JPH06303624A - 画像補正装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はカラ−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及びや輝度や
フォーカスなどの各種の補正を自動的に行う画像補正装
置を提供することを目的とする。 【構成】 投射拡大表示装置１の光学条件５と観察条件
４より観察者３での最適条件を算出する算出回路６と、
前記算出信号によりコンバーゼンス等の幾何学歪や輝度
またフォーカスの補正量を演算により求める演算回路７
とを備え、この演算データに基づいて補正回路８を駆動
することにより所定の補正事項について自動的に補正が
なされる。

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
機を補正する装置に関し、コンバーゼンスや幾何学歪及
び輝度やフォーカス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本の投射管を
用いてスクリ−ンに拡大投射するビデオプロジェクター
においては、投射管のスクリ−ンに対する入射角（以下
集中角と呼ぶ）が各投射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６４−５４９
９３号公報のコンバーゼンス誤差補正方法が、また各種
の補正を自動調整する方法として特開平４−４０７９２
号公報の画像補正装置が提案されている。

【０００４】図３２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３２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、
そのマトリクス状各領域での各色の表示信号波形が水平
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より信号切換器１０３を通して画像
表示装置１０１に供給する。

【０００５】さらに、画像表示装置１０１の表示画面を
撮像する撮像装置１０４からの信号を画像処理装置１０
５に導き、前記各領域ごとにその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１
０５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。

【０００６】図３３に従来の各種の自動調整が可能な画
像補正装置のブロック図を示す。入力端子１４１からの
同期信号はパターン発生器１４２に入力され、クロスハ
ッチパタ−ンを発生すると共に、コンバーゼンス補正回
路１４３にも供給されて各走査方向の補正波形を作成さ
れる。複数の投射管を用いた拡大投射装置１４７はＲＧ
Ｂの光源がインライン方向に配列されているため、画面
上の表示領域が各色毎に異なるため、ＲＧＢ投射光学系
１５１〜１５３からの光はスクリーン上の表示領域１４
８〜１５０に相当する。

【０００７】コンバーゼンス補正回路１４３からの補正
データは集中角θを算出する集中角算出回路１４４に供
給され、スクリーン上での各光源からの集中角を算出し
ている。集中角算出回路１４４からの算出データは補正
データ演算回路１４５に供給されて各種の補正データが
演算により求められている。この補正データは集中角θ
と共に投射管の蛍光面の曲率、スクリーン面の曲率、投
射レンズの仕様等により決定される。補正データ演算回
路１４５からの補正データは各種補正回路１４６に供給
されて、前記偏向直線性、輝度やフォーカス補正を行っ
ている。各種補正回路１４６からの補正データは拡大投
射装置１４７に供給されて各種の補正が自動的に行われ
る。

【０００８】

【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、画像を観察する観察者
の方向や視距離などの観察条件が変化するごとに、その
都度投射拡大表示装置の再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。

【０００９】また全表示画面を水平Ｎならびに垂直方向
Ｍに分割した領域の低周波信号波形を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共に
調整時間が非常にかかるという問題点を有していた。

【００１０】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。

【００１１】本発明はかかる点に鑑み、投射拡大表示装
置の光学条件と画像を観察者が観察する観察条件により
観察者の最適条件を算出し、この算出信号によりコンバ
ーゼンス、幾何学歪や輝度、フォーカスの補正データを
演算により求めて、自動的に補正することにより調整時
間を大幅に短縮できる投射拡大表示装置の画像補正装置
を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、投射拡大
表示装置の光学条件と観察条件より観察者での最適条件
を算出する手段と、前記算出信号によりコンバーゼンス
等の幾何学歪や輝度またフォーカスの補正量を演算によ
り求める手段と、前記各補正データにより表示装置内の
各補正回路を制御する手段を備えている。

【００１３】第２の発明は、投射拡大表示装置の光学条
件と撮像条件より観察者での最適条件を算出する手段
と、前記撮像信号と算出信号によりコンバーゼンス等の
幾何学歪や輝度またフォーカスの補正量を演算により求
める手段と、前記各補正データにより表示装置内の各補
正回路を制御する手段を備えている。

【００１４】

【作用】第１の発明によれば、投射拡大表示装置の光学
条件と画像を観察者が観察する観察条件により観察者の
最適条件を算出し、この算出信号によりコンバーゼン
ス、幾何学歪や輝度、フォーカスの補正データを演算に
より求め、この演算データにより各補正手段が自動的に
補正されるため、各種の複雑な調整が不要となる。

【００１５】また第２の発明によれば、投射拡大表示装
置の光学条件と観察条件より観察者での最適条件を算出
し、この算出信号と撮像信号とによりコンバーゼンス等
の幾何学歪や輝度またフォーカスの補正量を演算により
求め、この演算データにより各補正手段が自動的に補正
されるため、各種の複雑な調整が不要で、調整時間の大
幅な短縮が実現できる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の第１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
における画像表示装置のブロック図を示すものである。
図２は本発明の第１の実施例における構成図を示すもの
である。

【００１７】図１において、１は光の３原色の投射管と
レンズで拡大投射するための投射拡大表示装置、２は投
射拡大表示装置１からの画像光を映出するためのスクリ
ーン、３は画像が映出されるスクリーン２を観察するた
めの観察者、４は観察者の方向や視距離などの観察条件
を設定するための観察条件設定回路、５は投射拡大表示
装置１の光学系の光学条件を設定するための光学条件設
定回路、６は観察条件設定回路４と光学条件設定回路５
からの条件設定信号から観察者３での最適条件を算出す
るための算出回路、７は算出回路６からの算出信号より
コンバーゼンスや幾何学歪及び輝度またフォーカスの補
正量を演算により求めるための演算回路、８は演算回路
７からの演算データで投射拡大表示装置１を駆動して各
種補正を行うための補正回路である。

【００１８】図２に、投射拡大表示装置の光学条件と観
察者の観察条件の関係の構成図を示す。投射拡大表示装
置は光の３原色の投射管とレンズで拡大投射するビデオ
プロジェクター１０で構成されており、図２(ａ)に反射
型スクリーン１２を用いた場合、図２(ｂ)に透過型スク
リーン１３を用いた場合の構成図を示す。

