JPH06269015A

JPH06269015A - 画像補正装置

Info

Publication number: JPH06269015A
Application number: JP5056690A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Inoue; 育徳井上; 進 ▲つじ▼原; Susumu Tsujihara
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】カラーテレビジョン受像機等の画像を補正す
る装置に関し、コンバーゼンスやホワイトバランスの調
整を自動的に行い、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】画像表示装置１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発生部５と、前
記表示画面を撮像する撮像部２と、画像表示装置１のガ
ンマ補正を行うガンマ補正部１１と、撮像部２からの光
電変換信号の位置とレベルを検出する位置・レベル検出
部３と、位置・レベル検出部３の出力信号から各色毎の
誤差値を算出する誤差算出部４と、誤差算出部４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部６とを備えた
構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はカラーテレビジョン受像
機の画像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。

【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。また各種の補正をスクリーン上
でのずれを目視により観察して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。

【０００３】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１−４８５５
３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６４−５４
９９３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２３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２３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方向ならびに
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山形波形線対称となる低周
波信号を、信号発生装置１０２で発生させる。この低周
波信号は信号切換器１０３を通して画像表示装置１０１
に供給される。また画像表示装置１０１の表示画面を撮
像する撮像装置１０４からの信号を画像処理装置１０５
に導く。ここで前記各領域ごとに低周波信号の水平なら
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１０１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
式近似による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。また山形波形線対称と
なる低周波信号による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という問題点を
有していた。

【０００６】本発明はかかる点に鑑み、コンバーゼンス
やホワイトバランスの調整を自動的に行い、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、カラー画
像表示装置の画面に表示された調整用テスト信号を撮像
する撮像手段と、前記テスト信号作成〜画像表示〜撮像
手段間の経路内で画像表示装置のガンマ補正を行う補正
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。

【０００８】第２の発明は、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撮像する撮
像手段と、前記テスト信号作成手段〜画像表示装置〜撮
像手段間の経路内で前記画像表示装置のガンマ補正を行
うガンマ補正手段と、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、前記ガンマ補正手段は前記
検出手段の検出信号に基づいて前記ガンマ補正を制御す
る構成である。

【０００９】

【作用】第１の発明によれば、画像表示装置の受像ガン
マに対応し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。

【００１０】第２の発明によれば、各画像表示装置の受
像ガンマに対応したテスト信号を自動的に発生すること
により、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。

【００１１】

【実施例】以下に、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。

【００１２】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で算
出された誤差算出信号より各種の補正信号を作成するた
めの補正信号作成部、７はＣＲＴ１０の輝度を補正する
ための輝度補正部、８はコンバーゼンスと幾何学歪の補
正を行うための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からのテスト信号についてＣＲＴ１
０の受像ガンマ特性の補正を施すためのガンマ補正部で
ある。

【００１３】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の表示画面と動作
波形を示す図を用いて説明する。

【００１４】まず第１番目の調整項目のコンバーゼンス
や幾何学歪を調整する場合について説明する。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。またテスト信号発生部５からのコンバーゼンス
や幾何学歪調整用テスト信号はガンマ補正部１１に供給
されて画像表示装置１内のＣＲＴの受像ガンマ特性を補
正するガンマ補正が行われる。また、図２(ｂ)（一部拡
大図）に示すテスト信号が画像表示装置１に供給されコ
ンバーゼンスや幾何学歪調整時に使用される。図２(ａ)
にその表示画面を示す。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。図２(ｃ)に撮像部２からの信号を
示し、立上がり・下がりがほぼ直線的に変化する円錐状
の光電変換信号が得られる。

【００１５】撮像部３からの信号は位置・レベル検出部
３に供給されて、立上がり・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
方向の重心位置が直線近似により算出される。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、画像表示装置１内のコンバーゼンス幾
何学歪補正部８に供給されて自動的なコンバーゼンス幾
何学歪補正が行われる。

【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３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。入力端子２５からの映像信号は切換回路１２
を介して映像回路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われ
る。入力端子２６からの同期信号はアドレス発生回路２
１に供給されて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ている。アドレス発生回路２１
からのアドレス信号はテスト信号発生ＲＯＭ２２に供給
されて、図４(ａ)に示す円錐状のテスト信号が発生され
る。図４(ａ)の画面中央部の□部を拡大した信号波形を
図４(ｂ)に示す。テスト信号発生ＲＯＭ２２からのテス
ト信号はガンマ補正用ＲＯＭ２３に供給される。

【００１７】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５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。以上のことからガンマ補正用ＲＯ
Ｍ２３ではガンマ特性２.２の変換データが書き込まれ
ており、従ってガンマ補正用ＲＯＭ２３からは図４(ｃ)
に示すｓｉｎ²波形の山形状のテスト信号に変換され
る。

