JPS586426B2 - テレビジョン画面自動計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、テレビジョン受像機の製造途中における調整
工程あるいは検査工程等に用いて、テレビジョン画面の
映像の中心位置，傾き、水平・垂直の直線性および振幅
，階調，コントラスト，輝度等を自動的に計測すること
のできる装置を提供するものである。

テレビジョン受像機を製造するに際してはその調整工程
や検査工程において画面の映像が正常になっているか否
かを判定する必要がある。

ところが、従来にはこのような場合におけるテレビジョ
ン受像機の画面の計測は、大まかには人間の目による目
視計測によシ、また細かくはノギス，照度計などの個々
の測定項目に応じた計測器あるいは写真による計測によ
って行なわれていた。

すなわち目視による時は、例えばテストパターンをテレ
ビジョン画面に出してそれを入間が見ることによシ、映
像の画面中心からのずれ、傾き，歪，大きさ，コントラ
スト，階調などを判断していた。

しかしこの方法では客観性に乏しくて計測者によるばら
つきが大きいという欠点があった。

また映像の品質を上げるためには熟練な計測者を訓練し
なければならないという欠点もあった。

一方個々の測定項目に応じて種々の計測器を応用する場
合は、例えば映像の中心位置，傾き，歪，大きさは画面
上で直接、または写真に撮影してから、ノギス等で測り
、また輝度，コントラスト，階調については、照度計や
光パワーメータ等で直接画面上を測るようになされてい
る。

しかし、この場合にも客観的，絶対的計測は可能であっ
ても種々の測定器を使用するために手間と時間がかがシ
、オンラインでの計測はほとんど不可能であった。

そこで本発明はこれら従来の計測手段による欠点を解消
して、テレビジョン画面の基本的性能である映像の中心
位置，傾き，水平・垂直の直線性および振幅，階調，コ
ントラストおよび輝度等をオンラインで自動的にしかも
正確に計測することができる装置を提供することを目的
とするものである。

以下本発明の一実施例におけるテレビジョン画面自動計
測装置について図面を参照して説明するまず第１図は、
本発明の実施例による装置の構成を示し、ここで１は測
定しようとする被測定テレビジョン受像機であり、２は
その画面、３はその画面枠である。

画面枠３はエスカツションパネル等によって構成される
。

この画面２に映し出された映像をラインスキャンカメラ
４で電気信号に変換し、この電気信号に基づいて演算処
理装置５で信号処理演算することによシテレビジョン画
面の映像基本である中心位置，傾き，水平・垂直の直線
性および振幅，階調，コントラストそれに輝度を自動的
に測定する。

これらの測定項目については、それぞれ適合する映像パ
ターンが必要であるため、自動的に次々と、あるいは演
算処理装置５からの命令によって順次、高周波周波数ま
たはビデオ周波数のパターン映像信号を発生してテレビ
ジョン受像機１に供給する信号発生器６を設けている。

次に、この装置における詳細な構成と各測定項目の具体
的測定動作について順次説明する。

まず、映像のテレビジョン画面中における中心位置およ
び傾きを測定するには、映出する映像のパターンとして
第３図に示すように画面背景を白レベルの輝度とし、水
平・垂直の信号中心に走査線数本分の黒線７ａ，７ｂを
入れた十字状の直交線もしくは方形状の線のものを用い
る。

また、用いるラインスキャンカメラ４には、フォトダイ
オードを列状に配列して光信号に対応した電気信号を走
査的に発生するようにした３個以上のイメージセンサを
用い、その配列はたとえば第２図に示すように４個のイ
メージセンサ８ａ〜８ｄ＃桁状に配する。

ここでは、センサ８ａと８ｂおよび８ｃと８ｄぱそれぞ
れ正確に平行および垂直に配列して用いるものとしてい
る。

もちろん、別の角度であっても良いが、その場合には後
述する演算処理のプログラムを多少変更する必要がある
。

との＃桁状のイメージセンサ８ａ〜８ｄにテレビジョン
画面を投影する状態は、第４図に示すように、イメージ
センサ８ａ〜８ｄのほぼ中央部に？面２を位置させ、画
面枠３をも含むように投影する。

この時の各イメージセンサ８ａ〜８ｄからの出力信号を
第５図Ａに示す。

これを適当なしきい値レベルＶ，で２値化すると同図Ｄ
のように十字線７ａ，７ｂによる影の電気信号が顕著に
出現する。

すなわち、第４図に示したように各イメージセンサ８ａ
〜８ｄと十字線７ａ，７ｂおよび画面枠３との交わる位
置Ａ１〜Ａ４ ， Ｊ〜Ｂ，，Ｃ，〜Ｃ４およびＤ１〜
Ｄ４が明瞭にかつ正確に検出でき、これと全てのイメー
ジセンサ８ａ〜８ｄの始まシを示すイニシャル信号Ｂお
よび各イメージセンサ８ａ８ｄ毎のフレーム信号Ｃから
各検出点間の距離Ａｔ Ａ４ ， ＢＩ Ｂ４ ，
ＣＩ Ｃ４ ， ＤＩ Ｄ４、および画面枠３か
ら十字線７ａ，７ｂの中心交点までの距離ＡＩ （
Ａ２ ， Ａ３の中心），Ｂ， −（Ｂ２，Ｂ３の中
心） ， Ｃ１ （ Ｃ２ ，Ｃｓの中心），Ｄ，
（ Ｄ２ ， Ｄ３の中心）にそれぞれ相当する各イメ
ージセンサからの電気信号Ｄの時間幅Ｔ１〜Ｔ４および
τ１〜τ４を演算処理装置にて演算して求めることによ
り、画面２上の十字線７ａ，７ｂの中心および傾きを検
出することができる。