【００１９】図２(ａ)に示すように、ビデオプロジェク
ター１０からの画像光１１（実線）は、反射型スクリー
ン１２に投射され反射するが、この反射光による表示画
像を観察者３が観察する。この場合ビデオプロジェクタ
ー１０の画像光の光軸に対して、観察者３からの主軸
（破線）が異なるため、輝度むらや幾何学歪が生じるこ
とになる。

【００２０】また図２(ｂ)に透過型スクリーン１２を用
いた場合も同様に、ビデオプロジェクター１０からの画
像光１１（実線）は、透過型スクリーン１３に直角投射
され透過した透過光による表示画像を観察者３が観察す
る。この場合もビデオプロジェクター１０の画像光の光
軸に対して、観察者３からの主軸（破線）が異なるため
輝度むらや幾何学歪が生じることになる。

【００２１】よって本発明では、投射拡大表示装置１の
光学系の光学条件である画像光の特性と観察者の方向や
視距離などの観察条件により、観察者３での最適条件を
算出して、この算出信号よりコンバーゼンスや幾何学歪
及び輝度またフォーカスの補正量を演算により求めるこ
とにより、観察条件が変化した場合においても自動的に
追従できる画像補正装置を実現するものである。

【００２２】まず、投射拡大表示装置１の光学系の光学
条件を設定するための光学条件設定回路５について説明
するため、図３の光学構成図を用いる。図３(ｂ)にビデ
オプロジェクター１０の光学系構成図を示すように、複
数の投射管を用いた投射拡大装置はＲＧＢの光源がイン
ライン方向に配列されているため、画面上の表示領域が
各色毎に異なる。Ｒ投射管１５からの光は図３(ａ)のス
クリーン上の表示領域１９に相当し、Ｇ投射管１６から
の光は図３(ａ)のスクリーン上の表示領域２０に相当
し、Ｂ投射管１７からの光は図３(ａ)のスクリーン上の
表示領域２１に相当する。即ち、投射光学系はスクリー
ン上での各光源からの集中角θが存在するこにより各種
の補正が必要となる。

【００２３】図３（ｂ）に示す投射光学系の場合、各色
の投射管１５〜１７はスクリーン１８に各色の表示領域
１９〜２１となる。これは光学系が集中角θを持つこと
に起因している。Ｂ投射管１７はスクリーン１８の右端
の投射距離が長くなるため、拡大率も大きくなり表示領
域２１となり、その逆のＲ投射管１５ではスクリーン１
８の右端の投射距離が短くなるため拡大率も小さくなり
表示領域１９となる。また中心位置にあるＧ投射管１６
の場合はスクリーン左右端で対称となるため表示領域２
０となる。

【００２４】よって光学系条件の設定としては、投射管
の蛍光面の曲率、スクリーン面の曲率、投射レンズの仕
様等と共に集中角θが設定される。光学条件設定回路５
からの光学条件設定データは算出回路６を通して演算回
路７に供給され各種の補正信号が演算により求められ
る。その演算により求められる補正データは、第１に各
色の表示領域が全画面に渡って均一に位置するための幾
何学歪や色ずれ補正のためのコンバーゼンスの補正デー
タを、第２に各色の表示領域が全画面に渡って均一の輝
度（明るさ）になるための輝度の補正データを、第３に
各色の表示領域が全画面に渡って均一のフォーカス（解
像度）になるためのフォーカスずれの補正データを演算
により求めている。演算回路７からの補正データは各種
の補正回路８に供給されて、コンバーゼンスや幾何学歪
及び輝度やフォーカスなどの補正が自動的に行われる。

【００２５】まず最初に、投射拡大表示装置１の光学系
の光学条件を設定するための光学条件設定回路５の動作
について詳細に説明するため、図４(ａ)のフローチャー
トを用いる。第１番目にスクリーンサイズやアスペクト
比の画面サイズを設定、第２番目に反射型タイプの場合
のフラットやカーブドスクリーンのスクリーン曲率を設
定、第３番目に透過型タイプの場合のスクリーン指向特
性を設定、第４番目に投射拡大表示装置からの画像光の
スクリーンへのあおり角度の投射角度を設定、第５番目
に投射倍率や投射距離にレンズ仕様の設定、第６番目に
投射拡大表示装置１内の投射管であるＣＲＴピッチの設
定を行い、第７番目に上記設定内容により光学条件であ
る集中角θが算出される。

【００２６】集中角が算出されると、図４（ｂ）に示す
コンバーゼンスずれ量のＸ１〜Ｘ２とＹ１〜Ｙ２が自動
的に算出されることになる。以上の理由によりコンバー
ゼンス補正量より集中角が算出され、投射光学系の全て
の仕様が算出されることになる。上記第１〜６番目に各
種光学系のスペックデータを入力し、各種光学系スペッ
クと前記算出された集中角は演算回路７に供給されて、
コンバーゼンスや幾何学歪及び輝度やフォーカスの補正
データを自動的に算出して補正を行うことができる。

【００２７】次に、観察者の方向や視距離などの観察条
件を設定するための観察条件設定回路４の動作について
詳細に説明するため、図４(ｃ)のフローチャートを用い
る。第１番目に投射拡大表示装置からの画像光のスクリ
ーンへのあおり角度の投射角度を設定し、第２番目に透
過型タイプの場合のスクリーン指向特性を設定し、第３
番目に投射拡大表示装置１の表示画面において輝度が最
大となる光学系の主軸の算出し、第４番目に観察者の方
向を設定し、第５番目に観察者の視距離の設定を行い、
第６番目に上記設定内容により光学系の主軸からのずれ
量を算出して観察条件が算出される。

【００２８】前記観察条件と前記投射光学条件のデータ
は算出回路６に供給され観察条件より観察者での最適条
件を算出される。算出回路６からの算出信号は演算回路
７に供給されて、コンバーゼンスや幾何学歪及び輝度や
フォーカスの補正データを自動的に算出して補正を行う
ことができる。

