JP4313609B2

JP4313609B2 - ホワイトバランス測定方法およびホワイトバランス測定信号発生装置

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Publication number: JP4313609B2
Application number: JP2003135673A
Authority: JP
Inventors: 裕一日下部; 則行古賀; 勝金澤
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2023-05-14
Also published as: JP2004343301A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラー表示装置にホワイトバランス調整用の映像を表示させ、表示画面から発せられる輝度情報に基づいて、このカラー表示装置のホワイトバランスの測定を行う方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来方法によるカラー表示装置のホワイトバランスの測定は、例えば以下に示す方法で行っていた。第一の従来方法は、表示画面に基準白色を表示させ、これが無彩色に表示されるように調整者の目視により測定し、感覚に基づき調整する方法である。第二の従来方法は、測定器を用いる測定方法であって以下、図７を参照して詳述する。
【０００３】
図７は、測定器を用いたカラー表示装置の表示画面におけるホワイトバランスの従来の測定方法を説明する図である。
図中、測定器５１はモノクロ式の一個のセンサ５１ａに対しＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色フィルタ（図示せず）を切り替えてＲＧＢ単色の信号レベルを、この一つのセンサ５１ａで検出する原理に基づくものである。また、ＲＧＢの色フィルタをそれぞれ有する三つの独立したセンサ（図示せず）を用いて検出する構造を有する場合もある。そして、これらセンサ５１ａは、円筒状の遮光フード５１ｂに覆われており、開口部分を、被測定部である表示画面５２に接触させて測定するようになっている。
【０００４】
この遮光フード５１ｂは、周囲光の影響を取り除く作用を有し、周囲光が完全な白でない場合、表示画面５２から出射する光のセンサ５１ａによる検出値が真値からずれてしまうことを防止する。
【０００５】
そして、ホワイトバランスの調整手順は、まず表示画面５２に調整前の基準白色（真の基準白色であるとは限らない）を表示させ、測定器５１の開口部を表示画面５２の中央部に接触させる。そして、ＲＧＢそれぞれの色フィルタの透過光を検出し、この検出値が基準白色であった場合に取り得る値（規定値）となるよう、カラー表示装置におけるＲＧＢの発光出力を調整する。もしくは、図７（ｂ）中、矢印で示すように測定器５１を表示画面５２上移動させて、表示画面５２のそれぞれの位置において検出した値の平均値からホワイトバランス調整を行っていた（例えば特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００-１３８２０号公報（段落０００２−段落０００５、第５、６図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、以上述べたホワイトバランスの測定方法には、以下に述べる問題があった。すなわち、目視でホワイトバランスの測定を行う第一の従来方法は、熟練と経験を要するため調整結果の正確さと再現性に問題がある。また、測定器５１を用いる第二の従来方法においても、表示画面５２上の一点のみの測定では、その一点が画面全体のホワイトバランスを反映しているとは限らないため不正確といえる。
【０００８】
この不正確さを解消するために表示画面上の複数箇所のホワイトバランスを測定し平均を取る手法は、一台のカラー表示装置の調整を行うのに複数回測定が必要とされ、さらに調整結果の確認においても同様に複数回測定を要するため手間がかかり効率面で問題があった。
【０００９】
また測定器５１を用いる第二の従来方法においては、図示しない三色の色フィルタ間の特性が正確に調整されている必要があり、さらに三つの独立したセンサを用いてＲＧＢを個別に検出する方法では、各センサ間の特性が正確に調整されている必要があり、これらセンサを定期的にキャリブレーションする必要があった。
【００１０】
そしてモノクロセンサを一個のみ用いる場合は、測定の際に色フィルタをＲＧＢそれぞれ入れ替える必要があり、測定に時間がかかる問題を有していた。さらに、遮光フード５１ｂの開口部を表示画面５２に接触させる測定原理上、投射型ディスプレイでは使用できないといった問題も有していた。
【００１１】
一方、表示画面５２のホワイトバランス調整は、表示画面５２がＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）であれば蛍光体の発光効率の劣化やＣＲＴカソードのエミッションの低下や回路の変化によっても経時的に変化するため、定期的な調整が必要とされ操作の簡便性と正確性が同時に求められるものである。しかし、従来のホワイトバランス測定方法は、かかる要求を十分に満足させるものではなかった。
【００１２】
本発明は、以上の問題点を解決することを目的としてなされたものであり、表示画面のホワイトバランス調整に必要な情報を、検出センサの特性ばらつきや周囲光の影響を受けずに、非接触でかつ一回の測定で表示画面全体に対して測定が可能となる方法および装置を提供することを目的とするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記した目的を達成するために創案されたものであり、
