JPH0262869B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、CRTなどの走査型表示装置の表示
内容を、テレビカメラなどの走査形撮像装置で良
好に撮像する装置および方法に関する。

〔発明の背景〕

各種情報機器で文字、図形などをCRTのよう
な走査形表示装置に表示することは一般に行われ
ている。こういつた機器の機能試験を行うとき、
その表示画面をテレビカメラのような走査形撮像
装置で撮像し処理するのが能率的である。またシ
ステムの監視を行うために表示画面をテレビカメ
ラで撮像し伝送表示することもある。第１図はこ
のようなひとつの応用例を示したものである。１
は情報機器であり、その一部にCRT文字表示装
置２を有し、またキーボード３も有している。こ
れに対し検査システムはテレビカメラ４とこれを
表示画面の前に設置するためのロボツト５とロボ
ツト５の制御や、テレビカメラ４からの映像情報
中の文字の検査、検査手順の制御、結果の出力を
行う処理装置６からなる。ロボツト５は雲台すな
わちカメラ支持台とすることも可能である。検査
のため表示画面の部分を拡大撮像することもあ
る。すなわち第２図イにおいて７の表示画面の全
体に対してテレビカメラ４で撮像するのは８の枠
の内とし、第２図ロのように文字を拡大撮像し検
査の信頼性を増すこともある。このようなときに
撮像する画面枠８を移動するためロボツト５や雲
台が用いられる。第１図の情報機器１の製品とし
ての最終機能検査などを想定すると、表示を行つ
ている機器システムの内部から映像信号や同期信
号を取り出すことを避け、独立したシステムで撮
像することが望ましい。

従来、表示装置２と撮像装置４とで同期がとら
れていないときには、第３図イに示すように像が
欠如する走査線９が生じ、その走査線位置が移動
するという現象が起ることがある。また４として
特に固体撮像装置を用いたときには、第３図ロに
示すように本来の像１０の外に虚偽の像１１が生
じ、これも移動する現象も存在する。

ここで、走査線の像の欠如の原因について第４
図を用いて、少し詳しく説明する。第４図は関連
するタイミングや信号を時間軸を横に左から右に
経過するように表現したものである。線図１００
は表示装置２における垂直同期１０１と画面上明
るく表示されるある特定の点Ｐの位置を表示の走
査が通過するタイミング１０２とを表示したもの
で、１０１と１０２の間隔Tpは一定であり、か
つ走査周期Td毎に繰返し発生する。線図１０３
は表示画面の前記した点Ｐが結像した撮像素子上
の点Ｑ（点ＰとＱは対応する）における電荷の蓄
積量の変化を示す図である。線図１０４は撮像装
置４における垂直同期１０５と点Ｑを撮像の走査
が通過するタイミング１０６とを表示したもので
ある。なお点Ｐを走査線の幅程度の広がりで考え
ると対応する点Ｑは撮像装置においては複数の走
査線にまたがることがあり走査タイミングが２つ
以上に分散することがあるが、複数の点の各々に
ついて同じ現象が起るので、以下ではＱの１点に
ついてのみ図示して説明する。

走査形表示装置２の各点の発光光量は走査ビー
ムが当つた瞬間にピークに立上り、以後減衰す
る。減衰の時定数は用いる螢光体の種類によつて
異なるが、一般のテレビモニタ用で１／ｅに減衰
するのが５〜10μsと短いものがあり、文字専用の
ものには10〜15msと長いものがあるなど種々あ
る。特に短いもので本発明の対策を必要とする。
5μsというと水平走査周期の約1/12、垂直走査周
期の約1/3000である。通常の対象物を撮像すると
１垂直走査時間にわたつて光が入射し一定増分で
電荷が積分される。しかし短残光の表示装置２を
撮像すると極めて短時間で電荷を蓄積してしまい
以後読出しのため電荷を放出するまでの値を保持
することになる。表示装置２と撮像装置４が異な
る走査を行うときには保持する時間に変化が起
る。第４図は撮像装置４の周期Tcが表示装置２
の周期Tdより短い場合であり、保持時間帯は図
の例のように１０７−１から１０７−２，１０７
−３，１０７−４の順で短くなつてゆき、その限
度を通り越すと逆に１０７−５のようにほぼ一垂
直走査時間と長くなり、以下再び１０７−６，１
０７−７と順に短くなつていく。