【００２９】上記光学条件と観察条件の設定方法につい
て説明するため、図５の構成図を用いる。図５(ａ)に示
すように、ビデオプロジェクターなどの光学条件を考え
た場合、画面サイズ（レンズ仕様）とスクリーン及び投
射角度が変更する可能性がある。画面サイズとレンズ仕
様に関しては画面サイズの変更に伴い投射距離が変化す
る。またスクリーンと投射角度は反射型や透過型タイプ
や曲率の変更に伴い、投射角度が変化することになる。
基本的には投射光学系の光学条件として投射距離と投射
角度の設定が可能となれば各種の光学条件を満足できる
ことになる。

【００３０】また、図５(ｂ)に示すように観察者の観察
条件を考えた場合、観察方向と観察距離（視距離）が変
更する可能性がある。観察方向と距離は投射光学系の主
軸に対してのずれ角度が変化し、投射光学系の指向特性
に起因する。基本的には観察者の観察条件として投射光
学系の主軸１４に対するずれ方向の設定が可能となれば
各種の観察条件を満足できることになる。

【００３１】次に、前記投射光学条件と観察条件により
観察者での最適条件となる補正を行う動作について詳細
に説明するため、図６のブロック図と図７と図８の構成
図を用いる。図７に示すように透過型のスクリーン１８
を用いた背面投射型のビデオプロジェクター２５の場合
について説明する。

【００３２】投射管１５〜１７の各色の画像光は投射レ
ンズ２２と鏡２３、２４を経由してスクリーン１８の投
射される。図６において、ビデオプロジェクター２５は
透過型のスクリーン１８に直角投射され、スクリーン１
８から画像光が投射される。スクリーン１８面に表示さ
れた画像を観察する観察者３は、図５に示したように予
め観察方向や視距離などの各観察条件が書き込まれた観
察条件設定ＲＯＭ２７で観察条件の設定を行い、観察条
件のデータがＣＰＵ２９に供給される。

【００３３】また、ビデオプロジェクター２５の光学条
件は図４に示したように予め画面サイズ、スクリーン曲
率と指向特性、投射角度、レンズ仕様、ＣＲＴピッチな
どの各光学条件が書き込まれた光学条件設定ＲＯＭ２６
で光学条件の設定を行い、光学条件のデータがＣＰＵ２
９に供給される。ＣＰＵ２９では前記観察条件と光学条
件より観察者３での最適条件を算出すると共に、この算
出信号より最適な各種の補正波形が演算により求めら
れ、この演算データはメモリ２８に記憶されている。

【００３４】入力端子３０からの同期信号は補正波形発
生回路３１に供給され、各種補正に必要な基本補正波形
が発生される。補正波形発生回路３１からの補正波形と
前記ＣＰＵ２９からの補正データは補正波形制御回路３
２に供給され、各補正波形の振幅が補正データによる制
御される。補正波形制御回路３２からの補正波形はコン
バーゼンス補正波形作成回路３３、幾何学歪補正波形作
成回路３４、輝度補正波形作成回路３５、フォーカス補
正波形作成回路３６に供給されて各種の補正波形が作成
される。各補正波形作成回路３３〜３６からの補正波形
はビデオプロジェクター２５内の各駆動回路に供給され
て、コンバーゼンスや幾何学歪及び輝度やフォーカスの
補正が自動的に行なわれれる。

【００３５】透過型のスクリーン１８の構造図を図８
(ｂ)に示す。図８(ｂ)に示すように、観察者の好観領域
を広げるため、フレネルレンズ４０や台形状レンチキュ
ラ３８と円筒状レンチキュラ３９で構成され、画像光４
１がフレネルレンズ４０面からレンチキュラ３８、３９
面に透過される。このような形状のスクリーンの指向特
性を図８(ａ)に示す。図８(ａ)に示すように、光学系の
主軸よりずれることによりスクリーンゲインが低下し輝
度が低下することになる。（表１）に各補正項目の補正
要因の関係表を示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】コンバーゼンスや幾何学歪及びフォーカス
は画面上の空間的位置に起因する補正であるため、プロ
ジェクターの光学条件（画面サイズ、スクリーン曲率、
投射角度、レンズ仕様、ＣＲＴピッチ）により決定さ
れ、基本的には集中角を算出することにより補正量の算
出が可能である。また輝度は光学条件（スクリーン曲率
と指向特性、投射角度、集中角）と観察条件である観察
方向と観察視距離に決定される。

【００３８】図９に各種の補正量の算出のためのフロー
チャートを示す。画面サイズとスクリーン（曲率と指向
特性）と投射角度とレンズ仕様とＣＲＴピッチより光学
条件より基本となる集中角を算出し、画面上の空間的位
置に起因する補正である幾何学歪、コンバーゼンス、フ
ォーカスの順番で補正量の算出が行われる。また観察方
向と視距離の観察条件より光学系からの主軸に対するず
れ量を算出し、前記フォーカス補正量の算出後に輝度の
補正量の算出が行われる。

【００３９】まず最初にコンバーゼンス補正方法につい
て詳細に説明するため図１０の表示画面図と波形図を用
いる。図１０(ａ)にコンバーゼンスずれを示す表示画面
図を示し、図１０(ｂ)にその幾何学的ずれ量を補正する
ための補正波形をスクリーン上の位置に対応させて示
す。即ち水平方向の補正波形（Ｘ１〜Ｘ２）はパラボラ
波形、垂直方向はスクリーン上部の補正波形（Ｙ１〜Ｙ
２）はノコギリ波形、スクリーン下部はその逆のの補正
波形（−Ｙ１〜−Ｙ２）であり、画面中心軸上を対称に
して極性が反転する波形となる。従ってコンバーゼンス
補正量を算出する手段としては、図９で述べたようにビ
デオプロジェクターの光学条件より集中角を算出するこ
とにより各走査方向の補正量が算出される。

