图像检测方法,图像检测装置以及图像检查装置

摘要

本发明涉及图像检测方法，图像检测装置以及图像检查装置。用黑色及白色且用所定图形形成校正图形，由投影器用单色光照明上述校正图形。接着，由摄影装置对校正面的校正图形进行摄影，通过图像处理装置根据从摄影装置输出的图像信号，解析校正图形的位置。根据解析得到的实际的校正图形的位置和理想的校正图形的位置的相对关系，计算摄影装置的光学特性的变形成份的补正值。用补正值补正从检测对象的投影器投影的投影图像得到的图像信号，根据已补正的图像信号检测投影图像的光学特性。能根据摄影装置的光学特性的变形成份的补正值校正摄影装置，能精度良好地进行投影器的投影图像的光学特性的检测。

说明书

技术领域

本发明涉及检测从投影器向屏幕投影的投影图像的光学特性的图像检 测方法，图像检测装置以及图像检查装置。

背景技术

投影器根据图像信息调制从光源照射的光束，作成光图像，将该光图像 向屏幕投影。若该屏幕是反射型屏幕，则能从屏幕的表面侧观察投影图像，若 该屏幕是透过型屏幕，则能从屏幕的背面侧观察投影图像。

作为判断投影器的投影图像的质量的特性，有投影图像的变形。所谓该 投影图像的变形是指以下状态：如图12所示，与根据例如格子状的投影图形 的图像信息作成的理想的投影图像101(图示虚线表示的假想图像)的形状相 比，从投影器投影在屏幕102上的实际的投影图像103(图示实线表示)的形状 不同。该投影图像的变形的原因与屏幕102表面的凹凸那样的投影环境有关， 此外，还与投影器构成有关。

关于投影器的构成和投影图像的变形的关系，参照附图进行说明。图13 是表示检测对象的投影器的构成的概略立体图。在该图所示的投影器200中， 从光源201射出的光到达光学像形成面板202，到达的光根据图像信息由光学 像形成面板202的配列成像素单位的面板反射或透过，调制成像素单位的点 图像的投影光。该点图像的投影光通过投影透镜203投影在屏幕204上。在具 有这种构成部件的投影器200中，受上述构成部件之间的相互设置精度、投影 透镜的光学精度、各构成部件的姿势精度等影响，产生投影图像变形。尤其， 在从投影器到屏幕的距离短的短焦点型的投影器中，将从投影器投影的投影 图像投影到非球面反射镜等，将其反射光投影到屏幕。该非球面反射镜自身 的形状精度或设置精度稍有误差，投影图像就会发生大的变形。

又，在投影器中有以下那样的投影器：被称为液晶三板式投影器，合成分 解成RGB色的投影图像，作成彩色图像，将该彩色图像进行投影。在图14所示 液晶三板式投影器300中，从光源301照射的光，由二向色镜302、303、反射镜 304-306分解为三条光路。被分解的光根据图像信息由RGB的各光学像形成面 板307-309成为按各色的点图像光。三个色分解的点图像光由十字棱镜310合 成，通过由多个透镜构成的投影透镜单元311，投影到没有图示的屏幕上。并 且，在合成的投影器的投影图像上，因光学系统的构成部件间的设置偏移以 及各色图像的各光学系统相互偏移的原因，产生色偏移现象。例如，图15(a) 所示，文字的黑色表示RGB全部基本色的光的合成色，是理想的黑文字。当根 据图15(b)所示的RGB各色信号作成文字，对上述文字进行合成时，因各色图 像的各光学系统相互偏移，产生图15(c)所示那样的色偏移。