この電気信号から演算処理を行って上記の検出を行なう
ことは従来から用いられているＮＣ（数値制御）方式用
の演算装置やアナログコンピュータ等を用いることによ
って実現することができるので、その詳細な具体処理の
発明は省略する。

また、テレビジョン受像機のオンライン自動化測定を目
的とした場合、コンベア上のテレビジョン受像機自体が
傾いたシ、画面のサイズが種々異なったシして測定条件
が変るのでその画面の映像の中心位置はカメラの設置方
向を基準とした絶対量よシも画面枠を基準とした相対量
によって表わす方が実際的である。

すなわち、上述したように、画面２の周辺の画面枠３を
検出するようにイメージセンサ８ａ〜８ｄに投影し、こ
れを基準として中心位置の画面サイズに対する相対量お
よび傾きを測定するのが有効である。

次に、画面の映像の水平・垂直の直線性および振幅の測
定について説明する。

この直線性および振幅の測定は、それぞれ別々の特定の
パターン映像にて行なうことはもちろん可能であるが、
同一のパターン映像にて行なうこともできる。

切換える場合にはパターン映像の切換時の映像の安定に
要する時間やイメージセンサの蓄積時間などによる損失
時間が発生することが考えられるので、オンライン計測
の場合には同一パターン映像による直線性および振幅の
同時計測が望ましい。

ここではこの同時計測を行なう場合について説明する。

また水平・垂直ともに全く同等の計測方法で充分なこと
は明らかであるから、以下の説明では水平の場合につい
てのみ説明する．測定はパターン映像としては、第６図
に示すような白黒縦稿模様の映像を用いる。

この映像を映出するためには第７図Ａに示すように同期
信号Ｈとプランキング信号Ｂｒとの間に１００％変調度
の白黒一対の等間隔の映像信号を入れたものとする。

白黒一対で１本とし総数は２本以上任意でたとえばＰ本
とし、さらに白と黒の幅は必ずしも同一である必要はな
い。

この映像信号を受けたテレビ受像機の画面２の映像は、
第６図であり、さらにこの画面２の映像をラインスキャ
ンカメラ４で撮影したときの出力電気信号は第７図Ｂで
ある。

直線性の計測は白黒のくり返しの間隔のばらつきを計測
することによシ求められるので、映像の白から黒へ変わ
る点の間隔をｌ，， ｌ２，・・・・・・，ｌｐ とし
、また黒から白へ変わる点の間隔をｍｌ，ｍ２ ，・
・・・・・， ｍｐ とすると、直線性Δｌ，Δｍは
次のように表わされる。

ただし、ここでＡｉ，ｍｉは任意の部分の白黒間隔の測
定値で、１，伍はその平均値である。

直線性としては（１）式のΔｌまたはΔｍのどちらをみ
てもよいし、両者の平均値をみてもよい。

この測定処理６で行なうことができる。

次に振幅は、本来、映像信号のうちラスクに当たる部分
（同期信号Ｈとプランキング信号Ｂｒを除いた部分）が
テレビジョン画面２に比較してどのくらい大きいかを表
わすもので映像信号のラスク部分の長さを換算した値を
Ｈ ，実際の画面映像の長さをＨとする次式で表わされ
る。

Ｈｏ／Ｈまたは（Ｈｏ−Ｈ）／Ｈ （２）ただ
し、画面上にプランキング信号Ｂｒの部分は出ないため
、画面２の映像をラインスキャンカメラ４で測定しても
映像信号上でのラスクの長さＨｏは測定不可能である。

そこで一つの近似手段として、Ｈｏに相当するものとし
て画面２上に映し出される終端部の映像の間の幅をとる
ことが可能である。

すなわちテレビジョン画面２の映像における水平走査方
向の最初の白から黒への変化点から最後の黒から白への
変化点までの長さＨＸを用いて、ＨＸ／Ｈまたは（Ｈ−
ＨＸ）／Ｈ （３）を振幅の誤差として用いる
ことができる。

（３）式は実際には第Ｉ図Ｂのようなイメージセンサ８
ａ〜８ｄの出力信号から求めることができ、次のように
表わすことができる。

ｈＸ／ｈまたは（ｈ−ｈＸ）／ｈ （４）ここ
で画面２の大きさＨすなわちｈはテレビジョン受像機の
画面枠３の大きさによって既知であるため、予め数値を
導入して計測することも可能である。

