JPH06269014A

JPH06269014A - 画像補正装置

Info

Publication number: JPH06269014A
Application number: JP5668993A
Authority: JP
Inventors: 進 ▲つじ▼原; Susumu Tsujihara; Yasunori Inoue; 育徳井上
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-03-17
Filing date: 1993-03-17
Publication date: 1994-09-22

Abstract

(57)【要約】【目的】各種の走査周波数に対応可能なカラーテレビ
ジョン受像機に関し、コンバーゼンスや幾何学歪や輝度
などの補正を自動的に行い、高精度の補正と調整時間を
大幅に短縮できる画像補正装置を提供することを目的と
する。【構成】走査周波数変換部１１で撮像部２の垂直検出
周期と同期するように走査周波数変換された信号がテス
ト信号発生部５に供給され、入力走査周波数に対応した
テスト信号に変換されて画像表示装置１に供給される。
撮像部２からの光電変換信号は位置・レベル検出部３に
供給されて、テスト信号の位置とレベルが検出され、誤
差算出部４で各色毎の誤差値が算出される。誤差算出部
４からの算出信号は補正信号作成部６に供給されて各種
の補正信号が作成され、コンバーゼンス幾何学歪補正部
８や輝度補正部７に供給されて自動的な調整が行われ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は各種の走査周波数に対応
可能なカラーテレビジョン受像機を補正する装置に関
し、コンバーゼンスや幾何学歪や輝度などの各種の補正
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】一般に３原色を発光する３本の投写管を
用いてスクリ−ンに拡大投写するビデオプロジェクター
においては、投写管のスクリ−ンに対する入射角（以下
集中角と呼ぶ）が各投写管で異なるため、スクリ−ン上
で色ずれ、フォーカスずれ、偏向歪、輝度変化が生じ
る。これらの各種の補正は、水平および垂直走査周期に
同期させてアナログ的な補正波形をつくり、この波形の
大きさ、形を変えて調整する方式をとっているが、補正
精度の点で問題がある。

【０００３】またスクリーン上でのずれを目視により観
察して各種の補正を手動で補正するため、調整時間がか
かるという問題がある。そこでコンバ−ゼンス精度の高
い方法として、特公昭５９−８１１４号公報のディジタ
ルコンバ−ゼンス装置が、また自動的に偏向歪を補正す
る方法として、特公平３−３８７９７号公報や特公平１
−４８５５３号公報の自動コンバーゼンス補正装置が、
コンバーゼンス誤差の検出とその補正方法として特開昭
６４−５４９９３号公報のコンバーゼンス誤差補正方法
が開示されている。

【０００４】図２２に従来の自動補正が可能な自動コン
バーゼンス補正装置のブロック図を示す。図２２に示す
ように、カラー画像表示装置のコンバーゼンスを調整す
るため、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、
そのマトリクス状の各領域での各色の表示信号波形が水
平方向および垂直方向で線対称な山形波形となる低周波
信号を、信号発生装置１０２で発生させる。発生した低
周波信号は信号切換器１０３を通して画像表示装置１０
１に供給されるとともに、画像表示装置１０１の表示画
面を撮像する撮像装置１０４からの信号は画像処理装置
１０５に導かれる。ここで前記各領域ごとにその信号の
水平方向ならびに垂直方向の重心位置を算出するにあた
り、画像処置装置１０５に導入されたディジタル信号に
変換された信号に内挿処理をほどこし、スレッシュホー
ルドをかけ低周波信号波形を２次式と近似することによ
り各領域ごとの重心位置を求め、ついで各色間の重心誤
差値を算出し、この重心誤差値に基づき画像表示装置１
０１のコンバーゼンスを自動的に調整している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな従来の構成の補正装置では、低周波信号波形を２次
式近似により重心位置を算出しているため、画像処理部
で複雑な処理が必要であるため、回路規模が非常に大き
くなるという問題点を有していた。また線対称な山形波
形となる低周波信号により画像処理を行っているため、
画像表示装置の受像ガンマ特性による各レベルの位置検
出感度と精度が変化して補正精度が低下する。また入力
信号の走査周波数により表示装置の駆動条件が変化する
ため、再度コンバーゼンスや幾何学歪及び輝度の調整を
行わなければならないという問題点を有していた。

【０００６】本発明はかかる点に鑑み、走査周波数に異
なる画像表示装置の表示画面を、所定の走査周波数の撮
像素子で撮像する場合、コンバーゼンスや幾何学歪や輝
度などの各種の補正を自動的に行い、高精度の補正と調
整時間を大幅に短縮できる画像補正装置を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、走査周波
数が異なる入力信号に対応可能なカラー画像表示装置の
表示画面に表示するための調整用テスト信号を作成する
テスト信号作成手段と、前記画像表示装置の表示画面を
所定の走査周波数で撮像する撮像手段と、前記撮像手段
からの光電変換信号の位置とレベルを検出する検出手段
と、前記検出手段の出力信号から各色毎の誤差値を算出
する誤差算出手段と、前記誤差算出手段の出力信号から
コンバーゼンスや幾何学歪及び輝度を補正するための補
正信号を作成する補正信号作成手段とを備え、前記テス
ト信号作成手段は前記撮像手段の垂直周波数に同期した
垂直走査周波数のテスト信号を作成するようにした構成
である。