線図１０８は撮像装置の出力信号におけるＱ点
走査時のレベルを抜出して示したものである。基
本的にはほぼ同じレベルの出力レベルがある走査
タイミング１０６−５に対応する出力（矢示した
タイミングの出力）が抜けている。これはタイミ
ング１０６−４と１０６−５との間に発光のタイ
ミング１０２が無かつた（１０２−５は１０６−
５よりも少し遅れている）ことによる。このため
Ｑ点を含む走査線の何本かは出力信号が低レベル
のままとなりＱ点を含む文字パターンは、黒の水
平の帯でマスクされることになる。

次の垂直走査のときにはＱ点の走査タイミング
１０６−６では信号が出力される。Ｑ点の電荷１
０７の保持時間は走査毎に撮像走査周期Tcと表
示走査周期Tdの差に相当する時間（Td−Tc）
ずつ短かくなり、撮像走査周期Tcをこの差で割
つた回数の走査毎にＱ点の像は欠落する。その周
期はTdTc／（Td−Tc）と表わされる。垂直周
期１０５−５に続く１画面ではＱ点附近が欠落す
るが、１０５−６に続く１画面では１０６−６よ
りさらに後のタイミングで走査する別の走査線で
欠落が生じる。すなわち像の欠落の起こる走査線
は画面の上から下へ移動する。

以上説明したごとく、撮像装置４の走査周期
Tcが表示装置２の走査周期Tdより短いときに
は、撮像画面のどの点においても周期的に欠落が
起こる。

この現象は例えば文字の映像信号の処理によつ
て、表示内容の検査を行おうとするときに文字の
一部が欠けることであり、有害である。

次に、もう一つの問題点として挙げた虚像の発
生について考察する。この現象は撮像装置４がた
とえば管球式の撮像素子、表現を変えると一様な
面構造を持つ素子を用いているときには起こらな
い。固体撮像素子を用いたときに生起する。固体
撮像素子では光を受けて光電変換を行うフオトダ
イオード部分の外に電荷を転送したり、読出した
りするためのセルがある。一般には光電変換部以
外は不透明層で光を遮へいする構造とするが、一
部もれて入射してきた光や、基板深部に入射した
光で電荷が発生し、これが垂直信号転送部に混入
する。この混入量は本来の光電変換部に発生する
電荷に対し一定の比率Ｒで発生し、通常の被写体
では明るい被写体の像の上下に薄く光がにじみ出
したような像信号が出力される。これはスミアと
呼ばれる特性であり、また解決されていない。ま
た光電変換部に強力な光が入射したときに電荷が
転送路にあふれ出すときにも類似の現象があり、
この方はブルーミングと呼ばれているが、これに
ついてはすでにほぼ解決されている。

第５図は固体撮像素子の１種でMOS型といわ
れるものの回路構成を例示したものである。

図中の２００は光電変換フオトダイオードで２
次元的に配置されている。このフオトダイオード
２００はMOSゲート２０１を通じて垂直配線２
０２に接続され、さらにMOSゲート２０３を通
じて読出し線２０４に接続される。MOSゲート
２０１は垂直シフトレジスタ２０５で１走査線ず
つ水平配線２０６を通じて駆動され開けられる。
MOSゲート２０３は水平レジスタ２０７で垂直
アルミ線の１本ずつに対応するゲートを駆動し開
ける。こうして垂直、水平ともに選択されたセル
の信号が２０４に取り出される。垂直レジスタ２
０５は垂直走査の最初のVin入力２０８でその上
端に“１”の信号がセツトされ、以下Ｖ１−２０
９，Ｖ２−２１０の２相のクロツクで一走査線毎
に１段ずつ“１”の信号をシフトする。水平走査
線は各水平走査の最初にHin２１１信号でその左
端に“１”がセツトされ、Ｈ１−２１２，Ｈ２−
２１３の２相のクロツクで１段ずつ、“１”の信
号をシフトする。