まず請求項１に記載のホワイトバランス測定方法は、カラー表示装置の表示画面を検出カメラで撮影することによるホワイトバランス測定方法であって、映像信号入力ステップと、色フィルタ撮影ステップとを含み、撮影された濃淡コントラストを認識して前記カラー表示装置のホワイトバランスを測定することを特徴とした。
【００１４】
かかるホワイトバランス測定方法によれば、まず映像信号入力ステップにおいて、ホワイトバランス測定信号発生装置（以下、ＷＢ測定信号発生装置という）から発信された信号により、カラー表示装置のホワイトバランスを測定する映像（以下、ＷＢ測定映像という）が表示画面に表示される。このＷＢ測定信号発生装置とは、カラー表示装置の内部に付設されるか、もしくは外部に配置してカラー表示装置の外部端子を経由して接続するものである。
【００１５】
ここで、第一原色、第二原色および第三原色とは、それぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のうちいずれかに対応するものである。なお、ＷＢ測定映像は、表示画面を構成するＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）を発色する映像の輝度の位相がそれぞれ三分の一周期ずつずれた正弦波状で縦縞状の濃淡コントラストが重畳してなる映像である。
【００１６】
次に、色フィルタ撮影ステップにおいて、ＷＢ測定映像は色フィルタを透過後、検出カメラによりモノクロ撮影される。この色フィルタを構成する第一原色、第二原色および第三原色は、各原色を透過する基準白色の輝度がいずれも等しくなるように、色調整されている。これにより、検出カメラにより撮影されたモノクロ映像は、ホワイトバランスが崩れたカラー表示装置のものであれば、ＷＢ測定映像のＲＧＢの原色に対応する濃淡コントラストが表示される。そして、ホワイトバランスが適切に調整されたカラー表示装置のものであれば、ＷＢ測定映像のＲＧＢの原色に対応する濃淡コントラストが表示されない。よって、カラー表示装置のホワイトバランスを調整する者は、モノクロ映像を観察しつつ、濃淡コントラストの差が最小となるように、カラー表示装置のＲＧＢそれぞれの出力器の調整を行うこととなる。
【００１７】
請求項２に記載のホワイトバランス測定方法は、カラー表示装置の表示画面を、検出カメラで撮影することによるホワイトバランス測定方法であって、キャリブレーションステップと、映像信号入力ステップと、モノクロ撮影ステップとを含み、撮影される濃淡コントラストを認識して前記カラー表示装置のホワイトバランスを測定することを特徴とした。
【００１８】
かかるホワイトバランス測定方法によれば、キャリブレーションステップにおいてＷＢ測定信号発生装置を適切にキャリブレーションすることにより、色フィルタを使用することなしにカラー表示装置のホワイトバランス測定を可能にする。そして、請求項１にかかる発明と同様の映像信号入力ステップを経て、モノクロ撮影ステップで色フィルタを透過せずに撮像されたＷＢ測定映像のモノクロ映像における濃淡コントラスト差がゼロであれば、カラー表示装置のホワイトバランス調整は正常といえる。
【００１９】
請求項３に記載のホワイトバランス測定方法は、カラー表示装置の表示画面を検出カメラで撮影することによるホワイトバランス測定方法であって、映像信号入力ステップと、カラー撮影ステップとを含み、撮影された縦縞状の濃淡コントラストを認識して前記カラー表示装置のホワイトバランスを測定することを特徴とした。
【００２０】
かかるホワイトバランス測定方法によれば、請求項１および請求項２における発明の場合と異なり、ＷＢ測定映像を撮影する検出カメラはカラーカメラを用いることとなる。そして請求項１と同じく映像信号入力ステップを経た後、カラー撮影ステップでカラーカメラにより撮像された映像は、この映像の構成単位である画素毎に、この画素を構成するＲＧＢの各検出レベルが平均化され、モノクロ表示される。このようにしてモノクロ表示された映像は、ホワイトバランスが崩れたカラー表示装置のものであれば、ＷＢ測定映像のＲＧＢの原色に対応する濃淡コントラストが表示され、適切に調整されたものであれば濃淡コントラストの表示はなされない。
【００２１】
そして、カラー表示装置のホワイトバランスを調整する者は、請求項１および請求項２における発明の場合と同様にして、モノクロ映像を観察しつつ、濃淡コントラストの差が最小となるように、カラー表示装置のＲＧＢそれぞれの出力器の調整を行うこととなる。これにより、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明のように色フィルタを用いることなしに、また請求項２に記載の発明のようにＷＢ測定信号発生装置のキャリブレーションをすることなしにカラー表示装置のホワイトバランスを測定することができる。
【００２２】
請求項４に記載のホワイトバランス測定信号発生装置は、カラー表示装置の表示画面を検出カメラで撮影することにより、ホワイトバランスを測定するためのホワイトバランス測定信号発生装置であって、正弦波発生手段と、第一位相遅延手段と、第二位相遅延手段と、を有することを特徴とした。
【００２３】