【０００８】第２の発明は、走査周波数が異なる入力信
号に対応可能な画像表示装置の表示画面を所定の走査周
波数で撮像する撮像手段と、前記撮像手段からの光電変
換信号の平均値を抽出する抽出手段と、前記抽出手段か
らの信号から位置とレベルを検出する検出手段と、前記
検出信号から各色毎の誤差値を算出する誤差算出手段
と、前記誤差算出信号からコンバーゼンスや幾何学歪及
び輝度を補正するための補正信号を作成する作成手段と
を備えている。

【０００９】

【作用】本発明によれば、テスト信号の垂直走査周波数
を撮像する撮像素子の検出周波数に同期させたテスト信
号の作成や、光電変換信号の平均値を抽出して位置とレ
ベルを検出することにより、走査周波数が異なる入力信
号に対応可能なマルチスキャン画像表示装置におけるコ
ンバーゼンスや幾何学歪及び輝度補正の自動調整化が実
現できる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明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
画像補正装置のブロック図を示すものである。

【００１１】図１において、１は輝度補正部７とコンバ
ーゼンス幾何学歪補正部８と偏向ヨーク（コンバーゼン
スヨークを含む）９と陰極線管（以降ＣＲＴと略す）１
０とで構成された、走査周波数の異なる入力信号に対応
可能なマルチスキャン画像表示装置、２は画像表示装置
１からのテスト信号表示画像を所定の走査周波数で撮像
するための撮像部、３は前記撮像されたテスト信号の位
置とレベルを検出するための位置・レベル検出部、４は
位置・レベル検出部３で検出された信号から各色毎の誤
差値を算出するための誤差算出部、５はコンバーゼンス
調整用のテスト信号を発生するためのテスト信号発生
部、６は誤差算出部４からの誤差算出信号に基づいて各
種の補正信号を作成する補正信号作成部、７はＣＲＴ１
０の輝度を補正する輝度補正部、８はコンバーゼンスと
幾何学歪の補正を行うコンバーゼンス幾何学歪補正部、
１１はテスト信号発生部５からのテスト信号の垂直周波
数を撮像部２の垂直走査周波数に同期させる走査周波数
変換部である。

【００１２】以上のように構成された本実施例の画像補
正装置について、以下その動作を図２を用いて説明す
る。

【００１３】図２(ｃ)(ｅ)に示す入力信号はマルチスキ
ャン画像表示装置１と走査周波数変換部１１に供給さ
れ、マルチスキャン画像表示装置１の表示画面上に画像
が映出される。また、図２(ｃ)(ｅ)に示す入力同期信号
に同期した図２(ｂ)(ｄ)に示すテスト信号がテスト信号
発生部５から出力される。このテスト信号の表示画面を
図２(ａ)に示す。図２(ａ)に示すようにコンバーゼンス
や幾何学歪調整用テスト信号として山形状の信号が映出
される。図２(ａ)に示すテスト信号が映出された表示画
面を撮像部２で撮像して、表示画像光が電気信号に変換
される。撮像部２は、例えば現行方式の２５万画素程度
のＣＣＤカメラで構成されており、よって図２(ｆ)(ｈ)
に示すように現行方式の走査周波数に対応した光電変換
信号が出力される。

【００１４】しかしながら図２(ｅ)に示す画像表示装置
１の垂直走査周期と図２(ｉ)に示す撮像部２での垂直検
出周期が異なっている。撮像部２からの光電変換信号を
モニタ上に映出した時の表示画面を図３に示す。図３
(ａ)(ｂ)(ｃ)に時間経過毎の表示画面を示す。図３(ａ)
(ｂ)(ｃ)に示したように、非同期の垂直帰線期間が時間
経過とともに上方向にシフトしていく。この要因は垂直
周期が非同期により１フィールド毎、位相が変化するた
めに発生するものである。

【００１５】よって本実施例では走査周波数変換部１１
で撮像部２の垂直検出周期と同期するように走査周波数
変換され、この信号がテスト信号発生部５に供給され、
図２(ｄ)に示す入力走査周波数（図２(ｅ)）に対応した
テスト信号を、図２(ｈ)に示す入力走査周波数（図２
(ｉ)）に対応したテスト信号に変換されて画像表示装置
１に供給される。撮像部２からの光電変換信号は位置・
レベル検出部３に供給されて、テスト信号の位置とレベ
ルが検出される。位置・レベル検出部３からの位置検出
信号は、誤差算出部４に供給されて各色毎の誤差値を算
出している。誤差算出部４からの算出信号は補正信号作
成部６に供給されて各種の補正信号が作成され、画像表
示装置１内のコンバーゼンス幾何学歪補正部８や輝度補
正部７に供給されて自動的なコンバーゼンス幾何学歪調
整やホワイトバランス調整が行われる。

【００１６】以上のように構成された本実施例の画像補
正装置の自動コンバーゼンス幾何学歪補正について、以
下その動作を詳細に説明するため、図４のブロック図を
用いる。入力端子２６には同期信号が入力され、偏向回
路１４で画面をラスタ走査するための補正電流を作成
し、この補正電流を偏向ヨーク９に供給して走査を制御
している。また、入力端子２５からの映像信号は映像回
路１３に入力され、ＣＲＴ１０のカソード電極を駆動す
るための各種の信号処理や増幅が行なわれる。入力端子
２６からの同期信号はアドレス発生回路２２と垂直走査
周波数検出回路２１に供給される。