さていま２００−Ｑが表示装置２の輝点Ｐが結
像する位置に対応したＱ点のフオトダイオードと
する。ダイオード２００−Ｑに接続する垂直配線
を２０１−ｉ、水平配線を２０６−Ｋとする。

第６図は虚像の発生を説明するためのタイミン
グチヤートである。線図１２０は表示装置２の水
平同期のタイミング１２１とＰ点の走査タイミン
グ１０２を示すものである。線図１２３はＰ点の
発光輝度の変化を示し、線図１２４はダイオード
２００−Ｑのセルの電荷の変化を示す。この電荷
はタイミング１０２以後短期に積分してしまう。
線図１２５は撮像装置４の水平同期のタイミング
１２６と垂直配線２０２−ｉを読出すタイミング
１２７を示す。タイミング１２７−４が２００−
Ｑのセルの読出しタイミングで１２４で示す電荷
もこのとき放出される。

さて２００−Ｑに光が入射したとき、近くの光
入射で生じた電荷の一部が垂直配線２０２−ｉに
流れ込む。線図１２８は２０２−ｉに、この原因
により生じた電荷の変化を示す。

タイミング１０２以後、電荷が蓄積し本来の電
荷１２４の１／Ｒとなり、その後の最初の２０２
−ｉの読出しタイミング１２７−２でその電荷が
読出される。

前述したようにＰに対応する撮像装置４のセル
が、複数Ｓであるときには、それだけ光の当たる
面積は広くなり１２８の電荷も大きくなりＳ／Ｒ
となる。そのとき駆動されている水平配線が２０
６−Ｋとは異なる２０６−ｌとすると、２０６−
ｌと２０２−ｉの支点にあるセルの信号に１２８
の信号が加算されて読出される。該当セルが表示
装置２で発光しない部分に対応しているとすれ
ば、本来読出し信号が低レベルであるはずである
にもかかわらず擬似の信号が発生する。本来の結
像点と虚像の出る点とは垂直配線２０２を共有す
るので画面上での水平座標は同じである。垂直方
向に関しては表示装置２の水平走査を１水平走査
以内の遅れで追つている。すなわちタイミング１
０２と１２７の間隔は水平走査周期以内である。
従つて表示装置２での文字などのパターンの縦幅
すなわち走査線数と撮像装置４での虚像の走査線
数は等しい。本来の像の走査線数が増えていると
きには第３図ロに示すように虚像１１の横幅は実
像１０と同じで表示装置より拡大されるが、縦幅
は表示装置と同じ走査線数となり従つて横長とな
る。

第７図は、第４図のタイミングチヤートに虚像
の信号を書き加えたものである。１００〜１０６
までは第４図と同じである。線図１３０はＱ点の
本来の像と虚像の出力信号を示したものである。
虚像の信号１３２は表示装置の走査タイミング１
０２の後１水平走査以内であり、実像の信号１３
１に対して相対位置は垂直走査毎に一定ピツチで
ずれていく。すなわち虚像は画面の上から下へ移
動する。この虚像は人が映像としてモニタで観察
するときにも見えて注意を散乱させる原因にな
り、自動処理にかけるときにもノイズとなる。と
くに本来の像と重なつたときにはパターンの変形
を起し、正幅な検査判定に障害となる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記のような一部像の欠如や
虚偽の像の発生を防止する装置および方法を提供
することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、以上の障害を防止する方法として、
少なくとも２つの画面を重ね合わせて、像の欠落
を防止し、更に少なくとも２つ画面間において共
通した部分だけを残し、他を除去することにより
良好な画面を得ようとするものである。

