JPH0937277A

JPH0937277A - 画像補正装置

Info

Publication number: JPH0937277A
Application number: JP17847995A
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: 1995-07-14
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 1997-02-07

Abstract

(57)【要約】【目的】プロジェクションテレビの幾何学歪みやミス
コンバ−ゼンスなどの画像歪みの自動調整を短時間で高
精度に行える画像補正装置を実現すること。【構成】画像を表示するスクリーン７の外周部に、複
数の光検出素子からなる光検出部８〜１５を設ける。ま
たテストパターン発生回路１によりテストパターンを発
生し、光検出部８〜１５で受光する。受光信号からテス
トパーンの表示位置を位置算出部１７で検出し、位置対
称性検出部１８により画像歪みの対称性を検出し、画面
中心部の歪みを予測する。誤差算出部１９は位置対称性
検出部１８の出力から画像歪み誤差を算出し、この誤差
値に基づいて補正信号発生回路２０が補正信号を作成
し、コンバーゼンス補正回路２１及び偏向回路２２に与
える。このような構成によれば、高精度に画像歪みが検
出でき、通常の画面を表示しながらでも短時間に自動調
整を行うことができる。

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
像機の画像歪みを補正する装置に関し、スクリーンでの
３原色の位置ずれを検出する位置検出装置と、幾何学歪
みやミスコンバ−ゼンスなどの画像歪みを自動的に行う
画像補正装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、３原色を発光する投射管を用い
てスクリーンに映像を拡大投射する投射型ディスプレイ
において、３原色投射管のスクリーンに対する集中角
や、投射型ディスプレイのスクリーンに対する投射角な
どの光学的条件により、画像の投射歪である幾何学歪や
ミスコンバーゼンスが生じる。

【０００３】投写型ディスプレイでは幾何学歪やコンバ
ーゼンスの調整が非常に複雑であり、手動では調整時間
がかかるため、自動的に調整を行う方法として、特公平
６−３２４８６号公報、特許登録１６８５７２４号の自
動コンバーゼンス補正方式が提案されている。

【０００４】またコンバ−ゼンス調整後、受像機の電気
的・材質的・機構的変動や地磁気などの影響により発生
するコンバ−ゼンスドリフトを自動的に調整する方法と
して、特開平４−２８２９９３号公報、特公平６−９３
９３号公報、特公平６−５９６０号公報、米国特許４８
５７９９８号公報、特開昭６３−４８９８７号公報の位
置検出装置や画像補正装置が提案されている。コンバー
ゼンスドリフトは、投射管のネックチャ−ジ、ガンセン
タ−ドリフト等や、各駆動出力回路のドリフト、コンバ
−ゼンスヨ−クや偏向ヨークの材質的な感度変動、また
地磁気や輸送などの機構的変動などが組み合わさったも
のである。

【０００５】図２９にコンバーゼンスドリフトを自動調
整する従来の画像補正装置（特開平４−２８２９９３
「コンバーゼンス自動補正装置」）の基本構成を示す。
以下、本発明の動作について説明する。図２９に示すよ
うに、コンバーゼンスずれを検出する光電センサ２０６
はスクリーンの後方に上下に配置してあり、反射鏡２０
４にて反射された映像のうち画面領域を上下に外れる非
表示映像がスクリーン２０５の上下の枠の背後に配置し
た反射鏡２０７にて反射されたのち、光電センサ２０６
にて受光される。ここでは、光電センサ２０６にて一定
の径をもった円形スポットが受光されるよう、装置本体
２０１内に設けられたコンバーゼンス自動補正装置２０
８が、円形スポットを型取ったコンバーゼンス補正パタ
ーンを映像信号のオーバースキャン領域に重畳して各投
写管２０３に印加する。光電センサは、図３１に示した
ように縦横４個ずつ碁盤の目に沿って並べられた１６個
の光電変換素子Ｓ１〜Ｓ１６を、抵抗回路網とともに左
右上下計４個の出力端子Xa,Xb, Ya, Yb に結線したもの
であり、１６個の光電変換素子Ｓ１〜Ｓ１６は、図３２
に示すようなマトリクス回路を構成している。光電セン
サ２０６から得られる４個の電流値 Ixa, Ixb, Iya, Iy
b は内部で電流−電圧変換された後、図３０に示すコン
バーゼンス自動補正装置２０８内の検出回路に送り込ま
れる。検出回路２０９は、各光電センサ２０６に対応し
て設けられており、ここで光電センサ２０６の各出力電
流比に応じて円形スポットの照射点が特定される。すな
わち２個の検出回路２０９からはコンバーゼンス補正パ
ターンの照射点データとして、それぞれ座標（Xa, Y
a）、（Xb, Yb）が出力される。こうして検出回路２０
９にて得られたコンバーゼンス補正パターンの照射点デ
ータは、それぞれ対応する比較回路２１０に供給され、
基準値メモリ２１１に格納されている基準値となる照射
点データ（Xao, Yao）、（Xbo, Ybo）と比較される。こ
の比較は、照射点データを基準となる照射点データから
減算することにより行われ、画面の上下で水平方向と垂
直方向にそれぞれどれだけコンバーゼンスずれが生じて
いるかが求められる。すなわち、画面上部におけるコン
バーゼンスずれXat, Yatは、それぞれ Xat = Xa - Xao Yat = Ya - Yao として計測される。同様にまた、画面下部におけるコン
バーゼンスずれXbt, Ybtは、それぞれ、 Xbt = Xb - Xbo Ybt = Yb - Ybo として計測される。なお、基準となる照射点データは、
デジタルコンバーゼンス回路２１２を使って初期調整を
施した直後に、緑色投写用の投写管２０３から投写され
たコンバーゼンス補正パターンの位置データ（Xao, Ya
o）、（Xbo, Ybo）をＡＤ変換して基準値メモリ２１１
に取り込むことによって得られたものである。以上のよ
うに算出されたコンバーゼンスずれから、静コンバーゼ
ンスずれは、画面上下のコンバーゼンスずれの和平均と
して得られ、動コンバーゼンスずれは、スクリーン上下
のコンバーゼンスずれの差平均として得られる。演算回
路２１９では、水平方向と垂直方向のコンバーゼンスず
れの和平均をとり、 ( Xat + Xbt ) / 2 ( Yat + Ybt ) / 2 をそれぞれ水平方向と垂直方向の静コンバーゼンスずれ
を示すデータとして算出する一方、水平方向と垂直方向
のコンバーゼンスずれの差平均をとり、 ( Xat - Xbt ) / 2 ( Yat - Ybt ) / 2 をそれぞれ水平方向と垂直方向の動コンバーゼンスずれ
を示すデータとして算出する。こうして得られたコンバ
ーゼンスずれを示す４個のデータは、赤、緑、青の各投
写管２０３ごとに演算回路２１９に続くホールド回路２
２０に保持される。このホールド回路２２０が保持する
コンバーゼンスずれデータのうち、静コンバーゼンスず
れに関するデータ( Xat + Xbt ) / 2、( Yat + Ybt ) /
2 はそれぞれ加算器２２１、２２２においてデジタル
コンバーゼンス回路２１２から与えられる初期コンバー
ゼンス補正信号に加算され、コンバーゼンス補正回路２
２３に供給される。一方また、動コンバーゼンスずれに
関するデータ( Xat - Xbt )/ 2、( Yat - Ybt ) / 2
は、動コンバーゼンス補正波形発生回路２２４に供給さ
れ、ここで画面サイズにあわせた動コンバーゼンス補正
波形に変換された後、それぞれ加算器２２５、２２６に
おいてデジタルコンバーゼンス補正回路２１２から与え
られる動コンバーゼンス補正信号に加算され、コンバー
ゼンス補正回路２２３に供給される。コンバーゼンス補
正回路は、水平方向と垂直方向に分けて与えられる静コ
ンバーゼンス補正信号と動コンバーゼンス補正信号にも
とづいてコンバーゼンス補正信号を発生し、各投写管２
０３のコンバーゼンスヨークに対し、コンバーゼンス補
正信号に応じた電流を通電してコンバーゼンスの自動補
正を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特開平４−２８２９９
３号公報「コンバーゼンス自動補正装置」のような構成
では、画面の外周部上下に設けた光電センサにより、そ
れぞれ検出したコンバーゼンスずれの和平均から静コン
バーゼンスずれを、差平均から動コンバーゼンスずれを
検出するため、画面中心の情報を使用していないため、
例えば、弓形歪みのように画面の上下のコンバーゼンス
は変化せず、画面中心部分が歪む場合に正確な補正を行
うことができないという課題を有していた。