【００１７】アドレス発生回路２２では、テスト信号を
発生するための水平／垂直のアドレス信号を作成し、垂
直走査周波数検出回路２１で入力垂直走査周波数を検出
し、ＣＣＤカメラ１６の撮像周期と同期をとるようにア
ドレス発生回路２２を制御して、図２(ｄ)を図２(ｈ)に
示す垂直周期のテスト信号を発生するためのアドレス信
号が作成される。アドレス発生回路２２からのアドレス
信号はテスト信号発生ＲＯＭ２３に供給されて、図５
(ａ)に示す撮像垂直周期と同期のとれた円錐状のテスト
信号が発生される。図５(ａ)の画面中央部の矩形部（□
部）を拡大した信号波形を図５(ｂ)に示す。テスト信号
発生ＲＯＭ２２からのテスト信号はＤ／Ａ変換器２４に
供給されてアナログ信号に変換される。

【００１８】一般にＣＲＴの入力信号電圧（Ｅ）対発光
出力（Ｌ）の関係は以下の式Ｌ＝ｋＥ^r により近似でき、入力信号電圧（Ｅ）と発光出力（Ｌ）
をいずれも対数目盛で示すとガンマ（γ）はその傾斜と
なり、これがＣＲＴのガンマ（γ）特性である。一般に
ＣＲＴでのガンマ特性はγ＝２.２である。また図６
(ａ)実線に実際の７形投射管の入力信号電圧（Ｅ）対発
光出力（Ｌ）特性図を示す。

【００１９】以上のことからテスト信号発生ＲＯＭ２３
ではテスト信号発生のためのＲＯＭと図６(ｂ)実線に示
す入出力特性のガンマ特性２.２の変換データが書き込
まれており、従ってテスト信号発生ＲＯＭ２３からは図
５(ｂ)に示すｓｉｎ²波形の山形状のテスト信号に変換
される。テスト信号発生ＲＯＭ２３からのデジタル信号
はＤ／Ａ変換器２４に供給されてアナログ信号に変換さ
れる。Ｄ／Ａ変換器２４でアナログ信号に変換されたテ
スト信号は画像表示装置１内の切換回路１２に供給さ
れ、入力端子２５からの映像信号と切換を行って、映像
回路１３に供給されてＣＲＴ１０の画面上にテスト信号
が映出される。ＣＲＴ１０の画面上に映出されたテスト
信号の表示画像をＣＣＤカメラ１６により撮像し、図５
(ｃ)に示す立上がり・立下がりがほぼ直線的に変化する
円錐状の光電変換信号を得る。

【００２０】まず、位置検出方法について説明するた
め、図７の動作波形図を用いる。ＣＣＤカメラ１６から
の図５(ｃ)に示す円錐状の光電変換信号はアナログ／デ
ジタル（Ａ／Ｄ）変換器１７に供給されて、図５(ａ)に
示すテスト信号表示画面の情報がデジタル信号に変換さ
れる。Ａ／Ｄ変換器１７で変換されたデジタル信号はフ
レームメモリ１８に供給されて表示情報が記憶される。
フレームメモリ１８からのデータは各調整領域に対応し
たデータを抽出して読み出され、ＣＰＵ１９に供給され
重心位置の検出と誤差値の算出が行われる。

【００２１】ＣＰＵ１９では、現行方式の３８万画素程
度の白黒のＣＣＤカメラ及び、Ａ／Ｄ変換器１７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
されることになる。図７(ａ)はＡ／Ｄ変換器１７でサン
プル周波数ｆsap＝１４.３２ＭＨｚ（サンプル周期７０
ｎｓ）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７(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間に存在する場合を示
している。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なる。

【００２２】よって本実施例では重心位置近傍のサンプ
ル点の電圧に基づいて直線近似により重心位置を算出し
て、高精度の位置検出を可能としている。図７(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。

【００２３】次に、誤差値の算出方法について説明する
ため図８の動作波形図を用いる。コンバーゼンス誤差を
算出する場合は図８(ａ)に示す波形図のように、Ｇ信号
が基準信号として扱い、Ｒ信号は左方向にｔ1、Ｂ信号
は右方向にｔ2の誤差値が算出される。また幾何学歪誤
差を算出する場合は図８(ｂ)に示す波形図のように、特
定のサンプル点Ｓ20を基準信号として扱い、Ｒ信号は左
方向にｔ3、Ｇ信号は左方向にｔ4、Ｂ信号は左方向にｔ
5の誤差値が算出される。重心位置及び誤差値の算出は
サンプル点のアドレスに対応した情報で管理されてい
る。

【００２４】以上のように、ＣＰＵ１９で重心位置と誤
差値が算出されたデータは補正信号作成回路２０に供給
されて、コンバーゼンスや幾何学歪を補正するための補
正信号が作成され、画像表示装置１内のコンバーゼンス
補正回路１５や偏向回路１４に供給される。