かかるホワイトバランス測定信号発生装置によれば、カラー表示装置の表示画面に、ＲＧＢの正弦波状で縦縞状の濃淡コントラストがそれぞれ位相を三分の一周期ずつずらして構成されるＷＢ測定映像を表示させることができる。そして、このＷＢ測定映像を検出カメラにより撮像して得た輝度情報をリアルタイムに表示させつつ、カラー表示装置内部のＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）を発色させる出力の調整を行うことにより、カラー表示装置のホワイトバランスの調整を実施することが可能となる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
（第一の実施の形態）
以下、図面を参照しつつ本発明における第一の実施の形態について説明する。
図１は本発明にかかるホワイトバランス測定方法を実現するシステム全体の基本構成を示す図である。
このシステムは、本発明にかかるＷＢ測定信号発生装置（ホワイトバランス測定信号発生装置）１１、ホワイトバランス調整の対象となるカラー表示装置１２、色フィルタ１４、カラー表示装置１２の表示画面２２を撮影する検出カメラ１３およびこの撮影した映像を表示するモニタ１５からなる。
【００２５】
図２は、カラー表示装置１２における表示画面２２の正面図である。表示画面２２は、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色の三原色をそれぞれ発光するサブピクセル（図示せず）が、映像を構成する最小単位として、縦方向が同色で連続して横方向が色順に規則的に配列した縦ストライプ構造を有しているものとする。
【００２６】
ここで、サブピクセル列のＲ_n、Ｇ_n、Ｂ_nは、ひとまとまりで画素列Ｌ_nを構成し、この画素列Ｌ_n単位で一定の色を発色することとなる。以降、表示画面２２の画素列Ｌ_nに対応する水平位置をｘ_nと表わすこととする。
なおここで、カラー表示装置１２は、一例としてＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）であるとしたが、カラー表示が可能な表示画面を有するものであればすべて対象となる。例えば、プラズマ式や液晶式の表示装置や投射型の表示装置であってもよい。
【００２７】
図１にもどって、システム全体の説明を続ける。
ＷＢ測定信号発生装置１１は、表示画面２２に、後記するホワイトバランス調整用のＷＢ測定映像を表示するための入力信号（Ｆ_R（ｘ）、Ｆ_G（ｘ）、Ｆ_B（ｘ））をカラー表示装置１２に送信するものである。そして、ＷＢ測定信号発生装置１１は、正弦波発生回路３１、−１２０°位相器（第一位相遅延手段）３２、−２４０°位相器（第二位相遅延手段）３３、Ｇ乗算器３４（３４_R、３４_G、３４_B）およびＢ加算器３５（３５_R、３５_G、３５_B）からなる。
【００２８】
このＷＢ測定信号発生装置１１は、カラー表示装置１２の内部に付設されている場合もあるし、または、カラー表示装置１２の外部に配置して外部端子（図示せず）を経由して接続されている場合もある。
【００２９】
正弦波発生回路３１は、図２中、表示画面２２のＸ軸方向に周期間隔λとなるような正弦関数信号（ｓｉｎ（２πｘ／λ））を発生するものである。そして、発生した正弦関数信号は、Ｇ_R乗算器３４_R、−１２０°位相器３２および−２４０°位相器３３にそれぞれ分配される。
【００３０】
−１２０°位相器３２は、正弦波発生回路３１から受けた正弦波信号の位相を１２０°遅延させ、Ｇ_G乗算機３４_Gに送出するものである。すなわち図２中、表示画面２２のＸ軸方向にλ／３ずれるようにする作用を奏するものである。
−２４０°位相器３３は、正弦波発生回路３１から受けた正弦波信号の位相を２４０°遅延させ、Ｇ_B乗算機３４_Bに送出するものである。すなわち図２中、表示画面２２のＸ軸方向に２λ／３ずれるようにする作用を奏するものである。
【００３１】
Ｇ_R乗算器３４_Rは、正弦波発生回路３１から受けた正弦波信号を振幅Ｇ_Rに増幅しＢ_R加算器３５_Rに送出するものである。
Ｇ_G乗算器３４_Gは、−１２０°位相器３２から受けた正弦波信号を振幅Ｇ_Gに増幅しＢ_G加算器３５_Gに送出するものである。
Ｇ_B乗算器３４_Bは、−２４０°位相器３３から受けた正弦波信号を振幅Ｇ_Bに増幅しＢ_B加算器３５_Bに送出するものである。
なお、ここでＧ_R、Ｇ_G、Ｇ_B、はそれぞれ調整により任意に変更可能な設定値である。
【００３２】
Ｂ_R加算器３５_Rは、Ｇ_R乗算器３４_Rから受けた正弦波信号に、Ｒ（赤）信号の黒レベルＢ_Rを加算し、（１）式であらわされる入力信号Ｆ_R（ｘ_n）をカラー表示装置１２のＡ_R乗算器２１_Rに送出するものである。
Ｂ_G加算器３５_Gは、Ｇ_G乗算器３４_Gから受けた正弦波信号に、Ｇ（緑）信号の黒レベルＢ_Gを加算し、（２）式であらわされる入力信号Ｆ_G（ｘ_n）をカラー表示装置１２のＡ_G乗算器２１_Gに送出するものである。
Ｂ_B加算器３５_Bは、Ｇ_B乗算器３４_Bから受けた正弦波信号に、Ｂ（青）信号の黒レベルＢ_Bを加算し、（３）式であらわされる入力信号Ｆ_B（ｘ_n）をカラー表示装置１２のＡ_B乗算器２１_Bに送出するものである。
なお、ここでＢ_R、Ｂ_G、Ｂ_B、はそれぞれ調整により任意に変更可能な設定値である。
【００３３】
【数１】

【００３４】
カラー表示装置１２は、ＷＢ測定信号発生装置１１からの入力信号（Ｆ_R（ｘ_n）、Ｆ_G（ｘ_n）、Ｆ_B（ｘ_n））を映像信号として入力し、表示画面２２に後記するＷＢ測定映像を表示するものである。