【０００７】本発明はこのような従来の課題点に鑑みて
なされたものであって、投写型のカラーディスプレイ装
置において、画面外周部に配置した光検出部を用いて調
整用パターン画面外周部での絶対座標から画面中心部の
歪みを予測することにより、映像を表示しながら常時あ
るいは随時、幾何学歪みやミスコンバーゼンスなどの画
像歪みの自動調整を高速、高精度に行うことのできる画
像補正装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、表示装置の表示画面の外周部において、表示画面上
の中心で交差する水平、垂直軸上と、表示画面の４隅の
所定の位置に配置された複数の光検出手段と、画像歪み
調整用のテストパターンを光検出手段の近傍に発生する
テストパターン発生手段と、光検出手段の出力からテス
トパターンの画面上での表示位置を算出する位置算出手
段と、位置算出手段の出力から、画像歪みの水平、垂直
軸に関する対称性を検出する位置対称性検出手段と、位
置対称性検出手段の出力から、画像歪み誤差を算出する
誤差算出手段と、誤差算出手段の出力から補正信号を作
成し、表示装置に供給する補正信号作成手段とを具備す
ることを特徴とするものである。

【０００９】本願の請求項５の発明は、表示装置の表示
画面の外周部において、表示画面上の中心で交差する水
平、垂直軸上と、表示画面の四隅の所定の位置に配置さ
れた複数の光検出手段と、画像歪み調整用のテストパタ
ーンを光検出手段の近傍に発生するテストパターン発生
手段と、光検出手段の出力からテストパターンの画面上
での表示位置を算出する位置算出手段と、位置算出手段
の出力から、画像歪みの水平、垂直軸に関する対称性を
検出する位置対称性検出手段と、位置対称性検出手段の
出力から、画像歪みの補正手順を設定し、その手順に基
づいて画像歪み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画像歪みの補正信号を作成し、表
示装置に供給する補正信号作成手段と、位置対称性検出
手段の出力をもとに幾何学歪みやコンバーゼンスの補正
手順を設定する補正手順設定手段とを具備することを特
徴とするものである。

【００１０】本願の請求項９の発明は、表示装置の表示
画面の外周部において、表示画面上の中心で交差する水
平、垂直軸上と、表示画面の四隅の所定の位置に配置さ
れた複数の光検出手段と、画像歪み調整用のテストパタ
ーンを光検出手段の近傍に発生するテストパターン発生
手段と、テストパターンの画面上での表示位置を制御す
る表示位置制御手段と、光検出手段の出力と、表示位置
制御手段の制御量からテストパターンの表示位置を算出
する表示位置算出手段と、位置算出手段の出力から、画
像歪みの水平、垂直軸に関する対称性を検出する位置対
称性検出手段と、位置対称性検出手段の出力から、幾何
学歪みやコンバーゼンス誤差を算出する誤差算出手段
と、誤差算出手段の出力から補正信号を作成し、表示装
置に供給する補正信号作成手段を備え、表示位置制御手
段が、水平、垂直軸に関して対称な位置に配置された一
組の光検出手段が検出できるように、テストパターンの
表示位置を順次制御することを特徴とするものである。

【００１１】本願の請求項１１の発明は、表示装置の表
示画面の外周部の所定の位置に配置された複数の光検出
手段と、画像歪み調整用のテストパターンを光検出手段
の近傍に発生するテストパターン発生手段と、光検出手
段の出力からテストパターンの画面上での表示位置を算
出する表示位置算出手段と、表示位置算出手段の出力か
ら画像歪み誤差を算出する誤差算出手段と、画像歪み誤
差が許容範囲を越えた場合のみ画像歪みの補正信号を作
成、更新しする補正信号作成手段を備えたことを特徴と
するものである。

【００１２】

【作用】このような特徴を有する本願の請求項１〜４の
発明によれば、表示画面の外周部の所定の位置に配置さ
れた複数の光検出手段により調整用テストパターンの表
示位置を算出する。さらに、算出した表示位置から画像
歪みの対称性を検出し、画面中心部の歪みを予測するこ
とによって、通常の映像を表示しながら高精度に画像歪
みの補正を行える。

【００１３】また本願の請求項５〜８の発明によれば、
表示画面の外周部の所定の位置に配置された複数の光検
出手段により調整用のテストパターンの表示位置を算出
する。さらに、算出した表示位置から、画像歪みの対称
性を検出し、画像歪みの補正手順を設定することによ
り、通常の映像を表示しながら画像歪みの補正を高速に
行える。

【００１４】また本願の請求項９〜１０の発明によれ
ば、表示画面の外周部の所定の位置に配置された複数の
光検出手段と、調整用テストパターンの表示位置を制御
する表示位置制御手段により、表示画面の水平、垂直軸
に関して対称な位置に配置された一組の光検出手段が検
出できるように、テストパターンの表示位置を順次制御
することによって、テストパターンが画像歪みやミスコ
ンバーゼンスにより光検出手段により検出できない場合
においても、高速、高精度に画像歪みの補正を行える。

【００１５】また本願の請求項１１〜１６の発明によれ
ば、表示画面の外周部の所定の位置に配置された複数の
光検出部により調整用のテストパターンの表示位置を算
出し、画像歪み誤差を求める。さらに求めた誤差が許容
範囲を超えた場合のみ画像歪みの補正信号を作成、更新
し、表示装置に供給することにより、通常の映像を表示
しながら高精度に画像歪みやコンバーゼンスを効率よ
く、誤動作なく行える。さらに、フィードバック応答を
緩やかに制御することにより、表示画面上での補正動作
を目立ちにくくすることができる。

【００１６】

【実施例】本発明の第１の実施例における画像補正装置
について図面を参照しつつ説明する。図１は画像補正装
置を含む一体型ビデオプロジェクタ（投写型ディスプレ
イ）の全体構成を示すブロック図である。図２は、投写
型ディスプレイの構成を示す側面図である。図１、図２
に示すように、投写型ディスプレイはＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）のＣＲＴ４と投写レンズ５とを含む拡
大投写装置２５、ミラー６、スクリーン７、自動調整装
置２７、位置検出装置２６を含んで構成される。

【００１７】位置検出装置２６とは、拡大投写装置２５
によって投写されたＲ、Ｇ、Ｂの画像の位置ずれを検出
する装置である。以下に示す各実施例では、位置算出装
置は画像の幾何学歪みやミスコンバーゼンスなどの画像
歪みの自動調整に必要なテストパターンの位置を検出す
る。ここでテストパターンの位置は、図１に示すよう
に、スクリーン７の中心部で交差する水平(x)、垂直(y)
座標系を基準に検出する。

【００１８】図１において、テストパターン発生回路１
は画像歪み調整用のテストパターンを発生する回路であ
り、その出力は切換回路２に与えられる。切換回路２は
外部から入力される映像信号とテストパターンの信号を
切り換える回路であり、その出力は映像回路３に与えら
れる。映像回路３は入力された信号に対して各種の処理
を行い、Ｒ，Ｂ，ＧのＣＲＴ４を駆動する回路である。
３つのレンズ５は夫々のＣＲＴ４に表示された画像を、
図２に示すようにミラー６を介してスクリーン７に拡大
投射するレンズである。光検出部８〜１５はスクリーン
７の外周部の所定位置に配置され、表示されたテストパ
ターンの信号レベルを検出する装置である。ここで、光
検出部８〜１５はスクリーン７の外周部に８つ配置され
ているが、これ以外の数でもよい。図１のマルチプレク
サ１６は光検出部８〜１５の出力信号を入力し、処理す
べき信号を選択する回路である。位置算出部１７はマル
チプレクサ１６の出力信号を処理してテストパターンの
表示位置を算出する回路である。このように光検出部８
〜１５、マルチプレクサ１６、位置算出部１７は、スク
リーン７上の光検出部８〜１５上に映出されたテストパ
ターンの表示位置を検出する位置検出装置２６を構成し
ている。位置対称性検出部１８は、位置算出部１７の出
力から、前述のスクリーン７の水平(x)、垂直(y)軸に関
する画像歪みの対称性を検出する。誤差算出部１９は位
置算出部１７の出力から、画像歪みの誤差量を算出する
回路である。補正信号発生回路は、誤差算出部１９の出
力をもとに画像歪み補正用の補正信号を発生する回路で
あり、その出力はコンバーゼンス補正回路２１と、偏向
回路２２とに供給される。ここで、テストパターン発生
回路１、位置対称性検出部１８、誤差算出部１９、補正
信号発生回路２０は、画像歪みを自動調整する自動調整
装置２７を構成している。コンバーゼンス補正回路２１
はコンバーゼンスヨーク（以下、ＣＹという）２３にコ
ンバーゼンス補正用の制御信号を出力する回路である。
偏向回路２２は偏向ヨーク（以下、ＤＹという）２４に
偏向制御と偏向補正用の制御信号を出力する回路であ
る。このように、拡大投写装置２５は、切換回路２、映
像回路３、ＣＹ２３、ＤＹ２４とを装着したＣＲＴ４、
投写レンズ５、コンバーゼンス補正回路２１、偏向回路
２２等により構成される。