【００２５】コンバーゼンス補正回路１５は従来例でも
述べたように、ディジタルコンバーゼンス方式により行
うことができ、その基本ブロック図を図９に示す。基本
構成は、同期信号より各種アドレス信号を作成するため
のアドレス発生回路２７と、補正信号作成回路２０から
の制御信号に基づき補正データを演算により求めるため
の演算回路３２と、各補正点のデータを記憶するための
メモリ２８と、補正点間のデータ補間を行うための補間
回路２９と、補間されたデータをアナログ量に変換する
ためのＤ／Ａ変換器３０と、アナログ量を平滑するため
のＬＰＦ（低域通過フィルタ）３１で構成されている。

【００２６】また図１０にアナログ方式の補正波形によ
る補正変化を画面上の動きの関係図を示す。図１０に示
すように、画面中心と周辺部の重心位置を算出すること
により、自動的にコンバーゼンス補正を行うことができ
る。すなわち画面上に映出される複数個の山形状のテス
ト信号の数はコンバーゼンス補正回路の方式により決定
されることになる。また偏向回路１４での画面振幅や偏
向歪の幾何学歪補正に関しては従来方式と同様であるた
め説明は省略する。

【００２７】このように、重心位置が検出されたデータ
からは、コンバーゼンスや偏向歪、画面振幅等が自動的
に補正される。

【００２８】次に、撮像走査周波数に対応したテスト信
号の作成方法について詳細に説明するため、図１１のブ
ロック図と図１２、図１３の表示画面図と動作特性図を
用いる。水平同期信号は位相同期回路（ＰＬＬ）３３に
供給され、水平同期信号に同期した基準クロック信号を
発生し、この基準クロックは水平カウンタ３４に供給さ
れ水平方向のアドレス信号を作成している。また水平カ
ウンタ３４からの水平アドレス信号と垂直同期信号は垂
直カウンタ３７に供給され垂直方向のアドレス信号を作
成している。入力垂直同期信号はカウンタ等で構成され
た走査線数検出回路４１と走査周波数検出回路４２に供
給され、走査線数と垂直走査周波数が検出される。走査
線数検出回路４１と走査周波数検出回路４２からの検出
信号は判別回路４３に供給され、撮像走査周期に同期さ
せるための制御信号を作成し、この判別信号が垂直カウ
ンタ３７に供給されて撮像走査周期に同期するための垂
直アドレス信号が作成される。

【００２９】水平カウンタ３４と垂直カウンタ３７から
のアドレス信号は、テスト信号用ＲＯＭ(１)３５とテス
ト信号用ＲＯＭ(２)３８に供給される。テスト信号用Ｒ
ＯＭ(１)３５には図１２(ａ)に示すコンバーゼンス調整
用の山形状テスト信号のデータが書き込まれている。ま
た、テスト信号用ＲＯＭ(２)３８には、図１２(ｂ)に示
すホワイトバランス調整用のウインド状テスト信号のデ
ータが書き込まれている。

【００３０】図１２(ｃ)に図１２(ａ)の拡大図を、また
図１１(ｄ)に図１１(ｂ)の拡大図を示す。図１２(ｃ)に
示すようにコンバーゼンス調整時は円錐状のテスト信号
が、また、図１１(ｄ)に示すようにホワイトバランス調
整時はハイライト／ガンマ／ローライトの調整項目に応
じて階調レベルが変化するウインド状のテスト信号が発
生される。

【００３１】テスト信号用ＲＯＭ(１)３５とテスト信号
用ＲＯＭ(２)３８からの各テスト信号は切換回路３６に
供給され、調整モード毎に選択された信号が出力され
る。切換回路３６からの信号は図６(ｂ)実線に示す入出
力特性のγ（ガンマ）補正用ＲＯＭ３９に供給され、画
像表示装置の受像ガンマに対応したガンマ補正が行われ
る。即ち、γ（ガンマ）補正用ＲＯＭ３９には図６(ｂ)
破線の入力データを図６(ｂ)実線に変換するためのデー
タが書き込まれている。図３に示すＣＣＤカメラ１６や
Ａ／Ｄ変換器１７は動作ダイナミックレンジが制限され
るため、図６(ａ)実線に示す特性では輝度に応じて検出
感度と精度が変化する。

【００３２】従って本実施例では図６(ａ)破線に示すよ
うに、ドライブ電圧と画面輝度の関係が比例して変化す
るように補正して、全階調での検出感度と精度を一定化
して高精度の位置検出とレベル検出を行うものである。
γ（ガンマ）補正用ＲＯＭ３９には図１２(ｂ)破線の入
力データを図１２(ｂ)実線に変換するためのデータが書
き込まれており、ガンマ補正が行われる。γ（ガンマ）
補正用ＲＯＭ３９からのデジタル信号はＡ／Ｄ変換器４
０に供給されてアナログ信号に変換される。