作为调整这种投影器的投影图像的变形或色偏移的方法，专利文献1记 载的方法为人们所公知。该专利文献1的调整方法系根据校正图形的图像信 息，作成投影图像，从投影器使得上述作成的投影图像投影到屏幕，用摄影装 置对该投影图像进行摄影，解析该摄影图像，求取对投影图像的补正值，调整 投影图像的变形或色偏移。该补正量是用于对因投影器构成及摄影装置的光 学特性的变形成份的两方面的原因产生的投影图像的变形或色偏移的补正 值。为了高精度地进行投影图像的色偏移的调整，必须对像素单位的点图像 摄影，确保分辨率。为此，尽可能使得摄影装置靠近屏幕侧放大摄影。但是， 在放大屏幕一部分区域，在被限定的摄影范围摄影中，因变形规模，不能检测 投影图像的变形。例如，当涉及屏幕的宽广范围，投影图像平缓地变形场合， 仅仅对该屏幕的一部分区域摄影，不能检测上述投影图像的变形。因此，为了 检测这种宽广范围的投影图像的变形，提出将屏幕的检测处分为多个，在每 个检测处对上述校正图形进行摄影的方法，但是，该方法存在工序数增加的 问题。为了解决该问题，在上述专利文献1的调整方法中，在摄影装置搭载高 分辨率的摄像元件，以高分辨率对大摄影范围进行摄影，能在宽广范围检测 投影图像变形，因此，在上述专利文献1的调整方法中，能以少量的摄影装置 数量检测屏幕上多个点的色偏移，能低成本且高速地检测图像。

但是，在上述专利文献1的调整投影图像的变形或色偏移的方法中，用一 个摄影装置对屏幕的宽广范围进行摄影场合，有时因搭载在该摄影装置的透 镜的像差，在图像信号自身包含投影图像的变形成份的信号。透镜的像差有 歪曲像差，球面像差，帧像差，非点像差，色像差，尤其，因帧像差图像变形被 摄影。又，因摄影的图像光的分光特性不同其变形不同的现象，在检测投影器 的投影图像计算变形的场合，成为大的误差。又，在投影器的投影图像的检测 中，由各投影器照射的光的分光特性不是完全相同，因此，即使在各投影器对 摄影装置进行位置调整，各投影器的透镜的像差还是存在，不能改善因该透 镜的像差引起的检测误差。

【专利文献1】日本专利第3853674号公报

发明内容

本发明就是鉴于上述问题而提出来的，其目的在于，提供能精度良好地 进行投影器的投影图像的光学特性的检测的图像检测方法，图像检测装置以 及图像检查装置。

为了实现上述目的，本发明提出以下技术方案：

(1)一种图像检测方法，图像检测装置包括：

摄影装置，根据图像信息调制从光源照射的光束，作成光图像，由检测对 象的投影器将上述光图像投影在屏幕上，对被投影的投影图像进行摄影；以 及

图像处理装置，解析从该摄影装置输出的图像信号，计算投影图像的光 学特性的变形成份；

根据从该摄影装置输出的图像信号，检测投影图像的光学特性；

用黑色及白色且用所定图形形成校正图形，校正面部件具有所述校正图 形的校正面，由上述投影器用单色光照明上述校正面部件的上述校正面，由 上述摄影装置对上述校正面的校正图形进行摄影，通过上述图像处理装置， 根据从上述摄影装置输出的图像信号，解析上述校正图形的位置，根据解析 得到的实际的上述校正图形的位置和理想的上述校正图形的位置的相对关 系，计算上述摄影装置的光学特性的变形成份的补正值；

由上述投影器将根据所定的检测用图形的图像信息生成的投影图像投 影在屏幕上，由上述摄影装置对上述投影图像进行摄影，从上述摄影装置输 出图像信号，根据计算而得的上述摄影装置的光学特性的变形成份的补正值， 补正上述图像信号，根据已补正的图像信号检测上述投影图像的光学特性。

(2)在上述技术方案(1)所述的图像检测方法中，其特征在于：

上述校正图形和上述检测用图形为相同图形。

(3)在上述技术方案(1)或(2)所述的图像检测方法中，其特征在于：

使用检测对象的上述投影器照明上述校正图形时，由投影器用形成彩色 图像的各基本色的光照明上述校正图形，由上述摄影装置分别对各基本色的 上述校正面的校正图形进行摄影，由上述图像处理装置分别计算上述各基本 色的上述摄影装置的光学特性的变形成份的补正值，当由检测对象的上述投 影器将检测用图形的投影图像投影到屏幕时，用上述各基本色投影检测用图 形，根据与各基本色相对应的各补正值进行补正，从各基本色的投影图像的 成为对应关系的检测用图形的座标位置间的相对位置，计算投影图像的色偏 移分布。