【００１８】ガンマ補正用ＲＯＭ２３からのデジタル信
号はデジタル／アナログ（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から
の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ＣＲ
Ｔ１０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４(ｄ)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が得
られる。

【００１９】まず、位置検出方法について説明するた
め、図６の動作波形図を用いる。ＣＣＤカメラ１６から
の図４(ｄ)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４(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からは各調整領域に対応したデータが抽出
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。

【００２０】現行方式の２５万画素程度の白黒のＣＣＤ
カメラ及び、Ａ／Ｄ変換器１７のサンプル周波数が１
４.３２ＭＨｚ程度で処理される検出精度の粗いシステ
ムにおいても、ＣＰＵ１９は高精度の位置検出が要求さ
れることになる。図６(ａ)にＡ／Ｄ変換器１７でサンプ
ル周波数ｆsap＝１４.３２ＭＨｚ（サンプル周期７０ｎ
ｓ）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６(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
なる。

【００２１】よって本実施例では重心位置近傍のサンプ
ル点の電圧より直線近似により重心位置を算出すること
により、高精度の位置検出が可能となる。図６(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。

【００２２】次に、誤差値の算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。コンバーゼンス誤差を
算出する場合は図７(ａ)に示す波形図のように、Ｇ信号
を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７(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。

【００２３】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制御信号作成回路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。

【００２４】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８に示す。その
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。

【００２５】また図９にアナログ方式の補正波形による
補正変化における画面上の動きの関係図を示す。図９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。

【００２６】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。

【００２７】次に、受像ガンマ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１０のブロッ
ク図と図１１の表示画面と動作特性を示す図、図１２の
特性図を用いる。水平同期信号は位相同期回路（ＰＬ
Ｌ）３３に供給され、水平同期信号に同期した基準クロ
ック信号を発生する。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。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。

【００２８】テスト信号用ＲＯＭ(１)には図１１(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、テスト信号用ＲＯＭ(２)には図１１(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。図１１(ｃ)は図１１(ａ)の拡大図、
また図１１(ｄ)は図１１(ｂ)の拡大図である。図１１
(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。

【００２９】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γ（ガンマ）補正用ＲＯ
Ｍ３９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。図１２(ａ)実線に７型ＣＲＴ
の入力ドライブ電圧対画面輝度特性を示す。図１２(ａ)
実線に示すように、ドライブ電圧の約２.２乗に比例し
た画面輝度となる。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１２図(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。

【００３０】従って本実施例では図１２(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。
図１２(ｂ)破線に従来のガンマ補正を行わない場合の入
出力特性を示し、図１２(ａ)破線に示す発光特性にする
には図１２(ｂ)実線に示す入出力特性となる。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。

【００３１】γ（ガンマ）補正用ＲＯＭ３９からのデジ
タル信号はＡ／Ｄ変換器４０に供給されてアナログ信号
に変換される。このように、画像表示装置の受像ガンマ
に対応したテスト信号を作成することにより、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
ル検出を実現すると共に、重心位置算出のための近似演
算処理を簡素化できるものである。また画像表示装置の
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
心位置検出の経路内にガンマ補正が存在すれば良い。

【００３２】次に第２番目の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１のブロック図と図１１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。またテスト信号発生部５からの輝度調整用
テスト信号はガンマ補正部１１に供給されて画像表示装
置１内のＣＲＴの受像ガンマ特性を補正するガンマ補正
が行われ、図１１(ｄ)（一部拡大図）に示すテスト信号
が画像表示装置１に供給されコンバーゼンスや幾何学歪
調整時に使用される。図１１(ｂ)にその表示画面を示
す。

【００３３】図１１(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３からの信号は位置・レベル検出部
３に供給されて、光電変換信号から各領域毎のレベルが
検出される。位置・レベル検出部３からのレベル検出信
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内の映像回路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。

【００３４】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１３のブロック図を用いる。図１３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４１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４２に
供給される。クランプ回路４２では直流再生が行われユ
ニフォミティー補正回路４３に供給される。ユニフォミ
ティー補正回路４３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４４に供給され
る。ガンマ補正回路４４では図１４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４５に
供給される。映像出力回路４５ではＣＲＴを駆動できる
状態まで増幅して後ＣＲＴに印加される。

【００３５】本実施例の説明を行う前に、図１４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１４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１４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１４の点線のように線形にせしめ、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１５に示したように映像信号をガンマ補正す
る必要がある。