まず画面の重ね合わせであるが、この方法とし
ては、画面の対応する位置の画素同志の輝度信号
の論理和をとつてもよく、また画面の対応する位
置の画素同志の輝度信号の値を足し合わせて、表
示装置が点灯した時、テレビカメラで得られる輝
度信号の値または、又はその値の近辺でその値よ
り小さい値をしきい値として、それより値の大き
いものを像として認めるようにしてもよい。

次に虚像の除去であるが、この方法としては、
画面の対応する位置の画素同志の輝度信号の論理
積をとつてもよく、また画面の対応する位置の画
素同志の輝度信号を足し合わせ、表示装置が点灯
した時、得られる輝度信号の値、又はその値の近
辺でその値より小さい値をしきい値としてそれよ
り値の大きいものを像として認めるようにしても
よい。

次に像の欠落の防止については論理和をとり、
虚偽の像の除去については論理積をとる方式につ
いて補足説明する。

第８図イ，ロ，ハ，ニは、テレビカメラで撮像
した、連続した４枚の画面を表わしたものであ
る。前述したように、実像１０が固定の位置に表
示されるのに対して、欠落の起こる走査線９と虚
偽の像１１は、移動している。まず第８図イとロ
の論理和をとると第９図イとなり、第８図ハとニ
の論理和をとると第９図ロとなり、像の欠落を防
止する。次に、第９図イとロの論理積をとると第
１０図となり、虚偽の像を除去した実像１０だけ
を欠落なく抽出することができる。尚、論理演算
の順序は、第８図イとロで論理積をとつて、第１
１図イを得、第８図ハとニで論理積をとつて第１
１図ロを得て、虚偽の像を除去した後第１１図イ
とロの論理和をとり、前記第１０図と同様な実像
１０だけを抽出してもよい。更に、論理演算する
画面の順序は、任意でよく、例えば第８図イと
ハ，ロとニでそれぞれ論理和したものを論理積で
とつても同じ効果が得られる。更に、画面のサン
プリングも連続した４周期をとる必要はなく、第
１画面をサンプリングした後、数周期後に第２画
面というように飛越してサンプリングしてもよ
い。但し、テレビカメラの走査毎の画面で像の欠
落、虚偽の像の移動速度は、表示装置の走査周期
Tdとテレビカメラの走査周期Tcの差によるた
め、両者の値が近いと移動速度は遅く、逆に離れ
ていると速い。そして画面間の論理演算をする場
合、像の欠落を防止する論理和をとる場合、お互
いの画面間で像の欠落した部分が重なり合わない
方が望ましく、また虚偽の像の除去についても同
様である。よつて重なり合つた部分ができないよ
う画面のサンプリング周期は適切に行なうのが望
ましい。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１２図，第１３
図，第１４図により説明する。尚、本例はサンプ
リング画面の数を４とし、テレビカメラの輝度信
号は二値化回路により二値化した後に画像メモリ
に記憶することとする。

第１２図は、水平走査信号を説明するための図
である。第１３図は、テレビ画面に対応してテレ
ビ信号を説明するための図である。水平走査信号
は、映像信号時間Tn₁と水平帰線時間Tn₂に分け
られる。そして、この時間Tn₁，Tn₂をテレビカ
メラの一画素分に対応した時間Taで割つた整数
（予めTn₁，Tn₂はTaの整数倍になるように設定
されている。）は、第１３図のテレビ画面のn₁，
n₂になる。次に画面のうち垂直走査信号に映像信
号の含まれている時間Tm₁と含まれていない垂
直帰線時間Tm₂とをTaで割つた整数は、第１３
図の画面のm₁，m₂になる。