(4)一种图像检测装置，包括：

摄影装置，根据图像信息调制从光源照射的光束，作成光图像，由检测对 象的投影器将上述光图像投影在屏幕上，对被投影的投影图像进行摄影；以 及

图像处理装置，解析从该摄影装置输出的图像信号，计算投影图像的光 学特性的变形成份；

根据从该摄影装置输出的图像信号，检测投影图像的光学特性；

用黑色及白色且用所定图形形成校正图形，校正面部件具有所述校正图 形的校正面，由上述投影器用单色光照明上述校正面部件的上述校正面，由 上述摄影装置对上述校正面进行摄影；

上述图像处理装置根据从上述摄影装置输出的图像信号，解析上述校正 图形的位置，根据解析得到的实际的上述校正图形的位置和理想的上述校正 图形的位置的相对关系，计算上述摄影装置的光学特性的变形成份的补正 值；

由上述投影器根据所定的检测用图形的图像信息生成投影图像，替换为 上述校正面部件，投影在上述屏幕上，上述摄影装置对上述投影图像进行摄 影；

上述图像处理装置根据预先计算而得的上述摄影装置的光学特性的变 形成份的补正值，补正从上述摄影装置输出的图像信号，根据已补正的图像 信号检测上述投影图像的光学特性。

(5)在上述技术方案(4)所述的图像检测装置中，其特征在于：

上述摄影装置用由上述投影器形成彩色图像的各基本色的光照明上述 校正图形，分别对各基本色的上述校正面的校正图形进行摄影；

上述图像处理装置分别计算上述各基本色的上述摄影装置的光学特性 的变形成份的补正值；

上述摄影装置当使得检测对象的上述投影器投影检测用图形的投影图 像时，用上述各基本色投影检测用图形，根据与各基本色相对应的各补正值 进行补正，从各基本色的投影图像的成为对应关系的检测用图形的座标位置 间的相对位置，计算投影图像的色偏移分布。

(6)一种图像检查装置，其特征在于：

使用上述技术方案(4)或(5)记载的图像检测装置，根据对由检测对象的 上述投影器投影的所定图形摄影而得的投影图像的特性值，检查投影图像品 质。

在本发明中，作为照明使用检测用的投影器，照射具有校正图形的校正 面的校正面部件，用摄影装置对该校正图形进行摄影。并且，通过图像处理手 段预先计算摄影装置的光学特性的变形成份的补正值。使用该补正值，对于 用摄影装置对检测对象的投影器的投影图像进行摄影得到的图像信号进行 补正，即使摄影装置具有光学特性变形成份，也能从由投影图像得到的图像 信号排除摄影装置的光学特性的变形成份，能精度良好地检测投影器的投影 图像的光学特性。

下面说明本发明的效果：

按照本发明，能得到精度良好地检测投影器的投影图像的光学特性的效 果。

附图说明

图1是表示图像检测装置构成的概略图。

图2是表示校正图形一例的平面图。

图3是表示校正图形另一例的平面图。

图4是表示本发明实施形态的投影图像的变形检查处理的流程图。

图5表示投影器投影图形检测座标补正概要。

图6说明补正计算方法一例。

图7是表示投影器的图像变形状态图像的平面图。

图8是表示本发明实施形态另一变形例的投影图像的变形检查处理的流 程图。

图9表示定位检查时屏幕上的投影图像。

图10表示纵横尺寸比检查时屏幕上的投影图像。

图11表示线弯曲检查时屏幕上的投影图像。

图12是表示投影图像变形的平面图。

图13是表示检测对象的投影器的构成的概略立体图。

图14是表示液晶三板式投影器的构成的概略图。

图15说明投影器的投影图像的色偏移现象。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明适用本发明的图像检测装置的一实施形态。在 以下实施形态中，虽然对构成要素，种类，组合，位置，形状，数量，相对配 置等作了各种限定，但是，这些仅仅是例举，本发明并不局限于此。

