｑ₃の方向の単位ベ
クトルである。

【００３１】まず、式１〜式３において、（θ_K，φ_K）
に（θ₀，φ₀）を代入することにより、Ｑ₀を臨む方向
の単位ベクトルｌ₀＝（ｌ_0x，ｌ_0y，ｌ_0z）を求める。
同様に（θ₁，φ₁），（θ₂，φ₂），（θ₃，φ₃）か
ら、Ｑ₁，Ｑ₂，Ｑ₃を臨む方向の単位ベクトルｌ₁＝（ｌ
_1x，ｌ_1y，ｌ_1z），ｌ₂＝（ｌ_2x，ｌ_2y，ｌ_2z），ｌ₃＝
（ｌ_3x，ｌ_3y，ｌ_3z）を求める。

【００３２】図８のＱ_a0＝（Ｑ_a0x，Ｑ_a0y，Ｑ_a0z）は
Ｑ₀と共通の方向ベクトルｌ₀を持つ点である。すなわち
Ｑ_a0は、Ｑ₀と原点Ｏを結ぶ直線上にあり、Ｑ_a0の撮像
角度とＱ₀の撮像角度は等しい。同様にＱ_a1＝（Ｑ_a1x，
Ｑ_a1y，Ｑ_a1z），Ｑ_a2＝（Ｑ_a2x，Ｑ_a2y，Ｑ_a2z），Ｑ
_a3＝（Ｑ_a3x，Ｑ_a3y，Ｑ_a3z）は、それぞれＱ₁，Ｑ₂，
Ｑ₃と共通の方向の単位ベクトルｌ₁，ｌ₂，ｌ₃を持つ点
である。

【００３３】ここで、以下の条件１を満たすように
ｌ₀，ｌ₁，ｌ₂，ｌ₃からＱ_a0，Ｑ_a1，Ｑ_a2，Ｑ_a3の座標
を求める。 条件１：Ｑ_a0，Ｑ_a1，Ｑ_a2，Ｑ_a3が同一平面上にあり、
かつ四角形Ｑ_a0Ｑ_a1Ｑ_a2Ｑ_a3は平行四辺形となる。

【００３４】条件１を満たす解は無数に存在するが、例
えばＱ_a0zを適当に定めることにより、解を一意に定め
ることができる。Ｑ_a0，Ｑ_a1，Ｑ_a2，Ｑ_a3と、ｌ₀，
ｌ₁，ｌ₂，ｌ₃の各成分に関して、次の式６〜式１３が
成立する。 Ｑ_a0x ＝Ｑ_a0z・ｌ_0x／ｌ_0z 式６ Ｑ_a0y ＝Ｑ_a0z・ｌ_0y／ｌ_0z 式７ Ｑ_a1x ＝Ｑ_a1z・ｌ_1x／ｌ_1z 式８ Ｑ_a1y ＝Ｑ_a1z・ｌ_1y／ｌ_1z 式９ Ｑ_a2x ＝Ｑ_a2z・ｌ_2x／ｌ_2z 式１０ Ｑ_a2y ＝Ｑ_a2z・ｌ_2y／ｌ_2z 式１１ Ｑ_a3x ＝Ｑ_a3z・ｌ_3x／ｌ_3z 式１２ Ｑ_a3y ＝Ｑ_a3z・ｌ_3y／ｌ_3z 式１３

【００３５】ここで、Ｑ_a0zを適当に定めると、条件１
より、Ｑ_a1z，Ｑ_a2z，Ｑ_a3zは、次の式１４〜式１６の
連立一次方程式の解となる。 Ｑ_a1z・ｌ_1x／ｌ_1z−Ｑ_a2z・ｌ_2x／ｌ_2z＋Ｑ_a3z・ｌ_3x／ｌ_3z ＝Ｑ_a0z・ｌ_0x／ｌ_0z 式１４ Ｑ_a1z・ｌ_1y／ｌ_1z−Ｑ_a2z・ｌ_2y／ｌ_2z＋Ｑ_a3z・ｌ_3y／ｌ_3z ＝Ｑ_a0z・ｌ_0y／ｌ_0z 式１５ Ｑ_a1z−Ｑ_a2z＋Ｑ_a3z＝Ｑ_a0z 式１６