【００３３】図３に示すＣＣＤカメラ１６は、現行方式
の水平走査周波数ｆH＝１５.７５ｋＨｚ、垂直走査周波
数ｆV ＝６０Ｈｚ、走査線数５２５本の仕様であり、有
効画素は７６８×４９３＝３８万画素である。よって、
マルチスキャン対応の画像表示装置１の画面上に映出さ
れた画像は、現行方式のＣＣＤカメラ１６で検出するこ
とにより、現行方式の信号仕様の光電変換信号に走査変
換される。画像表示装置１に図１３(ａ)の水平走査周波
数ｆH＝３１.５ｋＨｚと、図１３(ｅ)の垂直走査周波数
ｆV ＝１２０Ｈｚの入力信号が供給された場合、入力同
期信号に同期して作成されたテスト信号を図１３(ａ)
(ｃ)に示す。

【００３４】図１３(ａ)(ｃ)に示すテスト信号を画面上
に映出し、現行方式のＣＣＤカメラ１６で検出した信号
を図１３(ｂ)(ｄ)に示す。図１３(ｂ)(ｄ)に示すよう
に、現行方式の走査周波数に対応した信号に走査変換さ
れる。

【００３５】このように特定の走査周期の撮像素子でマ
ルチスキャンの画像表示画面を検出する場合、図３で述
べたように非同期の垂直帰線期間が時間経過とともに上
方向にシフトしていく。この要因は垂直周期が非同期に
より１フィールド毎の位相が変化するために発生するも
のである。よって本実施例では（表１）に示すようなテ
スト信号の発生方法を行っている。

【００３６】

【表１】

【００３７】水平走査周波数はマルチスキャン画像表示
装置１に供給される入力水平同期信号に同期させ、垂直
走査周波数はＣＣＤカメラ１６の撮像走査周期に同期さ
せるか、撮像走査周波数以上になるようにしている。即
ち入力垂直同期信号の走査周波数が６０Ｈｚ以上の場合
はマルチスキャン画像表示装置１に供給される入力垂直
同期信号に同期させ、６０Ｈｚ以下の場合は撮像走査周
波数に同期させてテスト信号を作成するように、判別回
路４３で走査線数と走査周波数情報から判断して垂直カ
ウンタ３７を制御している。

【００３８】このように、テスト信号の垂直走査周波数
を撮像する撮像素子の検出周波数に同期させたテスト信
号を作成することにより、安定で高精度の検出が実現で
きると共に、テスト信号の受像ガンマ補正により全階調
での検出感度と精度を一定化して高精度の位置検出とレ
ベル検出を実現する。

【００３９】次に第２番目調整項目の輝度を調整（ホワ
イトバランス調整）する場合について説明するため、図
４のブロック図と図１２の動作波形図を用いる。入力信
号は画像表示装置１に供給され、表示画面上に画像が映
出される。また、図１２(ｄ)（一部拡大図）に示すテス
ト信号発生ＲＯＭ２３からの輝度調整用テスト信号が画
像表示装置１に供給され輝度補正時に使用される。図１
２(ｂ)にその表示画面を示す。図１２(ｂ)に示すテスト
信号が映出された表示画面をＣＣＤカメラ１６で撮像し
て表示画像光が電気信号に変換される。

【００４０】ＣＣＤカメラ１６撮像部２からの光電変換
信号から各領域毎のレベルが検出されるとともに、各色
毎の誤差値が算出され、この算出信号は補正信号作成回
路２０に供給されて各種の補正信号が作成され、画像表
示装置１内の映像回路１３に供給されて自動的なホワイ
トバランス（ハイライト／ガンマ／ローライト）やユニ
フォミティー等の輝度補正が行われる。

【００４１】以上のように構成された本実施例の画像補
正装置の自動輝度補正について、以下その動作を詳細に
説明するため、図１４のブロック図を用いる。図１４は
図３に示す映像回路１３のブロック図を示す。入力端子
からの映像信号とテスト信号発生部からのテスト信号は
切換回路１２に供給され信号切換が行われる。切換回路
１２からの信号は利得制御回路４５に供給され、コント
ラストやハイライトのドライブ調整のための利得制御を
行い、クランプ回路４６に供給される。クランプ回路４
６では直流再生が行われユニフォミティー補正回路４７
に供給される。ユニフォミティー補正回路４７では画面
中心部と周辺部との輝度を均一化する補正が行われガン
マ補正回路４８に供給される。ガンマ補正回路４８では
図１５に示す７型投射管のＲＧＢの発光特性の変化を補
正して映像出力回路４７に供給される。映像出力回路４
９ではＣＲＴを駆動できる状態まで増幅した後ＣＲＴに
印加される。

【００４２】本実施例の説明を行う前に、図１５を用い
て蛍光体の飽和が起こった場合のガンマ補正について説
明を行う。図１５は赤、緑、青（以下Ｒ、Ｇ、Ｂと略
す）７形投射管を用いて大画面表示を行うビデオプロジ
ェクターのＲ、Ｇ、Ｂの発光特性図である。図１５から
分かるようにＧの直線特性に対して、Ｂの発光特性はビ
ーム電流のあるレベル以上から非直線の領域をもつこと
が分かる。この非直線領域が生じる要因は、Ｂ蛍光体の
大電流領域での飽和によるものである。従って、この図
から分かるように、この飽和による非直線特性をキャン
セルして図１５の点線に示すように線形の特性とし、低
輝度から高輝度領域までの全ての領域での色度を一定に
保つためには、図１６に示したように映像信号をガンマ
補正する必要がある。