第１４図は、実施例を構成するブロツク図であ
る。まずテレビカメラ５０への水平，垂直同期信
号の与え方及び画像メモリ，，，への書
込み時のアドレスの与え方を説明する。

水平同期信号を発生するにはクロツク発振回路
５１のテレビカメラの一画素分に対応した時間
Taを一周期とする発振周波数fa（＝１／Ta）の
クロツクパルスを水平走査時間の経過を計るｎ進
カウンタ５２にて積算する。次に水平走査時間の
うちｎ進カウンタ５２のカウント数でn₁に対応す
る映像信号期間が経過した後、水平同期信号をテ
レビカメラに供給するためｎ進カウンタ５２のカ
ウント数がn₁になつたことを例えばデイジタルス
イツチで設定したn₁設定器５３の値と比較回路Ａ
５４により比較してｎ＞n₁の関係が成立している
間、つまりｎ進カウンタ５２の値がn₁より大きく
なり、ｎになるまで比較回路Ａ５４より信号
“１”を出力する。そしてこの出力は水平同期信
号発生回路５５に入力され、テレビカメラ５０に
水平同期信号を発生する。

垂直同期信号は、ｎ進カウンタ５２の値がｎ経
過した後ｍ進カウンタ５６の１カウントアツプす
る。そして画面の映像部分を構成している全水平
走査信号が終了、つまりｍ進カウンタ５６の値が
m₁になつたことを例えばデイジタルスイツチで
設定したm₁設定器５７の値と比較回路Ｂ５８に
より比較してｍ＞m₁の関係が成立している間、
つまりｍ進カウンタの値がm₁より大きくなり、
ｍ進カウンタの値がｍとなるまで比較回路Ｂより
信号“１”を出力する。そしてこの出力は、垂直
同期信号発生回路５９に入力され、テレビカメラ
５０に垂直同期信号を発生する。

画像メモリ，，，の書込み時にアドレ
スを与える方法は、次の通りである。この際アド
レスカウンタ６０の出力，遅延回路６１の出力を
選択して画像メモリ，，，に書込みを行
うため、アドレスセレクタ６２と、セレクタ
６３に中央制御回路６４より予め定めた“１”か
“０”かの制御信号６５を与える。

まず比較回路Ｂ５８がｍ＞m₁の際、出力する
パルスの立下り時にアドレスを作つているアドレ
スカウンタ６２をクリアする。

次にAND回路６６の入力に、クロツク発振回
路５１より発生するクロツクパルスと、水平走査
信号の映像信号の部分だけアドレスカウンタ６０
に入力パルスを与えるようにするため、比較回路
Ａ５４の出力をNOT回路６７で反転したものと
比較回路Ｂの出力をNOT回路６９で反転したも
のとの計３入力の論理積をとり、出力パルスをア
ドレスカウンタ６０に入力しカウントする。

テレビカメラ５０の出力信号を二値化回路６８
で二値化し、その出力は、画像メモリ，，
，のデータ入力（以下、Dinと略す。）に接
続され、画像メモリ，，，へ書込むか否
かの入力は書込み許可信号（以下、と略す。）
であり、“０”のとき書込め、“１”のときは書込
み禁止状態となる。尚、AND回路６６の出力パ
ルスを、適正に書込めるタイミングをつくるため
遅延回路６１を通している。

中央制御回路６４は、まず比較回路Ｂ５８の出
力パルスが“１”になつたとき、現在の画面の映
像信号の出力が終了したことを認識し、アドレス
カウンタ６０の出力をアドレスセレクタ６２の出
力とするように、また遅延回路６１の出力を
セレクタの出力とするように制御信号６５を与え
る。

まず第１画面のデータを入力するため、チツプ
セレクタ７１に制御信号７０を与え、画像メモリ
Ｉ７２が選択されるようにする。そして第２画面
は、画像メモリ７３が、第３画面は、画像メモ
リ７４が、第４画面は、画像メモリ７５が選
択されるよう中央制御回路６４はチツプセレクタ
７１に制御信号７０を与える。これにより、画像
メモリ，，，に第８図イ，ロ，ハ，ニの
映像が記憶される。