カラー表示装置１２は、カラー映像を構成するＲＧＢそれぞれの原色入力信号のゲイン調整をするＡ_R乗算器２１_R、Ａ_G乗算器２１_GおよびＡ_B乗算器２１_B、ならびにセットアップ調整をするＳ_R加算器２１_R、Ｓ_G加算器２１_GおよびＳ_B加算器２１_Bを有している。なお、以降これらを区別する必要がないときは、それぞれＡ乗算器２１およびＳ加算器２１と単に記す。
【００３５】
Ａ乗算器２１（２１_R、２１_G、２１_B）は、ＷＢ測定信号発生装置１１からの入力信号Ｆ_R（ｘ）、Ｆ_G（ｘ）、Ｆ_B（ｘ）をそれぞれＡ_R倍、Ａ_G倍、Ａ_B倍に増幅し、Ｓ加算器２３（２３_R、２３_G、２３_B）にそれぞれ出力する機能を有するものである。通常、かかる信号増幅の作業はＡ乗算器２１に組込まれている回路（図示せず）の可変抵抗による出力電圧調節等によって行われる。もしくは、Ａ乗算器２１（２１_R、２１_G、２１_B）それぞれの出力電圧調整がデジタルボリューム調整可能なもので、カラー表示装置１２の外部端子（図示せず）を経由して外部制御装置（図示せず）で行えるようになっている場合もある。この場合、Ａ乗算器２１は不揮発性メモリ（図示せず）を有し、ボリュームの設定パラメータが格納されるようなっている。
【００３６】
Ｓ加算器２３（２３_R、２３_G、２３_B）は、Ａ乗算器２１（２１_R、２１_G、２１_B）からそれぞれ出力された信号に、セットアップ信号Ｓ（Ｓ_R、Ｓ_G、Ｓ_B）を加算し、画素列Ｌ_n（図２）に（４）式であらわされるＹ（ｘ_n）の輝度出力を行うものである。かかる信号の加算作業は、前記したＡ乗算器２１における信号増幅の作業と同様である。
【００３７】
セットアップ信号Ｓとは、映像信号におけるペデスタルレベルと映像信号の黒レベルとの差である。ここでペデスタルレベルとは、映像信号の帰線消去期間の直流電圧レベルである。
【００３８】
【数２】

【００３９】
図３は、カラー表示装置１２のホワイトバランスを測定するための映像であるＷＢ測定映像を説明するための図である。
ここで、図３（ａ）は、Ｓ_R加算器２３_R（図１）から出力した信号に基づいて、表示画面２２に表示される映像を示したものである。すなわち、図２中、ｘ₁、ｘ₂、…ｘ_nに対応した位置に配列したＲ（赤）色の縦ストライプＲ₁、Ｒ₂、…Ｒ_nにおいて縦縞状に濃淡コントラストが周期間隔λとなる正弦波状の赤色の輝度分布となるように形成されている。
【００４０】
次に、図３（ｂ）は、Ｓ_G加算器２３_G（図１）から出力した信号に基づいて、表示画面２２に表示される映像を示したものである。すなわち、図２中、ｘ₁、ｘ₂、…ｘ_nに対応した位置に配列したＧ（緑）色の縦ストライプＧ₁、Ｇ₂、…Ｇ_nにおいて縦縞状に濃淡コントラストが周期間隔λでかつ、赤色の輝度分布に対して三分の一周期位相がｘ方向にずれた正弦波状の緑色の輝度分布となるように形成されている。
【００４１】
次に、図３（ｃ）は、Ｓ_B加算器２３_B（図１）から出力した信号に基づいて、表示画面２２に表示される映像を示したものである。すなわち、図２中、ｘ₁、ｘ₂、…ｘ_nに対応した位置に配列したＢ（青）の縦ストライプＢ₁、Ｂ₂、…Ｂ_nにおいて縦縞状に濃淡コントラストが周期間隔λでかつ、赤色の輝度分布に対して三分の二周期位相がｘ方向にずれた正弦波状の青色の輝度分布となるように形成されている。
そして、表示画面２２に表示される映像は、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）の映像が重畳して表示され、ＷＢ測定映像を構成することとなる。
【００４２】
カラー表示装置１２におけるホワイトバランス調整とは、表示画面２２に白黒映像を表示させた場合、画面に表示される映像が、無彩色として表示されることを最終目的として、ＲＧＢごとにゲイン（Ａ_R、Ａ_G、Ａ_B）およびセットアップ（Ｓ_R、Ｓ_G、Ｓ_B）を調節することである。このホワイトバランスがとれていないと、白黒映像を表示した場合であっても、画面全体に色がついたり、ある明るさの部分だけ色がついたりする。
【００４３】
ここで図１の説明に戻る。
検出カメラ１３は、表示画面２２に表示されたＷＢ測定映像を後記する色フィルタ１４に透過させて撮影し、信号ｇ_F-cam（ｘ_n）を出力するものである。この検出カメラ１３は、光学系４１と、表示画面２２からの出射光を検出する検出器４３とを備えている。
【００４４】
光学系４１は、レンズその他の光学部品からなり、表示画面２２からの出射光を、後記する検出器４３の受光面４２上に結像させるものである。
【００４５】
検出器４３は、表示画面２２からの出射光を光学系４１を経た後に受光面４２で捉え、受光した光の強度に対応した電気信号に変換し、受光面４２の平面座標上の位置に関連付けた撮像信号を出力するものである。検出器４３は、光導電型撮像管であったり、ＣＣＤカメラであったりする。
【００４６】
光導電型撮像管（図示せず）とは、ターゲットと呼ばれる光導電面（図示せず）に光が入射すると、その部分の電気抵抗が変化することを利用して映像信号を取り出すものである。ＣＣＤ（電荷結合デバイス：ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）（図示せず）とは、ターゲットに入射する入射光に対応する負電荷が発生する光電効果を利用して映像信号を取り出すものである。
【００４７】
ここで、検出カメラ１３は、光学系４１の光軸と受光面４２および表示画面２２の面中心を通る法線とが一致するように、そして後記するモニタ１５に表示された画面の枠内に、表示画面２２全体の映像が入るように、位置合わせして設置される。
【００４８】