【００４３】さて、図１４に示すように構成された輝度
補正の実施例について以下その動作を説明する。この動
作を説明するため（表２）の調整順番表と図１７の表示
画面図をあわせて用いる。

【００４４】

【表２】

【００４５】（表２）は輝度調整の調整順序を示す表で
あり、調整順番としては第１番目に低輝度を検出してロ
ーライトを調整し、第２番目に高輝度を検出してハイラ
イトを調整し、第３番目に蛍光体飽和による中〜高輝度
を検出してガンマを調整し、第４番目にガンマ調整時で
のハイライトが変化を補正するため再度高輝度を検出し
てハイライトを調整し、最後の画面全体（画面中心部と
周辺部）の中〜高輝度を検出して画面均一化のためのユ
ニフォミティ調整を行う。

【００４６】（表２）から分かるようにローライト、ガ
ンマ、ハイライト調整は画面中心部の輝度検出のみで可
能であるが、ユニフォミティ調整は画面中心部と周辺部
の輝度検出が必要となる。よって、図１７にテスト信号
の表示画面を示すように、ローライト、ガンマ、ハイラ
イト調整を行う場合は図１７(ａ)に示すような画面中心
部に各階調毎のウインドウ信号を発生し、ユニフォミテ
ィ調整を行う場合は図１７(ｂ)に示すような画面中心と
周辺部にウインドウ信号のテスト信号を発生して画面輝
度が検出される。

【００４７】図１８に各調整項目でのテスト信号レベル
を示すための入出力特性図を示す。図１８に示すよう
に、各調整モードに応じたレベルのテスト信号が図４の
Ｄ／Ａ変換器２４から出力される。例えばローライト調
整時は入力電圧１０〜２０Ｖ、ガンマ調整時は入力電圧
５０〜１００Ｖ、ハイライト調整時は１００Ｖ、ユニフ
ォミティ調整時は５０〜６０Ｖのレベルのテスト信号が
表示画面に映出される。

【００４８】第１番目にホワイトバランスの調整を行う
場合について説明する。ホワイトバランス調整とは、Ｃ
ＲＴ１０の発光特性に起因する各階調毎の色バランスを
調整するものであり、図１８に示す各階調のテスト信号
をＣＲＴ１０の画面上に映出し、各階調のレベル量をＣ
ＣＤカメラ１６で検出される。ＣＣＤカメラ１６で光電
変換された信号はＡ／Ｄ変換器１７に供給されて、図１
７(ａ)に示すテスト信号表示画面の情報がデジタル信号
に変換される。Ａ／Ｄ変換器１７からのデジタル信号は
フレームメモリ１８に供給されて表示情報が記憶され
る。フレームメモリ１８からのデータは各調整領域に対
応したデータを抽出して読み出され、ＣＰＵ１９に供給
され、レベル検出と誤差値の算出が行われる。ＣＰＵ１
９からの誤差値信号は補正信号作成回路２０に供給され
る。

【００４９】補正信号作成回路２０では、図１８に示し
たように、黒レベル信号（１０〜２０％）でローライト
の制御信号を、中間〜白レベル信号（５０〜１００％）
でガンマの制御信号を、白レベル信号（１００％）でハ
イライトの制御信号が作成される。ローライト制御信号
はクランプ回路４６に供給されてＣＲＴ１０を駆動する
ＲＧＢ信号のカットオフを制御している。またガンマ制
御信号は数点の折れ線近似で構成されたガンマ補正回路
４８に供給されてＢ蛍光体の飽和特性の補正が行われ
る。またハイライト制御信号は利得制御回路４５に供給
されてＣＲＴ１０を駆動するＲＧＢ信号に振幅を制御す
ることにより、自動的にホワイトバランスの調整を行う
ことができる。

【００５０】第２番目にユニフォミティの調整を行う場
合について説明する。ユニフォミティ調整とは、ＣＲＴ
や光学系（レンズやスクリーン）に起因する画面各部で
の輝度のバランスを補正するものであり、図１８に示す
各階調のテスト信号をＣＲＴ１０の画面上に映出し、各
階調のレベル量をＣＣＤカメラ１６で検出される。ＣＣ
Ｄカメラ１６で光電変換された信号はＡ／Ｄ変換器１７
に供給されて、図１７(ａ)に示すテスト信号表示画面の
情報がデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器１７か
らのデジタル信号はフレームメモリ１８に供給されて表
示情報が記憶される。フレームメモリ１８からのデータ
は各調整領域に対応したデータを抽出して読み出され、
ＣＰＵ１９に供給されレベル検出と誤差値の算出が行わ
れる。

【００５１】ＣＰＵ１９からの誤差値信号は補正信号作
成回路２０に供給される。補正信号作成回路２０では、
図１８に示したように、中間レベル信号（５０〜６０
％）でユニフォミティの制御信号が作成される。ユニフ
ォミティ補正信号は映像信号と補正信号を乗算して変調
映像信号を作成するアナログ変調器で構成されたユニフ
ォミティ補正回路４７に供給されて、ＣＲＴ１０を駆動
するＲＧＢ信号の各部の振幅を制御することにより、自
動的に均一画面を表示するためのユニフォミティの調整
を行うことができる。