【００３６】さて、図１３に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１）の調整順番表と図１６の表示画面
図をあわせて用いる。（表１）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、第２番目に高輝度を検出して
ハイライトを調整、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、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、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。

【００３７】

【表１】

【００３８】（表１）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１６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１６(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１６(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。

【００３９】図１７は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である。図１７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３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。

【００４０】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１７に示す各階調のテスト信号
をＣＲＴ１０の画面上に映出し、各階調のレベル量が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
６(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。

【００４１】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、ＣＰＵ１
９に供給されレベル検出と誤差値の算出が行われる。Ｃ
ＰＵ１９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１７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４２に供給されてＣＲＴ１０を駆動するＲ
ＧＢ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４
４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４１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。

【００４２】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１７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１６(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。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１７
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４３に供給されて、ＣＲＴ１０を駆動するＲＧ
Ｂ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。

【００４３】次に、レベル検出方法について説明するた
め図１８の特性図と（表２）の動作制御表を用いる。

【００４４】

【表２】

【００４５】図１２(ａ)実線にＣＲＴの発光特性を示す
ように、受像ガンマ係数２.２であるため低ドライブ電
圧と高ドライブ電圧の輝度変化量を比較すると高ドライ
ブ電圧ほど感度が高いことになる。このことはＣＰＵ１
９やフレームメモリ及びＤ／Ａ変換器２４とＡ／Ｄ変換
器１７の量子化ビット数に大きな影響を与える。即ち低
ドライブ電圧では１ビット当たりの輝度変化量が小さい
が、高ドライブ電圧では１ビット当たりの輝度変化量が
非常に大きくなり、全階調における検出感度が変化する
ため高精度の検出と補正ができないと共に、１０ビット
以上の量子化ビット数が必要となる。よって本発明では
図１２(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レベル検出を行うも
のである。

【００４６】一般にホワイトバランス調整やガンマ補正
のために必要な量子化ビット数は１０ビット（１０２４
階調）が必要とされる。よって、本実施例では各調整モ
ード毎にＡ／Ｄ変換器１７前段での利得とガンマ補正Ｒ
ＯＭ２３の係数を（表２）に示すように制御することに
より、８ビットの量子化ビットでの処理を可能としてい
る。ローライト調整時は図１８に示すようにＡ／Ｄ変換
器１７前段の利得を大きくして低輝度領域（１０〜３０
Ｖ）の範囲を検出し、ガンマ補正係数（ガンマ補正無）
とし、ハイライトとガンマ調整時はＡ／Ｄ変換器１７前
段の利得を小さくして低〜高輝度領域（１０〜１００
Ｖ）の範囲を検出し、ガンマ補正係数（ガンマ補正有）
とし、ユニフォミティ調整時はＡ／Ｄ前段の利得を中と
して中輝度領域（１０〜６０Ｖ）の範囲を検出し、ガン
マ補正係数（ガンマ補正有）として高精度のレベル検出
を実現している。

【００４７】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。

【００４８】以上のように本実施例によれば、画像表示
装置の受像ガンマに対応し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
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。

【００４９】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。

【００５０】図１９において、５２は撮像部２で撮像さ
れたテスト信号の位置とレベル及びＣＲＴの入出力特性
（入力電圧：発光輝度）を検出するための位置・レベル
検出部、５１は位置・レベル検出部５２からのＣＲＴ入
出力特性よりＣＲＴ１０の受像ガンマ特性を補正するた
めのガンマ補正部である。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。

【００５１】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の動作波形図と図２１
の特性図を用いてその動作を説明する。画像表示装置１
のＣＲＴ１０上に図２０(ａ)に示すウインドウ信号のテ
スト信号が映出され、表示画面が撮像部２より撮像され
テスト信号の光電変換信号が得られる。なお図２０(ａ)
に示すテスト信号は図２０(ｂ)(ｃ)(ｄ)に示すように平
均レベル（ＡＰＬ）が順次変化する信号である。撮像部
２からの各階調毎の信号は位置・レベル検出部５２に供
給され、ＣＲＴ１０受像ガンマ特性のドライブ電圧対画
面輝度特性である入出力特性が検出される。検出された
入出力特性を図２１(ａ)実線に示すように、ドライブ電
圧の約２.２乗に比例した画面輝度となる。このことは
輝度に応じて検出感度と精度が変化する。

【００５２】従って本実施例では図２１(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
るようにガンマ補正を制御して、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。図２１(ｂ)破線に従来のガンマ補正を行わ
ない場合の入出力特性を示し、図２１(ａ)破線に示す発
光特性にするには図２１(ｂ)実線に示す入出力特性とな
る。ガンマ補正部５１には図２１(ｂ)破線の入力データ
を図２１(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。このように、ＣＲＴの
入出力特性を検出し自動的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ガンマ補正が行われるこ
とにより、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が可能となる。