ここで、色フィルタ１４がないと仮定して、検出カメラ１３が出力する信号ｇ_cam（ｘ_n）は、表示画面２２から出射したＲ,Ｇ,Ｂ光に対する検出カメラ１３の感度をそれぞれＰ_R,Ｐ_G,Ｐ_Bとし、周囲光の強度をＷとし、この強度Ｗに対する検出カメラ１３の感度をＰｗとすると、式（５）のようにあらわされる。
【００４９】
【数３】

【００５０】
色フィルタ１４は、色の三原色であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各原色フィルタ（１４_R，１４_G，１４_B）がそれぞれ三本の縦方向ストライプとなるように、色毎に等間隔に構成され、光学系４１がデフォーカスする位置に設置されているものである。この各原色フィルタ（１４_R，１４_G，１４_B）は、表示画面２２から出射されたＲＧＢの混色光を、対応する色の単光色のみ透過させる作用を有する。
【００５１】
さらに、各原色フィルタ１４（１４_R，１４_G，１４_B）は、正確な基準白色を各原色フィルタ１４に透過させて検出カメラ１３で測定した場合、透過光がＲＧＢのうちいずれであるかによらず検出レベルが同一になるように色調整されているものとする（以下この各原色フィルタ１４間の「色フィルタ条件」と記す）。
【００５２】
ここで、表示画面２２から出射したＲ,Ｇ,Ｂ光が色フィルタ１４を透過して検出カメラ１３に出力される信号ｇ_F-cam（ｘ_n）は、（９）式のようにあらわされる。これは、色フィルタ１４が、前記した色フィルタ条件を満たしていることにより、式（６）の関係をみたし、入力する信号レベルをＲ,Ｇ,Ｂそれぞれにつき同レベル（７，８式）としたことによる。
【００５３】
【数４】

【００５４】
モニタ１５は、検出カメラ１３が出力した映像信号を表示するものであって、カラー表示できる必要はなく、検出カメラ１３の受光面４２が検出した入射光の強度を、モニタ１５画面上の平面座標上の対応する位置にモノクロの濃淡として表示できるものであればよい。
【００５５】
図４（ａ）は、ホワイトバランスが適切に調整されているカラー表示装置１２に表示させたＷＢ測定映像を色フィルタ１４を経由して検出カメラ１３で撮像した場合の、モニタ１５画面の水平方向の輝度出力をグラフとして模式的に示す図である。図中実線は、カメラ出力ｇ_F-cam（ｘ）に対応するものであって、点線でそれぞれあらわされているＲＧＢそれぞれの出力値を加算したものである。
【００５６】
なお、点線で表わされるＲＧＢそれぞれの出力グラフは、実際上、単独で検出された値ではなく仮想的に示したものである。このように、ホワイトバランスが適切に調整されている場合において表示画面２２は、カメラ出力ｇ_F-cam（ｘ）がモニタ１５画面上すべての点で同一であるため、濃淡コントラストのない均一な無彩色画面となる。
【００５７】
図４（ｂ）は、ホワイトバランスが崩れているカラー表示装置１２に表示させたＷＢ測定映像を色フィルタ１４を経由して検出カメラ１３で撮像した場合の、モニタ１５画面の水平方向の輝度出力をグラフとして模式的に示す図である。このように、ホワイトバランスが崩れている場合は、カメラ出力ｇ_F-cam（ｘ）は、モニタ１５画面水平方向に周期性を有し、モニタ１５の画面は、周期的な縦縞の濃淡コントラストを有する無彩色画面となる。
【００５８】
以下、前記したモニタ１５の画面における縦縞の濃淡コントラストとホワイトバランスとの関係について検証してみる。ここで、ホワイトバランスが適切に調整されているとすると、カラー表示装置１２のゲインとセットアップはＲ,Ｇ,Ｂについてそれぞれ同一とみなせるので、（１０）（１１）式の関係が成立する。そして、（１０）（１１）式と（９）式の関係より（１２）式を得るが、（１０）式における正弦波が加算されている項は、（１３）式に示すとおり、一定値（constant1）であるため、カメラ出力ｇ_cam（ｘ）は表示画面２２の位置に依存せず一定値をとることになる。よって、前記したとおり、カラー表示装置１２のホワイトバランスが正常に調整されているときは、周期的な濃淡コントラストのない無彩色画面が表示されることとなる。
【００５９】
【数５】

【００６０】
これに対し、ホワイトバランスの調整が不適切である場合は、（９）式で表わされる正弦波の加算項が一定値とならず、カメラ出力ｇ_cam（ｘ）は正弦波成分が出力される。例えば、簡単のため、Ｒ（赤）の振幅だけが、（１４）式でしめすように他のＧ（緑）およびＢ（青）の振幅に対してずれているとすると、カメラ出力ｇ_cam（ｘ）は、（１４）式を（９）式に代入して得られる（１５）式のように正弦波成分が出力されることになる（ここでconstant2は一定値示す）。すなわち、表示画面２２上、水平位置方向に規則的な縦縞の濃淡コントラストが検出されることとなる。
【００６１】
【数６】

【００６２】
なお、図４（ｂ）実線で表わされる正弦波の振幅と位相とから、ＲＧＢのうちどの成分がどの程度ずれているかを判断することが可能である。なお、この正弦波信号の位相を検出する場合、正弦波の周期でクロスハッチ信号などを多重しておくことにより、両信号の位相差から検出可能である。
【００６３】
次に、図１および図５を用いて、第一実施形態の動作フローについて説明する。図５は、第一実施形態の動作を示すフローチャートである。