【００３６】式１４〜式１６から得られたＱ_a0z，
Ｑ_a1z，Ｑ_a2z，Ｑ_a3zを、式６〜式１３に代入し、
Ｑ_a0x，Ｑ_a1x，Ｑ_a2x，Ｑ_a3x，Ｑ_a0y，Ｑ_a1y，Ｑ_a2y，
Ｑ_a3yを求める。以上で、条件１を満たすＱ_a0，Ｑ_a1，
Ｑ_a2，Ｑ_a3の座標を求めることができる。このようにし
て求めたＱ_a0，Ｑ_a1，Ｑ_a2，Ｑ_a3を含む平面を平面Ｔと
する。平面Ｔはスクリーンと平行な平面となる。

【００３７】ここで、スクリーン上の任意の点Ｋを、あ
る定数ａ₀〜ａ₃とＱ₀〜Ｑ₃を用いて次の式１７のように
表すものとする。

【００３８】

【数１】

【００３９】このとき、図９に示すように、点Ｋと原点
Ｏとを結ぶ直線と、平面Ｔとの交点をＫ_aとすると次の
式１８が成立する。

【００４０】

【数２】

【００４１】ここでベクトルＯＱ_a0〜ＯＱ_a3の各成分
は、先に求めた点Ｑ_a0〜Ｑ_a3の座標に等しいので、ベク
トルＯＫ_aの各成分を（ｘ_ka，ｙ_ka，ｚ_ka）とすると、
式１８から（ｘ_ka，ｙ_ka，ｚ_ka）を求めることができ
る。点Ｋ_aと点Ｋの撮像角度は等しいので、更に式４、
式５によって、点Ｋの撮像角度（θ_K，φ_K）を求めるこ
とができる。

【００４２】以上のように、スクリーン４上の基準長方
形Ｑ₀Ｑ₁Ｑ₂Ｑ₃のそれぞれの頂点の撮像角度から、演算
によりスクリーン４上の点Ｋの撮像角度（θ_K，φ_K）を
求めることができる。

【００４３】上記の基準位置決定方法を用いることによ
り、長方形Ｍ₀Ｍ₁Ｍ₂Ｍ₃の各頂点の撮像角度から、調整
点位置Ａ₁₁，Ａ₁₅，Ａ₅₅，Ａ₅₁の撮像角度（θ’_a11，
φ’_{a 11}），（θ’_a15，φ’_a15），（θ’_a55，φ’
_a55），（θ’_a51，φ’_a51）をそれぞれ求める。ここ
で演算によって求められた撮像角度は、実際にはステッ
ピングモータ６、７の静止角度誤差やラスタ歪のため、
実際のスクリーン４上の調整点位置Ａ₁₁，Ａ₁₅，Ａ₅₅，
Ａ₅₁の撮像角度（θ_a11，φ_a11），（θ_a15，φ_{a1 5}），
（θ_a55，φ_a55），（θ_a51，φ_a51）からずれている場
合がある。この演算によって求めた撮像角度を（実際の
調整点位置の撮像角度と区別する意味で）「予想撮像角
度」と呼ぶことにする。

【００４４】次に、Ｓ４では、演算によって求めた調整
点位置Ａ₁₁，Ａ₁₅，Ａ₅₅，Ａ₅₁の予想撮像角度（θ’
_a11，φ’_a11），（θ’_a15，φ’_a15），（θ’_a55，
φ’_{a5 5}），（θ’_a51，φ’_a51）を用いて、実際の撮
像角度（θ_a11，φ_a11），（θ_{a 15}，φ_a15），
（θ_a55，φ_a55），（θ_a51，φ_a51）を求める処理を行
う。以下、その処理について、調整点位置Ａ₁₁の場合を
例に説明する。