【００４０】次に図６の基本補波形発生回路３１と補正
波形制御回路３２とコンバーゼンス補正波形作成回路３
３の動作について詳細に説明するため、図１１のブロッ
ク図と図１２の補正波形図と図１３の動作波形図を用い
る。

【００４１】入力端子９４、９３からの水平同期信号と
垂直同期信号は補正波形発生回路３１に供給され、図１
２に示すコンバーゼンス補正に最低必要な１２種類の基
本補正波形（ＷＦ１〜ＷＦ１２）を発生している。補正
波形発生回路３１は、例えば複数のミラー積分回路で構
成され、入力同期信号に同期した補正波形が作成され
る。図１２に示す補正波形発生回路３１からの補正波形
は乗算型Ｄ／Ａ変換器７８〜８９の基準電位端子に供給
される。補正データはメモリ２８に記憶されており、Ｃ
ＰＵ２９を通してシリアルデータ作成回路９０に供給さ
れる。

【００４２】シリアルデータ作成回路９０ではＣＰＵ２
９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)にシリアル信号を示すア
ドレス信号（Ａ３〜Ａ０）とデータ信号（Ｄ７〜Ｄ０）
が多重されており、アドレス信号により乗算型Ｄ／Ａ変
換器７８〜８９の選択を行い、その後データ信号により
振幅制御が行われる。また図１３(ａ)のシリアルデータ
をに同期して読み込むためのクロック信号とロード信号
を図１３(ｂ)(ｃ)に示す。

【００４３】乗算型Ｄ／Ａ変換器７８〜８９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本のシリアル信号は乗算
型Ｄ／Ａ変換器７８〜８９の入力端子に供給され、補正
波形発生回路３１からの１２種類の基本補正波形（ＷＦ
１〜ＷＦ１２）の極性と振幅が制御される。

【００４４】乗算型Ｄ／Ａ変換器７８〜８９からの振幅
制御された信号は抵抗を通して、オペアンプで構成され
た反転増幅回路９１に供給され、１２種類の補正波形を
加算及び増幅して出力端子６７に赤色（Ｒ）の水平方向
（Ｈ）のコンバーゼンス補正信号が作成できる。

【００４５】図１４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１４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。

【００４６】一般に３原色を発光する３本の投射管を用
いるビデオプロジェクターのコンバーゼンス補正では３
原色のＲＧＢと水平と垂直方向の補正が必要であるた
め、最低でも１２×６＝７２系統の制御が必要になり、
幾何学歪やその他の補正で計１００系統の制御が必要さ
れる。また幾何学歪とフォーカスの補正量の算出も同様
の動作を行うため説明は省略する。

【００４７】次に、輝度補正方法について詳細に説明す
るため図１５の構造図と図１６の光学系構成図と表示画
面図を用いる。図１５(ａ)に示すようにビデオプロジェ
クター２５の主軸の画像光３７に対し観察者３の観察方
向がずれている場合、図１５(ｂ)のように垂直方向の主
軸の画像光に対しθ1、図１５(ｃ)にように水平方向の
主軸の画像光に対しθ2の角度がずれており、視距離は
画面高さ（Ｈ）に対し３倍の位置に観察者３が存在して
いる場合について説明する。ビデオプロジェクター２５
の光学構成図を図１６(ａ)に示す。前述したように、Ｒ
ＧＢ投射管が水平方向にインライン配列されているた
め、観察方向が主軸の画像光３７からずれるθ2の角度
がずれることにより、カラーシフト現象（色度変化）が
発生する。

【００４８】このときの観察者３が観察した表示画面図
を図１６(ｂ)に示す。図１６(ｂ)に示すように、画面右
部（実線領域）４２が赤色が強くなり、画面左部（破線
領域）４３が赤色が弱くなり、いわゆるカラーシフト現
象が発生することになる。従って図９で説明したように
観察条件と光学条件により輝度補正にための補正量が自
動的に算出される。図１６(ｃ)に示す入力映像信号を図
１６(ｄ)に示す水平方向のノコギリ波形で変調して、図
１６(ｅ)に示す補正変調された映像信号を作成すること
によりカラーシフト現象を解消できる。また光学条件に
よる投射角度やスクリーン仕様（曲率や指向特性）によ
り輝度が低下するが、必要に応じて輝度低下の補正を行
うようにすればよい。

【００４９】本方式の有効方法として、複数の背面投射
型のビデオプロジェクターでマルチ画面を構成する「キ
ューブ」タイプの場合について説明するため、図１７と
図１８の構成図を用いる。図１７に「キューブ」タイプ
の投射拡大表示装置４４を示す。図１７に示すように、
背面投射型のビデオプロジェクターを水平方向４列、垂
直方向３列の計１２台を配列して大画面表示を行う場
合、観察者３は特定場所に設定されるため各ビデオプロ
ジェクターの主軸の画像光（実線）に対して、観察者３
からの観察方向が全て異なることになる。

【００５０】図１８(ａ)に垂直方向、図１８(ｂ)に水平
方向の各ビデオプロジェクターの主軸の画像光（実線）
と観察方向（破線）の関係図を示すように、各ビデオプ
ロジェクターの主軸の画像光（実線）に対して、観察者
３からの観察方向が全て異なることが分かる。このよう
な場合に各ビデオプロジェクター毎に観察者３からの最
適条件の観察条件を設定するだけで、最適な画像表示を
行うことができる。

【００５１】観察条件の設定としては、各ビデオプロジ
ェクターの主軸の画像光に対するずれ方向である水平と
垂直方向のずれ量を設定すればよい。また「キューブ」
タイプでは複数の背面投射型のビデオプロジェクター間
であるユニット間の継ぎ目が重要となるため、画面サイ
ズや位相と輝度の均一化が重要なファクタとなるため、
非常に有効な方式となる。

【００５２】以上のように本実施例によれば、投射拡大
表示装置の光学条件と画像を観察者が観察する観察条件
により観察者の最適条件を算出し、この算出信号により
コンバーゼンス、幾何学歪や輝度、フォーカスの補正デ
ータを演算により求め、この演算データにより各補正手
段が自動的に補正されるため、各種の複雑な調整が不要
となる。