【００５２】このように、レベルが検出されたデータか
らは、ホワイトバランスやユニフォミティ等の輝度補正
が自動的に補正される。

【００５３】以上のように本実施例によれば、テスト信
号の垂直走査周波数を撮像する撮像素子の検出周波数に
同期させたテスト信号の光電変換信号から位置とレベル
を検出することにより、簡単な構成でマルチスキャン対
応の各種の補正が実現できるとともに、画像表示装置の
受像ガンマに関係なく高精度の位置検出とレベル検出が
可能となるため高精度の補正が実現できる。

【００５４】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１９は本発明の第２の実
施例における画像補正装置のブロック図を示すものであ
る。

【００５５】図１９において、５０は撮像部２からの光
電変換信号の平均値を抽出するための平均値抽出部、５
１は前記抽出信号から位置とレベルを検出するための位
置レベル検出部である。第１の実施例と同様の動作を行
うものは同一番号で示し説明は省略する。

【００５６】以上のように構成された第２の実施例の画
像補正装置について、以下図２０の動作波形図を用いて
その動作を説明する。図２０(ａ)に示すテスト信号発生
部５からのテスト信号は画像表示装置１に供給され表示
画面にテスト信号が映出される。ＣＲＴ１０の表示画面
に映出されたテスト信号を撮像部２で撮像した光電変換
信号は、図２０(ｂ)に示すように室内照明等の不要信号
が重畳された信号となる。撮像部２からの図２０(ｂ)の
光電変換信号は平均値抽出部５０に供給される。平均値
抽出部５０ではフレーム間の相関性を検出し、図２０
(ｃ)に示す相関性のない信号である不要信号の抽出を行
い、この不要信号を光電変換信号より除去することによ
り図２０(ｄ)に示すように不要信号が削除された光電変
換信号が抽出される。

【００５７】このように撮像手段からの光電変換信号の
平均値、即ちフレーム間の相関性を検出し、相関性のな
い不要信号を除去してから各領域毎の水平及び垂直方向
の位置検出やレベル検出を行うことにより、安定で高精
度な自動補正が実現できる。

【００５８】マルチスキャン対応の画像表示装置１を考
えた場合、直視型と投射型タイプに大きく分類できるが
不要信号の発生要因を考えると二体型構成のため投射型
タイプの方が可能性が大きくなる。（表３）に不要信号
の発生要因を示す。

【００５９】

【表３】

【００６０】不要信号には相関性有るものと相関性の無
いもの大きく分類でき、本実施例により全ての不要信号
を除去ことができる。

【００６１】以上のように構成された本実施例の画像補
正装置の平均値抽出部５０について、以下その動作を詳
細に説明するため、図２１のブロック図を用いる。Ａ／
Ｄ変換器５２には撮像部２からのアナログの光電変換信
号が入力され、アナログ信号がデジタル信号に変換され
る。Ａ／Ｄ変換器５２からのデジタル信号は係数（１−
Ｋ）５３と加算器５４と係数（Ｋ）とフレームメモリ５
６で構成されたノイズリデューサに供給される。このノ
イズリデューサでフレーム間の平均化処理が行われ雑音
を軽減した信号が得られＣＰＵ５７に供給される。同期
信号は走査線数・走査周波数検出回路５８に供給され、
撮像部２での撮像周期と画像表示装置１の駆動周期の誤
差を予め予測し、この予測信号がＣＰＵ５７に供給され
る。

【００６２】ＣＰＵ５７では前記ノイズリデューサ処理
と走査線数・走査周波数検出回路５８からの予測信号に
より不要信号の除去が行われる。ＣＰＵ５７で不要信号
の除去処理が完了した後、位置やレベルの検出と誤差値
の算出が行われる。ＣＰＵ５７からの算出結果をもとに
補正信号作成部５で補正信号が作成される。表示系と検
出系の非同期処理に起因する不要信号を走査周波数判別
処理で除去し、室内照明光などの相関性の無い不要信号
はノイズリデューサ処理で除去するものである。よって
（表３）に示した不要信号の発生要因の全ての項目の信
号を除去できるため、高精度の検出が可能となる。

【００６３】以上のように本実施例によれば、撮像手段
からの光電変換信号の平均値を抽出して相関性のない不
要信号を除去して信号から位置とレベルを検出すること
により、安定で高精度の検出が可能となるため高精度の
補正が実現できる。

【００６４】なお、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。

【００６５】また、本実施例において、画像表示装置の
受像ガンマはテスト信号の発生側で補正した場合につい
て述べてきたが、テスト信号発生〜画像表示〜撮像〜重
心位置検出のループ内にガンマ補正が存在すれば良いこ
とは言うまでもない。

【００６６】また、本実施例において、画像表示装置に
映出したテスト信号を円錐状として位置検出する場合に
ついて述べてきたが、他の四角錘などの形状としてもよ
い。

【００６７】また、本実施例において、画面上に２５個
のテスト信号を映出してデジタル的にコンバーゼンス補
正を行う場合について述べてきたが、コンバーゼンス調
整が有効に行う方式であれば他の個数や方式で行っても
よい。

【００６８】また、本実施例において、撮像手段からの
立上がり・立下がりがほぼ直線的に変化する円錐状の光
電変換信号から各領域毎の水平及び垂直方向の重心位置
を直線近似により算出する場合について述べたが、簡易
的に近似できれば非直線近似で算出を行ってもよい。