その場合には画面２の大きさを計測する必要はないので
第６図に示したように画面の端部の映像が白である必要
はない。

次に、階調の測定について説明する。

階調の平価は標準の階調パターン映像を画面２に出し、
それぞれの階調毎の輝度を測定し、その結果から階調の
段数を判断する手段と、被測定画面の階調パターンを見
て黒から一段白の方へ上ったところが映像信号での第何
度目になるかという段数を判別することによシ階調の段
数を測定する手段とがあシ、ここでは後者の手段による
場合について述べる。

階調パターンの測定のだめの映像は第８図に示すように
、画面２０両端の部分の映像は最高輝度の白い部分２ａ
，２ｂとし、この内側を等分に分割して階調パターン映
像とし、その段数をＮとして、全体としては（Ｎ＋２）
区分に分割する。

画面両端の白の部分２ａ，２ｂの内側は最低輝度の黒の
部分２ｃ ，２ｄとしさらにその内側は黒から白または
白から黒へ順次移る階調パターン映像２ｅとする。

この画面２の映像をラインスキャンカメラ４で撮影する
とその出力信号として第９図Ａの電気信号が得られる。

これからわかるように出力信号Ａの両端には、白と黒の
強いコントラストがあるためこの境を基準として長さを
Ｋとすると階調パターン映像の長さＫ０は次式で表わす
ことができる。

したがって１階調分の長さＲは となりこれから各階調レベルの映像の位置を知ることが
できる。

従って、各階調毎の輝度Ｒ１〜ＲＮを測定することがで
き、白の最高輝度ＲＮと黒の最低輝度Ｒ１ との差を任
意の値Ｘで割った値、すなわち を黒から１段階白に移った階調とすれば、これで階調を
標価判断することが可能である。

この演算処理も、演算処理装置５で実施することができ
る。

最後に、コントラストおよび輝度の測定について説明す
る。

コントラストおよび輝度の測定は、それぞれ特定のパタ
ーン映像によって測定することも可能であるが、上記の
各測定時においても同時に計測することが可能であり、
その方が効率的である。

すなわち上記の各計測時において最高輝度の白のレベル
および最低輝度の黒のレベルをそれぞれ測定し、輝度は
白で判定し、コントラストは両者の比を計算すればよい
のである。

この場合、誤差を少なくするため、白および黒領域の数
個所をサンプリングして平均するとさらによい。

なお、以上の実施例においては全ての特性について計測
する場合について述べたが、必要に応じて１つ以上のも
のを選択して計測するようにしてよいことはいうまでも
ない。

また、用いる映像も目的に応じて適宜計定すればよいも
のである。

以上のようにして、各計測過程において所要の映像を画
面に映出し、これをフォトダイオードを列状に配列した
イメージセンサによって画面枠とともに撮影し、その出
力信号を演算処理装置で演算処理して測定することによ
り、テレビジョン受像機の画面として必要な映像の中心
位置，傾き，水平・垂直の直線性および振幅，階調，コ
ントラスト，輝度等の特性を、きわめて容易にかつ自動
的に短時間で計測することができ、テレビジョン受像機
の製造工程においてオンライン計測するような場合に用
いて最適な装置を得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるテレビジョン画面自
動計測装置のブロック線図、第２図は同装置に用いるイ
メージセンサの正面図、第３図は中心位置および傾きを
測定するために用いる一例の映像を映出した画面正面図
、第４図は同画面をイメージセンサに投影した状態を示
す正面図、第５図Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは同測定時の波形を示
す波形図、第６図は水平・垂直の直線性および振幅を測
定するために用いる一例の映像を映出した画面の正面図
、第７図Ａ，Ｂは同測定時の波形を示す波形図、第８図
は階調を測定するために用いる一例の映像を映出した画
面の正面図、第９図Ａ，Ｂは同測定時の波形を示す波形
図である。 １・・・・・・テレビジョン受像機、２・・・・・・画
面、３・・・・・・画面枠、４・・・・・・ラインスキ
ャンカメラ、５・・・・・・演算処理装置、６・・・・
・・信号発生器、８ａ〜８ｄ・・・・・・イメージセン
サ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ フオトダイオードを列状に配列して光信号に対応し
   た電気信号を走査的に発生するようにしたイメージセン
   サを３個以上所定角で交査するように配列し、測定すべ
   きテレビジョン受像機の画面をその画面枠をも含むよう
   に上記イメージセンサに投影するようにしたラインスキ
   ャンカメラと、上記テレビジョン受像機の画面に十字状
   もしくは方形状の映像、縦稿の映像、横稿の映像、明度
   階調を有する映像の少なくとも゛１つ以上を映出させる
   ように上記テレビジョン受像機に映像信号を供給する信
   号発生器と、上記ラインスキャンカメラのイメージセン
   サから得られた上記テレビジョン受像機の画面映像に対
   応した信号を演算処理する演算処理装置とを備え、上記
   イメージセンサによシ上記テレビジョン受像機の画面枠
   をも含むように映像に応じた電気信号を得、この電気信
   号中のレベル変更点間の時間間隔、および上記電気信号
   レベルより映像の中心位置，傾き，水平・垂直の直線性
   および振幅，階調，コントラスト，輝度を計測すること
   を特徴とするテレビジョン画面自動計測装置。