ＷＢ測定信号発生装置１１の正弦波発生回路３１において正弦波信号を発生する（ステップＳ１１）。発生した正弦波信号は、三つの信号に分岐され、第一の信号は、Ｇ_R乗算器３４_Rで振幅Ｇ_R（＝Ｇ）（式７）が乗算され、加算器３５_Rで黒レベルＢ_R（＝Ｂ）（式８）が加算され信号Ｆ_R（ｘ）をなし、Ａ_R乗算器２１_Rに出力される（ステップＳ１２）。第二の信号は、−１２０°位相器３２で位相を三分の一周期遅延させた後、Ｇ_G乗算器３４_Gで振幅Ｇ_G（＝Ｇ）（式７）が乗算され、加算器３５_Gで黒レベルＢ_G（＝Ｂ）（式８）が加算され信号Ｆ_G（ｘ）をなし、Ａ_G乗算器２１_Gに出力される（ステップＳ１２）。第三の信号は、−２４０°位相器３３で位相を三分の二周期遅延させた後、Ｇ_B乗算器３４_Bで振幅Ｇ_B（＝Ｇ）（式７）が乗算され、加算器３５_Bで黒レベルＢ_B（＝Ｂ）（式８）が加算され信号Ｆ_B（ｘ）をなし、Ａ_B乗算器２１_Bに出力される（ステップＳ１２）。
【００６４】
ＷＢ測定信号発生装置１１からの入力信号Ｆ_R（ｘ）、Ｆ_G（ｘ）、Ｆ_B（ｘ）は、それぞれ、Ａ_R乗算器２１_R、Ａ_G乗算器２１_G、Ａ_B乗算器２１_Bにて、Ａ_R、Ａ_G、Ａ_B倍に増幅（ゲイン）される（ステップＳ１３）。次に加算器２３_R、２３_G、２３_Bにおいてセットアップ信号Ｓ_R、Ｓ_G、Ｓ_B、がそれぞれに加算（セットアップ）される（ステップＳ１４）。次に、以上のようにして得られた出力Ｙ（ｘ）（式（４）参照）を表示画面２２に表示する（ステップＳ１５）。表示画面２２には、ＲＧＢの各原色が色毎に縦縞状の濃淡が、それぞれ位相を三分の一周期ずつずらして連続したＷＢ測定映像が表示されることになる（図３参照）。なお、ここで表示画面２２のガンマ特性は無視している。
【００６５】
次に、表示画面２２に表示されたＷＢ測定映像は、色フィルタ１４を透過して（ステップＳ１６）検出カメラ１３の受光面４２に入射し、検出器４３により検出され信号ｇ_F-cam（ｘ_n）を得る（ステップＳ１７）。
【００６６】
次に、検出カメラ１３より検出された信号ｇ_F-cam（ｘ_n）は、モニタ１５に表示される（ステップＳ１８）。ここで、カラー表示装置１２のホワイトバランスが正確に調整されている場合、モニタ１５の画面は濃淡コントラストがなく表示される（ステップＳ１９：Ｙｅｓ）。一方、表示画面２２を構成する蛍光体（図示せず）の発光効率の劣化等によりホワイトバランスが崩れていると、モニタ１５の画面には周期的な濃淡コントラストの縦縞が表示される（ステップＳ１９：Ｎｏ）。
【００６７】
この原因は、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの蛍光体にかかる入力パワーが一般的に、Ｂ，ＧがＲに比較して大きく、ＲＧＢの色毎に蛍光体の発光効率の劣化速度が相違して、ホワイトバランスの経時変化が発生することによる。そして、この経時変化分をゲインやセットアップの調整（Ａ_R、Ａ_G、Ａ_B、Ｓ_R、Ｓ_G、Ｓ_Bの調整）することにより補完して、ホワイトバランス調整し、モニタ１５画面上の縦縞状の濃淡コントラストが消滅するようにする（ステップＳ２０）。
【００６８】
以上述べたように本発明は、一つの検出器４３によりホワイトバランス調整に必要なデータを表示画面２２全体に対して一回の測定で行うようになっている。これにより、ＲＧＢ毎に検出器を用いた場合のような、検出器それぞれの特性の相違や周囲光の影響などの誤差要因を考慮せずに、ホワイトバランス調整を行うことが可能となる。そして、検出カメラ１３で表示画面２２に表示したＷＢ測定映像を撮像しつつ、モニタ１５上でＷＢ測定映像をリアルタイム表示しつつ、カラー表示装置１２のゲインとセットアップを調整するので、簡便に短時間でホワイトバランスの調整が可能である。
【００６９】
また、本発明にかかるホワイトバランス測定方法は、検出カメラ１３を表示画面２２から離して非接触で測定することができかつ一回の測定で表示画面２２全体に対して実施できる。このため、接触方式による方法では測定器５１（図７）が邪魔となってホワイトバランスの測定が実施できないような、例えば歪を有する表示画面２２や投射型表示画面であっても、本発明によれば測定が可能となる。また検出センサを測定のために移動させる手間も必要ない。
【００７０】
そして検出器４３は、単色センサであるため、安価でセンサ自体の特性のばらつきが少ない。さらにカラー表示装置１４のホワイトバランスが適正であるか否かの判断は、モニタ１５画面の周期的な濃淡コントラストの縦縞が見えるかどうかといった相対的変化の検出であり検出器４３の出力値の絶対値は必要としない。このため、検出器４３の入出力特性を正確に把握する必要がないので、検出器４３の検定やメンテナンス等の管理負担が少ない。
【００７１】
以上、表示画面１２がブラウン管（ＣＲＴ）であることを前提に、各構成につき限定的な説明を行ったが、本発明の適用は本実施形態に限定されるものでなく、発明の趣旨の範囲でさまざまな表示画面への適用が可能である。例えば、投射型表示画面、液晶表示画面、プラズマ型表示画面であったりする。投射型表示画面である場合、背面投射型であっても、前面投射型であってもよい。
【００７２】
＜第二の実施の形態＞
次に、本発明にかかる第二の実施形態について説明する。第二実施形態は、色フィルタ１４を用いない場合である。従って、第二実施形態の基本構成は図１における色フィルタ１４を省略したものとして考えてよい。図６は、第二実施形態にかかるホワイトバランス測定方法の動作フローを説明するためのフローチャートである。
【００７３】
図６を用いて第二実施形態における動作を以下説明する。なお、図６中、第一実施形態に対応するステップには、図５と対応させて同一の符号を付している。まず、調整対象となるカラー表示装置１２を調節する前に、ＷＢ測定信号発生装置１１のキャリブレーションを行う。
【００７４】
＜ＷＢ測定信号発生装置のキャリブレーション＞