【００５３】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。

【００５４】図１９において、５０はスクリーン上の映
出された画像を撮像するための撮像素子、５１は撮像素
子５０からの撮像情報により投射拡大表示装置１の光学
系の光学条件を設定するための光学条件設定回路、５２
は観察条件設定回路４と光学条件設定回路５１からの条
件設定信号から観察者３での最適条件を算出するための
算出回路、５３は算出回路５２からの算出信号と撮像素
子５０からの撮像信号によりコンバーゼンスや幾何学歪
及び輝度またフォーカスの補正量を演算により求めるた
めの演算回路、５４は演算回路７からの演算データで投
射拡大表示装置１を駆動して各種補正を行うための補正
回路である。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。

【００５５】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説明する。投射拡大表示装置１から
の画像光はスクリーン２上に映出され、この表示画像を
カメラなどの撮像素子５０で撮像される。撮像素子５０
からの撮像信号は光学条件設定回路５１に供給され、光
学条件が算出される。この光学条件設定回路５１の動作
ついて詳細に説明するため図２０のフローチャートを用
いる。

【００５６】第１番目にスクリーン上に映出された各色
のテスト信号を撮像して、おおまかなコンバーゼンス補
正量を算出する。第２番目にこの各走査方向の補正デー
タをもとに光学系の集中角を算出する。第３番目に各種
光学系のスペックであるＣＲＴピッチやレンズ・スクリ
ーン仕様、画面サイズのデータを予め入力して、光学条
件である集中角と各種光学系スペックが算出される。集
中角の算出方法としては図１０で述べたように、画面中
心軸上と周辺部のコンバーゼンス補正量より集中角が算
出される。

【００５７】観察者３の観察方向や視距離などの観察条
件が設定された観察条件設定回路４からの観察条件と光
学条件設定回路５１からの光学条件のデータは算出回路
５２に供給され、観察条件より観察者での最適条件が算
出される。算出回路５２からの算出信号は演算回路５３
に供給されて、コンバーゼンスや幾何学歪及び輝度やフ
ォーカスの補正データを自動的に算出して、大まかな粗
調整が行うことができる。

【００５８】次に撮像素子５０からの撮像信号をもとに
微調整を行うための各種補正方法について詳細に説明す
るため、図２１の表示画面と動作波形を示す図を用い
る。

【００５９】まず第１番目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。自動調整時
には補正回路５４からコンバーゼンスや幾何学歪調整用
テスト信号が投射拡大表示装置１に供給され、スクリー
ン２上に図２１(ａ)に示す表示画面が映出される。図２
１(ａ)に示すテスト信号が映出された表示画面を撮像素
子５０で撮像して表示画像光が電気信号に変換される。
図２１(ｂ)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。

【００６０】撮像素子５０からの信号は演算回路５３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
の重心位置や各色毎の誤差値が演算により算出される。
この演算回路５３からの演算信号は補正回路５４に供給
されて各種の補正信号が作成され、投射拡大表示装置１
内のコンバーゼンス幾何学歪補正部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。

【００６１】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２２のブロック図
を用いる。入力端子５６には同期信号が入力され、偏向
回路６０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に供給して走査を制御し
ている。入力端子５６からの映像信号が映像回路５９に
入力され、投射管６２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を行っている。入力端子５７から
の同期信号はテスト信号発生回路６９に供給されて、図
２１(ｂ)に示す円錐状のテスト信号が発生される。

【００６２】一般に投射管などのＣＲＴの入力信号電圧
（Ｅ）対発光出力（Ｌ）の関係はＬ＝ｋＥ^r式により近
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）はその傾斜となる。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。以上のことからテス
ト信号発生回路６９ではガンマ特性２.２の変換データ
が書き込まれており、図２０(ｃ)に示すｓｉｎ²波形の
山形状のテスト信号が発生される。

【００６３】テスト信号は投射拡大表示装置１内の切換
回路５８に供給され、入力端子５６からの映像信号と切
換を行って、映像回路５９に供給されてスクリーン２上
にテスト信号が映出される。スクリーン２上映出された
テスト信号の表示画像をＣＣＤカメラ６４により撮像
し、図２１(ｂ)に示す立上がり・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。

【００６４】まず、位置検出方法について説明するため
図２３の動作波形図を用いる。ＣＣＤカメラ６４からの
図２１(ｂ)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６５に供給されて、図２１(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６５からのデジタル信号はフレー
ムメモリ６６に供給されて表示情報が記憶される。フレ
ームメモリ６６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、ＣＰＵ６７に供給され重心
位置の検出と誤差値の算出が行われる。

【００６５】ＣＰＵ６７では現行方式の２５万画素程度
の白黒のＣＣＤカメラ及び、Ａ／Ｄ変換器６５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２３(ａ)はＡ／Ｄ変換器２４により
サンプル周波数ｆsap＝１４.３２ＭＨｚ（サンプル周期
７０ｎｓ）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。

【００６６】図２３(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。よって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２３(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。

【００６７】図２３(ｄ)に３８万画素の白黒ＣＣＤカメ
ラを用いた場合の重心位置のアドレスマップを示す。図
２３(ｄ)に示すように、水平方向７６８点（ｘ0〜ｘ76
8）、垂直方向４９３点（ｙ1〜ｙ493）のアドレスで構
成されている。図２３(ｅ)にそのテスト信号の重心位置
（黒丸●）が算出された時のアドレスマップの一部拡大
図を示す。図２３(ｅ)に示すように、重心位置としては
（ｘ＝１２.７、ｙ＝１１．３）で表される。このｘと
ｙのアドレスに対応したデータが重心位置のデータとな
る。

【００６８】次に、誤差値の算出方法について説明す
る。コンバーゼンス誤差を算出する場合は図２３(ｆ)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２３
(ｇ)に示す波形図のように、特定のサンプル点Ｓ20が基
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ｔ5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。

【００６９】以上のように、ＣＰＵ６７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６８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、投射拡大表示装置１内のコンバーゼ
ンス補正回路６１や偏向回路６６に供給される。