【００１９】さて図２において、拡大投写装置２５から
の画像光はミラー６で反射され、透過型のスクリーン７
に拡大投写される。拡大投写装置２５とスクリーン７の
間に設けられたミラー６は、一体型ビデオプロジェクタ
２８のセットの奥行きを短くするための光学反射手段で
ある。自動調整装置２７は前述したように、スクリーン
７上に配置した光検出部８〜１５上に、画像歪み調整用
のテストパターンを映出して、この光検出部の検出信号
からテストパターンのスクリーン上での表示位置を検出
して、拡大投写装置２５の画像歪みの自動調整を行うも
のである。

【００２０】このようにプロジェクタに設けられた本実
施例の画像補正装置の動作の概要を説明する。まず、表
示されたテストパターンの輝度レベルをスクリーン７の
外周部の所定の位置に配置された光検出部８〜１５によ
り検出した検出信号から位置算出部１７により、テスト
パターンのスクリーン上での表示位置を算出し、さらに
求められたテストパターンの位置座標から、画像歪みの
水平(x)、垂直(y)軸に関する対称性を位置対称性検出部
１８により検出することにより、スクリーン中心部の歪
みを予測する。続いて、予測されたスクリーン中心部の
歪みから、誤差算出部１９により、画像歪み誤差を算出
し、誤差量に応じた補正信号を補正信号発生回路２０に
より、コンバーゼンス補正回路２１、偏向回路２２に供
給することにより画像歪みやコンバーゼンスの自動調整
を行う。

【００２１】ここで本実施例のテストパターンの位置座
標検出の動作を詳しく説明する。まず、表示画面外周部
の所定位置に配置された光検出部８〜１５と位置検出装
置２６について図３を用いて説明する。図３の光検出素
子３０、３１はスクリーン７の中心で交差する水平（ｘ
方向）、垂直軸（ｙ方向）に対して斜めに配置されたフ
ォトダイオードやフォトトランジスタである。スクリー
ンの水平(x)、垂直(y)軸は、拡大投写装置の水平走査方
向、垂直走査方向に一致する。本実施例において、説明
を簡単にするため２個の光検出素子を使用しているが、
光検出素子の個数は２個以上であれば有効である。ま
た、光検出部８のみについて示しているが、他の光検出
部も同様の構成である。図４は位置算出部の詳細な構成
図である。本図において、３２、３３はマルチプレクサ
１６により選択された光検出部の各光検出素子の出力を
直流信号に変換するピークホールド回路、３４、３５は
ピークホールド回路３２、３３の出力をディジタルデー
タに変換するＡ／Ｄ変換器、３６、３７はＡ／Ｄ変換器
３４、３５の出力に係数をかける係数ＲＯＭ、３８は係
数ＲＯＭ３６、３７の出力を加算する第１の加算器、３
９はＡ／Ｄ変換器３４、３５の出力を加算する第２の加
算器、４０は第１の加算器３８の出力を第２の加算器３
９出力で除算する除算器である。

【００２２】次に本実施例のテストパターンの表示位置
の算出動作について説明する。まず本実施例において使
用するテストパターンについて説明する。テストパター
ン発生回路１は図５（ａ）に示すように、有効画面外の
オーバースキャン領域の所定の位置に、たとえば本図の
４０、４１に示すように表示装置の水平方向ｘ及び垂直
方向ｙに対して、図５（ｂ）に示すように輝度レベルが
cos²特性、あるいはガウス特性を示すような、クロスハ
ッチパターンを順次発生する。テストパターン発生回路
１の構成図を図６に示す。図６において、４５は水平同
期信号をリセット信号とし、一体型ビデオプロジェクタ
のシステムクロック（例えば 4fsc = 14.32MHz )をカウ
ントする水平アドレスカウンタ、４６は垂直同期信号を
リセット信号とし、水平同期信号をカウントする垂直ア
ドレスカウンタ、４７は、水平アドレスカウンタ４５の
アドレス出力と、ＲＡＭ４９に記憶されたテストパター
ンの水平方向の表示位置を示すアドレス値とを比較し、
一致した場合にＨＩＧＨレベルの信号を出力する第１の
比較器、４８は垂直アドレスカウンタ４６のアドレス出
力と、ＲＡＭ５０に記憶されたテストパターンの垂直方
向の表示位置を示すアドレス値とを比較し、一致した場
合にＨＩＧＨレベルの信号を出力する比較する第２の比
較器、５１は第１と第２の比較器の出力のORをとるOR回
路である。前述したcos²特性、あるいはガウス特性は、
テストパターン発生回路１が出力する２値のクロスハッ
チパターンを電気的、光学的な低域通過フィルタに通す
ことにより得ることができる。また、テストパターンを
本実施例のようにオーバースキャン領域に表示している
ため、通常の画像を表示しながら、画像歪みやコンバー
ゼンスの調整を行うことができる。説明において、輝度
レベルがcos²特性のテストパターンを用いるが、テスト
パターンは輝度レベルにピークが存在するようなパター
ンであれば、例えば図５（ｃ）に示すような輝度レベル
が線形山形のようなパターンについても有効である。

【００２３】次に表示位置の算出処理について説明す
る。テストパターンの表示位置の算出は、図５（ａ）に
示すように、スクリーン外周部の所定の位置に配置され
た光検出部８〜１５に対応する水平方向テストパターン
４１と垂直方向テストパターン４２の交点を注目点とし
てその表示位置を算出することにより、画像歪みや、ミ
スコンバーゼンスを検出する。本処理では、図７に示す
ようなテストパターンの重心位置をその表示位置として
算出する。テストパターンの表示位置の算出手順は、マ
ルチプレクサ１６で選択された光検出部８〜１５につい
て、水平方向ｘ、垂直方向ｙのテストパターン４１、４
２を表示画面に順次映出することにより行うが、同様の
処理であるので、ここでは、光検出部８における水平方
向のテストパターンの表示位置算出処理についてのみ説
明する。

【００２４】まず、光検出部８の各光検出素子３０、３
１に対してスクリーン上の座標を、例えば Xn, Xn+1 の
ように割り当て、この値を光検出素子３０、３１にそれ
ぞれ対応する係数ＲＯＭ３６、３７にそれぞれ記憶す
る。光検出素子３０、３１に割り当てられる座標は、例
えば、光検出部８の位置がスクリーン中心部を原点とし
て( X0, Y0 )と表されるならば、水平方向の素子の間隔
を2Dとして、( Xn, Xn+1) = ( X0 - D, X0 + D )とな
る。なお、垂直方向も同様である。また、図示はしない
が、同様に、スクリーン７の外周部に配置された光検出
部９〜１５の各光検出素子に対して一意に割り当てる。
ここでピークホールドされＡ／Ｄ変換された光検出素子
３０、３１の出力がそれぞれ Zn, Zn+1 であるとする
と、係数ＲＯＭ３６、３７から出力される信号はそれぞ
れ、Xn・Zn, Xn+1・Zn+1 となる。さらにこれらを第１
の加算器３８により加算し、その出力として Xn・Zn +
Xn+1・Zn+1 を得る。一方、第２の加算器３９により光
検出素子３０、３１の出力の和Zn + Zn+1 を求める。こ
れら、第１の加算器３８の出力 Xn・Zn + Xn+1・Zn+1
を第２の加算器３９の出力 Zn + Zn+1 を除算器４０に
より除算することにより、テストパターンの表示位置 X
を近似計算する。表示位置の算出処理を（１）式に示
す。

【００２５】 X = ( Xn・Zn + Xn+1・Zn+1 ) / ( Zn + Zn+1 ) = Xn・Zn / ( Zn + Zn+1 ) + Xn+1・Zn+1 / ( Zn + Zn+1 )・・・（１）上式の Zn / ( Zn + Zn+1 ) と Zn+1 / ( Zn + Zn+1 )
部分は光検出素子３０、３１のそれぞれの出力比を示し
ている。この出力比を光検出素子３０、３１に割り当て
られた表示画面上の座標 Xn, Xn+1 で重み付け加算する
ことによりテストパターンの表示位置を算出する。図７
に示すようにテストパターンに対する光検出素子３０、
３１の出力比が１：１であったとすると、上式によりテ
ストパターンの表示画面上での表示位置は ( Xn + Xn+1
) / 2 と求められ、テストパターンは、光検出素子３
０と３１の中点に位置することわかる。テストパターン
幅と光検出素子間隔との関係は、少なくとも２個の光検
出素子上にテストパターン信号が存在すればよい。

【００２６】同様に垂直方向についてもテストパターン
の表示位置の算出を行い、水平方向、垂直方向のテスト
パターンの表示位置を算出する。さらにこれらの処理を
画面外周部の光検出部８〜１５について同様に行い、画
面外周部の調整点に対応したＲＧＢそれぞれのテストパ
ターンの表示位置を算出する。