【００６９】また、本実施例において、テスト信号のＡ
ＰＬを変化させてレベル情報を検出する場合について述
べたが、ＡＰＬの異なる信号を同時に表示して検出を行
ってもよい。

【００７０】また、本実施例において、画像表示装置と
検出系が二体型構成の場合について述べたが、背面投射
型ビデオプロジェクター等の一体型構成では背面側から
の表示画面を検出して行ってもよい。

【００７１】また、本実施例において、画像表示装置と
しては１つの画面表示を行う場合について述べたが、複
数の表示画面で構成されるマルチ画面の表示装置におい
ても有効であることは言うまでもない。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明によれ
ばテスト信号の垂直走査周波数を撮像する撮像素子の検
出周波数に同期させたテスト信号の光電変換信号から位
置とレベルを検出することにより、簡単な構成でマルチ
スキャン対応の各種の補正が実現できるとともに、画像
表示装置の受像ガンマに関係なく高精度の位置検出とレ
ベル検出が可能となるため高精度の補正が実現できる。

【００７３】また第２の発明によれば、撮像手段からの
光電変換信号の平均値を抽出して相関性のない不要信号
を除去して信号から位置とレベルを検出するすることに
より、表示系と検出系が分離された二体型システムやマ
ルチスキャン対応に表示装置においても安定で高精度の
検出が可能となるため高精度の補正が実現でき、その実
用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における画像補正装置のブロ
ック図

【図２】同実施例の動作を説明するための表示画面と動
作波形を示す関係図

【図３】同実施例の動作を説明するための表示画面図

【図４】同実施例の動作を説明するためのブロック図

【図５】同実施例の動作を説明するための表示画面と動
作波形を示す関係図

【図６】同実施例の動作を説明するための特性図

【図７】同実施例の動作を説明するための動作波形図

【図８】同実施例の動作を説明するための動作波形図

【図９】同実施例のコンバーゼンス補正部のブロック図

【図１０】同実施例の動作を説明するための補正波と補
正変化の関係を示す図

【図１１】同実施例のテスト信号発生部のブロック図

【図１２】同実施例の動作を説明するための表示画面と
動作波形を示す関係図

【図１３】同実施例の動作を説明するための動作波形図

【図１４】同実施例の映像回路のブロック図

【図１５】同実施例のガンマ補正動作を説明するための
特性図

【図１６】同実施例のガンマ補正動作を説明するための
特性図

【図１７】同実施例の動作を説明するための表示画面図

【図１８】同実施例の動作を説明するための特性図

【図１９】本発明の第２の実施例の画像補正装置のブロ
ック図

【図２０】同実施例の動作を説明するための動作波形図

【図２１】同実施例の平均値抽出部のブロック図

【図２２】従来例の自動コンバーゼンス補正装置のブロ
ック図

【符号の説明】

１画像表示装置２撮像部３、５１位置・レベル検出部４誤差算出部５テスト信号発生部６補正信号作成部７輝度補正部８コンバーゼンス幾何学歪補正部１１走査周波数変換部１５コンバーゼンス補正回路１６ＣＣＤカメラ１７Ａ／Ｄ変換器１８フレームメモリ１９ＣＰＵ２０補正信号作成回路２１垂直周波数検出回路２２アドレス発生回路２３テスト信号発生用ＲＯＭ２４Ｄ／Ａ変換器５０平均値抽出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走査周波数が異なる入力信号に対応可能な
カラー画像表示装置の表示画面に表示するための調整用
テスト信号を作成するテスト信号作成手段と、前記画像
表示装置の表示画面を所定の走査周波数で撮像する撮像
手段と、前記撮像手段からの光電変換信号の位置とレベ
ルを検出する検出手段と、前記検出手段の出力信号から
各色毎の誤差値を算出する誤差算出手段と、前記誤差算
出手段の出力信号からコンバーゼンスや幾何学歪及び輝
度を補正するための補正信号を作成する補正信号作成手
段とを備え、前記テスト信号作成手段は前記撮像手段の
垂直周波数に同期した垂直走査周波数のテスト信号を作
成するようにしたことを特徴とする画像補正装置。
【請求項２】撮像手段の垂直周波数以上の周波数のテス
ト信号を作成するようにした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】走査周波数が異なる入力信号に対応可能な
カラー画像表示装置の表示画面に表示するための調整用
テスト信号を作成するテスト信号作成手段と、前記画像
表示装置の表示画面を所定の走査周波数で撮像する撮像
手段と、前記撮像手段からの光電変換信号の平均値を抽
出する抽出手段と、前記抽出手段からの信号から位置と
レベルを検出する検出手段と、前記検出手段の出力信号
から各色毎の誤差値を算出する誤差算出手段と、前記誤
差算出手段の出力信号からコンバーゼンスや幾何学歪及
び輝度を補正するための補正信号を作成する補正信号作
成手段とを備えたことを特徴とする画像補正装置。
【請求項４】抽出手段は、撮像手段からの光電変換信号
のフレーム間の相関を検出して平均値を抽出するように
したことを特徴とする請求項３記載の画像補正装置。