最初に、ホワイトバランスが調整済のカラー表示装置１２を図１のようにセッティングする（ただし、色フィルタ１４が存在しない状態とする）（ステップＳ１０）。次に、第一実施形態の図５におけるフローと同様にして、表示画面２２にＷＢ測定映像を表示させ、このＷＢ測定映像を検出カメラ１３で検出し信号ｇ_cam（ｘ_n）をモニタ１５に表示する（ステップＳ１１〜ステップＳ１８）。そして、モニタ１５画面上に濃淡コントラストの縦縞がなくなるようにＧ_R，Ｇ_G，Ｇ_BおよびＢ_R，Ｂ_G，Ｂ_Bを調整する（ステップＳ１９：Ｎｏ，ステップＳ２１）。以上でＷＢ測定信号発生装置１１のキャリブレーションは終了である（ステップＳ１９：ｙｅｓ，ステップＳ２２）。なお、このＷＢ測定信号発生装置１１のキャリブレーションは、定期的に必要なものであって、必ずしもカラー表示装置１２の調整のたびに行う必要はない。
【００７５】
＜カラー表示装置のホワイトバランス調整＞
次に、調整対象となるカラー表示装置１２に入れ替える（ステップＳ２３）。そして、第一実施形態の図５におけるフローと同様にして、表示画面２２にＷＢ測定映像を表示させ、このＷＢ測定映像を検出カメラ１３で検出しモニタ１５に表示する（ステップＳ２４〜ステップＳ２０）。そして、モニタ１５画面上に濃淡コントラストの縦縞がなくなるようにカラー表示装置１２のＡ_R，Ａ_G，Ａ_B，Ｓ_R，Ｓ_G，Ｓ_Bを調整する（ステップＳ３１：Ｎｏ，ステップＳ３２）。以上でカラー表示装置１２のホワイトバランス調整が終了する（ステップＳ３１：ｙｅｓ，ステップＳ３３）。
【００７６】
以上述べた動作フローは、第二実施形態を説明するための一例であり、本実施形態は前記した動作フローに限定されるものでなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。例えば、ＷＢ測定信号発生装置１１のキャリブレーションを行うのに、調整済みのカラー表示装置１２を接続しなくとも、調整対象のカラー表示装置１２の表示画面２２中、ホワイトバランスがあっている部分を、検出カメラ１３で撮像して行ってもよい。または、第一実施形態で示した方法で、カラー表示装置１２のホワイトバランスを調整後、色フィルタ１４を取り除いて、ＷＢ測定信号発生装置１１のキャリブレーションを行ってもよい。
【００７７】
＜第三の実施の形態＞
次に、本発明にかかる第三実施形態について説明する。第三実施形態における第一実施形態との相違は、色フィルタ１４（図１）を用いず、さらに検出カメラ１３´としてカラーカメラを用いる点にある。すなわち、基本構成は、図１における色フィルタ１４を省略し、かつ検出カメラ１３（モノクロカメラ）が検出カメラ１３´（カラーカメラ）に取って代わったものとなる。
【００７８】
検出カメラ１３´は、表示画面２２からの入射光をＲＧＢの三原色に分解して各原色ごとに光の強度を電気的な信号に変換するものである。検出カメラ１３´は、検出器１３´を備え、受光面４２´に入射した光は、ＲＧＢの色毎に電気的なアナログ信号に変換され、その後検出器１３´内部において、各原色毎にデジタル変換されモニタ１５´に出力されるものである。
【００７９】
モニタ１５´は、これまで第一および第二実施形態で述べたモニタ１５と比較して、モノクロ映像を表示する点において同じである。しかし、検出カメラ１５´が検出した映像の構成単位である画素毎に、この画素を構成するＲＧＢの各検出レベルが平均化してモノクロの画素表示される点において検出カメラ１５と相違する。すなわち、あるＷＢ測定映像を検出カメラ１３´でとらえた映像の画素Ｐ_nにおける色の三原色の各検出レベルがそれぞれＲ_n、Ｇ_n、Ｂ_nであったとすると、モニタ１５´におけるこの画素Ｐ_nに対応する出力レベルは、（Ｒ_n＋Ｇ_n＋Ｂ_n）／３と表わされる。
【００８０】
第三実施形態における動作フローは、図５を用いて説明した第一実施形態における場合と、ステップＳ１６が省略される点、ステップＳ１７がモノクロカメラでなくカラーカメラによる点、ステップＳ１８、Ｓ３０においてモニタ表示される検出映像が画素毎にＲＧＢの出力レベルを平均化（（Ｒ＋Ｇ＋Ｂ）／３）させたモノクロ表示である点を除き、基本的に同じであるため省略する。
【００８１】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明に係るカラー表示装置のホワイトバランス測定方法およびその装置により以下に示す優れた効果を奏する。
請求項１の発明によれば、カラー表示装置のホワイトバランスを調整する者は、モニタに映し出される濃淡コントラストの差が最小となるように、カラー表示装置における色の三原色の出力を調整することとなる。これにより、熟練と経験を要さずして、カラー表示装置の正確なホワイトバランスの調整を行うことが可能となる。また、カラー表示装置の表示画面からの出射光を検出する検出器のばらつきや周囲光の影響を考慮せずに、表示画面全体のホワイトバランス調整を一回の測定において短時間で実施可能となる。そして、表示画面から検出器を離間させる非接触方式をとるため、例えば歪を有する表示画面や投射型表示画面のような検出器を接触させる方式をとれない場合であっても、ホワイトバランス調整を容易に可能とする。そして、使用する検出カメラはモノクロカメラであり、単一センサで構成されているので、検出カメラにおける調整も不要である。
【００８２】
請求項２の発明によれば、請求項１における効果に加え、予めＷＢ測定信号発生装置のキャリブレーションを行っておくことにより、色フィルタを使用しないでカラー表示装置のホワイトバランス調整が可能となる。
【００８３】