【００２７】次に、位置対称性検出部１８により、算出
したテストパターンの表示位置から画像歪みの水平
(x)、垂直(y)軸に関する対称性を検出し、スクリーン中
心部での歪みを予測する方法について図８、図９を用い
て説明する。図８は、投写歪みや地磁気の影響により生
じる画像歪みを示している。実際は、これらの歪みが合
成された形で生じる。図８からわかるように、画像歪み
により画面中心部にずれが生じるのは、画面全体のＤＣ
的なずれであるスタティックと、弓形状の歪みが生じた
場合のみである。ここで、弓形歪みは、この図では、垂
直軸に関して非対称となることがわかる。以上のことか
ら、弓形形歪み成分とスタティック成分を算出すれば、
スクリーン中心部でのずれを予測することができること
がわかる。弓型歪み成分は、スクリーンの水平(x)、垂
直(y)軸に関して非対称となるため、スクリーンの水平
(x)、垂直(y)軸に関する高次の画像歪みの対称性から算
出する。以下、この方法について説明する。図９は、弓
形歪みとスタティック歪みが生じた場合のテストパター
ンを示している。スクリーン７の外周部に配置された光
検出部８〜１５により検出できないスクリーン中心部の
ずれXSを算出する。ここでは、水平方向に生じた弓形歪
みとスタティック歪みについて説明を行うが、垂直方向
についても同様にして算出することができる。前述した
ように、光検出部８〜１５に対応するテストパターンの
注目点の表示位置がスクリーンの座標系を用いて算出さ
れる。この算出された位置座標をもとに、図９の点線Ｌ
1と注目点５８の距離DX1と、点線Ｌ2と注目点５９の距
離DX2を高次の歪み成分としてまず算出する。算出方法
は、注目点５５、５８、６０の検出された表示位置をそ
れぞれ( X1, Y1 ), ( X4, Y4 ), ( X6, Y6 ) 、注目点
５７、５９、６２の表示位置をそれぞれ ( X3, Y3 ),
( X5, Y5 ), ( X8, Y8 ) とすれば、以下の式（２）
（３）により D1, D2 が算出できる。 DX1 = sqrt( (X1-X4)² + (Y1-Y4)² - ( k(X1-X4) + m(Y1-Y4) )² ) …（２）ただし、k = (X6-X1) / sqrt( (X6-X1)² + (Y6-Y1)² ) m = (Y6-Y1) / sqrt( (X6-X1)² + (Y6-Y1)² ) DX2 = sqrt( (X3-X5)² + (Y3-Y5)² - ( k(X3-X5) + m(Y3-Y5) )² ) …（３）ただし、k = (X8-X3) / sqrt( (X8-X3)² + (Y8-Y3)² ) m = (Y8-Y3) / sqrt( (X8-X3)² + (Y8-Y3)² ) 次に、算出した高次の歪み成分D1, D2の平均値を以下の
式（４）により求めることにより、歪み成分の非対称性
すなわち弓形歪み成分XBを算出する。 XB = ( DX1 + DX2 ) / 2 …（４）また、垂直方向の弓形歪み成分YBは以下の式から算出で
きる。 YB = ( DY1 + DY2 ) / 2 …（５）ただし、 DY1 = sqrt( (Y1-Y2)² + (X1-X2)² - ( k(Y1-Y2) + m(X1-X2) )² ) …（６）ただし、k = (Y3-Y1) / sqrt( (Y3-Y1)² + (X3-X1)² ) m = (X3-X1) / sqrt( (Y3-Y1)² + (X3-X1)² ) DY2 = sqrt( (X6-X7)² + (Y6-Y7)² - ( k(X6-X7) + m(Y6-Y7) )² ) …（７）ただし、k = (X8-X6) / sqrt( (X8-X6)² + (Y8-Y6)² ) m = (Y8-Y6) / sqrt( (X8-X6)² + (Y8-Y6)² ) である。

【００２８】ここでは、スクリーンの左右３つずつのテ
ストパターンの表示位置から、上式により画像歪みの対
称性を算出しているが、最小二乗法を適用することによ
り高次の歪み成分を検出してもよい。

【００２９】また、水平方向のスタティック成分XSは、
注目点５６、６１の表示位置( X2,Y2), ( X7, Y7 )と式
（４）で算出した弓形歪み成分XBから、以下の式（８）
により算出できる。 XS = ( X2 + X7 ) / 2 + XB …（８）式（８）により、スクリーン中心部の歪み成分XSを算出
することができる。

【００３０】同様に垂直方向のスタティック成分YSは、
注目点５８、５９の表示位置( X4,Y4 ), ( X5, Y5 ) と
式（５）により算出した垂直方向の弓形歪み成分 YB か
ら YS = ( Y4 + Y5 ) / 2 + YB …（９）として算出することができる。

【００３１】次に、誤差算出部１９による画像歪み誤差
について説明する。各画像歪みの誤差成分は、画像歪み
の対称性とテストパターンの注目点の表示位置とを用い
て、以下の各式から計算できる。（スタティック成分）水平方向： XS = ( X2 + X7 ) / 2 + XB …（１０）垂直方向： YS = ( Y4 + Y5 ) / 2 + YB …（１１）（スキュー成分）水平方向： ( X2 - X7 ) / 2 + XB …（１２）垂直方向： ( Y4 - Y5 ) / 2 + YB …（１３）（リニアリティ成分）水平方向： 2 * XS - ( X4 + X5 ) …（１４）垂直方向： 2 * YS - ( Y2 + Y7 ) …（１５）（サイズ成分）水平方向： ( X4 - X5 ) …（１６）垂直方向： ( Y2 - Y7 ) …（１７）（キーストーン成分）水平方向： ( X1 - X4 ) - ( X3 - X5 ) …（１８）垂直方向： ( Y1 - Y2 ) - ( Y6 - Y7 ) …（１９）（ピンクッション成分）水平方向： ( DX1 - DX2 ) / 2 …（２０）垂直方向： ( DY1 - DY2 ) / 2 …（２１）（弓形成分）水平方向： XB …（２２）垂直方向： YB …（２３）ここで、DX1, DX2, DY1, DY2, XB, YB, XS, YS は前述
の式（２）〜（７）により算出される。次にミスコンバ
ーゼンス誤差の算出であるが、これは、あらかじめ検出
した、例えば緑（Ｇ）のテストパターンの表示位置を基
準とし、これと赤（Ｒ）、青（Ｂ）のテストパターンの
表示位置を、スクリーン上の各注目点においてそれぞれ
比較することによりコンバーゼンス誤差を算出する。

【００３２】次に補正信号発生の動作について図１０〜
図１５を用いて説明する。図１０は補正信号発生回路２
０の具体的な構成を示すブロック図である。図１０にお
いて、水平同期信号と垂直同期信号は夫々補正波形発生
回路７２の入力端子７０、７１に供給される。補正波形
発生回路７２は例えば複数のミラー積分回路で構成さ
れ、図１１、図１２に示す幾何学歪やコンバーゼンス補
正に最低必要な１２種類の基本波形（ＷＦ１〜ＷＦ１
２）を発生している。補正波形発生回路７２は入力同期
信号に同期した補正波形を乗算型Ｄ／Ａ変換器（乗算型
Ｄ／Ａ）７３〜８４の基準電位端子に与える。一方、誤
差算出部１９の補正データはシリアルデータ作成回路８
５に供給される。シリアルデータ作成回路８５では、誤
差算出部１９からの制御信号に基づき図１３に示すよう
なシリアル信号が作成される。図１３（ａ）に示すよう
に、シリアル信号にはアドレス信号（Ａ３〜Ａ０）とデ
ータ信号（Ｄ７〜Ｄ０）が多重されている。このアドレ
ス信号Ａにより乗算型Ｄ／Ａ変換器７３〜８４の選択を
行い、その後データ信号Ｄにより補正波形の振幅制御が
行われる。乗算型Ｄ／Ａ変換器７３〜８４のクロック信
号とロード信号を図１３（ｂ）、（ｃ）に夫々示す。乗
算型Ｄ／Ａ変換器７３〜８４では図１３（ｃ）のロード
信号がＬＯＷで、かつ図１３（ｂ）のクロック信号がポ
ジティブエッジでデータ入力するように設定されてい
る。図１３に示した３つのシリアル信号は乗算型Ｄ／Ａ
変換器７３〜８４の入力端子に供給され、補正波形発生
回路７２からの１２種類の基本補正波形（ＷＦ１〜ＷＦ
１２）の極性と振幅が制御され、幾何学歪やミスコンバ
ーゼンスが補正される。