图1是表示本发明实施形态的图像检测装置构成的概略图。该图所示图 像检测装置10包括固定检测对象的投影器20设置的固定装置11，投影器20投 影图像的屏幕12，对投影在屏幕12的投影图像进行摄影的摄影装置13，对摄 影装置13所摄影的图像信号进行解析的图像解析手段14，以及可设置在紧靠 屏幕12前的形成黑白的所定的校正图形的校正面部件15。摄影装置13是搭载 CCD照相机等固体摄像元件的一般的摄影装置。又，摄影装置13的摄像元件是 黑白摄像元件，没有必要是彩色摄像元件或三板式摄像元件。若是黑白摄像 元件，对光的全波长频带具有灵敏度，即使是单板式，与彩色摄像元件比较， 能期待高分辨率及低成本。在校正面部件15形成的校正图形中，相同图形以 等间隔配置在校正面上，其图形位置等信息预先通过精密测定作为实测值取 得。图2是表示校正面部件15的校正图形一例，背景色为黑色，图形部由白色 的格子图形反复形成，各交点座标成为等间隔。图3是表示校正图形另一例的 平面图，为圆图形，背景色为黑色，图形部的圆部分为白色。相同圆图形反复 形成，圆部分的中心成为等间隔。

下面，参照图4说明本发明实施形态的投影图像的变形检查处理的流程。 首先，说明进行摄影装置的像差补正等的第一工序。第一工序(步骤 S101-S104)不变更图1的摄影装置13和屏幕12的位置关系，只要没有变更来 自投影器20的投影图像的基本色，没有必要每次实施。将检测对象的投影器 20或或相同机种的投影器设定在固定装置11。接着，将校正面部件15设置在 紧靠屏幕12前。或者也可以卸下屏幕12，设置校正面部件。预先设置屏幕12 和校正面部件15，使得在屏幕12的光学面和校正面部件15的校正面，没有焦 点位置不一致等问题。接着，从投影器将基本色的均一图像数据照明在校正 面部件15的校正面(步骤S101)。再有，使得来自其它光源的光不射入。所谓 基本色的均一图像数据是指在投影器的图像色形成中使用的基本色，例如在 RGB三板式液晶投影器中，仅仅照射R光，其它G光，B光被完全遮光。校正面部 件15的校正面用黑白图形形成，照明光为投影器的基本色，因此，在屏幕12反 射的光仅仅在校正面部件15的校正面的白色部反射。该反射光成为照原样反 映投影器的分光特性。在该状态下，使用图1的摄影装置13，对校正面部件15 的校正面进行摄影(步骤S102)。根据来自摄影装置13的图像信号，由图1的图 像解析手段14，解析校正面部件15的校正面的图形位置，即，检测校正点的位 置座标(步骤S103)。接着，使用校正面部件15的校正面的实测值，计算检测对 象的投影器20的在基本色的、包含摄影装置13的透镜的色像差成份的摄影装 置的图像变形的补正处理数据(步骤S104)。

在此，参照图5说明使用校正图形的投影器投影图形检测座标的补正概 要。在该图中，根据检测到的校正图形的座标31，和从实测的测定值假想计算 的正确的校正图形的座标32的关系，将检测到的投影器图形的座标33向补正 后的座标34进行补正。图6表示该补正计算方法一例。在该补正计算中，计算 从各检测点到投影器的点灯图形位置的距离相对从校正图形的各检测点到 投影器的点灯位置的距离总和的比，根据各检测点的X、Y座标的与理想点的 座标的差分，进行位置补正，求取投影器点灯图形的位置座标。通过该补正计 算，检测到的投影器图形座标被投影到假想设定的正确的校正图形座标，因 此，能通过摄影装置补正变形成份。该图所示各点的理想座标A’，B’，C’的 数据预先存储在存储器。

更具体地说，图6中各符号意义以及计算如下：

A，B，C：校正图形的检测点

A’，B’，C’：各点的理想座标

P：投影器点灯图形位置

P’：位置得到补正的投影器点灯图形位置

La，Lb，Lc：检测点和点灯图形的距离

Ra＝1.0-La/(La+Lb+Lc)