請求項３の発明によれば、ＷＢ測定信号発生装置のキャリブレーションを必要とせず、また色フィルタも使用せずにカラー表示装置のホワイトバランス調整が可能となる。
【００８４】
請求項４の発明によれば、ホワイトバランス測定信号発生装置は、カラー表示装置に予め組込むことも、また外部端子を経て外付けにすることも可能である。そして、ＷＢ測定信号発生装置により表示画面上に映し出されるＷＢ測定映像を撮像する検出カメラは市販品で対応できるので、ホワイトバランス調整のためのシステム構築が極めて簡単にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるホワイトバランス測定方法を実現するシステム全体の基本構成を示す構成図である。
【図２】カラー表示装置における表示画面の正面図である。
【図３】表示画面に表示されるＷＢ測定映像を説明するための図である。
【図４】（ａ）ホワイトバランスが適切に調整されている場合の、モニタ画面の水平方向の輝度出力をグラフとして模式的に示す図である。
（ｂ）ホワイトバランスが適切に調整されていない場合の、モニタ画面の水平方向の輝度出力をグラフとして模式的に示す図である。
【図５】第一実施形態の動作フローを示すフローチャートである。
【図６】第二、第三実施形態の動作フローを示すフローチャートである。
【図７】従来のホワイトバランス測定方法および装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１１ＷＢ測定信号発生装置（ホワイトバランス測定信号発生装置）
１２カラー表示装置
１３、１３´ 検出カメラ
１４、１４_R、１４_G、１４_B 色フィルタ
１５、１５´ モニタ
２１、２１_R、２１_G、２１_B Ａ乗算器
２２、５２表示画面
２３、２３_R、２３_G、２３_B Ｓ加算器
３１正弦波発生回路（正弦波発生手段）
３２ −１２０°位相器（第一位相遅延手段）
３３ −２４０°位相器（第二位相遅延手段）
３４、３４_R、３４_G、３４_B Ｇ乗算器
３５、３５_R、３５_G、３５_B Ｂ加算器
４１光学系
４２、４２´ 受光面
４３、４３´ 検出器
５１測定器
５１ａセンサ
５１ｂ遮光フード

Claims

カラー表示装置の表示画面を、検出カメラで撮影することによるホワイトバランス測定方法であって、
色の三原色である第一原色、第二原色および第三原色の入力信号を、前記表示画面にそれぞれ同一方向に同一周期でかつ位相が三分の一周期ずつずれた輝度の正弦波分布を縦縞状の濃淡コントラストで表示する映像信号として入力する映像信号入力ステップと、
前記表示画面を、第一原色、第二原色および第三原色を有する色フィルタを透過して、モノクロの前記検出カメラによりモノクロ映像として撮影する色フィルタ撮影ステップとを含み、
前記モノクロ映像において表示される、前記表示画面が表示する第一原色、第二原色、第三原色に対応した、濃淡コントラストを認識して前記カラー表示装置のホワイトバランスを測定することを特徴とするホワイトバランス測定方法。
カラー表示装置の表示画面を、検出カメラで撮影することによるホワイトバランス測定方法であって、
色の三原色である第一原色、第二原色および第三原色を表示するそれぞれの入力信号をキャリブレーションすることにより、前記カラー表示装置のホワイトバランス調整が正常であれば、前記検出カメラによる検出レベルが各色間で同一となるようにするキャリブレーションステップと、
前記入力信号を、前記第一原色、第二原色、第三原色が前記表示画面にそれぞれ同一方向に同一周期でかつ位相が三分の一周期ずつずれた輝度の正弦波分布を表示する映像信号として入力する映像信号入力ステップと
前記表示画面を、モノクロの前記検出カメラによりモノクロ映像として撮影するモノクロ撮影ステップとを含み、
前記モノクロ映像において表示される、前記表示画面が表示する第一原色、第二原色、第三原色に対応した、濃淡コントラストを認識して前記カラー表示装置のホワイトバランスを測定することを特徴とするホワイトバランス測定方法。
カラー表示装置の表示画面を、検出カメラで撮影することによるホワイトバランス測定方法であって、
色の三原色である第一原色、第二原色および第三原色の入力信号を、前記表示画面にそれぞれ同一方向に同一周期でかつ位相が三分の一周期ずつずれた輝度の正弦波分布を縦縞状の濃淡コントラストで表示する映像信号として入力する映像信号入力ステップと、
前記表示画面を、カラー撮影可能な前記検出カメラにより検出し、この検出した映像の画素を構成する第一原色、第二原色、第三原色の各検出レベルを平均してモノクロ映像として表示するカラー撮影ステップとを含み、
前記モノクロ映像において表示される、前記表示画面が表示する第一原色、第二原色、第三原色に対応した、濃淡コントラストを認識して前記カラー表示装置のホワイトバランスを測定することを特徴とするホワイトバランス測定方法。
カラー表示装置の表示画面を検出カメラで撮影することにより、ホワイトバランスを測定するためのホワイトバランス測定信号発生装置であって、
前記表示画面が、輝度の正弦波分布を縦縞状の濃淡コントラストで表示するように第一原色の入力信号を発生する正弦波発生手段と、
前記第一原色の輝度分布に対して、同一方向、同一周期でかつ位相が三分の一周期ずれた輝度の正弦波分布を縦縞状の濃淡コントラストで表示するように、第二原色の入力信号を発生する第一位相遅延手段と、
前記第一原色の輝度分布に対して、同一方向、同一周期でかつ位相が三分の二周期ずれた輝度の正弦波分布を縦縞状の濃淡コントラストで表示するように、第三原色の入力信号を発生する第二位相遅延手段と、
を有することを特徴とするホワイトバランス測定信号発生装置。