【００４５】ステッピングモータ６、７の角度をＳ３で
演算によって求めたＡ₁₁の予想撮像角度（θ’_a11，
φ’_a11）にする。また、ＶＰ２よりＡ₁₁に対応する調
整パターンＰ_a11をスクリーン４上に投写させる。この
状態でカメラ８によってフリーズ撮像を行う。フレーム
メモリ１１上の画像データに対してＣＰＵ１２で重心演
算処理を行い、調整点位置Ａ₁₁のフレームメモリ１１上
での座標（Ｘ_a11，Ｙ_a11）を求める。Ｐ_a11がフレーム
メモリ１１上での中心になるようにステッピングモータ
６、７の角度を微少量変化させ、そのときの角度を（θ
_a11，φ_a11）とする。以上の処理を調整点位置Ａ₁₅，Ａ
₅₅，Ａ₅₁についても行うことにより、調整点位置Ａ₁₁，
Ａ₁₅，Ａ₅₅，Ａ₅₁の撮像角度（θ_a11，φ_a11），（θ
_a15，φ_a15），（θ_a55，φ_a55），（θ_a51，φ_a51）が
求められる。

【００４６】次に、Ｓ５では全ての調整点位置の予想撮
像角度を演算によって求める。Ｓ４で撮像角度を求めた
調整点位置Ａ₁₁，Ａ₁₅，Ａ₅₅，Ａ₅₁はスクリーン４上に
長方形をなすようにならんでいるので、長方形Ａ₁₁Ａ₁₅
Ａ₅₅Ａ₅₁を基準長方形として、基準位置決定法を用いる
ことにより、５×５＝２５点の調整点位置Ａ₁₁〜Ａ₅₅の
うち、Ａ₁₁，Ａ₁₅，Ａ₅₅，Ａ₅₁以外の２１点の調整点位
置について、それぞれの調整点位置の撮像角度を演算に
よって求め、ワークメモリに格納する。これによって、
全ての調整点位置をカメラ８が撮像するためのステッピ
ングモータ６、７の角度が得られたことになる。

【００４７】なお、長方形Ｍ₀Ｍ₁Ｍ₂Ｍ₃を基準長方形と
して２５点全ての調整点位置Ａ₁₁〜Ａ₅₅の予想撮像角度
を演算により求めることも可能であるが、基準長方形と
して長方形Ｍ₀Ｍ₁Ｍ₂Ｍ₃を用いると、長方形Ａ₁₁Ａ₁₅Ａ
₅₅Ａ₅₁を用いたときにくらべてステッピングモータ６、
７の静止誤差やラスタ歪による誤差の影響が大きくなる
ため、予想撮像角度と実際の撮像角度との差が大きくな
り、それぞれの予想撮像角度で緑の調整パターンをフレ
ームメモリ１１上の中心に捕らえられないため、コンバ
ーゼンス調整が困難となる。

【００４８】以上のように調整点位置の学習を行うこと
によって、スクリーン４上の５×５＝２５点の調整点位
置をそれぞれカメラ８で自動的に撮像することが可能と
なるため、コンバーゼンス調整等を自動的に行うことが
できる。