【００３３】図１４、図１５にアナログ方式の補正波形
と補正変化の関係を示す。これらの図から、テストパタ
ーンの外周部８点と中心部の表示位置を求めることによ
り図１４、図１５の補正波形を用いて自動的に画像歪み
を補正することができることがわかる。

【００３４】このように、本実施例によれば、表示画面
の外周部の所定の位置に配置された複数の光検出手段に
より算出した調整用テストパターンの表示位置から、画
像歪みの対称性を検出し、画面中心部の歪みを予測する
ことによって、通常の映像を表示しながら高精度に画像
歪み補正を行うことができる。なお、本実施例におい
て、テストパターンの表示位置の算出は、水平、垂直走
査方向に対して斜めに配列した光検出素子により行った
が、図１６に示すような構成でもよい。また、位置算出
をハードウェアを用いて行ったが、ソフトウェアでも同
様の処理が可能である。また、例えば図１７（ａ）に示
すように外周部８箇所の光検出部８〜１５の各光検出素
子９０〜９７の負荷抵抗９８を共通とすることにより、
検出信号を図１７（ｂ）に示すように、垂直走査周期内
で時分割処理で多重することにより、１系統のピークホ
ールド回路やＡ／Ｄで行うことも可能である。

【００３５】次に、本発明の第２の実施例における画像
補正装置について図面を参照しつつ説明する。図１８は
画像補正装置を含む一体型ビデオプロジェクタ（投写型
ディスプレイ）の全体構成を示すブロック図である。本
図において第１の実施例と同一部分は同一の符号を付け
詳細な説明は省略する。図１８において、位置対称性検
出部１８は、位置算出部１７の出力から、前述のスクリ
ーン７の水平(x)、垂直(y)軸に関する画像歪みの対称性
を検出する。誤差算出部１００は、位置対称性検出部１
８の出力から、画像歪みの補正手順を設定し、画像歪み
誤差を算出する。補正信号発生回路は、誤差算出部１０
０の出力をもとに画像歪み誤差補正用の補正信号を発生
する回路であり、その出力はコンバーゼンス補正回路２
１と、偏向回路２２とに供給される。ここで、テストパ
ターン発生回路１、位置対称性検出部１８、誤差算出部
１９、補正信号発生回路２０は、画像歪みを自動調整す
る自動調整装置１０１を構成している。

【００３６】このようにプロジェクタに設けられた本実
施例の画像補正装置の動作を説明する。まず、表示され
たテストパターンの輝度レベルをスクリーン７の外周部
の所定の位置に配置された光検出部８〜１５により検出
した検出信号から位置算出部１７により、テストパター
ンのスクリーン上での表示位置を算出し、さらに求めら
れたテストパターンの位置座標から、画像歪みの水平
(x)、垂直(y)軸に関する対称性を位置対称性検出部１８
により検出することにより、スクリーン中心部の歪みを
予測する。続いて、誤差算出部１００により、予測され
た中心部の歪みに応じて最適な画像歪みの補正手順を設
定し、その手順に応じて画像歪み誤差を算出する。さら
に誤差量に応じた補正信号を補正信号発生回路２０によ
り、コンバーゼンス補正回路２１、偏向回路２２に供給
することにより画像歪みの自動調整を行う。

【００３７】拡大投写装置２５、テストパターン発生回
路１、位置対称性検出部１８及び位置検出装置２６の動
作は第１の実施例と同様であるので詳細な説明は省略す
る。

【００３８】誤差算出部１００による画像歪み誤差の最
適な補正手順設定について説明する。説明には図１９の
フローチャートを用いる。画像歪み第１の実施例の図８
で説明したようなスタティック、スキュー、リニアリテ
ィ、サイズ、キーストーン、ピンクション、及び弓形歪
みがある。補正手順の設定は、まず第１の実施例におい
て説明したように、テストパターンを表示し（図１９の
F1）、対称性検出部１８により、画像歪みの水平(x)、
垂直(y)軸に関する対称性を検出する（図１９のF2）。
対称性の算出方法は第１の実施例と同様であるので詳細
な説明は省略する。ここで、もし画像歪みの非対称性、
すなわち弓形歪みが検出された場合、第１の実施例にお
いて説明したように、スクリーン中心部を正確に補正す
るためには、弓形歪みを補正した後、スタティック成分
を補正する必要がある（図１９のF4）。そこで、誤差算
出部１００は、画像歪みの対称性から弓形歪み誤差を算
出して補正信号発生回路２０に供給し、弓形歪みの補正
を行う。次に、スタティック誤差を算出して補正信号発
生回路２０に供給し、スタティック補正を行う（図１９
のF3）。さらに、その後、スキュー、リニアリティ、サ
イズ、キーストーン、ピンクッションの補正を行う。こ
れらの補正順序はスクリーンの水平(x)、垂直(y)軸に関
する情報しか必要のないスキュー、リニアリティ、サイ
ズを一組としてまず、それらの誤差を算出、補正し（図
１９のF5）、その後、スクリーン周辺部４隅の情報が必
要なキーストーン、ピンクッション誤差の算出、補正を
行う（図１９のF6）。図１９のF2の処理において、画像
歪みの非対称性が検出されなかった場合は、スタティッ
ク誤差の算出、補正を最初に行い（図１９のF4）、その
後スキュー、リニアリティ、サイズ、キーストーン、ピ
ンクッション誤差の算出、補正を行う。この補正順序
は、図１９のF5, F6と同様である。以上説明した画像歪
み補正を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に対して行った
後、例えばあらかじめ検出した緑（Ｇ）のテストパター
ンの表示位置を基準とし、この位置に赤（Ｒ）と青
（Ｂ）のテストパターンを重ね合わすコンバーゼンス補
正を行って（図１９のF7）、調整が終了する。

【００３９】以上説明したように本実施例によれば、表
示画面の外周部の所定の位置に配置された複数の光検出
手段により調整用のテストパターンの表示位置を算出す
る。さらに、算出した表示位置から、表示画面の外周部
の所定の位置に配置された複数の光検出手段により画像
歪みの対称性を検出し、画像歪みの最適な補正手順を設
定することにより、通常の映像を表示しながら画像歪み
補正を高速に行える。

【００４０】次に、本発明の第３の実施例における画像
補正装置について図面を参照しつつ説明する。図２０は
画像補正装置を含む一体型ビデオプロジェクタ（投写型
ディスプレイ）の全体構成を示すブロック図である。本
図において第１、第２の実施例と同一部分は同一の符号
を付け詳細な説明は省略する。図２０において、テスト
パターン発生回路１は幾何学歪やコンバーゼンス調整用
のテストパターンを発生する回路であり、その出力は切
換回路２に与えられる。表示位置制御部１０５は、前記
テストパターンのスクリーン７上での表示位置を制御す
る。切換回路２により外部入力の映像信号と表示位置を
制御されたテストパターン信号とを切り換えた信号はス
クリーン７上に映出される。位置対称性検出部１８は、
位置算出部１７の出力から、前述のスクリーン７の水平
(x)、垂直(y)軸に関する画像歪みの対称性を検出する。
誤差算出部１９は位置算出部１７と、位置対称性検出部
１８の出力から画像歪み誤差量を算出する回路である。
補正信号発生回路は、誤差算出部１９の出力をもとに画
像歪み誤差補正用の補正信号を発生する回路であり、そ
の出力はコンバーゼンス補正回路２１と、偏向回路２２
とに供給される。ここで、テストパターン発生回路１、
表示位置制御部１０５、位置対称性検出部１８、誤差算
出部１９、補正信号発生回路２０は、画像歪みを自動調
整する自動調整装置１０６を構成している。

【００４１】このようにプロジェクタに設けられた本実
施例の画像補正装置の動作の概要を説明する。まず、ス
クリーンに表示されたテストパターンが光検出部８〜１
５により検出できない場合、テストパターンの表示位置
制御部１０５により、テストパターンの表示位置を制御
することにより、光検出部８〜１５で検出できる位置ま
でテストパターンを移動させる（この動作を以下テスト
パターンのサーチと呼ぶ）。続いて、検出した検出信号
から位置算出部１７により、テストパターンのスクリー
ン上での表示位置を算出し、さらに求められたテストパ
ターンの位置座標から、画像歪みの水平(x)、垂直(y)軸
に関する対称性を位置対称性検出部１８により検出する
ことにより、スクリーン中心部の歪みを予測する。続い
て、予測されたスクリーン中心部の歪みから、誤差算出
部１９により、画像歪み誤差を算出し、誤差量に応じた
補正信号を補正信号発生回路２０により、コンバーゼン
ス補正回路２１、偏向回路２２に供給することにより画
像歪みの自動調整を行う。