【００５３】次に、ガンマ補正の制御について図２２の
ブロック図を用いて詳細に説明す。まず図２２のＡ／Ｄ
変換器１７には撮像部２からの光電変換信号が供給され
て、図２０(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、重心位置検
出回路５３とレベル検出回路５４に供給され重心位置と
レベルが検出される。重心位置検出回路５３とレベル検
出回路５４からの検出信号はＣＰＵ５５に供給され重心
位置とレベルの誤差値の算出が行われる。ＣＰＵ５５か
らのレベル誤差値はガンマ補正信号作成回路５６に供給
されて、図２１実線に示すガンマ補正信号が作成され
る。ＣＰＵ５５で重心位置とレベルの誤差値が算出され
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及び輝度を補正するための補正信号
が作成され、画像表示装置１内に供給される。

【００５４】アドレス発生回路２１は入力同期信号より
水平／垂直アドレス信号を作成し、テスト信号用ＲＯＭ
２２に供給される。テスト信号用ＲＯＭ２２には例えば
図２０(ａ)に示すガンマ調整用のウインドウ信号のデー
タが書き込まれている。テスト信号用ＲＯＭ２２からの
データは図２１(ｂ)実線に示したガンマ補正信号作成回
路５６からの補正データが書き込まれたガンマ補正用Ｒ
ＡＭ５７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。ガンマ補正用ＲＡＭ５７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。このように、画像表示装置の受
像ガンマに対応したテスト信号を作成することにより、
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と共に、重心位置算出のため
の近似演算処理を簡素化できるものである。

【００５５】以上のように本実施例によれば、各画像表
示装置の受像ガンマに対応したテスト信号を自動的に発
生することにより、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。

【００５６】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。

【００５７】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
心位置検出の信号経路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。

【００５８】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。

【００５９】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あれば他の個数や方式で行ってもよ
い。

【００６０】また、本実施例において、撮像手段からの
立上がり・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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明によれ
ば画像表示装置の受像ガンマに対応したテスト信号の光
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、簡単な構成で自動コンバーゼン
スや自動ホワイトバランス調整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。

【００６５】第２の発明によれば、各画像表示装置の受
像ガンマに対応したテスト信号を自動的に発生すること
により、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、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図と
動作波形図

【図３】同実施例の動作を説明するためのブロック図

【図４】同実施例の動作を説明するための表示画面図と
動作波形図

【図５】同実施例の動作を説明するための特性図

【図６】同実施例の動作を説明するための動作波形図

【図７】同実施例の動作を説明するための動作波形図

【図８】同実施例のコンバーゼンス補正部のブロック図

【図９】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１０】同実施例のテスト信号発生部のブロック図

【図１１】同実施例の動作を説明するための表示画面図
と動作波形図

【図１２】同実施例の動作を説明するための特性図

【図１３】同実施例の映像回路のブロック図

【図１４】同実施例のガンマ補正動作を説明するための
特性図

【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】同実施例の動作を説明するための表示画面図

【図１７】同実施例の動作を説明するための特性図

【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表示画面図
と動作波形図図

【図２１】同実施例の動作を説明するための特性図

【図２２】同実施例のガンマ補正の動作を説明するため
のブロック図

【図２３】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、５２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、５１ガンマ補正部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アドレス発生回路２２テスト信号発生用ＲＯＭ２３ガンマ補正用ＲＯＭ２４Ｄ／Ａ変換器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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撮像する撮像手段と、前記
テスト信号作成手段〜画像表示装置〜撮像手段間の経路
内で前記画像表示装置のガンマ補正を行うガンマ補正手
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
とを備えたことを特徴とする画像補正装置。
【請求項２】位置検出手段は、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に基づいて水
平方向及び垂直方向に対称となる重心位置を算出するよ
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】ガンマ補正手段とレベル検出手段は、各階
調のレベル検出に応じてガンマ補正係数と検出感度を制
御してテスト信号の光電変換信号のレベルを検出するよ
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４】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撮像する撮像手段と、前記
テスト信号作成手段〜画像表示装置〜撮像手段間の経路
内で前記画像表示装置のガンマ補正を行うガンマ補正手
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、前記ガンマ補正手段は前記検出手段の検出信
号に基づいて前記ガンマ補正を制御することを特徴とす
る画像補正装置。
【請求項５】画像表示装置の入出力特性がほぼ直線的に
変化するようにガンマ補正をするようにしたことを特徴
とする請求項４記載の画像補正装置。