【００４９】実施例２．実施例１では、ステッピングモ
ータ６、７の静止角度誤差が大きいときや、図１０に示
したように、最初の基準長方形Ｍ₀Ｍ₁Ｍ₂Ｍ₃の付近に局
所的に大きな画像歪がある場合には、コーナ部の４調整
点位置Ａ₁₁，Ａ₁₅，Ａ₅₅，Ａ₅₁の予想撮像角度と実際の
撮像角度のずれが大きくなり、Ｓ４において調整点位置
Ａ₁₁，Ａ₁₅，Ａ₅₅，Ａ₅₁をカメラ８の撮像範囲に捕らえ
ることができないことがある。本実施例２では、このよ
うな場合にコーナ部４調整点位置を正しくカメラ８の撮
像範囲に捕らえるために、最初に得られた基準長方形Ｍ
₀Ｍ₁Ｍ₂Ｍ₃から直ちにコーナ部４調整点位置Ａ₁₁，
Ａ₁₅，Ａ₅₅，Ａ₅₁の予想撮像角度を演算によって求める
のではなく、段階的に調整点位置を検出していくように
構成する。

【００５０】図１１に本実施例２における調整点位置の
学習の流れ図を示す。Ｓ１からＳ２までは実施例１と同
様である。Ｓ２において求めた最初の基準長方形Ｍ₀Ｍ₁
Ｍ₂Ｍ₃を基準長方形Ｒ₁と呼ぶことにする。

【００５１】次に、Ｓ６では、最初の基準長方形Ｒ₁か
らＲ₁よりも大きな基準長方形Ｒ₂の各頂点の撮像角度を
求める処理を行う。ここで基準長方形Ｒ₂は、以下の条
件１、条件２を満たすように定めるものとする。 条件１：初期状態の撮像位置（Ｘ０，Ｙ０）にもっとも
近い調整点位置をＲ₂の１つの頂点とする。 条件２：Ｒ₂の各頂点は、それぞれ隣合う調整点位置と
する。

【００５２】図１２は、スクリーン４上の最初の基準長
方形Ｒ₁、２番目の基準長方形Ｒ₂、３番目の基準長方形
Ｒ₃の関係の一例を示した図である。同図の例では、基
準長方形Ｒ₂の４頂点はそれぞれ調整点位置Ａ₂₂，
Ａ₂₃，Ａ₃₃，Ａ₃₂となっている。このようにＲ₂を構成
する４頂点を決めた後、それぞれの頂点の撮像角度を求
める。実施例１においてＭ₀Ｍ₁Ｍ₂Ｍ₃からＡ₁₁，Ａ₁₅，
Ａ₅₅，Ａ₅₁の撮像角度を求めたのと同様の方法でＡ₂₂，
Ａ₂₃，Ａ₃₃，Ａ₃₂の撮像角度を求める。

【００５３】次に、Ｓ７では同様の方法で、Ｒ₂よりも
さらに大きい基準長方形Ｒ₃の各頂点（図１２の例では
Ａ₂₂，Ａ₂₄，Ａ₄₄，Ａ₄₂）の撮像角度を求める。次に、
Ｓ８で以上の処理をＡ₁₁，Ａ₁₅，Ａ₅₅，Ａ₅₁からなる最
大の基準長方形の各頂点の撮像角度が求められるまで繰
り返す。以上で４コーナの調整点位置Ａ₁₁，Ａ₁₅，
Ａ_{5 5}，Ａ₅₁の撮像角度がそれぞれ求められる。以後の処
理（Ｓ５）は実施例１と同様である。

【００５４】以上のようにして調整点位置の学習を行う
ことにより、ステッピングモータ６、７の静止角度誤差
が大きいときや、最初の基準長方形Ｍ₀Ｍ₁Ｍ₂Ｍ₃の付近
に局所的に大きな画像歪がある場合にも、スクリーン４
上の５×５＝２５点の調整点位置をそれぞれカメラ８で
自動的に撮像することが可能となるため、コンバーゼン
ス調整等を自動的に行うことができる。

【００５５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、スク
リーン上で長方形の各頂点となる位置に表示されたテス
ト信号を撮像する撮像手段の駆動位置から、全調整点位
置を撮像するために必要な駆動位置を算出し、スクリー
ン上の全調整点位置に表示されたテスト信号を自動的に
順次撮像できる。このため、調整点位置を人間が指示す
ることなく、テスト信号の表示位置、表示状態等を自動
的に検出することが可能となる効果が得られる。