【００４２】拡大投写装置２５の動作は第１の実施例と
同様であるので詳細な説明は省略する。図２１は、テス
トパターンの表示位置制御部１０５及びテストパターン
発生回路１の構成図である。ここで、テストパターン発
生回路１の基本構成と動作は第１の実施例と同様である
ので詳細な説明は省略する。テストパターンの表示位置
制御部１０５は、テストパターンの表示位置を設定する
表示位置設定部１０８と、テストパターン発生回路１の
ＲＡＭ４９、５０に記憶された表示位置の設定値を書き
換えるメモリ制御部１０７から構成される。位置算出部
１７及び位置対称性検出部１８の出力をもとにテストパ
ターンの表示位置を表示位置設定部１０８により変化さ
せることによりテストパターンのサーチを行う。

【００４３】次にテストパターンのサーチを用いた表示
位置算出の具体的な動作について説明する。まず、例え
ば図２２に示すように、画面外周部に設けられた光検出
部８〜１５で検出できる位置にテストパターン４１、４
２が存在しない場合、テストパターンを光検出部８〜１
５で検出できる位置に移動させるテストパターンサーチ
を行う必要がある。テストパターンの表示位置はサーチ
によるテストパターンの移動量から求めることができ
る。テストパターンを光検出部８〜１５で検出できる位
置に移動するテストパターンサーチについて説明する。
テストパターンサーチの動作は光検出部８〜１５で同様
であるので、ここでは光検出部８についてのみ説明す
る。テストパターンのサーチは図２３に示すように、光
検出部８にテストパターン４１が照射されていない場
合、表示位置制御部１０５により、光検出部８の検出領
域よりやや小さい移動間隔で、例えば図２３に示した番
号のような順序でテストパターンを光検出部で検出でき
る位置までテストパターンを移動させる。テストパター
ンが検出できるまでのテストパターンの移動回数を N
（図２３においては N = 3 ) 、テストパターンの移動
間隔を M 、テストパターンが検出できた時点での、テ
ストパターンの光検出部での検出位置を X0 とすれば、
テストパターンの表示位置 X は（２４）式で算出でき
る。

【００４４】 X = X0 + M * ( 1 + [ N / 2 ] ) …（２４）ただし、[ N / 2 ]は N を２で割ったときの整数部であ
る。

【００４５】ここで、光検出部でのテストパターンの位
置算出処理は第１の実施例と同様であるので説明は省略
する。また、図２３では水平方向のテストパターン４１
のサーチについて説明したが、垂直方向でも同様の処理
である。

【００４６】次に、スクリーン７外周部の光検出部８〜
１５に対するテストパターンのサーチ手順について図２
４を用いて説明する。サーチ手順は、例えば光検出部１
１と１２や光検出部９と１４のように、スクリーン水平
(x)、垂直(y)軸に関して対称な位置に配置された光検出
部を一組として同時にサーチすることにより全体のサー
チを高速化する。説明の簡単のため、ここでは水平方向
のみのテストパターンサーチについて説明するが、垂直
方向のサーチについても同様の処理で可能である。

【００４７】まず、スクリーン水平軸に位置する光検出
部１１と１２の一組についてサーチを行う。まず、先に
説明したようにテストパターンの表示位置をスクリーン
水平方向の＋、−方向（紙面上では左右方向）に振りな
がら、光検出部１１あるいは１２において検出できる位
置までテストパターンを移動させる。光検出部１１ある
いは１２においてテストパターンが検出された場合、先
に述べたような方法により、テストパターンの移動量か
ら検出した光検出部に対応するテストパターンの注目点
５８の表示位置X1を算出する（図２４（ｂ）の黒丸で示
す。また、ここで光検出部１１が先にテストパターンを
検出したとする。図２４の白丸はサーチ前のテストパタ
ーンの位置を示している。）。続いて、テストパターン
を検出した光検出部１１と対称な位置に配置された光検
出部１２でテストパターンを検出できるまでサーチを行
い、光検出部１２に対応するテストパターンの注目点５
９の表示位置X2を算出する（図１４（ｃ）の黒丸）。例
えば、注目点５８のサーチに要するテストパターンの移
動回数がＮ回、注目点５９のサーチに要する回数がＭ回
それぞれ必要であるとすれば、スクリーン７の水平
(x)、垂直(y)軸に関して対称な光検出部１１、１２の一
組を連続でサーチすることにより、トータルのサーチ回
数は、光検出部１１、１２に対して必要なサーチ回数の
多い方となり（例えばＭ＜ＮであればＮ回）、光検出部
１１、１２に対してそれぞれ単独にサーチする場合のト
ータル（Ｍ＋Ｎ）回よりも少なくなる。

【００４８】このように、スクリーン７の水平(x)、垂
直(y)軸に関して対称な光検出部の一組を連続でサーチ
することにより、トータルのサーチ回数を減らすことに
より、テストパターンの位置検出に必要な時間を短縮で
き、画像歪みの調整時間を短縮できる。

【００４９】次に、光検出部８と１０、光検出部１３と
１５の組についてそれぞれ前述したような方法によりテ
ストパターンのサーチを行い、注目点５５、５７、６
０、６２の表示位置X3, X4, X5, X6を算出する。以上の
ように、サーチを行うことにより、テストパターンの所
定の各注目点の水平方向の表示位置を算出することがで
きる。垂直方向の表示位置も同様の方法により算出でき
る。

【００５０】次に、テストパターンのサーチにより算出
したテストパターンの表示位置から、画像歪みの対称性
を検出することによってスクリーン７中心部の歪みを予
測し、高精度に画像歪みの自動調整を行うが、画像歪み
の対称性検出、画像歪み誤差算出、補正信号発生の動作
は、第１の実施例と同様であるので詳細な説明は省略す
る。

【００５１】以上説明したように、本実施例によれば、
スクリーン７の水平(x)、垂直(y)軸に関して対称な光検
出部の一組に対応するテストパターンの注目点を連続で
サーチすることにより、トータルのサーチ回数を減らす
ことにより、テストパターンの位置検出に必要な時間を
短縮でき、画像歪みの調整時間を短縮できる。

【００５２】さらに、サーチにより求めたテストパター
ンの表示位置から、画像歪みの対称性を検出することに
よってスクリーン中心部の歪みを予測し、高精度の画像
歪みの自動調整を行うことができる。

【００５３】次に、本発明の第４の実施例における画像
補正装置について図面を参照しつつ説明する。図２５は
画像補正装置を含む一体型ビデオプロジェクタ（投写型
ディスプレイ）の全体構成を示すブロック図である。本
図において第１〜第３の実施例と同一部分は同一の符号
を付け詳細な説明は省略する。図２５において、位置対
称性検出部１８は、位置算出部１７の出力から、前述の
スクリーン７の水平(x)、垂直(y)軸に関する画像歪みの
対称性を検出する。誤差算出部１９は、位置対称性検出
部１８の出力から画像歪み誤差量を算出する回路であ
る。補正信号発生制御部１１０は誤差算出部１９の出力
をモニターし、誤差値がある許容範囲を超えた場合に後
述する補正信号発生回路２０に誤差データを供給すると
ともにその時の誤差データを保持する。補正信号発生回
路は、補正信号発生制御部１１０の出力をもとに画像歪
み誤差補正用の補正信号を発生する回路であり、その出
力はコンバーゼンス補正回路２１と、偏向回路２２とに
供給される。ここで、テストパターン発生回路１、位置
対称性検出部１８、誤差算出部１９、補正信号発生回路
２０は、画像歪みを自動調整する自動調整装置１１１を
構成している。

【００５４】このようにプロジェクタに設けられた本実
施例の画像補正装置の動作の概要を説明する。まず、表
示されたテストパターンの輝度レベルをスクリーン７の
外周部の所定の位置に配置された光検出部８〜１５によ
り検出した検出信号から位置算出部１７により、テスト
パターンのスクリーン上での表示位置を算出し、さらに
求められたテストパターンの位置座標から、画像歪みの
水平(x)、垂直(y)軸に関する対称性を位置対称性検出部
１８により検出することにより、スクリーン中心部の歪
みを予測する。続いて、求められたテストパターンの位
置座標と、予測されたスクリーン中心部の歪みから、誤
差算出部１９により、画像歪みの誤差を算出し、補正信
号発生制御部１１０により誤差がある許容値を超えた場
合、補正信号発生回路２０に誤差データを供給し、補正
信号発生回路２０はコンバーゼンス補正回路２１、偏向
回路２２に補正信号を供給する。本実施例では、補正信
号発生制御部１１０により、自動調整のフィードバック
ループの ON / OFFの制御を行う。

【００５５】テストパターン発生回路１、拡大投写装置
２５、位置検出装置２６、位置対称性検出部１８、誤差
算出部１９、補正信号発生回路２０の動作は第１の実施
例と同様であるので詳細な説明は、省略する。