【００７０】補正波形作成回路６８は従来例でも述べた
ように、ディジタルやアナログ的の補正波形を作成する
ことにより実現できる。ここではディジタルコンバーゼ
ンス方式により行う場合について説明するため、図２４
の基本ブロックと表示画面を示す図を用いる。その概要
は図２４(ｂ)に示すように画面上に水平方向１１点、垂
直方向７点の複数個の調整点を設け、各調整点毎の補正
データをメモリに記憶して、水平方向と垂直方向のデー
タ補間を行って、任意の補正波形が作成できるため高精
度の補正を実現する方式である。

【００７１】図２４(ａ)に示すように、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９２と、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９４と、各補正点のデータを
記憶するためのメモリ９３と、補正点間のデータ補間を
行うための補間回路９５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９６と、アナログ量
を平滑するためのＬＰＦ（低域通過フィルタ）９７で構
成されており、このアナログ補正波形はコンバーゼンス
ヨークを駆動するためのコンバーゼンス補正回路６１に
供給される。また偏向回路１４での画面振幅や偏向歪の
幾何学歪補正やフォーカスに関しては同様であるため説
明は省略する。

【００７２】図２２に示すＣＣＤカメラ６４やＡ／Ｄ変
換器６５は動作ダイナミックレンジが制限されるため、
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。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〜重心位置検出のループ内
にガンマ補正が存在すれば良い。

【００７３】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２
５の表示画面図を用いる。輝度調整を行う場合も前記コ
ンバーゼンスや幾何学歪調整時と同様に、自動調整時に
は補正回路５４からコンバーゼンスや幾何学歪調整用テ
スト信号が投射拡大表示装置１に供給され、スクリーン
２上に図２５(ａ)に示す表示画面が映出される。図２５
(ａ)に示すテスト信号が映出された表示画面を撮像素子
５０で撮像して表示画像光が電気信号に変換される。

【００７４】図２５(ｂ)は撮像部２からの信号を示して
おり、ウインドウ信号の光電変換信号が得られる。撮像
素子５０からの信号は演算回路５３に供給されて、ウン
ドウ信号の光電変換信号から各領域毎のレベルや各色毎
の誤差値が演算により算出される。この演算回路５３か
らの演算信号は補正回路５４に供給されて各種の補正信
号が作成され、投射拡大表示装置１内の映像回路５９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。

【００７５】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２６のブロック図を用いる。図２
６は図２１に示す映像回路５９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５８に供給され信号切換が行われる。切
換回路５８からの信号は利得制御回路７０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７１に供給される。クランプ回
路７１では直流再生が行われユニフォミティー補正回路
７２に供給される。ユニフォミティー補正回路７２では
画面中心部と周辺部との輝度を均一化補正が行われガン
マ補正回路７３に供給される。ガンマ補正回路７３では
図２７に示す投射管のＲＧＢの発光特性の変化を補正し
て映像出力回路７４に供給される。映像出力回路７４で
は投射管を駆動できる状態まで増幅した後投射管に印加
される。

【００７６】本実施例の説明を行う前に、図２７の発光
特性図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２７は赤、緑、青（以下Ｒ、
Ｇ、Ｂと略す）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２
７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。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２７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
にのガンマ補正する必要がある。

【００７７】さて、図２６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２）の調整順番表と図２５の表示画面
図をあわせて用いる。

【００７８】

【表２】

【００７９】（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、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。

【００８０】（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、ローライト、ユニフ
ォミティ、ハイライト調整を行う場合は図２５に示すよ
うな画面中心部及び周辺部に各階調毎のウインドウ信号
を発生し、ガンマ調整を行う場合は図２１に示すような
画面中心及び周辺部に円錐状のテスト信号を発生して画
面輝度が検出される。

【００８１】図２８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２８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２２
のＡ／Ｄ変換器６５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。

【００８２】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、投
射管６２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２８に示す各階調のテスト信号
をスクリーン２上に映出し、各階調のレベル量をＣＣＤ
カメラ６４で検出される。ＣＣＤカメラ６４で光電変換
された信号はＡ／Ｄ変換器６５に供給されて、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６５からのデジタル信号はフレームメモリ６６に
供給されて表示情報が記憶される。フレームメモリ６６
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、ＣＰＵ６７に供給されレベル検出と誤差値
の算出が行われる。

【００８３】ＣＰＵ６７からの誤差値信号は補正信号作
成回路６８に供給される。補正信号作成回路６８では、
図２８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（１
００％）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７０に供給されて投射管６
２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７３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
７０に供給されて投射管６２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。

【００８４】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、投射管
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２５に示す
各階調のテスト信号をスクリーン２上に映出し、各階調
のレベル量をＣＣＤカメラ６４で検出される。ＣＣＤカ
メラ６４で光電変換された信号はＡ／Ｄ変換器６５に供
給されて、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６５からのデジタル信号はフ
レームメモリ６６に供給されて表示情報が記憶される。

【００８５】フレームメモリ６６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、ＣＰＵ６
７に供給されレベル検出と誤差値の算出が行われる。Ｃ
ＰＵ６７からの誤差値信号は補正信号作成回路６８に供
給される。補正信号作成回路７８では、図２８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
７２に供給されて、投射管６２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。

【００８６】次に、レベル検出方法について説明するた
め図２８の特性図と（表３）の動作制御表を用いる。

【００８７】

【表３】

【００８８】図２８実線アに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ＣＰＵやフ
レームメモリ及びＤ／Ａ変換器とＡ／Ｄ変換器の量子化
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。よって図２８破線イに示すように
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。

【００８９】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、本発明では各調整モー
ド毎にＡ／Ｄ変換器６５前段での利得と受像ガンマを行
うことにより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２８に示すようにＡ／
Ｄ変換器前段の利得を大きくして低輝度領域（１０〜３
０Ｖ）の範囲を検出し、ガンマ補正係数ア（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、ガンマ補正係数イ（ガンマ補正
有）とし、ユニフォミティ調整時はＡ／Ｄ変換器前段の
利得を中として中輝度領域（１０〜６０Ｖ）の範囲を検
出し、ガンマ補正係数イ（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。