Rb＝1.0-Lb/(La+Lb+Lc)

Rc＝1.0-Lc/(La+Lb+Lc)

ΔXa＝Xa’-Xa

ΔXb＝Xb’-Xb

ΔXc＝Xc’-Xc

ΔYa＝Ya’-Ya

ΔYb＝Yb’-Yb

ΔYc＝Yc’-Yc

Xp’＝Xp+ΔXa×Ra+ΔXb×Rb+ΔXc×Rc

Yp’＝Yp+ΔYa×Ra+ΔYb×Rb+ΔYc×Rc

下面，说明图4的作为图像变形检查的第二工序，在固定装置11设置图1 的检测对象的投影器20，以校正时使用的基本色从投影器20将位置图形投影 到从校正面部件切换的屏幕12(步骤S106)。该位置图形也使用图2及图3那样 的校正图形。但是，两者没有必要必定一致。接着，用摄影装置13对投影在该 屏幕12的图像摄影(步骤S107)，用图像解析手段解析该图像信号，计算位置 图形的座标值(步骤S108)。座标值使用在第一工序得到的补正数据，补正摄 影系统具有的像差等的误差成份(步骤S109)。并且，在表示投影器的图像变 形状态图像的图7，表示用图1的摄像手段检测到的投影器图形的座标33，以 及通过上述补正方法补正的投影器图形的座标34。在检测到的投影器图形的 座标34，图像变形也包含摄像手段的透镜像差成份，与此相对，对其进行补正 结果，在图形座标中，成为仅仅作为检测对象的投影器自身引起的变形成份。 根据该二个数据，计算作为图像变形特征量的、因各图形座标形成的直线的 直线性或直线间的间距形成的倍率的误差等，能检查图像变形(步骤S110)。 这样，可以分别在第一工序进行用于变形检测的摄影装置的像差补正，在第 二工序进行作为投影器的图像品质特性的变形检测。

在作为本发明实施形态的另一变形例的图像检测装置中，按检测对象的 投影器的彩色图像形成色(若是RGB，按R、G、B各色)实施仅仅投影器的基本 色进行的操作，相对比较各形成色的位置图形误差，求取投影器的投影图像 全域的色偏移量分布。具体地说，在三板式液晶投影器中，搭载RGB的三个光 学像形成面板，在各面板形成图像，因此，适用本实施形态场合，如图8所示， 按R、G、B三色分别实行上述第一工序及上述第二工序(步骤S201，步骤S202， 步骤S203)，进行位置图形检测。接着，从RGB的各图形座标值计算色偏移量 (步骤S204)，进行色偏移量的检查(步骤S205)。

下面，说明图像检查装置，检查由上述图像检测装置得到的被检查对象的投 影器的投影图像的品质。该图像检查装置实际投影格子图形，由上述图像检 测装置取得各交点的座标，检查定位、纵横尺寸比、线弯曲、色偏移。

首先，说明定位检查。在此，定位是指投影图像位置。检查在将被检查对 象的投影器设置在指定位置后实行。并且，使用投影器的变焦功能，实行变焦 等操作，成为指定投影尺寸。这时的屏幕上的投影图像的位置是定位。图9表 示定位检查时的屏幕上的投影图像。该图中的实线是投影在屏幕40上的被检 查投影图形41，虚线是理想投影图形42。预先设定相对校正面原点的作为投 影图形指定位置的理想座标值，根据与实际的投影图像的座标值的差进行检 查。并且，判断检查对象位置43与理想投影图形之差(ΔX，ΔY)是否为指定的 规格值以下，进行定位检查。

下面，说明纵横尺寸比检查。在此，所谓纵横尺寸比是指投影图像的纵横 比。被检查对象的投影器具有投影图像的纵横尺寸比的设计值。相对该设计 值的公差以上的纵横尺寸比场合，例如，投影文字的纵横比与设计值不同。例 如，成为压塌状文字。于是，纵横尺寸比的检查如图10所示，检测投影在屏幕 40上的被检查投影图形的纵向尺寸LY和横向尺寸LX。并且，计算纵横尺寸比R ＝LY/LX，与设计值公差比较，检查纵横尺寸比。