【００５６】補正信号発生制御部１１０の動作を図２６
を用いて説明する。図２６は補正信号発生制御部１１０
の詳細な構成図である。図２６において１１２は、誤差
算出部１９の出力する画像歪み誤差を数回サンプリング
し、その中間値をとる中間値論理部、１１３は画像歪み
誤差の許容値を記憶したＲＯＭ、１１４は中間値論値部
１１２の出力と、ＲＯＭ１１３の内容を比較し、中間値
が第１のＲＯＭ１１３に記憶した誤差の許容値を超えた
場合、その誤差データを、ＲＡＭ１１５に書き込む比較
部である。出力制御部１１６はＲＡＭ１１５に保存され
た補正データを読み出し、補正信号発生回路２０に供給
する誤差データを制御する出力制御部である。以下、補
正信号発生制御部１１０の動作を説明する。画像歪みの
自動調整時に、中間値論理部には、誤差算出部１９によ
り算出されたテストパターンの画像歪み成分やコンバー
ゼンス誤差が供給される。ここで、誤差算出部１９、位
置検出装置２６及び位置対称性検出部１８により数回誤
差を算出する。中間値論理部１１２は、数回算出した誤
差データの中間値を算出する。ここで中間値の算出は、
誤差算出部１９の出力する画像歪み誤差の各成分に対し
それぞれ行う。中間値は入力した誤差値のサンプリング
数をＮとすれば、入力サンプリングデータ列を並び変
え、最小値からデータの大きくなる方向の ( N + 1 ) /
2 番目のデータを取れば得ることができる。例えば、中
間値論理部１９に入力される画像歪み誤差のデータが図
２７（ａ）の黒丸１１７〜１２１に示すようなものであ
ったとする。ここで、図２７（ａ）の黒丸１１９は、例
えば、大きなノイズや、１体型プロジェクタセットの振
動などが原因の、誤差が他のデータに比べ極端に大きく
なる孤立点である。このインパルス的な孤立点１１９を
用いると、誤差が極端に大きいと判断してしまい調整ミ
スを生じる。そこで、孤立点１１９を除去するため、図
２７（ｂ）に示すように、入力データ系列１１６〜１２
１を昇順に並び替えたデータ系列の最初から、( N + 1
) /2 番目の中間値データ１１８を画像歪み誤差のデー
タとして採用する。次に、求めた誤差の中間値と、ＲＯ
Ｍ１１３に記憶した誤差の許容値を、画像歪み誤差の各
成分についてそれぞれ比較し、誤差の中間値が許容値を
超えた場合のみその誤差データを後段のＲＡＭ１１５に
書き込む。さらにＲＡＭ１１５の内容を出力制御部１１
６により読み出して補正信号発生回路２０に供給し、画
像歪みの自動調整のフィードバックループをONにする。
誤差が許容値を超えない状態では、自動調整のフィード
バックループはOFFであり、補正信号発生部に補正デー
タは前回更新されたものが供給されている。ここでフィ
ードバックループON/OFFの動作を図２８を用いて詳しく
説明する。図２８は、温度ドリフト等の要因によって、
時間が経つにつれ画像歪み誤差が徐々に大きくなってい
く場合の補正の様子を示している。図２８（ａ）、
（ｂ）は、フィードバック制御による画像歪み誤差の補
正を急激に行う場合、（ｃ）、（ｄ）は画像歪み誤差の
補正を緩やかに行う場合の、画像歪み誤差と、補正信号
の様子を示している。図２８（ａ）に示すように、画像
歪み誤差が許容範囲を超えた場合に、矢印で示したタイ
ミングでフィードバック制御を急激に行う場合、出力制
御部１１６は、ループON時にＲＡＭ１１５に記憶された
誤差データを読み出し、そのまま後段の補正信号発生回
路２０に供給する。その時、補正信号は、図２８（ｂ）
に示すように、ループOFF時では、フィードバック制御
時の値を保持し、ステップ上に変化する。このように、
フィードバック制御を急激に行う場合は、表示装置の画
面上でみると、画像の表示位置が急激に変化するため、
ＴＶ画像等の通常の映像を表示しながら補正を行う場
合、その補正動作が目立ちやすい。そこでこのような場
合は、図２８（ｃ）、（ｄ）に示すように緩やかなフィ
ードバック制御を行う。この時、出力制御部１１６によ
り、補正信号発生部２０に供給する誤差データを０か
ら、ＲＡＭ１１５に記憶された値まで徐々に大きくして
いくことにより、補正信号を、図２８（ｄ）に示すよう
に、緩やかに大きくしていく。こうすることにより、画
像歪み誤差は図２８（ｃ）に示すように緩やかに変化
し、表示画面上での補正動作が目立ちにくくなる。さら
に、映像信号のシーンチェンジを検出し、シーンが変化
するときに、前述のような緩やかな制御を徐々に行うこ
とにより、補正動作をさらに目立ちにくくすることがで
きる。補正信号発生回路２０の動作は、第１の実施例と
同様であるので詳細な説明は省略する。なお、本実施例
では、誤差算出部１９の出力をモニターしながらフィー
ドバックループのON/OFFの制御を行ったが、この制御
は、位置算出部１７の出力をモニターし、その出力を誤
差算出部１９に供給することによっても実現できる。

【００５７】以上説明したように本実施例によれば、画
像歪み誤差を複数回算出したデータの中間値が誤差の許
容値を超えた場合のみ自動調整のフィードバックループ
をONすることにより、例えば、通常の画面を表示しなが
ら常時あるいは随時自動調整を行う場合、ノイズや、プ
ロジェクタセットが振動したりした場合の影響による誤
動作を少なくすることができ、誤差が生じた時のみ自動
調整のループがONになるので、例えばある時間間隔を決
めて調整を行う随時調整の場合に比べ、高精度で効率よ
く自動調整を行うことができる。さらに、フィードバッ
ク応答を緩やかに制御することにより、表示画面上での
補正動作を目立ちにくくすることができる。

【００５８】

【発明の効果】以上のように、本願の請求項１〜４の発
明によれば、表示画面の外周部の所定の位置に配置され
た複数の光検出手段により調整用テストパターンの表示
位置を算出する。さらに、算出した表示位置から画像歪
みの対称性を検出し、画面中心部の歪みを予測すること
によって、通常の映像を表示しながら高精度に画像歪み
補正を行える。

【００５９】また本願の請求項５〜８の発明によれば、
表示画面の外周部の所定の位置に配置された複数の光検
出手段により調整用のテストパターンの表示位置を算出
する。さらに、算出した表示位置から、表示画面の外周
部の所定の位置に配置された複数の光検出手段により画
像歪みの対称性を検出し、画像歪みの補正手順を設定す
ることにより、通常の映像を表示しながら画像歪み補正
を高速に行える。

【００６０】また本願の請求項９〜１０の発明によれ
ば、表示画面の外周部の所定の位置に配置された複数の
光検出手段と、調整用テストパターンの表示位置を制御
する表示位置制御手段により、テストパターンを表示画
面の水平(x)、垂直(y)軸に関して対称な位置に配置され
た一組の光検出手段が検出できるように、テストパター
ンの表示位置を順次制御することによって、テストパタ
ーンが画像歪みやミスコンバーゼンスにより光検出手段
により検出できない場合においても、高速、高精度に画
像歪み補正を行える。

【００６１】また本願の請求項１１〜１６の発明によれ
ば、表示画面の外周部の所定の位置に配置された複数の
光検出部により調整用のテストパターンの表示位置を算
出し、画像歪み誤差を求める。さらに求めた誤差が許容
範囲を超えた場合のみ画像歪みの補正信号を作成し、表
示装置に供給することにより、通常の映像を表示しなが
ら高精度に画像歪みを効率よく、誤動作なく行える。

【００６２】さらに、フィードバック制御を緩やかに行
うことにより、表示画面上での補正動作を目立ちにくく
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の画像補正装置を含む投
写型ディスプレイの構成図