【００９０】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。

【００９１】次に第３番目調整項目のフォーカスを調整
する場合について説明するため図２９の表示画面と動作
波形を示す図を用いる。フォーカス調整を行う場合も前
記輝度調整時と同様に、自動調整時には補正回路５４か
らフォーカス調整用テスト信号が投射拡大表示装置１に
供給され、スクリーン２上に図２９(ａ)に示す表示画面
が映出される。ＣＣＤカメラ６４からの図２９(ａ)に示
す円錐状の光電変換信号はＡ／Ｄ変換器に供給されて、
デジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器６５からのデ
ジタル信号はフレームメモリ６６に供給されて表示情報
が記憶される。フレームメモリ６６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、ＣＰＵ
６７に供給され高域成分のレベルと誤差値が算出された
データは補正信号作成回路６８に供給されて、フォーカ
スを補正するための補正信号が作成され、投射拡大表示
装置１内のフォーカス回路７５に供給される。

【００９２】ＣＰＵ６７では高域成分のレベル検出を行
っているため、図２９(ｂ)に示すような信号が得られ、
各補正領域のレベルが最大値となる図２９(ｃ)に示す補
正波形を算出している。この補正データによりはフォー
カス回路７５を駆動することにより、図２９(ｄ)に示す
ように周辺部のフォーカス調整が行われた光電変換信号
がＣＣＤカメラ６４より得られる。このように、画面上
の各調整点のパターン信号の高域成分を検出し、高域成
分が最大となる補正量を抽出している。

【００９３】次に、具体的にＣＲＴを用いたビデオプロ
ジェクターの応用した場合のシステム構成について詳細
に説明するため図３０と図３１の構成図を用いる。図３
０は反射型スクリーン１２を用いた２体型のフロントビ
デオプロジェクター７６の場合のシステム構成図であ
り、投射レンズ２２と投射管１７の投射光学系と同一方
向に検出用のＣＣＤカメラ６４を設置し、スクリーン１
２上に映出された画像を撮像して自動調整をするように
している。ＣＣＤカメラ６４を投射光学系と同一方向に
設置してスクリーン上での画像を検出することにより、
投射光学系の光学条件を自動的に算出できるためであ
る。

【００９４】また図３１は透過型スクリーン１８を用い
た１体型のリアビデオプロジェクター７７の場合のシス
テム構成図であり、投射レンズ２２と投射管１７の投射
光学系からの画像光は光学反射のための鏡２３、２４と
通して透過型スクリーン１８に投射される。投射光学系
とスクリーン間に光学反射素子である鏡２４面に検出用
のＣＣＤカメラ６４を設置し、スクリーン１２上に映出
された画像を撮像して自動調整をするようにしている。
光学反射素子である鏡２４面には検出用の窓が必要とな
るが、非焦点面であると共に、２／３インチ程度のＣＣ
Ｄカメラとレンズであれば数ｃｍの検出窓となるため、
スクリーン上での表示画像には影響を与えない。

【００９５】以上のように本実施例によれば、投射拡大
表示装置の光学条件と撮像条件より観察者での最適条件
を算出し、この算出信号と撮像信号とによりコンバーゼ
ンス等の幾何学歪や輝度またフォーカスの補正量を演算
により求め、この演算データにより各補正手段が自動的
に補正されるため、各種の複雑な調整が不要で、調整時
間の大幅な短縮が実現できる。

【００９６】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。また、本実施例において、観察条件によ
り特性が変化する表示装置としてビデオプロジェクター
などの投射拡大表示装置を用いた場合について述べてき
たが、それ以外の表示装置としてもよい。

【００９７】また、本実施例において、画像光を検出す
る撮像素子としてＣＣＤカメラを用いた場合について述
べてきたが、それ以外の検出素子としてもよい。また、
本実施例において、画像光を検出する撮像素子の設定位
置としては、投射光学系の主軸や観察者の位置以外の設
置して行った場合について述べてきたが、理想の設置位
置は投射光学系の主軸や観察者の位置であることは言う
までもない。

【００９８】また、本実施例において、投射光学系の光
学条件は各種の条件設定用ＲＯＭから選択して行う場合
について述べてきたが、予め条件が決定されているなら
ば固定データのＲＯＭとしてもよい。また、本実施例に
おいて、観察者の方向や視距離などの観察条件を観察者
を設定する場合について述べてきたが、予め条件が決定
されているならば固定データのＲＯＭとしてもよい。

【００９９】また、本実施例において、補正回路と投射
拡大表示装置間の通信信号は表示装置内の駆動回路を補
正するための補正波形信号とした場合について述べてき
たが、直接補正波形を制御するための制御信号としても
よい。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。

【０１００】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。また、本実施例において、画面上を分割してアナロ
グ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方
式で行ってもよい。

【０１０１】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。

【０１０２】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明によれ
ば投射拡大表示装置の光学条件と画像を観察者が観察す
る観察条件により観察者の最適条件を算出し、この算出
信号によりコンバーゼンス、幾何学歪や輝度、フォーカ
スの補正データを演算により求め、この演算データによ
り各補正手段が自動的に補正されるため、各種の複雑な
調整が不要となる。また複数の投射光学系を配列して投
射拡大してマルチ画面表示において、各投射光学系毎の
光学条件と観察条件より観察者での最適条件を算出する
ことにより、容易に複数の投射光学系の調整が実現で
き、特にマルチ画面などのキューブには非常に有効な手
段となる。

【０１０３】また第２の発明によれば、画面上での色ず
れ量を検出して自動的に補正し、この補正量より各種補
正量を演算により求めることにより、大幅な調整時間の
短縮が図れる。また基準投射管からの光に対しての幾何
学的なずれ量を検出することにより、簡単に集中角が算
出できるため、簡単な構成で実現でき、また、立ち上が
り・下がりがほぼ直線的に変化する円錐状の光電変換信
号で、水平及び垂直方向に対称となる重心位置やレベル
を算出してコンバーゼンスや幾何学歪及び輝度またフォ
ーカスの補正量を演算により求めるこよにより、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、簡単な構成で高精度の補正が
実現できる。