【００５６】また、この発明によれば、スクリーン上で
長方形の各頂点となる位置に表示されたテスト信号を撮
像する撮像手段の駆動位置から、演算により上記長方形
より大きな長方形の各頂点となる位置に表示されたテス
ト信号を撮像する駆動位置を求め、この処理を繰り返す
ことにより４コーナの調整点位置を撮像するために必要
な駆動位置を求めるようにしたので、画像の局所的な歪
が存在する場合にも、全調整点位置に表示されたテスト
信号を撮像する駆動位置を算出することが可能となり、
スクリーン上の全調整点位置に表示されたテスト信号を
自動的に順次撮像できる。このため、調整点位置を人間
が指示することなく、テスト信号の表示位置、表示状態
等を自動的に検出することが可能となる効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例１の構成を示すブロック図
である。

【図２】 実施例１における調整点位置を示す図であ
る。

【図３】 実施例１における調整点位置の学習を行う場
合の処理のフローチャートである。

【図４】 実施例１における初期状態のカメラの撮像位
置を求める処理の説明図である。

【図５】 実施例１における最初の基準長方形を示す図
である。

【図６】 実施例１におけるスクリーン上の基準長方形
の一例を示した基準位置決定方法の説明図である。

【図７】 実施例１における三次元座標系の定義を示し
た基準位置決定方法の説明図である。

【図８】 実施例１におけるスクリーン上の基準長方形
とその頂点の方向ベクトルを示した基準位置決定方法の
説明図である。

【図９】 実施例１における基準位置座標の算出方法を
示した基準位置決定方法の説明図である。

【図１０】 ラスタの局所的な歪の一例を示した図であ
る。

【図１１】 この発明の実施例２における調整点位置の
学習を行う場合の処理のフローチャートである。

【図１２】 実施例２における二番目の基準長方形Ｒ₂
の選択方法の説明図である。

【図１３】 従来のＣＲＴ方式ビデオプロジェクタ用コ
ンバーゼンス調整装置を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 画像調整装置、２ ＣＲＴ方式ビデオプロジェク
タ、３ インタフェース回路、４ スクリーン、５ ミ
ラー、６，７ ステッピングモータ、８ カメラ、９
モータ制御部、１０ Ａ／Ｄ変換回路、１１ フレーム
メモリ、１２ ＣＰＵ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクリーン上に画像を表示する画像表示
   装置に接続して画像表示装置を制御することにより、ス
   クリーン上に表示させたテスト信号の表示位置、表示状
   態等を検出してコンバーゼンス調整等の各種セットアッ
   プ調整を行う画像調整装置において、 スクリーンの一部の領域を撮像する撮像手段と、上記撮
   像手段の撮像する位置を制御する撮像位置制御手段と、
   スクリーン上で任意の大きさの長方形の各頂点となる位
   置に表示されたテスト信号を撮像する上記撮像手段の駆
   動位置から、スクリーン上の任意点を撮像するための駆
   動位置を算出する撮像位置演算手段とを備えたことを特
   徴とする自動画像調整装置。
2. 【請求項２】 撮像位置演算手段が、スクリーン上で任
   意の大きさの第１の長方形の各頂点となる位置に表示さ
   れたテスト信号を撮像する撮像手段の駆動位置から、ス
   クリーン上で上記の第１の長方形よりも大きな第２の長
   方形の各頂点となる位置に表示されたテスト信号を撮像
   する駆動位置を算出し、上記撮像手段が上記撮像位置演
   算手段の算出結果をもとに第２の長方形の各頂点に表示
   されたテスト信号を撮像する動作を繰り返すことによ
   り、スクリーン上で最大の長方形の各頂点となる位置に
   表示されたテスト信号を撮像する駆動位置を得るように
   構成されたことを特徴とする請求項１記載の自動画像調
   整装置。