【図２】本発明の各実施例における投写型ディスプレイ
の内部構成図

【図３】各実施例における光検出部の構成図

【図４】各実施例における位置検出部の構成図

【図５】各実施例における位置検出装置の動作説明図

【図６】各実施例におけるテストパターン発生回路の構
成図

【図７】各実施例における位置検出装置の動作説明図

【図８】各実施例における画像歪みの説明図

【図９】各実施例における位置対称性検出の動作説明図

【図１０】各実施例における補正信号発生回路の構成図

【図１１】各実施例における補正信号発生回路の補正波
形図（その１）

【図１２】各実施例における補正信号発生回路の補正波
形図（その２）

【図１３】各実施例における補正信号発生回路の動作波
形図

【図１４】各実施例における画像歪み補正波形図（その
１）

【図１５】各実施例における画像歪み補正波形図（その
１）

【図１６】本発明の光検出素子の構成図

【図１７】本発明の光検出部の構成図

【図１８】本発明の第２の実施例の画像補正装置を含む
投写型ディスプレイの構成図

【図１９】同実施例の補正手順設のフローチャート

【図２０】本発明の第３の実施例の画像補正装置を含む
投写型ディスプレイの構成図

【図２１】同実施例のテストパターンの表示位置制御部
の構成図

【図２２】同実施例のテストパターンサーチの動作説明
図（その１）

【図２３】同実施例のテストパターンサーチの動作説明
図（その２）

【図２４】同実施例のテストパターンサーチ手順の動作
説明図

【図２５】本発明の第４の実施例の画像補正装置を含む
投写型ディスプレイの構成図

【図２６】同実施例の補正信号発生部の構成図

【図２７】同実施例の中間値算出の動作説明図

【図２８】同実施例のフィードバック制御の動作説明図

【図２９】従来の画像補正装置の構成図

【図３０】従来のコンバーゼンス自動補正装置の構成図

【図３１】従来の光電センサの構成図

【図３２】従来の光検出回路の構成図

【図３３】従来の補正動作説明図（その１）

【図３４】従来の補正動作説明図（その２）

【符号の説明】

１テストパターン発生回路２切換回路３映像回路４ＣＲＴ５レンズ６ミラー７スクリーン８〜１５光検出部１６マルチプレクサ１７位置算出部１８位置対称性検出部１９誤差算出部２０補正信号発生回路２１コンバーゼンス補正回路２２偏向回路２３コンバーゼンスヨーク（ＣＹ）２４偏向ヨーク（ＤＹ）２５拡大投写装置２６位置検出装置２７、１０１、１０６、１１１自動調整装置３０、３１光検出素子３２、３３ピークホールド回路３４、３５Ａ／Ｄ３６、３７ＲＯＭ３８、３９加算機４０除算器４１水平方向テストパターン４２垂直方向テストパターン４５水平アドレスカウンタ４６垂直アドレスカウンタ４７、４８比較部４９、５０ＲＡＭ５１ＯＲ回路５５〜６２補正におけるテストパターンの注目点７０、７１補正波形発生回路の入力端子７２補正波形発生回路７３〜８４乗算型Ｄ／ＡＷＦ１〜ＷＦ１２補正波形９０〜９７光検出素子９８負荷抵抗Ｓ９０〜Ｓ９７光検出信号１００補正手順設定部１０５表示位置制御部１０７メモリ制御部１０８表示位置設定部１１０補正信号発生制御部１１２中間値論理部１１３ＲＯＭ１１４比較部１１５ＲＡＭ１１６出力制御部１１７〜１２１誤差データ系列

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示装置の表示画面の外周部において、前
記表示画面上の中心で交差する水平、垂直軸上と、前記
表示画面の４隅の所定の位置に配置された複数の光検出
手段と、画像歪み調整用のテストパターンを、前記光検
出手段の近傍に発生するテストパターン発生手段と、前
記光検出手段で受光した信号から前記テストパターンの
表示位置を算出する位置算出手段と、前記位置算出手段
の出力から水平、垂直軸に関する画像歪みの対称性を検
出する位置対称性検出手段と、前記位置対称性検出手段
の出力から画像歪み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画像歪みの補正信号を作成す
る補正信号作成手段を備えたことを特徴とする画像補正
装置。
【請求項２】前記位置対称性検出手段は、水平、垂直軸
に関する高次の幾何学歪みの対称性を検出し、前記表示
画面の中心の歪みを予測することを特徴とする請求項１
記載の画像補正装置。
【請求項３】前記光検出手段と位置算出手段は、フォト
トランジスタやフォトダイオードなどの複数の光検出素
子を水平、垂直軸に対して斜めに配列して構成され、各
光検出素子に対して表示画面上の水平、垂直座標を割り
当て、各光検出素子の各出力比を前記割り当てた座標で
重みづけ加算することにより、前記テストパターンの表
示位置を算出することを特徴とする請求項１記載の画像
補正装置。
【請求項４】前記テストパターン発生手段は、山形対称
の輝度特性を有し、前記表示画面に対し水平及び垂直方
向のクロスハッチ信号を時分割に発生することを特徴と
する請求項１記載の画像補正装置。
【請求項５】表示装置の表示画面の外周部において、前
記表示画面上の中心で交差する水平、垂直軸上と、前記
表示画面の四隅の所定の位置に配置された複数の光検出
手段と、画像歪み調整用のテストパターンを、前記光検
出手段の近傍に発生するテストパターン発生手段と、前
記光検出手段で受光した信号から前記テストパターンの
表示位置を算出する位置算出手段と、前記位置算出手段
の出力から水平、垂直軸に関する画像歪みの対称性を検
出する位置対称性検出手段と、前記位置対称性検出手段
の出力から画像歪みの補正手順を設定し、その手順に基
づいて画像歪み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画像歪みの補正信号を作成する補
正信号作成手段を備えたことを特徴とする画像補正装
置。
【請求項６】前記誤差算出手段は、水平、垂直軸に関す
る画像歪みの対称性を検出した信号に基づき、非対称の
場合は画像歪みの補正の後にスタティック補正を行い、
また対称の場合はスタティック補正後に画像歪み補正を
行うように補正手順を設定して誤差を算出することを特
徴とする請求項５記載の画像補正装置。
【請求項７】前記誤差算出手段は、水平、垂直軸に関し
て最も非対称な画像歪み成分から補正するように補正手
順を設定して誤差を算出することを特徴とする請求項５
記載の画像補正装置。
【請求項８】前記位置対称性検出手段は、水平、垂直軸
に関する画像歪みの対称性を検出し、表示画面の中心の
歪みを予測することを特徴とする請求項５記載の画像補
正装置。
【請求項９】表示装置の表示画面の外周部において、前
記表示画面上の中心で交差する水平、垂直軸上と、前記
表示画面の四隅の所定の位置に配置された複数の光検出
手段と、画像歪み調整用のテストパターンを、前記光検
出手段の近傍に発生するテストパターン発生手段と、前
記テストパターンの表示位置を制御する表示位置制御手
段と、前記光検出手段で受光した信号の移動量から前記
テストパターンの表示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水平、垂直軸に関する画像
歪みの対称性を検出する位置対称性検出手段と、前記位
置対称性検出手段の出力から画像歪み誤差を算出する誤
差算出手段と、前記誤差算出手段の出力から画像歪みの
補正信号を作成する補正信号作成手段を備え、前記表示
位置制御手段が水平、垂直軸に関して対称な位置に配置
された一組の前記光検出手段で検出できるように、前記
テストパターンの表示位置を順次制御することを特徴と
する画像補正装置。
【請求項１０】前記位置対称性検出手段は、水平、垂直
軸に関する高次の幾何学歪みの対称性を検出し、表示画
面の中心の歪みを予測することを特徴とする請求項９記
載の画像補正装置。
【請求項１１】表示装置の表示画面の外周部の所定の位
置に配置された複数の光検出手段と、画像歪み調整用の
テストパターンを、前記光検出手段の近傍に発生するテ
ストパターン発生手段と、前記光検出手段で受光した信
号から前記テストパターンの表示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画像歪み誤差を
算出する誤差算出手段と、前記誤差算出手段からの画像
歪み誤差量が許容範囲を超えた場合のみ画像歪みの補正
信号を作成、更新する補正信号作成手段を備えたことを
特徴とする画像補正装置。
【請求項１２】前記補正信号作成手段は、画像歪み誤差
を数回サンプリングした値の中間値を取り、中間値が誤
差の許容範囲を超えた時のみ補正信号を作成することを
特徴とする請求項１１記載の画像補正装置。
【請求項１３】前記補正信号作成手段は、画像歪み誤差
を数回サンプリングした値の平均値を取り、平均値が誤
差の許容範囲を超えた時のみ補正信号を作成することを
特徴とする請求項１１記載の画像補正装置。
【請求項１４】前期補正信号作成手段は、画像歪み誤差
が許容範囲を超えた場合、画像歪み誤差を補正するま
で、補正信号を徐々に大きくしていくことを特徴とする
請求項１１記載の画像補正装置。
【請求項１５】前記光検出手段と位置算出手段は、フォ
トトランジスタやフォトダイオードなどの複数の光検出
素子を水平、垂直軸に対して斜めに配列して構成され、
各光検出素子に対して表示画面上の水平、垂直座標を割
り当て、各光検出素子の各出力比を前記割り当てた座標
で重みづけ加算することにより、前記テストパターンの
表示位置を算出することを特徴とする請求項１１記載の
画像補正装置。
【請求項１６】前記テストパターン発生手段は、山形対
称の輝度特性を有し、前記表示画面に対し水平及び垂直
方向のクロスハッチ信号を、前記表示装置の有効画面外
に、時分割に発生することを特徴とする請求項１１記載
の画像補正装置。