【０１０４】また、投射光学系とスクリーン間に光学反
射素子を設けて表示し、光学反射面からスクリーン上に
表示される画像を撮像することにより、簡単な構成で１
体型ビデオプロジェクター（リアタイプ）での自動調整
が実現できる。

【０１０５】また、撮像信号により投射光学系の光学条
件を算出し、この算出された光学条件と観察条件により
観察者での最適条件を算出することにより、自動的に光
学条件の算出が行われるため、複雑な処理が不要で自動
調整が実現でき、その実用的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の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構成図

【図３】同実施例の光学系構成図

【図４】同実施例の光学条件と観察条件を算出するため
のフローと表示画面を示す図

【図５】同実施例の条件設定動作を説明するための光学
構成と算出フローを示す図

【図６】同実施例の動作を説明するための詳細なブロッ
ク図

【図７】同実施例の動作を説明するための投射装置の光
学構成図

【図８】同実施例の動作を説明するための投射装置のス
クリーンの特性と構造を示す図

【図９】同実施例の補正量を算出するためのフローチャ
ート

【図１０】同実施例の動作を説明するための表示画面と
動作波形を示す図

【図１１】同実施例のコンバーゼンス補正の詳細なブロ
ック図

【図１２】同実施例のコンバーゼンス補正の動作を説明
するための動作波形図

【図１３】同実施例のコンバーゼンス補正の動作を説明
するための動作波形図

【図１４】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１５】同実施例の動作を説明するための表示装置の
光学構成図

【図１６】同実施例の動作を説明するための表示装置の
光学構成と動作波形を示す図

【図１７】同実施例の動作を説明するための表示装置の
光学構成図

【図１８】同実施例の動作を説明するための表示装置の
光学構成図

【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】同実施例の光学条件を算出するためのフロー
チャート

【図２１】同実施例の動作を説明するための表示画面と
動作波形を示す図

【図２２】同実施例の動作を説明するための詳細なブロ
ック図

【図２３】同実施例の動作を説明するための動作波形と
テスト信号を示す図

【図２４】同実施例の補正波形作成回路の詳細なブロッ
クとテスト信号を示す図

【図２５】同実施例の動作を説明するための表示画面と
動作波形を示す図

【図２６】同実施例の映像回路の詳細なブロック図

【図２７】同実施例の動作を説明するための特性図

【図２８】同実施例の動作を説明するための特性図

【図２９】同実施例の動作を説明するための表示画面と
動作波形を示す図

【図３０】同実施例の動作を説明するための表示装置の
光学構成図

【図３１】同実施例の動作を説明するための表示装置の
光学構成図

【図３２】従来の第１のビデオプロジェクターにおける
画像補正装置のブロック図

【図３３】従来の第２のビデオプロジェクターにおける
画像補正装置のブロック図

【符号の説明】

１ 投射拡大表示装置 ２ スクリーン ３ 観察者 ４ 観察条件設定回路 ５、５１ 光学条件設定回路 ６、５２ 算出回路 ７、５３ 演算回路 ８、５４ 補正回路 ２９、６７ ＣＰＵ ２６ 光学条件設定ＲＯＭ ２７ 観察条件設定ＲＯＭ ２８ メモリ ３１ 補正波形発生回路 ３２ 補正波形制御回路 ３３ コンバーゼンス補正波形作成回路 ３４ 幾何学歪補正波形作成回路 ３５ 輝度補正補正波形作成回路 ３６ フォーカス補正波形作成回路 ５０ 撮像素子 ６４ ＣＣＤカメラ ６５ Ａ／Ｄ変換器 ６６ フレームメモリ ６８ 補正信号作成回路 ６９ テスト信号発生回路

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】投射光学系を用いてスクリーン上に画像を
   投射拡大して表示する表示手段と、前記スクリーン上に
   映出された画像の観察条件を設定する設定手段と、前記
   投射光学系の光学条件と前記観察条件に基づいて最適条
   件を算出する算出手段と、前記算出手段の出力信号に基
   づいてコンバーゼンスや幾何学歪及び輝度やフォーカス
   の補正量を演算により求める演算手段とを備え、前記演
   算手段で演算されたデータに基づいて表示手段の各種補
   正を行なうようにしたことを特徴とする画像補正装置。
2. 【請求項２】表示手段と算出手段が、複数の投射光学系
   を配列して投射拡大して表示し、各投射光学系毎の光学
   条件と観察条件より観察位置での最適条件を算出するよ
   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。
3. 【請求項３】投射光学系を用いてスクリーン上に投射拡
   大して表示する表示手段と、前記スクリーン上に映出さ
   れた画像を撮像する撮像手段と、前記スクリーン上に映
   出された画像の観察条件を設定する設定手段と、光学条
   件と前記観察条件により観察位置での最適条件を算出す
   る算出手段と、前記撮像手段の出力信号と算出手段の出
   力信号に基づいてコンバーゼンスや幾何学歪及び輝度や
   フォーカスの補正量を演算により求める演算手段とを備
   え、前記演算手段で求められた補正データに基づいて表
   示手段の各補正を行なうようにしたことを特徴とする画
   像補正装置。
4. 【請求項４】演算手段が、立ち上がり・下がりがほぼ直
   線的に変化する円錐状の光電変換信号で、水平及び垂直
   方向に対称となる重心位置やレベルを算出してコンバー
   ゼンスや幾何学歪及び輝度またフォーカスの補正量を演
   算により求め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。
5. 【請求項５】表示手段と撮像手段が、投射光学系とスク
   リーン間に光学反射素子を設けて表示し、光学反射面か
   らスクリーン上に表示される画像を撮像するようにした
   ことを特徴とする請求項３記載の画像補正装置。
6. 【請求項６】算出手段が、撮像手段からの撮像信号によ
   り投射光学系の光学条件を算出し、この算出された光学
   条件と観察条件により観察位置での最適条件を算出する
   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。