次に中央制御回路６４は、画像メモリの読出し
を行うため、アドレス信号７６を選択するようア
ドレスセレクタ６２へ、更に、中央制御回路６４
より出力されている書込み許可信号７７が選択さ
れるようにセレクタ６３へ制御信号６５を与
える。

次に、画像メモリ７２と画像メモリ７３の
データを順次読出して論理和をとり、結果を画像
メモリ７２へ記憶する。次に画像メモリ７４
と画像メモリ７５のデータを順次読出して論理
和をとり、結果を画像メモリ７４へ記憶する。

次に、画像メモリ７２と画像メモリ７４の
データを順次読出して論理積をとり結果を画像メ
モリ７２へ記憶する。これにより第１０図の画
像が得られる。

〔発明の効果〕 本発明によれば、像の欠如や虚偽の像の影響を
受けない検出画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、応用の一形態を示す図、第２図は、
表示装置とそれを撮像したときの画面を示す図、
第３図は撮像した画面に現われる障害の様子を示
す図、第４図は、像欠如の起る原因を説明するた
めのタイミングチヤート、第５図はMOS型の固
体撮像素子の回路構成の例を示す図、第６図は第
５図の素子における信号のタイミングチヤート、
第７図は虚像信号のタイミングチヤート、第８
図，第９図，第１０図，第１１図は本発明を説明
するための図、第１２図，第１３図はテレビ信号
を説明するための図、第１４図は、本発明の一実
施例を説明するための図である。 ２…表示装置、５０…テレビカメラ、１００…
表示装置走査タイミング、１０４…撮像装置走査
タイミング、２００…光電変換セル、６４…中央
制御回路、７２…画像メモリ、７３…画像メモ
リ、７４…画像メモリ、７５…画像メモリ
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 走査形表示画像を走査によつて撮像する手段
   と、撮像された画像データを記憶する手段と、一
   対の画像データを重ね合わせ新たなひとつの画像
   データを形成する手段と、一対の画像データから
   両画像の一致部分を抽出し新たなひとつの画像デ
   ータを形成する手段とを備え、一方の画像データ
   形成手段によつて形成される画像データを他方の
   画像データ形成手段への入力画像としたことを特
   徴とする走査形表示画像を検出する装置。 ２ 撮像手段の走査周期を走査形表示画像の走査
   周期よりも短かく設定した特許請求の範囲第１項
   記載の走査形表示画像を検出する装置。 ３ 画像データのタイプを２値化データとした特
   許請求の範囲第１項記載の走査形表示画像を検出
   する装置。 ４ 一対の画像データの論理和を演算して新たな
   ひとつの画像データを形成する手段と、一対の画
   像データの論理積を演算して新たなひとつの画像
   データを形成する手段を備えた特許請求の範囲第
   １項記載の走査形表示画像を検出する装置。 ５ 論理和を演算する画像データ形成手段の出力
   画像データを、論理積を演算する画像データ形成
   手段の入力画像データとした特許請求の範囲第４
   項記載の走査形表示画像を検出する装置。 ６ 論理積を演算する画像データ形成手段の出力
   画像データを、論理和を演算する画像データ形成
   手段の入力画像データとした特許請求の範囲第４
   項記載の走査形表示画像を検出する装置。 ７ 走査形表示画像を走査によつて撮像し、撮像
   時間の前後した４画像の画像データを記憶し、４
   画像のうちの２画像データを重ね合せて新たなひ
   とつの画像データを形成し、前記４画像のうちの
   残りの２画像の画像データを重ね合せて新たなも
   うひとつの画像データを形成し、以上の工程で形
   成された一対の画像データから両画像の一致部分
   を抽出し新たな別の画像データを形成することを
   特徴とした走査画像を検出する方法。