下面，说明线弯曲检查。在投影图像中，有时本来为直线的图形以弯曲状 态投影。尤其，搭载短焦点投影器等、非球面透镜或反射镜等场合，有时因元 件精度或组装精度原因，投影图像变形。于是，在线弯曲的检查中，如图11所 示，对于格子图形形成的各线的任意线或全部线进行线弯曲检查。并且，求取 表示本来应为直线的线弯曲怎样程度的指标。具体地说，如图11所示，以形成 一线的格子图形的各交点座标为基础，相对以其开始点及结束点形成的直线， 对各支点座标，求取其垂直方向距离。其中，分别求取+侧和-侧的最大值， 将其差设为指标(弯曲量)。通过比较该弯曲量和规格值，检查线弯曲。

下面，说明色偏移的检查。如上述图8所示，按检测对象的投影器的彩色 图像形成色实施图像检测，相对比较各形成色的位置图形误差。由此，求取投 影器的投影图像全域的色偏移量分布。具体地说，尤其在三板式液晶投影器 中，搭载RGB的三块液晶面板，用各面板形成图像，因此，按RGB三色进行位置 图形检测。接着，从RGB的各图形座标值计算色偏移量，进行色偏移检查。

上述说明是本发明实施一例，本发明在以下形态中具有特有的效果。

[形态A]

在本实施形态的图像检测方法中，如上所述，检测图像变形时，对于摄影 装置自身具有的像差成份，使用检测对象的投影器的投影图像光，计算补正 值，因此，不管投影器的投影图像光的分光特性，能正确补正摄影装置的光学 系统的像差成份，即使少量摄影装置也能适用宽广区域，能高精度地检测投 影图像的光学特性。

[形态B]

在形态A中，校正图形和检测用图形为相同图形。由此，如上所述，能更简 单地计算对于图像变形的补正值。

[形态C]

在形态A或形态B中，用形成彩色图像的各基本色的光照明校正图形，由 摄影装置分别对各基本色的校正图形进行摄影，分别计算各基本色的摄影装 置的光学特性的变形成份的补正值。由此，如上述实施形态变形例说明，检测 色偏移时，对于摄影系统具有的像差成份，使用与检测对象的投影器的彩色 图像的基本色对应的各投影图像光，分别计算补正值，因此，能不管投影器的 投影图像光的分光特性，正确补正摄影系统的像差成份，能高精度地检测投 影图像的光学特性。

[形态D]

在本实施形态的图像检测装置中，如上所述，检测图像变形时，对于摄影 手段自身具有的像差成份，使用检测对象的投影器的投影图像光，计算补正 值，因此，能不管投影器的投影图像光的分光特性，正确补正摄影手段的光学 系统的像差成份，即使少量摄影装置也能适用宽广区域，能高精度地检测投 影图像的光学特性。

[形态E]

在形态D中，用形成彩色图像的各基本色的光照明校正图形，由摄影装置 分别对各基本色的校正图形进行摄影，分别计算各基本色的摄影手段的光学 特性的变形成份的补正值。由此，如上述实施形态变形例说明，检测色偏移时， 对于摄影系统具有的像差成份，使用与检测对象的投影器的彩色图像的基本 色对应的各投影图像光，分别计算补正值，因此，能不管投影器的投影图像光 的分光特性，正确补正摄影系统的像差成份，能高精度地检测投影图像的光 学特性。

[形态F]

使用形态D或形态E的图像检测装置，对由检测对象的投影器投影的所定 图形进行摄影得到投影图像，根据该投影图像的特性值，检查投影图像品质。 由此，如实施形态变形例所说明那样，能用投影图像的特性值进行投影器投 影的图像的品质检查，例如定位，纵横尺寸比，线弯曲，色偏移的检查，因此， 与目视检查相比，检查结果能消除偏差。

上面参照附图说明了本发明的实施形态，但本发明并不局限于上述实施 形态。在本发明技术思想范围内可以作种种变更，它们都属于本发明的保护 范围。